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扇形束CT引导的在线自适应放疗在宫颈癌中的临床实践

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中华放射医学与防护杂志 2024年第4期44卷 262-271页

作者：马辰莺郭建蒋华李治斌王世梅李秉桓贾乐成曹然章卫徐晓婷周菊英苏州大学附属第一医院放疗科苏州215006 上海联影医疗科技股份有限公司上海200232 深圳市联影高端医疗装备创新研究院深圳518125

目的探讨人工智能(AI)辅助联合低剂量扇形束计算机断层扫描(FBCT)引导的在线适应性放疗(OART)治疗宫颈癌的可行性及安全性。方法在联影uCT-ART平台予11名宫颈癌(10名术后辅助,1名根治性放疗)患者行高年资放疗医师主导触发的OART。分析A... 详细信息

目的探讨人工智能(AI)辅助联合低剂量扇形束计算机断层扫描(FBCT)引导的在线适应性放疗(OART)治疗宫颈癌的可行性及安全性。方法在联影uCT-ART平台予11名宫颈癌(10名术后辅助,1名根治性放疗)患者行高年资放疗医师主导触发的OART。分析AI辅助低剂量FBCT引导的OART治疗宫颈癌的可行性,包括评估自动分割轮廓质量、自动放射治疗计划、OART在线剂量学分析、OART流程时长;以及11名宫颈癌患者的放疗相关不良反应分析。结果在297个分次治疗中,经高年资放疗医师判断,共启动81次OART,人均启动OART 7.4次。OART流程平均总时长为18.97 min OART调整平均时长为15.87 min。11例患者在定位CT上经AI辅助勾画工具自动分割感兴趣区域(ROI),得到ROIauto经高年资放疗医师修改及审核后得到ROIedit,其中临床靶区(CTV)的Dice相似系数为0.85±0.04,不劣于前期模型0.89±0.02(P>0.05),95%豪斯多夫距离为(5.64±1.60)mm,优于前期模型构建的(6.28±2.31)mm(t=-2.34,P放疗医师修改。OART计划的计划靶区(PTV)剂量分布更为紧凑,且剂量整体更接近处方剂量;OART计划中OAR剂量控制更贴近临床要求,OAR受照剂量显著低于影像引导放疗(IGRT)计划;适形指数CI与均匀性指数HI优于手动计划。在OART过程中,分次间靶区体积变化范围主要集中在±5%的范围内,而OAR体积变化范围波动较大,且无明显规律。消化系统、泌尿系统、造血系统发生急性不良反应均为PRO-CTCAE 1~2级,未见3级及以上的不良反应发生。结论本研究描述了基于uCT-ART的OART系统在宫颈癌放疗的成功实施,证实了OART临床应用的可行性与安全性。

关键词：宫颈癌在线自适应放疗扇形束CT人工智能图像引导放疗

在线自适应放疗技术治疗局部进展期宫颈癌一例

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协和医学杂志 2023年第5期14卷 1101-1105页

作者：王光宇晏俊芳汪之群张宇孙显松李晶李文博杨波张福泉中国医学科学院北京协和医院放射治疗科北京100730 中国医学科学院北京协和医院疑难重症及罕见病国家重点实验室北京100730 瓦里安医疗系统公司北京100176

在线自适应放疗技术是继调强放疗技术后的革命性进步,目前国内首个基于迭代锥形束CT(iterative cone beam computed tomography, iCBCT)的人工智能在线自适应放疗平台在北京协和医院被应用于临床治疗。本文报道北京协和医院放射治疗科... 详细信息

在线自适应放疗技术是继调强放疗技术后的革命性进步,目前国内首个基于迭代锥形束CT(iterative cone beam computed tomography, iCBCT)的人工智能在线自适应放疗平台在北京协和医院被应用于临床治疗。本文报道北京协和医院放射治疗科首次采用基于iCBCT的在线自适应放疗技术治疗局部进展期宫颈癌患者1例,治疗后患者症状达到临床完全缓解且仅发生1级下消化道不良反应(腹泻),未出现1级及以上的血液学、泌尿生殖系统及其他放疗相关不良反应。本文就该患者的临床诊疗过程及随访展开讨论,以期为后续大规模应用该技术提供临床借鉴。

关键词：宫颈癌在线自适应放疗锥形束CT

脚本函数在鼻咽癌在线自适应放疗中的可行性研究

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中国医疗设备 2020年第3期35卷 67-70页

作者：张国前张书旭王琳婧阳露王锐濠张全彬彭莹莹李萍曾庆星罗松桂广州医科大学附属肿瘤医院放疗科广东广州510095

目的利用Pinnacle V9.10计划系统脚本函数,在没有配置动态计划模块的情况下,实现鼻咽癌在线自适应放疗。方法编辑并嵌入脚本函数,借助西门子滑轨CT和IBA Compass三维剂量验证系统,在医生和物理师共同参与下,依次进行一例鼻咽癌放疗计划... 详细信息

目的利用Pinnacle V9.10计划系统脚本函数,在没有配置动态计划模块的情况下,实现鼻咽癌在线自适应放疗。方法编辑并嵌入脚本函数,借助西门子滑轨CT和IBA Compass三维剂量验证系统,在医生和物理师共同参与下,依次进行一例鼻咽癌放疗计划的移植、靶区和危及器官轮廓的移植和修改、计划评估、新计划的生成和剂量的在线验证。结果利用脚本函数及人工手动操作相结合的方式完成了4个分次的在线自适应放疗,其中计划更新1次。结论脚本函数的应用能够协助放疗工作人员实现在线自适应放疗,但在线计划的重新优化效率和累积剂量的精确评估问题仍需进一步解决。

关键词：脚本函数在线自适应放疗放疗计划系统鼻咽癌三维剂量验证

基于深度剂量模型的磁共振加速器计划核查与验证研究

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基于深度剂量模型的磁共振加速器计划核查与验证研究

作者：肖帆南方医科大学

学位级别：硕士

磁共振加速器可在患者治疗期间提供无辐射且高软组织对比度的磁共振图像,治疗计划可根据患者治疗分次间或分次内的解剖变化在线进行调整或重优化,以实现在线自适应放疗。磁共振加速器在线自适应放疗已被多个临床试验表明可以提升患者治... 详细信息

磁共振加速器可在患者治疗期间提供无辐射且高软组织对比度的磁共振图像,治疗计划可根据患者治疗分次间或分次内的解剖变化在线进行调整或重优化,以实现在线自适应放疗。磁共振加速器在线自适应放疗已被多个临床试验表明可以提升患者治疗增益,其潜力巨大,但同时也存在诸多技术挑战。在其治疗流程中,从获取在线MR图像、计划CT与在线MRI配准、靶区和危机器官重勾画、形变轮廓的电子密度分配、参考计划的在线调整/重优化到最后计划执行,以上步骤均在患者卧床期间完成,可见在线自适应放疗除了精度外,对效率也有极高要求。由于在线计划调整机制的引入,治疗前需要对在线计划进行剂量核查,以防止在线计划出现重大错误。此外,由于磁共振加速器的磁场剂量效应,患者剂量将在组织异质边界发生显著变化。由在线自适应放疗对效率的高要求、磁场对剂量分布的影响可知,磁共振加速器在线自适应放疗流程急需一个准确高效的二次剂量计算引擎用于治疗前的在线计划核查。考虑到现有快速剂量计算算法无法考虑磁场剂量效应,而MC模拟可考虑磁场影响但计算速度太慢,本文第一个课题基于Transformer-CNN模型和光线追踪通量投影算法,开发了一个毫秒级的磁场剂量引擎,可在310ms内生成MC精度的单野剂量,四个部位预测剂量与MC剂量的平均γ通过率(2%/2 mm,剂量阈值10%)大于95%。这一基于深度学习的剂量计算模型有潜力提高治疗前在线计划核查的效率,且相比现有基于深度学习的磁场剂量计算引擎,本方法可达到更快的剂量计算速度,应用部位范围也更广。治疗前的计划核查无法发现计划执行时出现的错误,治疗过程中患者实际受照剂量是否等于计划剂量,需通过实测剂量与计划剂量对比进行剂量验证。考虑到现有基于散射校正的EPID剂量重建方法无法考虑磁场效应,而反推入射通量后MC正向计算的剂量重建方法虽然能考虑磁场影响但不满足效率需求,磁共振加速器在线自适应放疗流程急需一个准确高效的剂量重建算法用于三维在体剂量验证。本文第二个课题提出了一种基于深度学习和EPID透射剂量反投影的两步剂量重建方法,并基于MC模拟的EPID透射剂量数据和简单的CNN模型实现了快速的剂量重建,四个部位重建剂量与MC剂量的平均γ通过率(3%/2mm,剂量阈值20%)大于95%,证明了该方法的可行性。相比于现有基于散射校正的磁共振加速器EPID剂量重建方法,这一基于深度学习的剂量重建模型可在磁共振加速器治疗存在大量异质区域的患者部位时,提供一种准确高效的剂量重建方案,提高在体剂量验证的精度和效率。

关键词：磁共振加速器深度学习在线自适应放疗剂量计算在体剂量重建