基于人工智能的多模态影像辅助海马体自动勾画研究

目的:利用基于深度学习的人工智能算法,结合头颅MRI和CT的多模态影像,开发海马结构自动勾画技术,为头颅放疗过程中海马体的保护提供高效、准确的自动勾画方法。方法:收集清华大学第一附属医院放疗科从2020年1月~12月就诊的40例脑转移癌患者的定位头颅CT及MRI影像,分别在CT图像、CT-MRI配准图像的两个数据集上训练3D U-Net、3D U-Net Cascade、3D BUC-Net 3个深度学习模型,计算3个模型自动分割的左右海马体与对应的人工标注之间的Dice相似系数（DSC）和95%豪斯多夫距离（95 HD）,以及两者的体积作为模型的分割准确性的评估,并且以对同一大小patch图像的自动分割耗时作为模型效率的评估。结果:引入MRI图像信息对左右海马的自动分割精度有明显的提升;模型3D BUC-Net在CT-MRI数据集上对左右海马体的自动分割都取得最好分割结果（DSC:0.900±0.017,0.882±0.026;95HD:0.792±0.084,0.823±0.093）,而且该模型的分割效率更高。结论:模型3D BUC-Net能在多模态影像上实现高效、准确的海马区的自动勾画,为头颅放疗过程中海马区的保护提供方便。     

左侧乳腺癌保乳术后3种放疗技术在同步推量中的剂量学研究

目的 探讨左侧乳腺癌保乳术后半弧容积动态旋转调强(VMAT)放疗、切线弧VMAT放疗和逆向调强放疗(IMRT)3种放疗技术在同步推量中的剂量学差异.方法 选取10例左侧乳腺癌保乳术后患者,使用MONACO 5.1计划系统,分别采用半弧VMAT、切线弧VMAT和IMRT三种放疗技术,处方剂量均为计划靶区(PTV)50 Gy/25 f、计划肿瘤靶区(PGTV)60 Gy/25 f,评估3种计划靶区剂量适形度指数(CI)、均匀性指数(HI)以及周围正常组织器官的受照剂量.结果 半弧VMAT的PGTV靶区CI优于IMRT(P﹤0.05).切线弧VMAT放疗技术较IMRT放疗技术降低了左侧乳腺癌保乳术后患者患侧肺组织V10的照射范围(P=0.04).切线弧VMAT放疗技术较半弧VMAT放疗技术降低了左侧乳腺癌保乳术后患者健侧肺组织V5(P﹤0.001)、V10(P=0.04)、心脏的V10(P=0.01)、Dmean(P=0.01)及健侧乳腺组织V5(P﹤0.01)的剂量范围.而IMRT放疗技术降低了左侧乳腺癌保乳术后患者健侧肺组织V5、V10的剂量范围(P﹤0.05).结论 对于左侧乳腺癌保乳术后患者的同步推量放疗,VMAT放疗技术尤其是半弧VMAT放疗技术具有更好的靶区适形性;切线弧VMAT放疗技术可以降低周围大部分正常组织器官的照射剂量.     

基于深度学习的多模态影像脑胶质母细胞瘤放疗靶区的自动勾画研究

目的 通过建立深度学习模型,探索多模态影像对脑胶质母细胞瘤放疗靶区自动勾画效果的影响。方法 收集30例脑胶质母细胞瘤患者的电子计算机断层扫描(CT)序列和磁共振成像(MRI)的对比增强T1加权序列(T1C)以及T2液体衰减反转恢复序列(T2-FLAIR),对每例病例的原发肿瘤靶区(GTV)及其对应的临床靶区1(CTV1)和临床靶区2(CTV2)根据RTOG标准进行人工勾画,并设计4种不同的数据集:CT数据集(仅含30例CT序列的单模态数据)、CT-T1C数据集(包含30例CT序列和T1C序列的双模态数据)、CT-T2-FLAIR数据集(包含30例CT序列和T2-FLAIR序列的双模态数据)和CT-MRIs数据集(包含30例CT序列、T1C序列和T2-FLAIR序列的三模态数据)。使用每种数据集中的25例对改进后的3D U-Net进行训练,并用剩余5例进行测试。评价测试样本中GTV、CTV1和CTV2的自动勾画效果,定量评估指标包括Dice相似系数(DSC),95% Hausdorff距离(HD95)和相对体积误差(RVE)。结果 该3D U-Net模型在多模态影像CT-MRIs上获得最好的GTV自动分割结果,与在单模态影像CT的自动分割结果相比(DSC: 0.94 vs. 0.79, HD95: 2.09 mm vs. 12.33 mm and RVE: 1.16% vs. 20.14%),DSC(t=3.78,P<0.05)和HD95 (t=4.07, P<0.05)的差异有统计学意义;在多模态影像CT-MRIs的CTV1和CTV2自动分割结果(DSC: 0.90 vs. 0.91, HD95: 3.78 mm vs. 2.41 mm, RVE: 3.61% vs. 5.35%)也均有较好的一致性,但与单模态影像CT的自动分割结果相比,两个靶区的DSC和HD95的差异均无统计学意义(P>0.05)。该模型对于GTV的上下界和CTV2临近的重要器官(如脑干和眼球)的自动勾画有一定的局限性。结论 基于改进后的3D U-Net在多模态影像数据集CT-MRIs上对脑胶质母细胞瘤放疗靶区具有更好的分割效果,显示出较好的临床应用价值。     

伽玛射束头部立体定向放射治疗质量保证

‘伽玛射束头部立体定向放射治疗质量保证’是指经过周密计划而采取的一系列必要的措施,保证放射治疗的整个服务过程中的各个环节按国际标准准确安全地执行。     

伽玛刀立体定向放疗结合全脑照射治疗脑转移瘤临床效果分析

目的 分析立体定向放疗结合全脑照射治疗脑转移瘤的疗效和预后,同时观察服用替莫唑胺(TMZ)与放疗结合对患者生存率的影响。方法 脑转移瘤患者52例,按照治疗方法不同分为2组,一组为全脑照射(WBRT)+立体定向放疗(SRT,伽玛刀),共35例,一组为单纯SRT,共17例。全脑放疗分次剂量为1.8~3.0 Gy/次,1 次/d,5 次/周,总剂量D_T30~40 Gy,WBRT+SRT组全脑后伽玛刀补量采用45%~75%等剂量曲线包绕PTV,边缘剂量12~15 Gy,中心剂量20~30 Gy。单纯SRT组分次立体定向放疗采用45%~75%等剂量曲线包绕PTV,边缘剂量36~40 Gy,中心剂量70~80 Gy。随访1~2年。所选52例患者中有20例患者放疗期间及放疗后服用替莫唑胺胶囊,同步化疗组化疗方案为:口服替莫唑胺75 mg/m²,1次/d,直至放疗结束,放疗结束后再服用3~6个月,剂量改为150 mg/m²。结果 放射治疗后1~3个月,复查CT/MRI显示总有效率(CR+PR)为84.62%,WBRT+SRT组有效率为88.57%,SRT组有效率为76.47%;肿瘤的6个月及1年的局部控制率分别为92.10%和85.20%。WBRT+SRT组的平均生存期13.2个月,中位生存期11个月;6个月生存率为71.40%,12个月生存率为54.30%,18个月生存率为14.30%。SRT组的平均生存期10.2个月,中位生存期9个月;6个月生存率为41.20%,12个月生存率为23.50%,18个月生存率为5.88%。替莫唑胺+放疗与单纯放疗的6个月、12个月及18个月生存率分别为80.00%和56.30%、60.00%和37.50%、10.00%和12.50%。结论 WBRT+SRT治疗脑转移瘤总体上优于单纯SRT治疗。放疗+TMZ联合治疗与单纯放疗相比,替莫唑胺在放疗过程中服用可提高患者生存率,不良反应无显著增加。     

252Cf中子腔内照射结合挡铅与不挡铅外照射治疗宫颈癌的配对观察

目的 比较 ²⁵²Cf中子腔内照射结合挡铅盆腔对穿野和不挡铅箱式四野外照射治疗宫颈癌的治疗结果。方法 2004—2007年本院收治的 Ⅱ_{a—Ⅲb期的宫颈鳞癌患者,按照临床分期、年龄、肿瘤大小、贫血程度为配对条件,共筛选出26对(52例)研究对象,分为挡铅盆腔对穿野组(挡铅组)和不挡铅箱式四野组(不挡铅组)。两组患者外照射期间穿插 ²⁵²Cf中子后装治疗。Kaplan-Meier法计算 5年LC、OS、DFS并Logrank检验差异,晚期并发症发生率差异行McNemar法检验。结果 挡铅、不挡铅组 5年LC率分别为85%、81%(P=0.014),OS率分别为89%、73%(P=0.013),DFS率分别为89%、73%(P=0.013),晚期并发症发生率分别为12%、23%(P=0.008)。结论 腔内照射结合外照射治疗宫颈癌时无论采取对穿野还是箱式四野,后程前后野中央均应挡铅。}     

进展期咽喉肿瘤同步放化疗效果及晚期毒性反应meta分析

目的探讨同步放化疗(CRT)治疗进展期咽喉部肿瘤的效果。方法通过检索近期国内外采用放化疗同步治疗的进展期咽喉癌大规模临床随机对照试验(RCT)文献,并对文献数据进行meta分析,总结CRT 5年无进展生存率(PFS)、局部控制率(LC)、总生存率(OS)、器官保留率以及不良反应发生情况,并与单纯放疗(RT)进行比较。结果 CRT相对于RT表现出了更好的喉保护作用,能显著提高局部进展期咽喉癌的5年PFS、LC及保喉率(P0.05);而两种治疗方法5年OS比较差异无统计学意义(P0.05);CRT的晚期毒性反应与其他治疗方法比较差异亦无统计学意义(P0.05)。结论 CRT治疗局部进展期咽喉肿瘤在器官功能保留率及生存率方面表现出较好效果,且未增加晚期毒性反应。     

维生素D对不同剂量X射线照射小鼠免疫功能的保护作用

目的 观察维生素D对不同剂量X射线照射小鼠免疫功能的影响。方法 将小鼠采用随机数字表法分为5组:健康对照组、2 Gy和5 Gy照射组、2 Gy+药物(维生素D)组和5 Gy+药物(维生素D)组。给药组小鼠在不同剂量X射线照射后,连续7 d腹腔注射6 IU维生素D[1,25(OH)₂D₃]/g体重,于给药后第8天,5组小鼠均处死。测定小鼠体重、胸腺和脾脏指数,ConA诱导的脾脏T淋巴细胞增殖能力,ELISA法检测脾细胞IL-2的分泌量。结果 与健康对照组相比,2和5 Gy照射组小鼠脾脏T淋巴细胞增殖能力、脾细胞IL-2的分泌量均显著降低(F=36.20、7.13,P<0.05);与2 Gy照射组相比,2 Gy+药物组小鼠胸腺指数、脾脏指数、脾脏T淋巴细胞增殖能力均显著增高(t=-2.54、-2.24、-2.84,P<0.05);与5 Gy照射组相比,5 Gy+药物组小鼠的胸腺指数、脾细胞IL-2的分泌量显著增高(t=-5.02、-2.64,P<0.05)。结论 维生素D能够改善受照小鼠的免疫功能,但随照射剂量增大,改善作用减弱。     

不同剂量X射线照射对小鼠免疫系统的影响

目的：观察不同剂量X射线照射对小鼠免疫系统的影响。方法将24只小鼠随机分为对照组（无照射）,低剂量照射组（每次2 Gy）和高剂量照射组（每次5 Gy）,每组各8只。比较不同剂量X射线对小鼠进行单次全身照射后,胸腺、脾脏变化及对外周血白细胞,淋巴细胞及血小板数量的影响。结果高剂量照射组胸腺指数较对照组降低,差异具有统计学意义（P﹤0.05）,而低剂量照射组胸腺指数与对照组比较,差异无统计学意义（P﹥0.05）;随着X线照射剂量的增大,脾脏指数降低,差异均有统计学意义（P﹤0.05）;与对照组比较,低、高剂量照射组小鼠外周血白细胞,淋巴细胞及血小板数量均减少,差异均有统计学意义（P﹤0.05）。结论不同免疫器官对X射线敏感度不同,X射线对免疫功能的损伤随着射线剂量的增加而增大,因此应该加强对放射治疗患者免疫器官的保护。     

容积旋转调强放疗和常规调强放疗技术在乳腺癌保乳术后同步推量中的剂量学比较

 目的 比较容积旋转调强放疗(VMAT)和常规调强放疗(IMRT)两种技术在乳腺癌保乳术后同步推量放疗中剂量学差异。方法 随机选择10例左侧乳腺癌保乳术后患者,使用MONACO 5.1计划系统,分别设计VMAT和IMRT计划,处方剂量均为PTV_50Gy/25 f、PGTVtb60 Gy/25 f,评估两种计划靶区剂量适形指数(CI)、均匀性指数(HI),以及正常器官受照剂量(Gy)、机器跳数(MU)及治疗时间。结果 VMAT计划中靶区剂量的适形度明显优于IMRT(P<0.05),而患侧肺V₅、V₁₀、V₂₀及健侧肺V₅稍高于IMRT组(P<0.05)。结论 对于乳腺癌保乳术后同步推量放疗,VMAT和IMRT计划都可以满足临床剂量学的要求,VMAT在适形度方面对于IMRT计划有优势,并缩短了治疗时间。