CMSXIO4.64两种子野分割算法制定鼻咽癌调强计划比较

庄建发　管凯　魏天安　陈大朝

[摘 要] 目的：探讨CMSXIO4.64制定鼻咽癌调强计划时，SmartSequence（SS）和SlidingWnd （SW）两种子野分割算法的区别。方法：对9例鼻咽癌患者进行初步通量优化，采用两种子野分割算法进行子野权重优化（Segment weight optimization，SWO）。比较两者靶区和危及器官剂量分布、机器跳数、总子野数和治疗时间。结果：两种算法所得计划均能符合临床剂量要求，SW子野分割算法形成的计划在机器跳数、总子野数和治疗时间分别是SS的1.51倍、2.03倍、1.30倍，靶区和危及器官剂量未见明显区别。结论：制定鼻咽癌调强计划时，相对于SW子野分割算法，SS可以减少子野数和机器跳数以及治疗时间。

[关键词] CMSXIO4.64；子野分割算法；鼻咽癌；调强计划

中图分类号：R739.6 文献标识码： A 文章编号：2095-5200（2015）02-023-03

相对于具有子野直接优化算法（driect machine parameter optimization，DMPO）的TPS来讲，医科达CMSXIO4.64制定调强计划分2步，第一步是初步优化（Initial optimization），根据物理师定义的剂量约束值求解最优化射野参数，确定理想射野强度分布，第二步是采用SS或SW子野分割算法进行子野权重优化（Segment weight optimization，SWO）形成直线加速器可执行的子野序列。本文探讨制定鼻咽癌调强计划时，SmartSequence（SS）和SlidingWnd （SW）两种子野分割算法区别。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取我科9例鼻咽癌调强放疗病例，其中男6例，女3例；分期为T2期1例，T3和T4期各4例；年龄最大63岁，最小37岁，平均48.7岁；均采取仰卧位，热塑面膜固定，在西门子CT模拟机上行层厚为3 mm，范围为颅顶至气管分叉处的扫描，图像通过院内网传至物理室，在FOCAL软件上由主治以上放疗医师勾画靶区和危及器官和剂量给定。所有计划均采用医科达Precise直线加速器6MV X线治疗。

1.2 靶区及危及器官勾画和剂量限制

靶区勾画依据原则为ICRU50号和62号报告，各计划靶体积处方剂量要求分别为PGTVnx 为69.3 ～70.95 Gy， PGTVnd 为69.3 ～70.95 Gy，PTV1为60.0～64.0Gy，PTV2为56.0～58.0Gy。危及器官包括脑干、脊髓、左右腮腺、视交叉、视神经、颞叶、晶体、垂体、下颌骨等[1]。

1.3 计划设计

为减少主观误差，所有计划均由同一位物理师采用7野共面均匀照射法制定调强计划。根据各个患者相应靶区及危及器官剂量要求进行初步优化。在初步计划满足剂量要求前提下分别采用两种子野分割算法进行子野权重优化。

1.4 计划评价标准

观察横断面剂量分布以及剂量体积直方图（DVH）对计划进行分析。靶区的评价指标是最大剂量Dmax和最小剂量Dmin及平均剂量Dmean，适形指数公式为CI[2]= VT.ref ×VT.ref/VT ×Vref，CI是用来评价等剂量线的适形度，其中VT.ref：参考等剂量线所包含靶区体积，VT：靶体积，Vref：参考等剂量线所包含所有区域体积，其值等于1表示等剂量线所在的体积刚好与靶区完全一致，等于0则表示两者完全没重叠。脊髓等串行器官评价指标是Dmax和Dmin及Dmean；腮腺等并行器官评价指标是Dmax和指定体积对应的剂量。计划治疗时间计算方法是以技术员摆好位，做好所有准备工作，从第一个野出束开始计时至最后一个野出束结束，包含转机架时间。

1.5 统计学处理

采用SPSS19.0 软件进行统计学分析，对每个评价指标数据做配对t检验。P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 总子野数、机器跳数和治疗时间对比

SS和SW两种子野分割算法形成的计划总子野数、机器跳数和平均治疗时间见表1，可以看出SW子野分割算法形成的计划在机器跳数、总子野数和治疗时间平均值分别是SS的1.51倍、2.03倍、1.30倍，差异具有明显统计学意义。

2.2 靶区和危及器官剂量比较

SS 和SW 两种子野分割算法形成的计划靶区、危及器官的各项评价指标数据见表2，可看出靶区和危及器官各项评价指标差别不明显，无统计学意义。

3 讨论

鼻咽癌是中国东南沿海城市好发癌种之一，由于解剖位置关系无法手术，IMRT对于鼻咽癌来讲是公认的有效治疗方式。IMRT相对于适形放疗有着明显优势，它能够提高肿瘤靶区剂量，降低正常组织受照剂量[3]，从而达到提高肿瘤局部控制率，延长生存期和改善生存质量目的。但在采用多叶准直器进行IMRT 时，子野数和跳数增加及治疗时间延长将导致正常组织所受漏射线和散射线剂量增加[4]，因此物理师在制定调强计划时应在不影响靶区和危及器官临床要求前提下尽量降低子野数和机器跳数。

SS 和SW两种子野分割算法进行第1次SWO后，绝大部分计划剂量分布会变差，这是因为SWO后部分不符合要求子野会被移除，通过调整剂量参数并重新优化可以改善剂量分布。本文9例鼻咽癌调强病例数据可以看出在不影响靶区和危及器官剂量要求前提下，SS子野分割算法相对于SW在子野数、机器跳数和治疗时间上都有着明显优势。子野数和机器跳数减少在降低漏射线和散射线同时可以减少机器硬件损耗，长期生存者更是可以降低因散射带来二次癌概率[5-6]。治疗时间减少能缩短患者受固定时间，提高病人舒适度，还可以提高放疗生物效应[7-8]。采用SS子野分割算法进行SWO时可以限制子野最小面积和跳数，避免过小面积和跳数子野出现，从而减少凹凸槽效应和离轴小野机头散射不确定性，提高剂量分布准确度[9]。

但由于CMSXIO4.64 软件设计原理所致，采用SS子野分割算法形成计划子野无序排列，形状较不规则，导致治疗时MLC叶片运动范围幅度都很大，而SW子野分割算法形成计划子野是按照从左到右序列排序，形状较为规则，MLC叶片运动幅度较小，从而减少机器硬件损耗，从这点看SW子野分割算法具有优势。建议医科达软件技术人员进行新版本开发使SS子野分割算法形成子野也是有序且较规则。

通过以上分析，CMSXIO4.64制作鼻咽癌调强计划时SS子野分割算法相对于SW子野分割算法具有优势。

参 考 文 献

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