基于自动勾画和快速蒙特卡罗计算的放射治疗全身器官剂量数据库平台的可行性研究

目的:探讨建立一种放射治疗全身器官剂量数据库平台的可行性。方法:使用基于深度学习的自动勾画软件DeepViewer?1例食管癌患者的全身CT上勾画全身器官，然后利用基于GPU加速的蒙特卡罗软件ARCHER计算相应的器官剂量分布，最后利用Lyman-Kutcher-Burman（LKB）模型评估放疗患者正常组织并发症概率（NTCP）。结果:针对该病例，成功建立基于DeepViewer?ARCHER和LKB模型的全身器官剂量数据库，发现距离靶区越近的器官剂量越大，其中心脏与靶区间距离最小，剂量为14.11 Gy，但因其模型参数特殊，通过LKB模型计算的NTCP为0.00%；左、右肺的剂量分别为3.19和1.16 Gy，但是NTCP值却很大，分别为2.13%和1.60%。对于距离靶区较远的头颈部器官（视交叉、视神经和眼）和腹部器官（直肠、膀胱和股骨头）剂量分别约为9和2 mGy，并且NTCP均近似为0.00%。结论:研究结果证明通过自动勾画软件DeepViewer?蒙特卡罗软件ARCHER和LKB模型建立全身器官剂量数据库的可行性。     

AccuContour软件自动勾画胸腹部肿瘤患者两种胃结构比较

目的 使用基于深度学习的AccuContour软件自动勾画胸腹部肿瘤患者正常胃和胸腔胃结构,对勾画效果进行评估和比较。方法 选取36例胸腹部肿瘤患者,分为2组,其中18例正常胃患者为A组,其余18例食管癌术后胸腔胃患者为B组。使用AccuContour软件在患者的定位CT图像上自动勾画胃结构,对自动勾画和手工勾画的体积差异、位置差异、形状一致性进行统计分析,对2种胃结构的自动勾画效果进行比较。结果 A组患者自动和手工2种勾画方式的体积差异△V%为（-1.82 ±9.65）%,总位置差异ΔL为（0.51 ±0.37） cm,Dice相似性系数（Dice similarity coefficient,DSC）为0.89 ±0.04。对A组和B组数据进行秩和检验比较,△V%、ΔL和DSC值均有统计学差异（P < 0.05）。结论 本研究所用版本的AccuContour软件,对于大于一定体积的正常胃结构有较好的自动勾画效果,而对食管癌术后胸腔胃结构不能进行有效自动勾画。     

基于U-Net结合改进算法对放疗危及器官自动勾画研究

目的：面向放疗危及器官自动勾画构建基于U-Net的模型并针对肝脏分割构建3种改进模型。方法：采集共计184例肝癌患者和183例头部放疗患者的计算机断层扫描（CT）图像及组织结构信息,并结合公开数据集Sliver07用于模型的训练与评估。通过搭建U-Net模型并针对肝脏分割分别结合空洞卷积、SLIC超像素算法、区域生长算法进行训练并得到预测模型,利用预测模型对自动勾画结果进行预测。采用交并比（Io U）和平均交并比（MIo U）评价预测结果的精确性。结果：测试集头部放疗危及器官自动勾画预测结果MIo U为0.795～0.970,肝脏分割使用U-Net预测结果MIo U约为0.876,使用改进后模型预测结果MIo U约为0.888,并很好地约束了预测偏差较大结果的出现,使得测试样本中Io U结果小于0.8的数量占比从16.67%降至7.5%。直观勾画方面结合改进算法的模型比U-Net更能捕捉到复杂、混淆性的边界区域。结论：构建U-Net模型能够在头部放疗危及器官和肝脏自动勾画上表现良好,3种改进的模型能够在肝脏分割上具有更优的表现。     

盆腔肿瘤调强与三维适形放疗肠道勾画与剂量-体积限制的研究进展

在盆腔肿瘤的放射治疗过程中,肠道损伤是重要的不良反应。随着调强放射治疗（IMRT）等精准放疗技术的广泛应用,正常组织器官的受照剂量已大幅下降。然而,肠道的不良反应仍限制了靶区剂量的提高。故在给予病灶足够照射剂量的同时,对肠道等重要危及器官（OAR）的保护变得更加重要。目前多数研究采用基于肠管的勾画方法,采用小肠+结肠勾画,对于2级急性不良反应,有意义的剂量-体积预测指标包括V_{45 Gy}<50 cm³,V_{50 Gy}<13 cm³,V_{55 Gy}<3 cm³;采用肠袋勾画,对于2级不良反应,有意义的预测指标包括V_{40 Gy}< 170 cm³,V_{45 Gy}< 100 cm³,V_{50 Gy}< 33 cm³。     

放射性粒子治疗实体恶性肿瘤的进展

肿瘤放射治疗分外放疗和内放疗（也叫近距离治疗）。放射性粒子治疗是近距离治疗的一个重要分支。靶区勾画及处方剂量同样是粒子治疗的核心问题。国内外专家学者对不同瘤种的粒子治疗处方剂量已有相应推荐,但靶区勾画及相关定义少有报道。临床中,靶区勾画范围不精确是粒子治疗后肿瘤周边复发的主要原因。本文对几种粒子治疗常见实体恶性肿瘤亚临床病灶及外照射靶区进行描述,期望对目前粒子治疗的靶区勾画提供参考。     

MRI影像与CT影像融合技术在局部晚期食管癌放疗靶区勾画中的应用研究

目的:探讨磁共振弥散加权影像（DWI）联合T2WI影像融合电子计算机断层扫描（CT）影像技术在局部晚期食管癌放疗靶区勾画中的应用价值。方法:选取2018年3月-2019年3月本院收治的食管癌局部晚期患者31例为研究对象,患者均在放疗前行CT和MRI常规及DWI检查,采用Eclipse治疗计划系统将两种影像学图片融合,由3名放疗科医师在CT图像及融合图像上进行放疗靶区勾画,分别记作A、B、C组。比较两种勾画方案勾画食管癌大体肿瘤靶区(GTV)和临床靶区（CTV）体积、长度、厚度及其变异系数CV值和Ratio值（最大值/最小值）,分析CT图像与融合图像GTV和CTV体积差异的原因。结果: 以CT为基础勾画的GTV和CTV体积、长度、厚度均大于以融合图像为基础勾画,差异有统计学意义（均P＜0.05）。3名放疗医师以CT图像为基础勾画的各项指标CV值、Ratio均大于以融合图像为基础勾画,差异有统计学意义（均P＜0.05）;多因素分析,颈段食管癌、T4期食管癌是影响CT图像与融合图像GTV和CTV体积差异的独立相关因素（均P＜0.05）。结论:相对于CT图像,DWI联合T2WI影像融合CT影像技术能有效指导食管癌放疗靶区勾画及不同医师靶区勾画一致性。     

MIM系统标准病例模块联合CBL教学在放疗科靶区勾画中的应用

目的探讨基于MIM计划系统标准病例模块的CBL教学方法在肿瘤放疗科临床研究生和规培生学习肿瘤靶区勾画的教学效果。方法选取2016-2018年度西安交通大学第一附属医院肿瘤放疗科临床研究生和规培生40名,随机分为实验组和对照组,每组20名。在MIM放疗计划系统上建立子病例库,以肺癌教学为例,创建标准化肺癌靶区勾画病例。在临床中选择具体病例,实验组采用MIM标准化病例学习和传统带教方法学习,对照组采用传统教学方法。临床带教3个月,比较两组学员的学习效果及教学满意度。结果实验组靶区勾画准确性、总成绩、教学满意度均明显高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论基于MIM计划系统标准病例模块建立的CBL教学方法在肿瘤放疗科临床研究生和规培生靶区勾画中具有显著的效果,有助于提高临床操作技能,值得进一步推广。     

MRI与4DCT联合指导勾画原发性肝癌患者放疗靶区初步研究*

目的 探讨磁共振成像(MRI)与四维计算机断层扫描(4DCT)图像联合用于原发性肝癌(PLC)患者首次放疗靶区勾画的价值。方法 2019年5月～2021年5月我院收治的56例PLC患者,在放射治疗前,分别行MRI和4DCT检查,将获得的图像上传至工作站,在自动配准结束后以Reg Reveal和Reg Refine行配准和图像质量评估,锁定局部感兴趣区。比较配准前后4DCT不同时相图像中的肿瘤靶区体积、大体内靶区体积,观察T2加权像(MR-T2)图像与4DCT图像配准精度。结果 在4DCT配准后, CT₀₀、CT₁₀、CT₂₀、CT₃₀、CT₄₀、CT₅₀、CT₆₀、CT₇₀、CT₈₀和CT₉₀肿瘤靶区体积分别为(389.8±52.5)cm³、(393.4±59.7)cm³、(390.7±50.3)cm³、(388.5±47.8)cm³、(380.4±40.5)cm³、(379.2±40.6)cm³、(383.7±43.3)cm³、(380.2±41.7)cm³、(371.0±38.9)cm³和(381.7±36.6)cm³,均显著大于配准前【分别为(365.7±29.0)cm³、(360.5±29.2)cm³、(347.4±24.9)cm³、(350.2±27.2)cm³、(351.4±28.5)cm³、(358.4±29.3)cm³、(361.5±34.7)cm³、(357.5±28.8)cm³、(350.3±36.6)cm³和(355.0±34.9)cm³,P＜0.05】;56例PLC患者配准后大体内靶区体积为(468.7±226.2)cm³,显著大于配准前【(410.5±192.5)cm³,P＜0.05】;经门静脉或腹腔干Reg Refine配准后,X、Y、Z轴位移分别为(0.3±0.1)mm、(0.6±0.2)mm和(0.5±0.2)mm,或(0.7±0.2)mm、(0.7±0.3)mm和(0.6±0.2)mm,显著小于自动配准移位【分别为(3.3±0.4)mm、(4.9±0.5)mm和(4.2±0.4)mm或(3.4±0.3)mm、(3.7±0.4)mm和(3.2±0.4)mm,P＜0.05】;MR-T2图像显示肝脏体积为(2002.4±843.7)cm³,4DCT图像显示为(2048.7±937.2)cm³,肝脏体积交叠度为(110.2±22.7)%。结论 首次给PLC患者放疗前行MR-T2联合4DCT检查可精确勾画肿瘤靶区,可能提高放疗效果。     

自MR-T2图像勾画肝细胞癌患者放疗靶区精度研究

目的 研究MRI-T2加权像扫描(MR-T2)图像对肝细胞癌(HCC)患者放疗靶区勾画精度的影响。方法 2019年5月～2020年5月我院诊治的36例HCC患者,在接受放疗前行CT和MRI检查,勾画大体肿瘤体积(GTV),经形变配准后获得大体内靶区(IGTV)和计划靶区(PTV)。应用Reg Refine图像形变配准。记录2%、50%、95%和98%PTV体积的受照剂量(分别记为D2、D50、D95和D98)。结果 经Reg Refine配准后,门静脉x、y和z轴向位移分别为(0.5±0.2)mm、(0.8±0.3)mm和(0.7±0.3)mm,显著小于自动形变配准【分别为(2.9±0.4)mm、(4.8±0.5)mm和(3.9±0.6)mm,P<0.05】,腹腔干x、y和z轴向位移分别为(0.8±0.4)mm、(0.7±0.3)mm和(0.6±0.3)mm,显著小于自动形变配准【分别为(3.2±0.5)mm、(3.0±0.7)mm和(2.4±0.4)mm,P<0.05】;形变配准后GTV和IGTV分别为(379.8±103.9)cm³和(430.1±120.6)cm³,显著大于形变配准前【分别为(330.4±92.8)cm³和(375.2±95.5)cm³,P<0.05】, PTV为(542.7±130.2)cm³,显著小于形变配准前【(690.2±150.3)cm³,P<0.05】;形变配准后D2、D50、D95和D98靶区剂量分别为(56.0±12.9)Gy、(53.0±6.8)Gy、(49.8±5.3)Gy和(52.9±8.1)Gy,与形变配准前【(55.7±13.2)Gy、(52.8±7.3)Gy、(50.1±4.6)Gy和(53.3±7.7)Gy】比,差异均无统计学意义(P>0.05);形变配准后肝脏V5、V10、V20、V30和V40受照剂量分别为(52.7±9.4)%、(32.0±5.6)%、(20.1±4.6)%、(13.5±5.2)%和(7.4±3.8)%,显著低于配准前【分别为(58.2±10.1)%、(39.3±7.5)%、(24.8±5.8)%、(17.2±4.4)%和(10.1±3.9)%,P<0.05】。结论 应用MR-T2图像勾画HCC放疗靶区有助于扩大靶区范围和运动轨迹,提高肝癌靶区勾画精度。     

CT与MR图像融合在鼻咽癌放射治疗大体肿瘤靶区勾画中的应用

目的探讨CT与MR图像融合在鼻咽癌放射治疗大体肿瘤靶区(GTV)勾画中的临床应用价值。方法40例鼻咽癌患者均在1周内分别进行CT和MR扫描。全部CT和MR图像传送至荷兰核通公司PLATO放射治疗计划系统,进行图像融合。由4位有经验的放疗科医师对CT靶区和CT与MR融合图像大体肿瘤靶区(GTV)进行勾画及评价分析。结果经t检验,融合图像对GTV的显示明显优于单独CT图像。医师对CT-MR融合靶区勾画一致性较好。结论CT-MR图像融合技术有利于鼻咽癌靶区的确定,从而提高临床医师对鼻咽癌大体肿瘤靶区(GTV)进行勾画的准确率,有利于患者的诊治。