兩種不同優(yōu)化算法在胸部腫瘤調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃中的對(duì)比分析

王東東，姜玉冰

（1.山東乳山市人民醫(yī)院，山東 乳山 264500；2.乳山市城中社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心，山東 乳山 264500）

0 引言

強(qiáng)調(diào)放射治療計(jì)劃的優(yōu)化是一個(gè)涉及到多個(gè)目標(biāo)的問(wèn)題，各個(gè)靶區(qū)及危及器官的臨床劑量目標(biāo)會(huì)相互沖突，某個(gè)臨床目標(biāo)的優(yōu)劣性可能受到其他目標(biāo)的影響[1-2]。放射治療計(jì)劃的好壞與治療結(jié)局息息相關(guān)，因而物理師需結(jié)合不同軟件的特點(diǎn)，將經(jīng)驗(yàn)與系統(tǒng)特點(diǎn)相結(jié)合，明確收益更高的計(jì)劃類型[3]。目前臨床中針對(duì)放射治療計(jì)劃主要選用DMPO算法與MCO算法[4]，本次研究筆者為明確上述兩種算法在胸部腫瘤調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃中應(yīng)用效果與價(jià)值的差異，共選取近期收治的40例患者進(jìn)行研究分析，現(xiàn)將研究進(jìn)展及結(jié)果報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

研究對(duì)象共40例，均為食管癌患者，其中男性35例，女性5例，患者年齡24~76歲，平均（54.13±6.08）歲。納入研究的所有患者均拒絕手術(shù)治療或不適合進(jìn)行手術(shù)治療，所有患者及家屬均對(duì)研究知情，并自愿簽署知情同意書(shū)。

1.2 優(yōu)化算法設(shè)計(jì)方法

觀察所有食管癌患者CT定位影像，由放療醫(yī)師在VENUS計(jì)劃系統(tǒng)中勾畫(huà)靶區(qū)（GTV）由物理師勾畫(huà)出計(jì)劃靶區(qū)，計(jì)劃靶區(qū)體積（PTV）區(qū)域范圍為GTV上緣、下緣外擴(kuò)2cm，軸向外擴(kuò)1cm，危及器官（OAR）參照ICRU83號(hào)報(bào)告進(jìn)行定義并勾畫(huà)。對(duì)GTV、PTV及OAR的計(jì)劃劑量進(jìn)行約束，GTVV100%≥95%且 V110% ≤ 10%；PTVV95% ≥ 95%； 雙 肺 V20＜30%，V30＜20%，心臟 V40＜40%，脊髓最大劑量 D1cm3-s＜40Gy。先采用DMPO算法后采用MCO算法進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，HI與CI值均于0~1，HI值越小表示靶區(qū)劑量分布越均勻，CI越大表示靶區(qū)劑量分布越適形，并統(tǒng)計(jì)兩種計(jì)劃所需設(shè)計(jì)時(shí)間。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 靶區(qū)劑量分布情況對(duì)比

DMPO算法下靶區(qū)劑量分布與Monte Carlo算法對(duì)比未見(jiàn)顯著差異（P＞0.05），詳見(jiàn)表1。

表1 兩種不同計(jì)算方法下靶區(qū)劑量分布對(duì)比（±s）

表1 兩種不同計(jì)算方法下靶區(qū)劑量分布對(duì)比（±s）

項(xiàng)目 分類 DMPO算法 MCO算法 t P GTV D98%（Gy）D50%（Gy）D2%PTV HIpgtv CIpgtv 56（Gy）CI 60.15±1.27 63.52±1.40 66.14±1.56 0.08±0.05 0.48±0.17 0.96±0.13 0.70±0.09 60.18±1.30 63.49±1.37 65.98±1.52 0.08±0.04 0.47±0.15 0.95±0.12 0.69±0.10 0.092 0.085 0.409 0.000 0.246 0.315 0.414 0.927 0.932 0.684 1.000 0.807 0.754 0.681

2.2 危及器官劑量分析

MCO 算法下全肺 V10、V20、V30、Dmean-l，心臟 V30、V40、Dmean-h，脊髓D1cm3-s、Dmean-s等指標(biāo)項(xiàng)目均顯著低于DMPO算法（P<0.05），詳見(jiàn)表2。

表2 兩種不同計(jì)算方法下危及器官劑量對(duì)比（±s）

表2 兩種不同計(jì)算方法下危及器官劑量對(duì)比（±s）

項(xiàng)目 分類 DMPO算法 MCO算法 t P雙肺心臟脊髓V5（%）V10（%）V20（%）V30（%）Dmean-l（Gy）V30（%）V40（%）Dmean-h（Gy）D1cm3-s（Gy）Dmean-s（Gy）47.20±6.43 34.26±4.25 21.26±2.18 11.84±2.03 11.20±1.62 25.45±7.25 14.26±6.33 17.01±2.36 39.25±1.67 21.38±4.52 47.15±6.45 31.48±4.33 19.67±2.23 10.24±1.98 10.02±1.49 18.76±5.79 10.12±5.26 14.25±2.41 35.81±2.21 17.10±4.28 0.031 2.551 2.839 3.142 2.985 4.015 2.809 4.556 6.914 3.828 0.976 0.013 0.006 0.003 0.004 0.000 0.007 0.000 0.000 0.000

2.3 計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)間分析

DMPO算法計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)間為（62.37±5.23）min，MCO算法計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)間為（35.18±4.15）min，兩組算法計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)間對(duì)比差異顯著（t=22.675，P<0.05）。

3 討論

食管癌是腫瘤放射治療中的常見(jiàn)疾病，目前臨床中針對(duì)食管癌患者多采用放射治療。

本次研究筆者為明確MCO算法與DMPO算法在強(qiáng)放射治療計(jì)劃中的應(yīng)用效果的差異，共選取近期收治的40例患者進(jìn)行研究分析，結(jié)果表明：MCO算法可降低危及器官的受照劑量，從而減少并發(fā)癥的發(fā)生，此外，MCO算法較DMPO算法所需計(jì)算時(shí)間更短，提高了工作效率。上述結(jié)論與邵凱南、要雪品等[5-6]研究中所述基本一致，為進(jìn)一步明確上述兩種算法臨床應(yīng)用價(jià)值，筆者收集了近期多位學(xué)者相關(guān)研究報(bào)告進(jìn)行綜合分析：吳建亭等[7]就曾在研究中指出，就胸部腫瘤而言，食管癌病灶存在部位固定程度更高，此外病灶周?chē)嬖诜巍⑿呐K、脊髓等重要器官，因而MCO算法與DMPO算法數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果可信度更高。DMPO算法在臨床應(yīng)用時(shí)通常需不斷對(duì)靶區(qū)及處方劑量進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整后生成相應(yīng)的放射治療計(jì)劃，該過(guò)程中重復(fù)次數(shù)較多，因而錯(cuò)誤生成率較為明顯，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)[8-9]；MCO算法在對(duì)整體空間進(jìn)行收集，后明確最優(yōu)解，可根據(jù)患者疾病情況對(duì)靶區(qū)及危及器官計(jì)劃劑量進(jìn)行調(diào)整，若醫(yī)師對(duì)計(jì)劃生成結(jié)果并不滿意，則可通過(guò)增加條件進(jìn)行微調(diào)整，從而最大程度優(yōu)化各靶區(qū)劑量的分布，因而臨床應(yīng)用安全性更高，計(jì)劃生成時(shí)間更短[10]。

綜上所述，胸部腫瘤強(qiáng)放射治療計(jì)劃中的應(yīng)用MCO算法可有效降低危及器官的受照量，減少各種并發(fā)癥的發(fā)生，可以改善患者得預(yù)后，可考慮臨床推廣應(yīng)用。