一种校正调强放疗计划优化收敛误差的新方法的建立及在胸上段及颈段食管癌的初步应用

来源 :汕头大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alexl
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目的:建立一种以Eclipse V10.0治疗计划设计系统的基层剂量功能(Basal Dose Function, BDF)为基础的校正调强放射治疗(Intensity-Modulated Radiation Therapy, IMRT)计划设计中的优化收敛误差(Optimization-Convergence Error, OCE)的全新方法,报告其在胸上段及颈段食管癌初步应用结果。  材料与方法:选择2012年5月-2013年4月期间在汕头大学医学院附属肿瘤医院接受根治性放疗的胸上段及颈段食管癌病例20例。每例先按Eclipse治疗计划设计系统标准流程进行初步优化计算,获得初始调强放疗计划(Original plan);初始计划在保持初始优化目标条件不变的情况下分以下两种方法进一步优化:1.常规方法:使用基于剂量控制结构(Dose-Controlling Structure based, DCS-based)方法,勾画剂量热点、剂量冷点控制区进行再次优化,得到DCS-based计划;2.新方法:利用Eclipse系统的基层剂量功能(Basal Dose Function, BDF)进行再次优化得到BDF-based计划。按照ICRU83号报告的评价标准结合我科临床实际要求,利用剂量体积直方图(Dose-Volume Histogram,DVH)统计数据对DCS-based及BDF-based两种计划进行评价对比。同时对DCS-based及BDF-based两种计划的优化耗时、机器跳数(Monitor Unit, MU)、剂量投照(dose delivery)时间以及剂量学验证结果进行比较。采用SPSS V19.0软件对所获得的数据进行统计学处理。  结果:BDF-based计划在靶区均匀性方面明显优于DCS-based计划:在高危靶区PTV64,BDF-based计划的均匀指数(Homogeneous Index, HI)明显低于DCS-based计划(0.046±0.010 vs0.064±0.014, p=0.000)。BDF-based计划在靶区适形性也明显优于DCS-based计划:在PTV64,BDF-based计划的适形指数(Conformity Index, CI)明显高于DCS-based计划(0.874±0.027 vs0.811±0.055,p=0.000)。在低危靶区PTV54,BDF-based计划的CI也明显高于DCS-based计划(0.828±0.065 vs0.803±0.070, p=0.000)。  BDF-based计划在减少PTV64靶区热点方面相对于DCS-based计划有明显优势。其近似最高剂量D2%(6639±50 cGy vs6765±91cGy, p=0.000)、 V103%(15.99±14.47%vs46.56±17.41%, p=0.000)和V105%(0.37±0.66%vs9.58±11.89%, p=0.002)明显低于DCS-based计划。  在危及器官(Ogans at Risk, OARs)保护方面,BDF-based计划能明显减少脊髓高剂量照射:其PRV spinal cord的最高剂量Dmax(4707±256 cGy vs4813±319 cGy, p=0.002)以及0.1cc体积达到或超过的剂量D0.1cc(4298±164 cGy vs4401±220 cGy, p=0.000),均明显低于DCS-based计划;双侧肺受照剂量Dmean, V5Gy, V10Gy, V20Gy, V30Gy均略低于DCS-based计划。  BDF-based方法使IMRT计划优化更简便,所有IMRT计划均一次再优化即可达到理想结果,明显提高了工作效率。在计划单次再优化时间中BDF-based方法比DCS-based方法节省1.6±1.4分钟(4.06±0.9 min vs5.68±1.05 min, p=0.000)。BDF-based计划的MU略微比DCS-based计划偏高17±23 MU(1030.6±170.8 MU vs1013.5±161.5 MU, p=0.004)。BDF-based计划的剂量投照时间略微比DCS-based计划偏多0.05±0.04 min(3.57±0.24 min vs3.53±0.24 min, p=0.014)。两种计划均能通过剂量学验证且验证结果统计学上差异不显著(100.00±0.00%vs100.00±0.00%, p=0.331)  结论:本研究建立了基于基层剂量功能的IMRT计划优化收敛误差校正的新方法。新方法在胸上段及颈段食管癌的初步应用显示出明显优势,能明显提高靶区剂量分布的均匀性和适形性,有效减少肿瘤靶区的高剂量区,能略微降低周围危及器官的受照剂量;新优化收敛误差校正方法操作更简便,提高了计划设计效率。新方法设计的计划均能通过剂量学验证。  本研究建立的方法,有望成为未来调强放疗计划设计优化中的一个标准步骤。
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