X射线体元蒙特卡罗算法计划统计不确定度对直肠癌容积旋转调强放射治疗计划的影响

作     者：叶为镪 李博 张伟 韦珍珍 于超俊 张大伟 苏世达 覃文 Ye Weiqiang;Li Bo;Zhang Wei;WeiZhenzhen;Yu Chaojun;Zhang Dawei;Su Shida;Qin Wen

作者机构：广西医科大学第一附属医院放疗科南宁530021 

出 版 物：《中国医学装备》 (China Medical Equipment)

年 卷 期：2024年第21卷第4期

页      面：18-22,45页

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 100207[医学-影像医学与核医学] 1006[医学-中西医结合] 1002[医学-临床医学] 1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 08[工学] 1010[医学-医学技术（可授医学、理学学位）] 100106[医学-放射医学] 100602[医学-中西医结合临床] 10[医学] 

基　　金：广西壮族自治区卫生健康委员会自筹经费科研课题(Z20200178) 广西高校中青年教师科研基础能力提升项目(2020KY03027) 

主　　题：X射线体元蒙特卡罗(XVMC)算法 不确定度 直肠癌 容积旋转调强放射治疗(VMAT) 

摘      要：目的:研究Monaco放射治疗计划系统X射线体元蒙特卡罗(XVMC)算法中计划统计不确定度(SUpC)对直肠癌容积旋转调强放射治疗(VMAT)计划优化与剂量计算的影响。方法:回顾性选取2018年1-12月广西医科大学第一附属医院收治的10例直肠癌患者放射治疗资料,在Monaco放射治疗计划系统中采用XVMC算法,分别设置SUpC为0.25、0.50、0.75、1.00、1.25和1.50,设计6种VMAT计划(SUpC_(0.25)、SUpC_(0.50)、SUpC_(0.75)、SUpC_(1.00)、SUpC_(1.25)和SUpC_(1.50))进行优化和计算,比较6种不同VMAT计划中靶区最大剂量(D_(max))、平均剂量(D_(mean))、均匀性(HI)和适形度(CI)的差异,以及危及器官(OAR)的膀胱、小肠、股骨头和正常组织剂量差异,分析SUpC值对VMAT计划的控制点SUpC(SUpCP)、损失值loss、历史密度(HD)、优化计算时间(Time)、子野数(Segment)、机器跳数(MU)、出束时间(DT)等参数的影响。结果:随着SUpC增大,与SUpCP_(0.25)相比,其余5种计划靶区D_(max)、D_(mean)及HI分别增大,CI分别降低,差异有统计学意义(F=45.62、13.83、24.94、15.79,P0.05),OAR膀胱的D_(max)、D_(mean)和正常组织的D_(max)、50 Gy剂量体积百分比(V_(50))分别增大,差异具有统计学意义(F=26.54、0.87、45.52、7.05,P0.05)。与SUpCP_(0.25)相比,其余5种计划优化计算时间Time随SUpC增大分别减少,差异具有统计学意义(F=329.69,P0.05)。SUpC≤1时,靶区D_(max)相比于SUpC_(0.25)时剂量偏差≤3%;SUpC≥1时,优化计算时间10 min。结论:随着SUpC值增大,高剂量区域的D_(max)增多,靶区剂量被高估,靶区HI和CI变差,加速优化计算效率。针对Monaco计划系统进行直肠癌VMAT计划设计时推荐使用SUpC值为1,可以在保证计划质量最好的情况下有效提高直肠癌VMAT计划的优化效率,为直肠癌VMAT临床计划设计提供理论依据。