简介：摘要目的评估两种相对生物效应模型计算的生物剂量，并与传统临床质子放疗生物剂量相比较。方法使用粒子模拟工具(TOPAS)分别在水箱和两例患者模体(脑部和前列腺)计算物理剂量、剂量平均LET (dose averaged linear energy transfer, LETd)和径迹平均LET (track averaged linear energy transfer，LETt)的全空间分布，并根据两种不同机制相对生物效应模型计算生物剂量DoseLETd和DoseLETt，计算传统临床质子生物剂量(Dose1.1)时取相对生物效应为1.1。在水箱中对比3种生物剂量的差异，在患者模体中为了量化3种方法的差异，根据物理剂量大小选取3个点(D1、D2、D3)的生物剂量相比较。结果水箱中DoseLETd和DoseLETt随水深度变化表现趋势一致，在质子束射程末端均高于Dose1.1。在患者模体中，DoseLETd和DoseLETt最大差异为10.08 cGy,相对差异<5%。DoseLETd和DoseLETt与Dose1.1相比，在脑部肿瘤靶区最大差异分别为71.97和61.91 cGy，相对差异<25%；在前列腺肿瘤靶区内最大差异分别为25.95和19.96 cGy，相对差异<12%;但在靶区外差异很小，脑部和前列腺肿瘤靶区外最大差异分别为5.99和9.92 cGy,相对差异<5%。结论基于LETd和LETt的两种相对生物效应模型计算的生物剂量在水箱和患者模体差异很小，但与传统临床质子放疗生物剂量相比时在高剂量区有很大的差异。

简介：摘要目的开发一种基于预测剂量的自调节调强放射治疗自动计划方法，以增强自动计划的鲁棒性。方法利用3D U-Res-Net_B网络预测出三维剂量分布后，在直接子野优化的每次迭代中先基于上次迭代结果计算当前剂量，再联合预测剂量计算目标剂量，然后以此为目标进行优化。完成所有迭代或满足循环退出条件后，得到最终的治疗计划。在30例直肠癌病例上进行测试，验证算法的效果。结果临床计划治疗靶区的V100%均值和标准差为(95.03±0.91)%，自动计划为(94.67±1.96)%，接近临床值(P>0.05)，而预测值为(92.90±2.13)%，与临床计划的差异具有统计学意义(t＝29.0，P<0.05)；自动计划在小肠V35、膀胱V40、股骨头的V20 ～V40等多项指标上低于预测值和临床值，且差异具有统计学意义(t＝4.5～118.0，P<0.05)，在其他危及器官的指标上与临床值的差异无统计学意义(P>0.05)。结论本方法增强了自动计划的鲁棒性，提高了其应对复杂情况的能力。

简介：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，基于剂量预测的剂量-体积直方图(DVH)指标，建立调强放射治疗(IMRT)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，优化后的计划得分提升，且差异具有统计学意义(t＝-4.105, P<0.05)。相比优化前，优化后的计划所有危及器官的Dmax均有不同程度地降低，优化后的计划在靶区Dmax、V107%、HI和膀胱的Dmax等指标上均有降低，且差异具有统计学意义(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。结论本研究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，对临床计划的制定具有较强的指导意义。