自动计划与人工计划在宫颈癌术后VMAT放疗中的剂量学比较

目的:观察并比较自动计划与人工计划在宫颈癌术后患者容积弧形调强（VMAT）中的剂量学参数，对自动计划应用于临床宫颈癌术后放疗中的可行性进行研究。方法:选取2018年11月~2019年11月郴州市第一人民医院接受放射治疗的宫颈癌患者30例，将其作为对象展开临床分析与探究。采用Pinnacle放射治疗计划系统，分别进行VMAT人工计划与自动计划，比较两种计划靶区的D95、Dmean、均匀性指数（HI）、适形度指数（CI）、危及器官的剂量参数。结果:人工计划与自动计划在D95的比较差异无统计意义（P>0.05）；人工计划与自动计划在靶区Dmean、HI、CI的比较差异显著（P<0.05）。人工计划与自动计划在膀胱、骨、小肠、直肠、右侧股骨头及左侧股骨头的危及器官剂量体积比较，差异有显著意义（P<0.05）。结论:VMAT自动计划与VMAT人工计划比较，自动计划的计划质量较高，可提高剂量参数合理性，应用Pinnacle放射治疗计划系统自动计划的宫颈癌术后VMAT计划，临床可行性较高，可将VMAT自动计划应用于临床宫颈癌术后放疗中。     

基于Auto-Planning技术的肺癌容积旋转调强放疗计划评估

目的:比较基于Auto-Planning技术的自动肺癌容积旋转调强放射治疗（VMAT）计划与物理师手动设计的常规VMAT计划的剂量学差异,研究Auto-Planning技术在肺癌VMAT计划中的优化性能和临床应用价值。方法:随机选取25例已完成全程放疗的肺癌病例,应用Pinnacle3 V9.10计划系统分别进行基于Auto-Planning的自动计划（AP-VMAT）和常规手动计划（M-VMAT）设计,分析比较两组不同计划的肿瘤靶区剂量分布、危及器官受照剂量等剂量学参数。结果:两组计划的靶区覆盖度和危及器官限量均能满足临床要求。AP-VMAT计划靶区最大剂量略高于M-VMAT,但剂量适形度指数明显优于M-VMAT。与M-VMAT计划相比,AP-VMAT有效降低了脊髓受到的最大剂量和平均剂量,双肺的V30、平均剂量以及心脏的V40、V30、平均剂量都在一定程度上有所降低,差异有统计学意义（P<0.05）。结论:对于肺癌VMAT放疗计划,AP-VMAT能够满足临床要求,且比M-VMAT具有更优的靶区适形度,同时可以有效降低脊髓、肺、心脏等危及器官的受照剂量,更好地保护正常组织。     

非基于先验知识的胃癌容积弧形调强治疗自动计划

目的:评估非基于先验知识的容积弧形调强治疗（VMAT）自动计划在胃癌放疗中的可行性。方法:回顾性地收集胃癌术后放疗患者30例。使用基于Python语言开发的自动VMAT计划程序设计胃癌放疗计划。所有目标参数设置和优化基于处方和目标函数值而非历史计划;然后对比自动计划和人工计划的剂量学参数、计划时间。结果:人工计划与自动计划均能满足靶区剂量覆盖。对比人工计划,自动计划的脊髓、小肠和肾脏的吸收剂量均显著降低（P<0.05）。然而,两种计划中十二指肠、肝脏等邻近靶区的危及器官的吸收剂量差异无统计学意义（P>0.05）。此外,自动计划的中位计划时间较人工计划减少23.9 min（P<0.05）。结论:对于胃癌,非基于先验知识的自动计划能在满足靶区剂量覆盖的同时显著降低远离靶区的危及器官放疗剂量,提高计划效率。     

基于靶区与危及器官重叠度的自动治疗计划设计

目的:根据前列腺癌患者的解剖结构建立微分剂量体积直方图（DVH）数学模型来预测危及器官（OAR）子块的DVH，通过精准预测OAR的DVH并自动设计计划来提高治疗计划的质量和效率。方法:从17例前列腺癌计划中随机选择9例作为训练集，其余为测试集。将靶区外扩到覆盖OAR范围并将外扩区域中的OAR依次分隔成层厚3 mm的子块，根据偏正态高斯函数建立子块微分DVH的精确模型，分析靶区和OAR的重叠度与子块微分DVH关系。利用建立在Pinnacle3上的脚本程序获取测试集8例患者OAR各子块，并通过预测各OAR微分DVH来指导计划。结果:靶区与OAR重叠度越小，微分DVH的变化规律越明显。与原手工计划相比，自动计划的均匀性指数和适形度指数稍优于原手工计划（t=-1.871、3.742；P<0.05）。自动计划靶区的V100%降低，V95%提高，差异均无统计学意义（P>0.05）。自动计划的膀胱V70、V60、V50（t=-2.471、-3.439、 -2.376；P<0.05）以及V40（P>0.05）降低。自动计划的直肠V70、V60、V50以及V40（t=-2.540、-3.416、-2.666、-2.777；P<0.05）降低。相关性分析中，自动计划与原手工计划的膀胱V70、V60、V50和V40的差异值与重叠度呈负或正相关（相关系数=-0.357、-0.976、 -0.857、0.381；P=0.385、0.000、0.007、0.352），V70和V40的差异值与重叠度无统计学意义。结论:基于靶区与OAR重叠度的精确DVH预测模型的前列腺癌自动治疗计划设计使得靶区剂量提高，OAR照射剂量降低。     

宫颈癌固定野调强和容积旋转调强放疗计划剂量学分析

目的 比较固定野调强（IMRT）和容积旋转调强（VMAT）在宫颈癌放疗中的剂量学差异。方法 选取20例仰卧位放疗的宫颈癌患者,勾画计划靶区和危及器官后,给予计划靶区PTV 50 Gy/25次的治疗剂量,每例患者设计5野IMRT和2弧VMAT两组计划,采用相同的优化参数。评估两组计划的靶区VPTV105%、Dmin、均匀性指数HIptv、适形度指数CIptv;危及器官OAR平均剂量Dmean、V40、V30、V20;机器跳数（MU）及治疗时间（Time）差异进行评估,并进行统计分析。结果 两组计划中VMAT的靶区VPTV105%、Dmin、HIptv、CIptv优于IMRT,差异具有统计学意义（P＜0.05）;两组计划中VMAT的膀胱平均剂量（Dmean）、V40、V30优于IMRT,差异具有统计学意义（P＜0.05）。两侧股骨头和直肠所受剂量比较,差异无统计学意义（P＞0.05）;两组计划中VMAT的MU和Time优于IMRT,差异具有统计学意义（P＜0.05）。结论 与IMRT相比,VMAT在宫颈癌放疗的靶区剂量分布更优,膀胱的照射体积和平均剂量更小,两侧股骨头和直肠未见明显优势。治疗跳数大幅降低,对加速器的损耗相对更小,患者治疗时间明显缩。在不考虑治疗费用这一经济因素的情况下,VMAT治疗计划进一步地提高了靶区的剂量分布,对膀胱进行更好的保护,具有较好的剂量学优势。     

自动IMRT计划在宫颈癌术后放疗中的可行性

目的:通过比较自动IMRT计划与人工IMRT计划的剂量学差异,探讨自动计划在宫颈癌术后IMRT计划设计中的可行性。 方法:使用飞利浦Pinnacle3 9.10计划系统的自动IMRT和人工IMRT方法分别对25例宫颈癌术后患者进行计划设计,比较2种计划得到的靶区和危及器官的剂量学参数、机器跳数、调试次数及计划设计时间。结果:自动和人工IMRT计划靶区的Dmean、D95、CI及HI等参数均无明显差异（P>0.05）;自动IMRT计划得到的危及器官剂量学参数均优于人工IMRT计划,其中膀胱V40减少2.5%（P<0.05）,直肠V40减少0.9%（P<0.05）,骨V35减少2.8%（P<0.05）,小肠V30减少4.2%（P<0.05）,左侧股骨头V30减少5.2%（P<0.05）以及右侧股骨头V30减少5.5%（P<0.05）;并且自动计划明显减少了计划调试次数,将人工IMRT计划的平均调试次数由3次减少到平均2次,计划设计时间由人工IMRT的69.5 min减少到42.7 min;但自动计划的平均跳数（1 042 MU）高于人工计划（931 MU）。结论:基于Pinnacle3的自动IMRT计划质量可以达到人工IMRT计划水平的同时,明显提高了计划设计效率,在宫颈癌术后的IMRT计划设计中具有可行性。     

非小细胞肺癌容积旋转调强与适形调强放疗的剂量学比较

目的:比较容积旋转调强放疗（VMAT）和适形调强放疗（IMRT）技术在非小细胞肺癌靶区和危及器官（OAR）的剂量学差异。 方法:选取首程接受放射治疗的20例非小细胞肺癌患者,分别设计5野IMRT（5F-IMRT）、7野IMRT（7F-IMRT）、双弧VMAT（D-VMAT）和部分弧VMAT（P-VMAT）计划,比较靶区剂量分布、OAR剂量体积参数。 结果:4种计划中计划靶区的Dmean比较差异无统计学意义（P>0.05）;两种VMAT计划中计划靶区的均匀性指数和适形度指数均优于两种IMRT（P<0.05）;4种计划中D-VMAT肺平均剂量高于其余3种计划（P<0.05）;P-VMAT的双肺V5、V10稍好于D-VMAT（P<0.05）,但两种VMAT计划均高于两种IMRT计划（P<0.05）;4种计划中P-VMAT的双肺V20最优,且4种计划相互间比较差异有统计学意义（P<0.05）;D-VMAT与P-VMAT双肺的V30相当（P>0.05）,但均优于两种IMRT计划（P<0.05）;4种计划双肺V40和心脏的V30、V40比较差异无统计学意义（P>0.05）。P-VMAT计划的脊髓Dmax最低,与其余计划相比差异均有统计学意义（P<0.05）。 结论:非小细胞肺癌靶区剂量分布D-VMAT和P-VMAT好于IMRT计划。P-VMAT在OAR的保护方面体现的优势更多。综合考虑,非小细胞肺癌的放疗优先推荐P-VMAT,但对于重点考虑肺低剂量区,而次要考虑靶区剂量分布的病例推荐7F-IMRT。     

Monaco与Pinnacle计划系统在宫颈癌容积旋转调强计划中的剂量比较及分析

目的:比较和分析基于Monaco和Pinnacle这两种计划设计系统设计宫颈癌放疗容积旋转调强（VMAT）计划的剂量差异,探寻更适用于宫颈癌VMAT计划设计的计划设计系统。 方法:选取11例在云南省肿瘤医院接受根治性放射治疗的宫颈癌病人。在定位CT数据、靶区和危及器官完全一致的前提下,分别基于Monaco系统和Pinnacle系统为病人设计VMAT计划,即VMATMONACO和VMATPINNACLE。比较两个计划中靶区的剂量分布、适形指数、均匀性指数及危及器官的剂量体积差异,探讨两种TPS在设计宫颈癌根治放疗VMAT计划中的优劣,以及产生这种优劣的原因。 结果:就PGTVnd和PTV的适形指数而言,VMATMONACO和VAMTPINNACLE计划的差异不具有统计学意义（P>0.05）。就PGTVnd的均匀性指数而言,VMATPINNACLE优于VMATMONACO,差异具有统计学意义（P<0.05）。VMATMONACO和VMATPINNACLE在直肠、膀胱的低剂量区不存在差异（P>0.05）;在高剂量区域,VMATMONACO显现出优于VMATPINNACLE的趋势;在直肠和膀胱的平均剂量上,VMATMONACO明显低于VMATPINNACLE,差异具有显著统计学意义（P<0.01）。VMATMONACO的小肠和股骨头的剂量明显低于VMATPINNACLE,差异具有显著统计学意义（P<0.05）。 结论:宫颈癌VMAT计划中,相较Pinnacle 系统,选用Monaco系统设计放疗计划存在潜在的剂量学优势。     

共面与非共面的VMAT在肺癌放疗中的剂量学比较

目的:探讨共面与非共面的容积调强（VMAT）技术在中央型肺癌和周围型肺癌中的剂量学差异。 方法:选择14例单一病灶的肺癌患者,其中7例为中央型肺癌、7例为周围型肺癌,分别制定共面的VMAT计划以及非共面的VMAT计划。比较两种计划的靶区适形指数（CI）、均匀性指数（HI）和梯度指数（GI）;危及器官比较:双肺V1、V2.5、V5、V20、Dmean,健侧肺V1和V5,心脏Dmean,食管Dmean,脊髓Dmax,胸壁V30及Dmean。 结果:对于靶区GI、胸壁V30和双肺V20,非共面的VMAT计划均要好于共面的VMAT计划。在中央型肺癌中,差异更加明显,结果具有统计学意义（P<0.05）。双肺及健侧肺的V1中,非共面的VMAT计划高于共面的VMAT计划（P<0.05）。对于心脏Dmean,非共面VMAT计划高于共面的计划,但差异无统计学意义（P>0.05）。非共面VMAT计划的机器跳数高于共面的VMAT计划（P<0.05）。 结论:非共面的VMAT计划较共面的VAMT计划剂量梯度更陡,对于保护胸壁和肺更有优势,在中央型肺癌中更加明显。本研究结果为肺癌的计划设计提供了一种新思路。     

基于Auto-planning技术的早期鼻咽癌容积旋转调强放射治疗计划评估

目的:比较基于Auto-planning技术的早期鼻咽癌容积旋转调强放射治疗（VMAT）计划和常规VMAT计划之间的剂量学差异以及计划质量。方法:回顾性分析20例早期鼻咽癌患者的临床资料,采用Pinnacle3计划系统的Auto-planning自动计划模块行VMAT自动计划设计,相应的常规VMAT计划由经验丰富的物理师完成设计,分别为aVMAT和mVMAT。对两组计划的肿瘤靶区剂量分布、危及器官剂量学、机器跳数和计划设计时间进行比较和评估。结果:两组计划靶区的剂量覆盖和适形度均满足处方要求。aVMAT组的PGTV、PTV2的剂量均匀性指数明显优于mVMAT组,但两者的适形度指数无显著差异性。此外,aVMAT计划比mVMAT计划可以更好地保护脊髓,而且在降低脑干的受照剂量亦具有优势。与mVMAT组相比,aVMAT组的平均机器跳数MU减少6.83％,平均计划设计时间减少14.50％。结论:对于早期鼻咽癌,基于Auto-planning技术所产生的自动VMAT计划,比常规VMAT计划具有更佳的靶区剂量分布,且更好地降低正常组织的剂量,同时具有更高的优化效率和计划执行效率。     

机器学习在肺癌VMAT计划中对危及器官剂量预测的可行性

目的:探讨机器学习在肺癌容积旋转调强（VMAT）治疗计划对心脏和肺的剂量体积直方图（DVH）预测的可行性。方法:选取51例肺癌VMAT计划,随机选取其中43例为训练组,剩余8例为验证组。分析训练组中患者的解剖信息与两侧肺V5、V20和心脏V30、V40的相关性。采用机器学习方法,以解剖信息为输入、危及器官（OAR）的DVH为输出,分别构建并训练关于两侧肺以及心脏的人工神经网络模型。将验证组中8例VMAT计划中的解剖信息分别输入到已经构建好的人工神经网络模型,分别预测OAR的DVH。结果:两侧肺V5、V20和心脏V30、V40受自身体积大小影响可忽略,受OAR与靶区的空间相对位置关系影响较大。患侧肺、对侧肺、心脏的人工神经网络结构模型中隐藏层分别含有41、38、34个神经结点,线性回归系数分别为0.994、0.975、0.986。对验证组中患侧肺和对侧肺的V5、V20的预测误差分别为2.70%[±]1.83%、2.84[%±]1.97%和13.7%[±]7.8%、0.72[%±]0.75%,对心脏V30、V40的预测误差分别为3.20[%±]0.63%、2.1[%±]1.5%,仅对侧肺V5的预测值和实际值差异有统计学意义（P<0.05）。结论:采用人工神经网络方法可以对肺癌VMAT计划中解剖信息与OAR的DVH数据进行学习,构建的人工神经网络模型可预测出患侧肺、心脏V25[~]V60和对侧肺V20的DVH数据,可为临床计划设计提供参考。     

MLC叶片系统误差对鼻咽癌VMAT和IMRT计划剂量影响的比较

【摘要】目的:研究多叶准直器（MLC）叶片系统误差对鼻咽癌容积调强（VMAT）计划和普通调强（IMRT）计划剂量学影响的差异。方法:随机选取20例鼻咽癌患者,分别设计VMAT计划和IMRT计划。通过MATLAB 2009a只修改计划文件中MLC运动叶片的位置,人为引入0.2、0.5、1.0 mm的系统误差,导入治疗计划系统中重新进行剂量计算。对两种调强技术,比较靶区和危及器官生物学剂量（gEUD）受叶片位置误差影响的差异,并研究gEUD差值与叶片误差之间的关系。结果:靶区和危及器官两种计划gEUD的变化差异具有统计学意义（P<0.01）。PGTV、PTVnd、PTV1、PTV2、脑干、脊髓、左侧腮腺、右侧腮腺等gEUD的变化与叶片误差成线性关系,VMAT计划分别变化为3.6、3.8、4.0、3.0、5.6、5.6、6.8、6.8 %/mm（P<0.001）;IMRT计划分别变化为10.7、10.5、11.2、10.7、16.6、15.0、14.6、14.4 %/mm（P<0.001）。结论:MLC叶片系统误差对VMAT计划剂量的影响比IMRT计划小。为保证PGTV的gEUD变化控制在2%以内,VMAT和IMRT叶片系统误差应分别小于0.6和0.2 mm。     

术前宫颈癌容积旋转调强与固定野动态调强技术剂量对比

目的:比较容积旋转调强（VMAT）和固定野动态调强放疗（DIMRT）技术在术前宫颈癌放疗中的剂量学差别。 方法:选取10例接受放疗的术前宫颈癌患者,勾画靶区,用Eclipse 11.0计划系统设计双弧VMAT计划和5野DIMRT计划,比较两者靶区的适形度指数（CI）和均匀性指数（HI）、危及器官的剂量学差别、加速器跳数和照射时间。 结果:双弧VMAT计划与5野DIMRT计划的CI（0.78±0.05,0.84±0.03; P>0.05）和HI（0.05±0.00, 0.05±0.00; P>0.05）统计学无显著性差异,膀胱的V40、V45、V50和小肠的V20、股骨头、骨盆剂量有显著性差异之外,其它指标未有显著性差异。 结论:VMAT和DIMRT技术两者均能很好达到临床剂量学的要求,但在保护正常器官方面,VMAT比DIMRT技术更优或相当,VMAT技术在减少加速器跳数和照射时间方面优势明显。     

直肠癌术前放疗危及器官与临床靶区自动勾画的可行性研究

目的:探讨AccuContour软件及定制化自动勾画模型在直肠癌术前容积旋转调强放疗中临床靶区（CTV）和危及器官（OAR）自动勾画几何轮廓及剂量学各项参数精度,为临床应用提供依据。方法:回顾性选取133例已接受直肠癌术前容积旋转调强放疗的患者,随机分组,65例作为训练集,16例作为验证集,52例作为测试集,构建并训练自动勾画模型,将其导入AccuContour软件并自动勾画CTV和4个OAR,对比自动勾画与手动勾画在CTV和OAR几何轮廓的体积差异（[ΔV]）、Dice相似性系数（DSC）、Jaccard系数（JAC）、敏感性指数（SI）、包容性系数（lncl）、质心偏差（DC）、Hausdorff距离（HD）等,以及自动勾画与手动勾画CTV和OAR在同一容积旋转调强计划中所受照射剂量学参数差异,从而评估自动勾画效果。结果:CTV的DSC值、JAC值、SI值、lncl值为:0.84±0.06、0.72±0.08、0.81±0.07、0.87±0.08,[ΔV]值、DC值、HD值为:10.93%（4.56%, 15.37%）、5.03（3.27, 8.77） mm、15.03（15.00, 24.70） mm;OAR的DSC值、SI值、lncl值、JAC值、[ΔV]值、DC值、HD值比较优劣顺序依次为:右股骨头、左股骨头、膀胱、小肠;自动勾画与手工勾画剂量学参数对比中,除膀胱V30、小肠Dmean、CTV D95的差异有统计学意义外（P<0.05）,其余均无统计学意义（P>0.05）。结论:在直肠癌术前容积旋转调强放疗中,本研究所采用的自动勾画系统,对于CTV和OAR的自动勾画有一定准确性,为临床医生节省大量时间,提高工作效率。     

宫颈癌螺旋断层放疗与静态调强技术的剂量学比较

目的:比较宫颈癌盆腔照射螺旋断层放射治疗（Helical Tomotherapy, HT）计划与七野-静态调强放疗（7F-IMRT）计划的靶区和危及器官的剂量学差异。 方法:选取2015年3月~2017年10月行HT治疗的25例宫颈癌患者,均采用俯卧位,憋尿状态。分别进行HT和7F-IMRT两种计划设计,比较两种计划模式之间靶区和危及器官之间的剂量学参数及机器输出跳数。 结果:（1）计划靶区（PTV）:HT组CI和HI均优于7F-IMRT组,具有统计学差异（0.898±0.017 vs 0.834±0.013, P<0.001;0.062±0.012 vs 0.109±0.019, P<0.001）;HT组PTV的D1、D2均低于7F-IMRT组（P<0.001）,Dmean、D98、D95均较7F-IMRT组高（P=0.048, P<0.001, P=0.015）。（2）对于正常组织,HT组小肠、结肠、直肠和膀胱的Dmax、Dmean、V30、V40以及直肠V50均显著低于7F-IMRT组（P<0.001, P<0.001, P<0.001, P=0.001, P=0.006）,其余V50略低,无统计学差异（P=0.130）;HT组双侧股骨头V25、D5、Dmean、Dmax也显著低于7F-IMRT组（P<0.001）;但是,HT组的机器输出量明显高于7F-IMRT组。 结论:HT计划在适形度、均匀性及周围正常组织保护上显著优于7F-IMRT计划,在充分保证靶区剂量的同时又不增加患者放疗毒副反应;但其机器输出量高于7F-IMRT计划,对射束的利用率不高。在后续治疗实施过程中,HT系统作为影像引导放射治疗技术,确保每次治疗过程中的精准度,值得临床应用。