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基于优化参数树搜索算法的直肠癌调强放疗自动计划
引用本文:王翰林,刘嘉城,姚凯宁,王若曦,张健,岳海振,张艺宝,吴昊.基于优化参数树搜索算法的直肠癌调强放疗自动计划[J].中华放射医学与防护杂志,2021,41(1):66-73.
作者姓名:王翰林  刘嘉城  姚凯宁  王若曦  张健  岳海振  张艺宝  吴昊
作者单位:北京大学肿瘤医院暨北京市肿瘤防治研究所放疗科 恶性肿瘤发病机制及转化研究教育部重点实验室 100142
基金项目:国家重大研发计划(2019YFF01014405);北京市医管局培育计划(PX2019042);北京市自然科学基金(1202009);首都卫生发展科研专项(首发2018-4-1027);教育部科技发展中心产学研创新基金-"智融兴教"基金(2018A01019);中央高校基本科研业务费/北京大学临床医学+X青年专项(PKU2020LCXQ019)
摘    要:目的针对调强放疗(IMRT)计划大量耗费人工及计划质量高度依赖物理师临床经验且差异较大等问题,探讨一种可实现无监督调强放疗自动计划的方案。方法采用Varian Eclipse 15.6治疗计划系统(TPS)自带的脚本应用程序接口(ESAPI)和优化参数树搜索算法(OPTSA)模拟,实现整个计划设计过程。通过ESAPI进行交互,自动输入输出相关参数;利用OPTSA对靶区和危及器官(OAR)的剂量学参数进行评估,并迭代调整优化目标参数来逐步改善,最终获得满足临床需求的IMRT计划。为验证自动计划的有效性,从临床数据库中选取20例既往已完成治疗的直肠癌病例,比较基于OPTSA算法的自动计划和临床人工计划在剂量分布和特定剂量学参数上的差异。结果所有的自动计划均满足临床要求。90%的自动计划质量超过既往人工计划,10%的自动计划则与人工计划质量基本一致。PTV平均适形指数(CI)在自动计划和人工计划中分别为0.88和0.80。与人工计划相比,自动计划OAR剂量学指标平均降低11%。自动计划和人工计划平均运行时间分别为(28.15±3.61)和(36.7±4.6)min。结论利用ESAPI所创建的OPTSA自动计划质量不劣于人工计划。在保证计划质量和一致性的情况下,OPTSA自动计划可缩短计划设计中所耗费的人力时间。

关 键 词:自动IMRT  直肠癌  脚本应用程序接口  优化参数树搜索算法
收稿时间:2020/5/30 0:00:00
修稿时间:2020/9/8 0:00:00

Automatic planning of IMRT for rectum cancer based on optimization parameters tree search algorithm
Wang Hanlin,Liu Jiacheng,Yao Kaining,Wang Ruoxi,Zhang Jian,Yue Haizhen,Zhang Yibao,Wu Hao.Automatic planning of IMRT for rectum cancer based on optimization parameters tree search algorithm[J].Chinese Journal of Radiological Medicine and Protection,2021,41(1):66-73.
Authors:Wang Hanlin  Liu Jiacheng  Yao Kaining  Wang Ruoxi  Zhang Jian  Yue Haizhen  Zhang Yibao  Wu Hao
Institution:Key Laboratory of Carcinogenesis and Translational Research(Ministry of Education/Beijing), Department of Radiotherapy, Peking University Cancer Hospital&Institute, Beijing 100142, China
Abstract:
Keywords:Automatic IMRT  Rectum cancer  ESAPI  OPTSA
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