深度卷积神经网络在放射治疗计划图像分割中的应用

目的:结合全卷积神经网络(Fully Convolutional Network,FCN)和多孔卷积(Atrous Convolution,AC)的深度学习方法,实现放射治疗计划图像的组织器官自动勾画。方法:选取122套已经由放疗医师勾画好正常器官结构轮廓的胸部患者CT图像,以其中71套图像(8 532张轴向切层图像)作为训练集,31套图像(5 559张轴向切层图像)作为验证集,20套图像(3 589张轴向切层图像)作为测试集。选取5种公开的FCN网络模型,并结合FCN和AC算法形成3种改进的深度卷积神经网络,即带孔全卷积神经网络(Dilation Fully Convolutional Network,D-FCN)。分别以训练集图像对上述8种网络进行调优训练,使用验证集图像在训练过程中对8种神经网络进行器官自动识别勾画验证,以获取各网络的最佳分割模型,最后使用测试集图像对充分训练后获取的最佳分割模型进行勾画测试,比较自动勾画与医师勾画的相似度系数(Dice)评价各模型的图像分割能力。结果:使用训练图像集进行充分调优训练后,实验的各个神经网络均表现出较好的自动图像分割能力,其中改进的D-FCN 4s网络模型在测试实验中具有最佳的自动分割效果,其全局Dice为94.38%,左肺、右肺、心包、气管和食道等单个结构自动勾画的Dice分别为96.49%、96.75%、86.27%、61.51%和65.63%。结论:提出了一种改进型全卷积神经网络D-FCN,实验测试表明该网络模型可以有效地提高胸部放疗计划图像的自动分割精度,并可同时进行多目标的自动分割。     

提高放射治疗质量保证的若干措施

为进一步提高放射治疗的质量，近三年来我院放射科采取一系列的措施建立规范化的治疗程序，改进放射治疗技术及建立放疗病人资料的计算机管理程序，以确保放射治疗的质量控制和质量保证。     

2015年中国大陆放疗基本情况调查研究

目的 为进一步了解当前中国大陆地区放疗基本情况,合理配置放疗人才及设备资源,有效促进中国放疗发展,中华医学会肿瘤放疗学分会进行了第7次调查。方法 2015年10月8日到2015年12月期间,专门成立放疗基本信息调查办公室,通过各省主委提供本省放疗单位、名单及联系方式,采用专用数据填报系统通过互联网完整、快速、高效的完成调查。结果 截至2016年1月20日(1)单位:1413家;(2)人员:52496人,其中放疗医师15841人(高级职称4824人)、技师8454人(高级职称260人)、物理师3294人(高级职称562人)、维修师938人(高级职称120人);(3)放疗设备:直线加速器1931台,⁶⁰Co远距离治疗机96台,X刀171台,γ刀210台,近距离治疗机439台,X线模拟定位机1051台,CT 1353台,MRI 642台,MLC 978套,TPS 1922套,放疗网络974家;(4)质控设备:剂量仪1729台,电离室2143台,二维矩阵935台,三维剂量验证仪540台,三维水箱596台,仿真体摸844套,等效水体摸1168套;(5)治疗情况:病床数102171张(含综合医院肿瘤科病床),每日治疗76612人次,每年治疗919339人次。结论 调查结果显示中国大陆地区近年来放疗单位、放疗人员和设备均呈明显增加,放疗单位及设备分布、放疗人员结构趋于合理,但局部地区仍存在放疗设备尚不能满足医疗需求、专业技术人员缺乏等现实问题。     

直线加速器小照野物理数据的测量和比较

背景与目的：对于精确的肿瘤放射治疗特别是立体定向和调强放射治疗，为了建立可靠的治疗计划系统剂量计算模型，提供准确的小照射物理数据尤其重要。本研究通过测量不同能量下小照野的物理数据，分析和比较不同方法和不同电离室之间相应的测量误差。方法：在直线加速器4、6、8MV光子线下，采用0．65、0．13、0．01cm^3的三种指形电离室，在30cm×30cm×30cm的固体水体模中测量了1cm×1cm～10cm×10cm照射野的总散射因子（total scatter factor，Scp）、准直器散射因子（collimator scatter factor，Sc）和组织最大剂量比（tissue-maximum ratio，TMR）等物理数据。对相应的测量结果进行了分析和比较。结果：照射野〉3cm×3cm时，不同电离室的Scp和Sc测量结果偏差在0．8％以内：3cm×3cm以下的照射野的测量结果差别较大（最大64％）；在4、6、8MV光子线1cm×1cm和2cm×2cm照射野的Sc测量中。0．13cm^3电离室拉长源皮距（〉150cm）比标准源皮距处（100cm）的测量结果分别大25．4％、6．9％、24．6％和1．4％、1．4％、2．2％；两种电离室0．01cm^3和0．13cm^3拉长距离测量的Sc对≥2cm×2cm照射野没有明显的偏差．对1cm×1cm照射野0．13cm^3比0．01cm^3测量值小0．2％、8．5％、3．4％。在1cm×1cm照射野的TMR测量中，0．01cm，和0．13cm^3电离室在15cm以下区域的测量偏差较大，约为4％左右。对于2cm×2cm及以上照射野TMR的测量结果偏差较小（〈1％）。〉3cm×3cm的照射野中，TMR测量的结果与百分深度剂量（percentage depth dose，PDD）转换得到的TMR数据在深度15cm之前一致性较好。15cm深度之后有明显的偏差（〉2％）。结论：测量小照射野物理数据时。由于侧向电子散射不够，需要谨慎选择测量探头。不同的测量探头对小照野物理数据的准确性可能存在较大的影响。当侧向电子平衡不能建立时，测量?     

放射治疗实施过程中的质量保证及质量控制

文章介绍了放射治疗师实施放疗计划的质控经验.     

CT模拟机的质量控制和质量保证检验

虚拟模拟定位过程涉及放射诊断影像、放射治疗计划设计和放射治疗定位等技术.文章主要论述了放射治疗虚拟定位对CT模拟机质量保证工作中影像质量检验和定位精度检验的要求与方法.     

常规模拟定位机质量控制检验结果分析

[目的]跟踪检验常规模拟定位机机械参数的不确定度,探索模拟定位机质控的方法和要求.[方法]对我科使用的模拟定位机每周进行质控检测,统计和分析检验的结果.[结果]2002年50周检验中,机械等中心未发现误差超标,X线野等中心和灯光野等中心误差发生率分别为1次和39次(误差标准均为1mm直径球体);48次(48/50)检测中定位激光偏离机械等中心的误差均大于1mm;光学距离指示刻度(ODI)的误差次数达26次,照射野指示刻度误差8次,其余项目的误差发生率均≤4次.[结论]模拟定位机一般情况下机械等中心每年检验1次,灯光野等中心、ODI和定位激光的精度每周应检验1～2次;其余项目应每3个月至半年检测1次,必要时需作调整校准.各放疗中心应对本中心使用的设备进行定期检验和校正,并据此制定适合本单位实际情况的质量控制检验规范和指标,以保证定位精度.     

局部残留和复发鼻咽癌分次立体定向放射治疗靶区设定的初步探讨

[目的]探讨局部残留和复发鼻咽癌分次立体定向放射治疗(FSRT)靶区设定的合理性以及局部控制的影响因素。[方法]1999年9月至2005年12月,90例局部残留(34例)和复发(54例)鼻咽癌患者接受FSRT治疗,肿瘤最大径和体积范围分别为1.8～6.2cm(中位3.4cm)和0.8～24.7cm3(中位5.7cm3);计划靶区(PTV)定义为增强CT上的强化病灶外加2～3mm边缘,残留和复发病变的FSRT中位处方剂量分别为18Gy/3次和48Gy/6次。[结果]中位随访时间24.9个月(3.3～86.3个月),局部复发14例,其中,野内复发7例,86%(6/7)原病灶最大径<4cm;野外复发6例,67%(4/6)原病灶最大径>4cm;野内和野外同时复发1例。2和4年局部无失败生存率分别为83.1%和75.7%。肿瘤最大径>4cm和第2次局部复发者的4年局部无失败生存率均明显低于肿瘤最大径≤4cm(55.2%vs.82.1%,P=0.0369)和第1次局部复发和残留者(0vs.83.5%,P=0.0003)。[结论]对局部残留和复发鼻咽癌FSRT的靶区设定基本上是合理的,但对直径较大的肿瘤,PTV应适当扩大或改用其它治疗;肿瘤最大径>4cm或第二次局部复发的患者,其局部控制效果不佳。     

鼻咽癌调强放疗对腮腺功能的影响

Objective To evaluate the effect of intensity-modulated radiation therapy(IMRT) on parotid function in nasopharyngeal carcinoma(NPC). Methods Eighty-three NPC patients received prima-ry IMRT between 2001 and 2003. Xerostomia before radiotherapy, at the end of radiotherapy, at 6-month, 1-,2-,3-,4- and 5-year after radiotherapy were investigated, respectively. The relation between xerostomia and parotid dose distribution was analyzed. Results Of all the patients,4,31,31 and 17 had stage Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ and ⅣA disease, respectively. Sixteen patients received chemo-radiotherapy. The median followed-up time was 65 months. The 5-year local control and regional control rate were 96% and 95% ,respectively. The 5-year overall survival rate was 80%. The mild xerostomia rate at the seven time points was 42%, 51%, 71%, 77%, 58%, 38% and 26%. The corresponding moderate xerostomia rate was 52%, 53%, 21%,8%, 3%, 2% and 2%, respectively. No serious xerostomia was observed. The mean dose of the bilateral parotid glands was 34.34 Gy. Xerostomia at 6-month after radiotherapy was positively correlated with the mean dose of the parotid glands, and D50 was the independent factor in predicting the xerostomia. Parotid function was well protected when the mean dose and D50 were no more than 33 Gy and 29 Gy,respectively. Conclusions IMRT can improve the local-regional control of NPC and protect the parotid glands from radiation-induced in-jury.