头颈部肿瘤放疗单模板自动轮廓勾画软件的应用

目的探讨单模板自动轮廓勾画软件(atlas-based auto segmentation,ABAS)在头颈部肿瘤调强放疗(intensity modulated radiation therapy,IMRT)计划中器官轮廓勾画的准确性及其相关因素。方法选取中山大学肿瘤防治中心2013-06-01-2013-12-31收治的50例头颈部肿瘤患者资料进行回顾性分析,将1例体征参数接近中位平均值的患者CT平扫图像〔已完成14种危及器官(organs at risk,OARs)轮廓手动勾画并经临床确认〕导入ABAS软件作为通用模板,对软件自动生成与临床确认的器官轮廓计算形状相似性指数(dice similarity coefficient,DSC),并统计相应勾画时间。依照患者体征(身高、体质量、头径、颈径和体表面积)对各器官DSC值进行等间距分组,采用SPSS 17.0进行单因素方差分析。对体征差异过大的患者分别基于通用模板和个体化模板进行自动勾画并通过配对样本t检验比较两者差异性。结果采用通用模板的大体积组和小体积组DSC均值分别为0.84±0.08和0.03±0.03,差异有统计学意义,t=27.806,P<0.001;中体积组DSC值为0.80±0.12,与小体积组相比差异有统计学意义,t=22.848,P<0.001。单因素方差分析结果证实,颞叶DSC值与患者头径体征存在相关性(颞叶-L:F=4.245,P=0.006,颞叶-R:F=4.264,P=0.006),差异有统计学意义;腮腺DSC值与患者头径体征亦存在相关性(腮腺-L:F=2.934,P=0.043,腮腺-R:F=3.163,P=0.034),差异有统计学意义。体征参数差异大患者分别采用通用模板和个体化模板进行自动勾画的脑干DSC值分别为0.75±0.08和0.82±0.06,差异有统计学意义,P=0.045。双侧颞叶DSC值分别为0.75±0.09、0.74±0.08和0.83±0.06、0.84±0.05,差异有统计学意义(颞叶-L:P=0.018,颞叶-R:P=0.041)。双侧腮腺DSC值分别为0.74±0.04、0.78±0.04和0.84±0.05、0.86±0.06,差异有统计学意义(腮腺-L:P=0.001,腮腺-R:P=0.001)。双侧内耳DSC值分别为0.67±0.11、0.66±0.12和0.77±0.09、0.79±0.13,差异有统计学意义(内耳-L:P=0.019,内耳-R:P=0.029)。单例患者ABAS软件用时约4~5 min,医生手动修改约为10~25 min,纯粹手动勾画约90~150min。结论基于通用模板的ABAS软件对头颈部多数OARs自动勾画结果较好,但对于特异性体征患者建议设计个体化模板以提高自动勾画准确性。小体积器官推荐临床医生手动勾画。临床应用单模版ABAS可以明显节约医生正常组织勾画时间,提高工作效率。

Application of single-template atlas-based auto-segmentation in head and neck carcinoma