鼻咽癌IMRT靶区勾画重庆专家共识之淋巴引流区与危及器官

在耿明英教授国家重点研发计划分课题“国产创新放疗设备在肿瘤‘精准治疗’中的应用示范”（2018YFC0114402）的推动下,由重庆市鼻咽癌放疗医师、物理师共同参与,针对鼻咽癌调强放疗（IMRT）淋巴引流区与危及器官（OAR）勾画等临床问题,通过文献调研、现场讨论、共识函审等方式,列举循证依据并达成推荐等级共识。鼻咽癌IMRT淋巴引流区和OAR勾画重庆共识的形成,可为放疗医师提供参考依据,提高鼻咽癌规范化治疗水平。     

鼻咽癌调强计划靶区和危及器官不同勾画方式下个体化差异观察

目的 评估多中心医师对鼻咽癌IMRT计划靶区和危及器官不同勾画方式的个体化差异,为多中心临床研究提供质量控制参考依据。方法 随机抽取1例鼻咽癌患者CT图像,分别由10名不同放疗中心医师以手工方式勾画IMRT的计划靶区(PTV)和危及器官(OAR),定义为“手工组”;使用基于模板自动分区软件ABAS勾画OAR再由医师修改和确认,定义为“自动+手工组”;比较两种勾画方式的各个PTV和OAR体积最大/最小比(MMR)和离散系数(CV)。结果 手工组不同医师勾画的鼻咽癌计划靶区和OAR体积均有较明显的差异,PTV的MMR和CV分别为1.72~3.41和0.16~0.39,其中差异最大的为PTVnd(PTVnd-L的MMR=3.41,CV=0.39);各OAR的MMR和CV为1.30~7.89和0.07~0.67,其中颞叶、脊髓、啮合关节、视神经和垂体等的MMR均>2.0。与手工组相比,自动+手工组的平均勾画时间缩短了68%,不同医师间勾画的OAR体积差异缩小,其MMR下降到1.04~2.44,CV减小到0.01~0.37。结论 不同中心临床医生对鼻咽癌放疗计划的PTV和OAR勾画可能存在较大差别,自动+手工勾画可以减少医生间的OAR勾画差异但小体积器官勾画差异仍达1.5倍以上。多中心临床试验需要统一审核PTV和OAR的勾画并评估勾画差异可能对临床结果的影响。     

人工智能技术在鼻咽癌放疗危及器官自动勾画中的应用研究

目的 评估基于人工智能技术的放疗危及器官自动勾画软件在临床应用中的价值.方法 选取2019年4月—2020年4月在自贡市第一人民医院肿瘤科治疗的30例鼻咽癌患者进行研究.首先,使用AccuContour软件勾画30例鼻咽癌患者的危及器官;然后使用瓦里安Eclipse v13.6计划系统人为手工勾画危及器官;最后将自动勾...     

基于生成对抗网络的鼻咽癌靶区自动勾画研究

目的 评估基于一种深度学习网络模型2D‐PE‐GAN的鼻咽癌靶区自动勾画模型,对靶区勾画的工作效率的提高作用。方法 模型采用生成对抗网络的架构,生成器采用UNet相似结构,并在生成器的每一层卷积操作后添加2D‐PE‐block,提升勾画准确度。实验数据使用130例鼻咽癌CT图像,模型训练前对图像进行预处理,通过对比UNet、GAN,以及添加注意力机制的GAN三种模型,使用Dice系数、豪斯多夫距离、准确率、马修斯相关系数、杰卡德距离,说明提出模型的有效性。结果 相比于UNet、GAN、加入注意力机制的GAN,2D‐PE‐GAN网络分割CTV的Dice系数平均值提高了26%、4%、2%,分割GTV的Dice系数平均值提高21%、4%、2%。相比于加入注意力机制的GAN,2D‐PE‐GAN的参数和时间分别减少了0.16%、18%。结论 与UNet、GAN、加入注意力机制的GAN三种模型相比,2D‐PE‐GAN用于鼻咽癌靶区勾画,分割准确度均有所提升,同时,与提出原因相似的注意力机制相比,使用2D‐PE‐GAN在分割准确度相差不大的情况下,能减少计算资源的占用。     

CT-MR图像融合技术对勾画鼻咽癌靶体积影响

目的 探讨CT、MR及CT与MR图像融合技术对鼻咽癌靶区勾画的准确性、可行性.方法 共搜集36例鼻咽癌患者资料入组.所有患者治疗前均先在体表不同部位用铅点标记后行CT模拟定位扫描,行MR扫描前同一个位置也同样标记.将图像传输至Tomcon工作站用软件进行图像融合,并用LandMark方法 进行配准,经我科放疗医师及放射科医师对配准进行评价和靶区勾画.对CT、MR及CT-MR图像数据分别进行比较.将试验对象按是否有斜坡破坏分两组并分别比较.按病变程度分层分析分为早期(T_1+T_2期)和进展期(T_3+T_4期)并分别比较.结果 GTV_(CT)、GTV_(MR)GTV_(CT-MR)平均值分别为27.60、30.99、31.71 cm~3(F=7.48,P=0.001),其中GTV_(CT)与GTV_(MR)(q=2.54,P=0.016)、GTV_(CT)与GTV_(CT-MR)(q=3.10,P=0.004)不同,GTV_(MR)与GTV_(CT-MR)相似(q=1.31,P=0.199).有斜坡破坏的GTV_(CT)、GTV_(MR)、GTV_(CT-MR)平均值分别为35.65、42.70、44.22 cm~3(F=14.13,P=0.000),无斜坡破坏的分别为20.79、20.46、21.18 cm~3(F=0.18,P=0.832).早期组GTV_(CT)和GTV_(CT-MR)相似(t=-0.66,P=0.514),进展期组的不同(t=-2.17,P=0.036).结论 CT与MR图像融合有助于提高临床靶区勾画的精确性,特别对斜坡侵犯的诊断及勾画上具有优势,在局部晚期患者具有明显优势,为临床医师提供了更多的理论依据.     

鼻咽癌调强放疗中靶区及危及器官的体积和剂量变化

目前调强放疗是鼻咽癌的主要治疗手段.在6～7周的疗程中,临床大部分医师均使用初始制定的放疗计划.研究表明,由于原发肿瘤和转移淋巴结的缩小以及体质量下降导致的正常组织和体表轮廓的收缩,这些有意义的变化将影响靶区及危及器官的剂量分布,从而影响部分患者的治疗疗效.鼻咽癌调强放疗期间复位并进行靶区修改很有必要.     

基于不同感受野的鼻咽癌靶区和危及器官自动分割网络研究

目的:研究基于不同感受野的鼻咽癌靶区和危及器官自动分割网络。方法:收集100例鼻咽癌患者放疗数据,包含患者CT图像和医生勾画的靶区(GTV)和危及器官。随机选取90例数据作为训练集,另10例作为验证集。首先对图像进行中心裁剪、随机垂直翻转和旋转(-30°～30°)数据增强方式,输入至本文提出的MA_net网络进行训练,...     

鼻咽癌靶区勾画和计划设计指南

鼻咽癌的生物学行为决定了其靶区范围大且极度不规则,并被周围众多危及器官包绕。调强放疗技术能够满足肿瘤靶区肿瘤体积高剂量覆盖的同时,对周边正常组织进行很好的保护。以调强放疗为基础的综合治疗,使得鼻咽癌患者生存率明显提高,生活质量明显改善。鼻咽癌靶区的准确定义和优良的计划设计是保证鼻咽癌调强放疗疗效的基础。为推动鼻咽癌调强放疗在中国的普及和同质化应用,国家癌症中心/国家肿瘤质控中心组织国内大放疗中心编写了鼻咽癌靶区勾画和计划设计指南。本指南以已发布的国内外相关标准为依据,涵盖鼻咽癌诊疗常规,靶区定义、靶区勾画图谱和治疗计划设计等方面,旨在为国内各医疗单位鼻咽癌调强放射治疗的一致性提供参考依据。     

鼻咽癌IMRT中OAR勾画差异所致剂量不确定性研究

目的 观察鼻咽癌IMRT中低年资与高年资医师勾画OAR的差异和剂量学差异,评估针对性的培训对改善差异的作用。方法 选择初治鼻咽癌患者 16例,组织低年资和高年资医师各3位分别勾画患者OAR并与参考OAR比较几何差异和剂量学差异。针对差异最大的2个OAR,组织两组医师培训后重新勾画并再次比较差异。差异比较行配对t检验。结果 低年资、高年资医师勾画OAR的 D_max差异分别为(2.33±12.06)%(－48.06%~137.82%)、(0.09±4.72)%(－49.54%~42.96%)(P=0.039),其中视交叉的差异最大[(5.85±19.63)%∶(1.36±4.64)%,P=0.042];D_mean差异分别为(3.10±8.07)%(－46.76%~59.76%)、(－0.93±2.03)%(－45.54%~35.69%)(P=0.021),其中腮腺的差异最大[(13.23±13.39)%∶(3.20±6.71)%,P=0.002]。培训并重新勾画后低年资、高年资医师勾画视交叉的 D_max差异分别为(1.68±3.34)%、(1.50±1.87)%(P=0.841),其中低年资医师的差异较培训前明显减少[(1.68±3.34)%∶(5.85±19.63)%,P=0.048];腮腺的 D_mean差异分别为(2.46±3.06)%、(1.35±3.00)%(P=0.274),分别较培训前的差异明显减少[(2.46±3.06)%∶(13.23±13.39)%,P=0.002;(1.35±3.00)%∶(3.20±6.71)%,P=0.033]。 结论 鼻咽癌IMRT中OAR的勾画差异可引起明显的剂量不确定性,针对性的培训可提高勾画精准性。     

鼻咽癌原发灶临床靶区勾画进展

鼻咽癌临床靶区的准确勾画对预防肿瘤的局部复发、提高患者的生存率十分重要。早期调强放疗参照二维放疗经验勾画临床靶区(CTV),肿瘤局部无复发生存率高,但放疗不良反应严重、患者生活质量低下。在不影响疗效的情况下,缩小CTV范围,减轻放疗的急性与晚期不良反应,成为目前的研究热点。尽管有2010中国鼻咽癌调强放疗靶区设计专家共...     

鼻咽癌IMRT中气腔对靶区及OAR剂量影响

目的 明确IMRT中气腔效应对鼻咽癌患者原发肿瘤及OAR受照射剂量影响。 方法 选择鼻咽癌患者9例,放疗前及放疗第25次分别接受CT定位扫描。在放疗前CT图像上勾画靶区及OAR,制定计划plan1。复制plan1,将此放疗前CT图像与放疗第25次CT图像融合。在放疗前CT图像上勾画靶区退缩后形成的空腔并将空腔的密度强制设为0,并将放疗前勾画的靶区减去空腔体积形成新靶区,此CT图像命名为CT_Air。使用plan1计划的设野及计划参数,在CT_Air上计算剂量分布,形成放疗计划plan2。假设plan1和plan2分别被全程使用,配对t检验比较有气腔和无气腔情况下原发肿瘤及OAR受量。     

鼻咽癌IMRT中OAR实际受量与计划剂量差异研究

目的 观察鼻咽癌IMRT中OAR实际受量估算值与计划剂量的差异。方法 选取13例拟接受IMRT鼻咽癌患者,在放疗第10、20、30次时重新CT扫描,并勾画脑干、脊髓、左右腮腺和颌下腺,观察其体积在放疗中的变化。将放疗前治疗计划复制到每个新的CT图像上,计算整个放疗中估算增加的剂量(实际受量估算值减去物理计划剂量)。结果 放疗第10、20、30次时左、右腮腺及颌下腺体积在放疗过程呈进行性下降(P值均为0.000)。与计划剂量相比,整个放疗过程脑干、脊髓的D_max分别平均增加3.76、3.68 Gy (P=0.000、0.000),左、右腮腺的D₅₀分别平均增加5.11、3.54Gy (P=0.001、0.023),左、右颌下腺的D₅₀分别平均增加0.49、0.75 Gy (P=0.220、0.230)。结论鼻咽癌放疗过程后腮腺和颌下腺体积明显缩小。脑干、脊髓和腮腺实际受量较计划剂量显著增加,而颌下腺受量变化不明显。     

基于多任务学习的轻量级卷积神经网络在肺部危及器官自动分割中的应用研究

目的:研究基于多任务学习轻量级卷积神经网络(MTLW-CNN)在肺部危及器官(OAR)自动分割中的应用。方法:MTLW-CNN包含多个特征共享层和OAR的对应勾画分支。收集497例肺癌病例,以同时包含肺、心脏和脊髓的CT及医生勾画的轮廓为样本,随机划分300例用于训练与验证,197例用于测试。在测试集应用MTLW-CN...     

基于深度学习自动分割模型乳腺癌放疗临床应用与评价

目的 将深度学习算法与商用计划系统整合,建立乳腺癌靶区和危及器官(OARs)自动分割平台并加以验证。方法 入组在中国医学科学院肿瘤医院行保乳术后放疗的左、右乳腺癌患者各400例。基于深度残差卷积神经网络进行训练临床靶区(CTV)和OARs分割模型,建立端到端的基于深度学习的自动分割平台(DLAS)。使用42例左乳腺癌和40例右乳腺癌验证DLAS平台勾画的准确性。分别计算总体戴斯相似性系数(DSC)和平均豪斯多夫距离(AHD)。并计算相对层位置与每层DSC值(DSC_s)的关系,进行逐层分析。结果 左/右乳腺癌全乳CTV平均总体DSC和AHD分别为0.87/0.88和9.38/8.71mm,左/右乳腺癌OARs平均总体DSC和AHD范围为0.86~0.97和0.89~9.38mm。对CTV和OARs进行逐层分析,达到0.90以上表示医生只需要较少修改甚至不用修改的层面,左右乳腺癌的CTV勾画占比约44.7%的层面,OARs自动勾画占比范围为50.9%~89.6%。对于DSC_s<0.7,在两侧边界区域(层位置0~0.2和0.8~1.0) CTV和除脊髓以外的感兴趣区域DSC_s值明显下降,且越靠近边缘降低程度越明显。脊髓采用全层勾画,未发现有特殊区域出现DSC_s明显下降。结论 建立端到端的DLAS平台整合乳腺癌分割模型取得较好的自动分割效果。在头脚方向的两侧边界区域,勾画的一致性下降较明显,有待进一步提高。     

基于深度学习自动分割模型乳腺癌放疗临床应用与评价

目的 将深度学习算法与商用计划系统整合,建立乳腺癌靶区和危及器官(OARs)自动分割平台并加以验证。方法 入组在中国医学科学院肿瘤医院行保乳术后放疗的左、右乳腺癌患者各400例。基于深度残差卷积神经网络进行训练临床靶区(CTV)和OARs分割模型,建立端到端的基于深度学习的自动分割平台(DLAS)。使用42例左乳腺癌和40例右乳腺癌验证DLAS平台勾画的准确性。分别计算总体戴斯相似性系数(DSC)和平均豪斯多夫距离(AHD)。并计算相对层位置与每层DSC值(DSC_s)的关系,进行逐层分析。结果 左/右乳腺癌全乳CTV平均总体DSC和AHD分别为0.87/0.88和9.38/8.71mm,左/右乳腺癌OARs平均总体DSC和AHD范围为0.86~0.97和0.89~9.38mm。对CTV和OARs进行逐层分析,达到0.90以上表示医生只需要较少修改甚至不用修改的层面,左右乳腺癌的CTV勾画占比约44.7%的层面,OARs自动勾画占比范围为50.9%~89.6%。对于DSC_s<0.7,在两侧边界区域(层位置0~0.2和0.8~1.0) CTV和除脊髓以外的感兴趣区域DSC_s值明显下降,且越靠近边缘降低程度越明显。脊髓采用全层勾画,未发现有特殊区域出现DSC_s明显下降。结论 建立端到端的DLAS平台整合乳腺癌分割模型取得较好的自动分割效果。在头脚方向的两侧边界区域,勾画的一致性下降较明显,有待进一步提高。     

直肠癌术前/术后适形/调强放疗靶区勾画共识与图谱

目的 在三维放疗时代,为直肠癌术前/术后放疗制定靶区勾画的中国专家共识,并辅以高分辨率图谱。方法 收集直肠癌放疗靶区勾画的国际指南,结合国内肿瘤中心的经验,起草“直肠癌术前/术后适形调强放疗靶区勾画共识与图谱”,在“中国医师协会结直肠肿瘤专委会放疗专委会”集中会议上进行讨论及投票,由专门的执行小组对最终的结果进行归纳。结果 主要针对直肠癌放疗的定位技术、术前放疗靶区定义、根治术后放疗靶区定义、OAR定义、剂量和分割等方面,根据证据的强弱和专家意见一致的程度,给予分级推荐;同时在高分辨率CT上提供了CTV的图示。结论为直肠癌放疗提供中国专家共识,规范直肠癌放疗流程,减少不同单位或不同医生之间勾画的差异。