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基于剂量预测的个性化放射治疗计划质量的定量评价方法

调强放射治疗；计划质量评价；剂量预测；DeepPlan

【摘要】 目的：提出一种基于剂量预测的放射治疗计划质量定量评价方法，并验证该方法的临床可行性和临床价值。方法：基于45例5年以上从业经验的物理师制定的直肠癌病例，训练3D U-Net网络。利用3D U-Net网络预测得到三维剂量分布后，基于剂量预测的DVH指标，建立调强放射治疗直肠癌计划质量评估标准，对直肠癌放疗计划进行初次打分。以预测剂量为优化目标，对放疗计划重新优化制定，并再次打分。在15例直肠癌病例上进行测试，比较优化前后计划得分情况以及剂量学参数差异，从而验证该打分方法的临床意义。结果：优化前后的计划均满足临床剂量要求。优化前的总得分为（77.21±9.74）分，优化后的总得分为（88.78±4.92）分，优化后计划得分有了显著性地提升（t=-4.105，P<0.05）。相比优化前，优化后的计划所有危及器官的D_max均有不同程度地降低，优化后的计划在靶区D_max、V_107%、HI和膀胱的D_max等指标上均有统计学意义上地降低（t=2.346～5.771，P<0.05），在其他指标上优化前和优化后的差异无统计学意义（P>0.05）。优化后的计划质量有一定程度提升。结论：本文提出的结合剂量预测的放疗计划质量的定量评价方法，可以针对计划质量进行个性化地有效评估，有利于更好地对比审核不同物理师制定的临床计划质量，并且提供个性化的剂量指标，对计划的制定具有很大的临床指导意义。