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。