調(diào)強(qiáng)放療中危及器官平均劑量的預(yù)測(cè)方法及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種調(diào)強(qiáng)放療中危及器官平均劑量的預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：1）獲得Vox/Vx和Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公式，其中，Vx為危及器官的體積、Vox為危及器官與計(jì)劃靶區(qū)的相交體積、Dp為處方劑量、Dmx為危及器官的平均劑量；2）通過該函數(shù)關(guān)系公式預(yù)測(cè)危及器官的平均劑量。該預(yù)測(cè)方法的具體應(yīng)用包括以下步驟，A）確定Dp；B）根據(jù)預(yù)測(cè)方法所得Vox/Vx和Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公式，從而獲得相關(guān)危及器官的平均劑量Dmx1；C）進(jìn)行模擬調(diào)強(qiáng)優(yōu)化，得平均劑量Dmx2；D）比較Dmx1的和Dmx2；E）當(dāng)Dmx2≤Dmx1時(shí)，符合標(biāo)準(zhǔn)；Dmx2＞Dmx1，繼續(xù)調(diào)強(qiáng)優(yōu)化。本發(fā)明易于采集數(shù)據(jù)，方便建立適合相應(yīng)科室治療計(jì)劃系統(tǒng)和設(shè)備的危及器官預(yù)測(cè)模型，減少放療計(jì)劃優(yōu)化過程中主觀因素造成影響。
【專利說明】
調(diào)強(qiáng)放療中危及器官平均劑量的預(yù)測(cè)方法及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)用放射治療技術(shù)領(lǐng)域，具體是指調(diào)強(qiáng)放療中危及器官平均劑量的預(yù) 測(cè)方法以及該預(yù)測(cè)方法的具體應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，惡性腫瘤的最主要的治療手段包括外科手術(shù)治療、化學(xué)類治療和放射類治 療，尤其對(duì)與中晚期癌癥患者，放射類治療所占比例較大；而在放射類治療手段中，近二十 年國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的一種治療方法為調(diào)強(qiáng)放療。
[0003] 調(diào)強(qiáng)放療即調(diào)強(qiáng)適形放射治療是三維適形放療的一種，要求輻射野內(nèi)劑量強(qiáng)度按 一定要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，簡(jiǎn)稱調(diào)強(qiáng)放療。它是在各處輻射野與靶區(qū)外形一致的條件下，針對(duì)靶區(qū) 三維形狀和要害器官與靶區(qū)的具體解剖關(guān)系對(duì)束強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，單個(gè)輻射野內(nèi)劑量分布是 不均勻的但是整個(gè)靶區(qū)體積內(nèi)劑量分布比三維適形治療更均勻。
[0004] 經(jīng)過多年的臨床實(shí)踐，大量文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果顯示調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)不僅提高了患者的療 效，而且有效地改善了患者治療后的生活質(zhì)量。使靶區(qū)劑量盡量高，危及器官劑量盡量低， 是放療的最根本原則。但實(shí)際調(diào)強(qiáng)優(yōu)化過程中，受優(yōu)化方法、手段以及人為等因素影響，大 多數(shù)放療中心雖然危及器官控制在限定范圍內(nèi)，但由于缺少有效的預(yù)測(cè)手段，危及器官的 最終吸收劑量更多地依賴于各放療單位的經(jīng)驗(yàn)，因此主觀因素對(duì)放療計(jì)劃優(yōu)化過程非常 大。
[0005] 現(xiàn)有的預(yù)測(cè)方法，是通過提取治療計(jì)劃中危及器官每個(gè)采樣點(diǎn)的劑量信息，建立 調(diào)強(qiáng)放療的預(yù)測(cè)模型，過該模型在制作調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃前提前預(yù)測(cè)危及器官的劑量體積曲 線，以保證調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的質(zhì)量，但該預(yù)測(cè)方法較為復(fù)雜，對(duì)相關(guān)儀器設(shè)備要求較高，在調(diào)強(qiáng)放 療計(jì)劃制作中難以得到廣泛具體的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種易于采集數(shù)據(jù)，方便建立適合相應(yīng)科室治療計(jì)劃系統(tǒng) 和設(shè)備的危及器官預(yù)測(cè)模型，減少放療計(jì)劃優(yōu)化過程中主觀因素造成影響的調(diào)強(qiáng)放療中危 及器官平均劑量的預(yù)測(cè)方法。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供該預(yù)測(cè)方法的具體應(yīng)用。
[0008] 本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：調(diào)強(qiáng)放療中危及器官平均劑量的預(yù)測(cè)方法，包括 以下步驟：
[0009] (1)獲得Vox/Vx和Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公式，其中，Vx為危及器官的體積、Vox為 危及器官與計(jì)劃靶區(qū)的相交體積、Dp為處方劑量、Dmx為危及器官的平均劑量；
[0010] (2)在已知危及器官的體積Vx、危及器官與計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Vox、以及處方劑 量Dp的情況下，通過Vox/Vx和Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公式預(yù)測(cè)危及器官的平均劑量Dmx。
[0011] 本預(yù)測(cè)方法的工作原理為，通過大量臨床數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)危及器官與計(jì)劃靶區(qū)的相 交體積Vox與危及器官體積Vx的比值與其平均劑量Dmx和處方劑量Dp比值之間存在著顯著 的正相關(guān)性。
[0012]本預(yù)測(cè)方法分別擬合出在不損失靶區(qū)處方劑量Dp時(shí)，不同危及器官的Vox/Vx和 Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公式。在給定處方劑量Dp的條件下通過算出Vox/Vx，便能在日常優(yōu) 化放療調(diào)強(qiáng)計(jì)劃前通過Vox/Vx和Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公式計(jì)算出不同危及器官的平均 劑量 Dmx，以該危及器官的平均劑量Dmx作為調(diào)強(qiáng)計(jì)劃驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)，從而減少放療計(jì)劃優(yōu)化 過程中主觀因素造成的影響。
[0013] 為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，進(jìn)一步地，所述步驟⑴中，獲得Vox/Vx和Dmx/Dp 之間的函數(shù)關(guān)系公式的方法包括以下步驟：
[0014] (2.1)以至少一組腫瘤患者的病歷為模板，同一組腫瘤患者的病歷均顯示同一類 型腫瘤；
[0015] (2.2)收集同一組腫瘤患者的病歷中同一危及器官的體積Vx數(shù)據(jù)；以及同一組腫 瘤患者的病歷中該危及器官與計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Vox數(shù)據(jù)；
[0016] (2.3)根據(jù)調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃，獲得每份病歷中的平均劑量Dmx和處方劑量Dp的數(shù)據(jù)；
[0017] (2.4)構(gòu)建直角坐標(biāo)系，以Vox/Vx的數(shù)據(jù)為橫坐標(biāo)，Dmx/Dp的數(shù)據(jù)為縱坐標(biāo)，以每 份病歷中的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在坐標(biāo)系中標(biāo)出坐標(biāo)點(diǎn)，獲得所有患者數(shù)據(jù)的離散點(diǎn)圖；
[0018] (2.5)根據(jù)各離散點(diǎn)進(jìn)行方程的擬合，即獲得Vox/Vx和Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公 式。
[0019] 為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，進(jìn)一步地，所述步驟(2.2)中，腫瘤患者的病歷中 危及器官的體積Vx，以及危及器官與計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Vox均是通過放療計(jì)劃軟件來進(jìn) 行。
[0020] 為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，進(jìn)一步地，所述放療計(jì)劃軟件為Pinnacle，通過 Pinnacle放療計(jì)劃軟件獲取危及器官的體積Vx，以及危及器官與計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Vox 的具體過程包括以下步驟：
[0021 ] (2.2.1)通過CT機(jī)掃描出患者相應(yīng)部位的橫斷面圖像；
[0022] (2.2.2)通過Pinnacle放療計(jì)劃軟件在各CT橫斷面圖像上勾畫出各個(gè)危及器官與 計(jì)劃靶區(qū)；
[0023] (2.2.3)Pinnacle放療計(jì)劃軟件根據(jù)勾畫出的各個(gè)危及器官與計(jì)劃靶區(qū)，自動(dòng)生 成危及器官與計(jì)劃靶區(qū)的三維圖像，并直接計(jì)算出該危及器官與計(jì)劃靶區(qū)的體積大小，即 得危及器官的體積Vx;
[0024] (2.2.4)最后，通過Pinnacle放療計(jì)劃軟件將危及器官與計(jì)劃靶區(qū)的相交體積創(chuàng) 建一個(gè)新的器官，并計(jì)算出危及器官與計(jì)劃靶區(qū)的相交體積的大小，即得危及器官與計(jì)劃 革巴區(qū)的相交體積Vox。
[0025] 為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，進(jìn)一步地，所述步驟(2.5)中，各離散點(diǎn)主要是通 過商業(yè)數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行方程擬合。
[0026]為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，進(jìn)一步地，所述商業(yè)數(shù)學(xué)軟件為mat lab軟件，通過 matlab軟件擬合各離散點(diǎn)構(gòu)成的平滑曲線的過程，包括以下步驟：
[0027 ] (2.5.1)將Vo x/Vx的數(shù)據(jù)作為橫坐標(biāo)X，Dmx/Dp的數(shù)據(jù)作為縱坐標(biāo)y，輸入ma 11 ab軟 件；
[0028] (2.5.2)選擇matlab軟件中的擬合類型，便能通過matlab軟件得到不同擬合類型 的擬合公式；
[0029] (2.5.3)根據(jù)擬合公式生成的曲線與各離散點(diǎn)之間的關(guān)系，選擇與離散點(diǎn)重合最 多的曲線的方程作為Vox/Vx和Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公式。
[0030] 為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，進(jìn)一步地，所述Vox/Vx和Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公 式為：
[0031] y = pi*x3+p2*x2+p3*x+P4;
[0032] 其中，^、風(fēng)^^為不同類型腫瘤的不同危及器官的權(quán)重系數(shù)參數(shù)；
[0033] y = Dmx/Dp ,x = Vox/Vx；
[0034] Vox-腫瘤計(jì)劃靶區(qū)與危及器官的相交體積；
[0035] Vx-危及器官體積；
[0036] Dmx-危及器官的平均劑量；
[0037] Dp-腫瘤計(jì)劃靶區(qū)的處方劑量。
[0038]上述的調(diào)強(qiáng)放療中危及器官平均劑量預(yù)測(cè)方法的具體應(yīng)用，包括以下步驟：
[0039] (A)給定確定的處方劑量Dp;
[0040] (B)通過預(yù)測(cè)方法獲得相關(guān)危及器官的Vox/Vx和Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公式，并 根據(jù)已知的處方劑量Dp、腫瘤計(jì)劃靶區(qū)與危及器官的相交體積Vox，危及器官體積Vx，計(jì)算 獲得相關(guān)危及器官的平均劑量Dmx 1;
[0041] (C)進(jìn)行模擬調(diào)強(qiáng)優(yōu)化，優(yōu)化得出相關(guān)危及器官的平均劑量Dmx2;
[0042] (D)將Dmxi的Dmx2進(jìn)行比較；
[0043] (E)當(dāng)Dmx2<Dmxi時(shí)，符合標(biāo)準(zhǔn)，則該模擬調(diào)強(qiáng)優(yōu)化達(dá)標(biāo)；當(dāng)Dmx2>Dmxi時(shí)，則繼續(xù) 進(jìn)行模擬調(diào)強(qiáng)優(yōu)化，直至符合標(biāo)準(zhǔn)。
[0044] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0045] (1)本發(fā)明通過尋找Vox/Vx和Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公式，能夠在進(jìn)行放療計(jì)劃 之前，預(yù)測(cè)出相關(guān)危機(jī)器官的平均劑量，以預(yù)測(cè)的平均劑量作為調(diào)強(qiáng)計(jì)劃驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)，從而 減少放療計(jì)劃優(yōu)化過程中主觀因素造成的影響；
[0046] (2)本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)易于采集，絕大多數(shù)放療單位能夠在現(xiàn)有治療計(jì)劃系統(tǒng) 的基礎(chǔ)上利用該方法建立適合自己科室治療計(jì)劃系統(tǒng)和危及器官的預(yù)測(cè)模型，適宜廣泛推 廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0047]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他特征、 目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更為明顯：
[0048] 圖1為本發(fā)明中內(nèi)耳和腫瘤計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Voe與內(nèi)耳體積Ve的比值與與內(nèi) 耳的平均劑量Dme和處方劑量Dp比值的散點(diǎn)圖；
[0049] 圖2為本發(fā)明中口腔和腫瘤計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Voo與口腔體積Vo的比值與口腔 的平均劑量Dmo和處方劑量Dp比值的散點(diǎn)圖；
[0050] 圖3為本發(fā)明中腮腺和腫瘤計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Vop與腮腺體積Ve的比值與與腮 腺的平均劑量Dme和處方劑量Dp比值的散點(diǎn)圖；
[0051 ]圖4為本發(fā)明中聲門喉和腫瘤計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Vo 1與聲門喉體積VI的比值與 與聲門喉的平均劑量Dml和處方劑量Dp比值的散點(diǎn)圖；
[0052]圖5為本發(fā)明中環(huán)后區(qū)咽和腫瘤計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Voph與環(huán)后區(qū)咽體積Vph的 比值與與環(huán)后區(qū)咽的平均劑量Dmph和處方劑量Dp比值的散點(diǎn)圖；
[0053]圖6為本發(fā)明中食管和腫瘤計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Voes與食管體積Ves的比值與與 食管的平均劑量Dmes和處方劑量Dp比值的散點(diǎn)圖；
[0054]圖7為本發(fā)明中膀胱和腫瘤計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Vob與膀胱體積Vb的比值與與膀 胱的平均劑量Dmb和處方劑量Dp比值的散點(diǎn)圖；
[0055]圖8為本發(fā)明中直腸和腫瘤計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Vor與直腸體積Vr的比值與與直 腸的平均劑量Dmr和處方劑量Dp比值的散點(diǎn)圖；
[0056]圖9為本發(fā)明使用時(shí)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0057]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此， 在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替 換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0058] 實(shí)施例1:
[0059] 本實(shí)施例中選取兩組鼻咽癌調(diào)強(qiáng)患者的病歷和宮頸癌患者的病歷，每組各50份， 并分別選擇鼻咽癌調(diào)強(qiáng)患者的內(nèi)耳、口腔、腮腺、聲門喉、環(huán)后區(qū)咽、食管六個(gè)危機(jī)器官，以 及宮頸癌患者的膀胱、直腸兩個(gè)危及器官作為模板。
[0060] 首先，收集選定的危及器官的體積，以及危及器官與計(jì)劃靶區(qū)相交體積的數(shù)據(jù)，具 體收集過程如下：
[0061 ]通過CT機(jī)掃描出患者相應(yīng)部位的橫斷面圖像;將掃描出的CT圖像傳輸至Pinnacle 放療計(jì)劃軟件;利用Pinnacle軟件中的勾畫工具，在各CT橫斷面圖像上勾畫出各個(gè)危及器 官與計(jì)劃革E區(qū)；此時(shí)Pinnacle軟件通過橫斷面上危及器官與計(jì)劃革E區(qū)的二維圖像自動(dòng)生成 某危及器官與計(jì)劃靶區(qū)的三維圖像，點(diǎn)擊Volume工具，直接計(jì)算出該危及器官與計(jì)劃靶區(qū) 的體積大?。煌ㄟ^？111的(316軟件中的1?0；^1口3118；[011/(]〇111：抑(31：；[011工具，選取計(jì)劃革[11區(qū)為 Source，所研究的危及器官為AvoidExterior，點(diǎn)擊Expand，倉ij建一個(gè)新的器官，此時(shí)這個(gè)新 的器官就是計(jì)劃靶區(qū)與該危及器官的相交區(qū)域，再點(diǎn)擊Volume工具，計(jì)算出計(jì)劃靶區(qū)與該 危及器官相交區(qū)域的體積大小。
[0062] 其次，分析病歷中的調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃，收集每份病歷數(shù)據(jù)，如下：
[0063] a.從鼻咽癌患者調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃中分別得出內(nèi)耳和腫瘤計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Voe與 內(nèi)耳體積Ve的比值與內(nèi)耳的平均劑量Dme和Dp比值，并以Vox/Vx的數(shù)據(jù)作為橫坐標(biāo)x，Dmx/ Dp的數(shù)據(jù)作為縱坐標(biāo)y，以每位患者病歷情況，構(gòu)建離散點(diǎn)圖，如圖1所示；
[0064] b.從鼻咽癌患者調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃中分別得出口腔和腫瘤計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Voo與 口腔體積Vo的比值與口腔的平均劑量Dmo和Dp比值，并以Vox/Vx的數(shù)據(jù)作為橫坐標(biāo)X，Dmx/ Dp的數(shù)據(jù)作為縱坐標(biāo)y，以每位患者病歷情況，構(gòu)建離散點(diǎn)圖，如圖2所示；
[0065] c.從鼻咽癌患者調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃中分別得出腮腺和腫瘤計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Vop與 聰腺體積Vp的比值與聰腺的平均劑量Dmp和Dp比值，并以Vox/Vx的數(shù)據(jù)作為橫坐標(biāo)x，Dmx/ Dp的數(shù)據(jù)作為縱坐標(biāo)y，以每位患者病歷情況，構(gòu)建離散點(diǎn)圖，如圖3所示；
[0066] d.從鼻咽癌患者調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃中分別得出聲門喉和腫瘤計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Vol 與聲門喉VI的比值與聲門喉的平均劑量Dml和Dp比值，并以Vox/Vx的數(shù)據(jù)作為橫坐標(biāo)X， Dmx/Dp的數(shù)據(jù)作為縱坐標(biāo)y，以每位患者病歷情況，構(gòu)建離散點(diǎn)圖，如圖4所示；
[0067] e.從鼻咽癌患者調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃中分別得出環(huán)后區(qū)咽和腫瘤計(jì)劃靶區(qū)的相交體積 Voph與環(huán)后區(qū)咽體積Vph的比值與環(huán)后區(qū)咽的平均劑量Dmph和Dp比值，并以Vox/Vx的數(shù)據(jù) 作為橫坐標(biāo)X，D m X / D p的數(shù)據(jù)作為縱坐標(biāo)y，以每位患者病歷情況，構(gòu)建離散點(diǎn)圖，如圖5所 示；
[0068] f.從鼻咽癌患者調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃中分別得出食管和腫瘤計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Voes 與食管體積Ve s的比值與食管的平均劑量Dme s和Dp比值，并以Vox/Vx的數(shù)據(jù)作為橫坐標(biāo)X， Dmx/Dp的數(shù)據(jù)作為縱坐標(biāo)y，以每位患者病歷情況，構(gòu)建離散點(diǎn)圖，如圖6所示；
[0069] g.從宮頸癌患者調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃中分別得出膀胱和腫瘤計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Vob與 膀胱體積Vb的比值與膀胱的平均劑量Dmb和Dp比值，并以Vox/Vx的數(shù)據(jù)作為橫坐標(biāo)X，Dmx/ Dp的數(shù)據(jù)作為縱坐標(biāo)y，以每位患者病歷情況，構(gòu)建離散點(diǎn)圖，如圖7所示；
[0070] h.從宮頸癌患者調(diào)強(qiáng)治療計(jì)劃中分別得出直腸和腫瘤計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Vor與 直腸體積Vr的比值與直腸的平均劑量Dmr和Dp比值，并以Vox/Vx的數(shù)據(jù)作為橫坐標(biāo)x，Dmx/ Dp的數(shù)據(jù)作為縱坐標(biāo)y，以每位患者病歷情況，構(gòu)建離散點(diǎn)圖，如圖8所示。
[007?]再次，根據(jù)a~g構(gòu)成數(shù)據(jù)，以及圖1~圖8所示，建立Vox/Vx、Dmx/Dp的數(shù)據(jù)表，如表 1所示。
[0072]表 1 Vox/Vx、Dmx/Dp 的數(shù)據(jù)表
[0073]
[0074] 將7和1的具體取值輸入111&1：1&13軟件，點(diǎn)擊1]1&1：1&13軟件中的3七&1'1：41'〇〇11301684 Curve Fitting-Curve Fitting Tool(cftool)-Data-X Data選擇步驟 1)輸入的X取值， Y Data選擇步驟1)輸入的y取值，Weights選取(11〇116)4設(shè)置1、7數(shù)據(jù)4點(diǎn)擊?;[1:1:;[即4選取 擬合類型(線性擬合、多項(xiàng)式擬合、Power擬合等)-點(diǎn)擊App ly，便能得出不同擬合類型的擬 合公式。
[0075]最后，通過matlab軟件對(duì)圖1~圖8數(shù)據(jù)反復(fù)采用不同公式進(jìn)行擬合，最終采用統(tǒng) 一的3次多項(xiàng)式公式，得出如下擬合公式：
[0076] y = pi*x3+p2*x2+p3*x+P4;
[0077] 其中，？1、？2、？3、？4為不同類型腫瘤的不同危及器官的權(quán)重系數(shù)參數(shù)；
[0078] y = Dmx/Dp ,x = Vox/Vx；
[0079] Vox-腫瘤計(jì)劃靶區(qū)與危及器官的相交體積；
[0080] Vx-危及器官體積；
[0081] Dmx-危及器官的平均劑量；
[0082] Dp-腫瘤計(jì)劃靶區(qū)的處方劑量。
[0083] P1、P2、P3、P4的權(quán)重系數(shù)參數(shù)表，如表2所不：
[0084]表2權(quán)重系數(shù)參數(shù)表 [0085]
[0087] 如表2可知，以鼻咽癌患者的危及器官--內(nèi)耳為例，且Vox/Vx和Dmx/Dp之間的函 數(shù)關(guān)系公式為：
[0088] y = 2.391x3-3.649x2+2.051x+0.5207 ；
[0089] 當(dāng)對(duì)患有鼻咽癌的患者進(jìn)行調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃是，根據(jù)患者內(nèi)耳體積Ve，內(nèi)耳與計(jì)劃 靶區(qū)相交體積Voe，并給定計(jì)劃靶區(qū)的處方劑量Dp，便能通過上式得出鼻咽癌患者的危及器 官一一內(nèi)耳的平均劑量Dme，該內(nèi)耳的平均劑量Dme即為預(yù)測(cè)的危及器官的平均劑量。
[0090] 對(duì)于其余不同類型的腫瘤及鄰近危及器官均使用該方法尋找各自Vox/Vx與各自 Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公式，并通過該函數(shù)關(guān)系公式預(yù)測(cè)相應(yīng)危及器官的平均劑量Dmx。
[0091] 實(shí)施例2:
[0092] 本實(shí)施例以上述實(shí)施例所述的調(diào)強(qiáng)放療中危及器官平均劑量預(yù)測(cè)方法為基礎(chǔ)，提 供了該預(yù)測(cè)方法的具體應(yīng)用方法，預(yù)測(cè)所得相關(guān)危及器官的平局劑量作為調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的驗(yàn)收 標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)強(qiáng)計(jì)劃中的優(yōu)化所得的平均劑量均不大于預(yù)測(cè)所得平均劑量，因此減少放療計(jì)劃 優(yōu)化過程中主觀因素造成的影響。
[0093] 具體步驟如圖9所示，包括以下步驟：
[0094] (A)給定確定的處方劑量Dp;
[0095] (B)通過預(yù)測(cè)方法獲得相關(guān)危及器官的Vox/Vx和Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公式，并 根據(jù)已知的處方劑量Dp、腫瘤計(jì)劃靶區(qū)與危及器官的相交體積Vox，危及器官體積Vx，計(jì)算 獲得相關(guān)危及器官的平均劑量Dmxl;
[0096] (C)進(jìn)行模擬調(diào)強(qiáng)優(yōu)化，優(yōu)化得出相關(guān)危及器官的平均劑量Dmx2;
[0097] (D)將Dmxl的和Dmx2進(jìn)行比較；
[0098] (E)當(dāng)Dmx2<Dmxl時(shí)，符合標(biāo)準(zhǔn)，則該模擬調(diào)強(qiáng)優(yōu)化達(dá)標(biāo)，如果Dmx2>Dmxl時(shí)，則繼 續(xù)進(jìn)行模擬調(diào)強(qiáng)優(yōu)化，直至符合標(biāo)準(zhǔn)。
[0099]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不 脫離本發(fā)明的原理和宗旨下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的 范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 調(diào)強(qiáng)放療中危及器官平均劑量的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 獲得Vox/Vx和Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公式，其中，Vx為危及器官的體積、Vox為危及 器官與計(jì)劃靶區(qū)的相交體積、Dp為處方劑量、Dmx為危及器官的平均劑量； (2) 在已知危及器官的體積Vx、危及器官與計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Vox、以及處方劑量Dp的 情況下，通過Vox/Vx和Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公式預(yù)測(cè)危及器官的平均劑量Dmx。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)強(qiáng)放療中危及器官平均劑量的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述 步驟(1)中，獲得Vox/Vx和Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公式的方法包括以下步驟： (2.1) 以至少一組腫瘤患者的病歷為模板，同一組腫瘤患者的病歷均顯示同一類型腫 瘤； (2.2) 收集同一組腫瘤患者的病歷中同一危及器官的體積Vx數(shù)據(jù)；以及同一組腫瘤患 者的病歷中該危及器官與計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Vox數(shù)據(jù)； (2.3) 根據(jù)調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃，獲得每份病歷中的平均劑量Dmx和處方劑量Dp的數(shù)據(jù)； (2.4) 構(gòu)建直角坐標(biāo)系，以Vox/Vx的數(shù)據(jù)為橫坐標(biāo)，Dmx/Dp的數(shù)據(jù)為縱坐標(biāo)，以每份病 歷中的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在坐標(biāo)系中標(biāo)出坐標(biāo)點(diǎn)，獲得所有患者數(shù)據(jù)的離散點(diǎn)圖； (2.5) 根據(jù)各離散點(diǎn)進(jìn)行方程的擬合，即獲得Vox/Vx和Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公式。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)強(qiáng)放療中危及器官平均劑量的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述 步驟(2.2)中，腫瘤患者的病歷中危及器官的體積Vx，以及危及器官與計(jì)劃靶區(qū)的相交體積 Vox均是通過放療計(jì)劃軟件來進(jìn)行。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的調(diào)強(qiáng)放療中危及器官平均劑量的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述 放療計(jì)劃軟件為Pinnacle，通過Pinnacle放療計(jì)劃軟件獲取危及器官的體積Vx，以及危及 器官與計(jì)劃靶區(qū)的相交體積Vox的具體過程包括以下步驟： (2.2.1) 通過CT機(jī)掃描出患者相應(yīng)部位的橫斷面圖像； (2.2.2) 通過Pinnacle放療計(jì)劃軟件在各CT橫斷面圖像上勾畫出各個(gè)危及器官與計(jì)劃 靶區(qū)； (2.2.3) Pinnacle放療計(jì)劃軟件根據(jù)勾畫出的各個(gè)危及器官與計(jì)劃靶區(qū)，自動(dòng)生成危 及器官與計(jì)劃靶區(qū)的三維圖像，并直接計(jì)算出該危及器官與計(jì)劃靶區(qū)的體積大小，即得危 及器官的體積Vx; (2.2.4) 最后，通過Pinnacle放療計(jì)劃軟件將危及器官與計(jì)劃靶區(qū)的相交體積創(chuàng)建一 個(gè)新的器官，并計(jì)算出危及器官與計(jì)劃靶區(qū)的相交體積的大小，即得危及器官與計(jì)劃靶區(qū) 的相交體積Vox。5. 根據(jù)權(quán)利要求2~4任一項(xiàng)所述的調(diào)強(qiáng)放療中危及器官平均劑量的預(yù)測(cè)方法，其特征 在于，所述步驟(2.5)中，各離散點(diǎn)主要是通過商業(yè)數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行方程擬合。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的調(diào)強(qiáng)放療中危及器官平均劑量的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述 商業(yè)數(shù)學(xué)軟件為matlab軟件，通過matlab軟件擬合各離散點(diǎn)構(gòu)成的平滑曲線的過程，包括 以下步驟： (2.5.1) 將Vox/Vx的數(shù)據(jù)作為橫坐標(biāo)X，Dmx/Dp的數(shù)據(jù)作為縱坐標(biāo)y，輸入matlab軟件； (2.5.2) 選擇mat lab軟件中的擬合類型，即通過mat lab軟件得到不同擬合類型的擬合 公式； (2.5.3) 根據(jù)擬合公式生成的曲線與各離散點(diǎn)之間的關(guān)系，選擇與離散點(diǎn)重合最多的 曲線的方程作為Vox/Vx和Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公式。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的調(diào)強(qiáng)放療中危及器官平均劑量的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述 Vox/Vx和Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公式為： y = ρι*χ3+ρ2*χ2+ρ3*χ+ρ4 ； 其中，？1、？2、？3、？4為不同類型腫瘤的不同危及器官的權(quán)重系數(shù)參數(shù)； y = Dmx/Dp, x = Vox/Vx； Vox-腫瘤計(jì)劃靶區(qū)與危及器官的相交體積； Vx 一危及器官體積； Dmx一平均劑量； Dp-處方劑量。8. 根據(jù)上述權(quán)利要求所述的調(diào)強(qiáng)放療中危及器官平均劑量預(yù)測(cè)方法的應(yīng)用，其特征在 于，包括以下步驟： (A) 給定確定的處方劑量Dp; (B) 通過預(yù)測(cè)方法獲得相關(guān)危及器官的Vox/Vx和Dmx/Dp之間的函數(shù)關(guān)系公式，并根據(jù) 已知的處方劑量Dp、腫瘤計(jì)劃靶區(qū)與危及器官的相交體積Vox，危及器官體積Vx，計(jì)算獲得 相關(guān)危及器官的平均劑量Dmx 1; (C) 進(jìn)行模擬調(diào)強(qiáng)優(yōu)化，優(yōu)化得出相關(guān)危及器官的平均劑量Dmx2; (D) 將Dmxi的和Dmx2進(jìn)行比較； (E) 當(dāng)Dmx2<Dmxi時(shí)，符合標(biāo)準(zhǔn)，則該模擬調(diào)強(qiáng)優(yōu)化達(dá)標(biāo);當(dāng)Dmx2>Dmxi時(shí)，則繼續(xù)進(jìn)行模 擬調(diào)強(qiáng)優(yōu)化，直至符合標(biāo)準(zhǔn)。
【文檔編號(hào)】A61N5/10GK106039599SQ201610527428
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月5日
【發(fā)明人】孫小楊, 龐皓文, 楊波
【申請(qǐng)人】西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院