调强计划中计算网格大小对剂量与计算时间的影响

2018-09-12 00:52:04谢陈汪代杰张红艳杨波庞皓文孙小杨
中国医疗设备 2018年9期
关键词:靶区鼻咽癌计算结果

谢陈,汪代杰, 张红艳 杨波,庞皓文,孙小杨

1.泸州市人民医院 肿瘤科,四川 泸州 646000;2.武汉普仁医院 康复医学科,湖北 武汉 430000 3.西南医科大学附属医院 肿瘤科,四川 泸州 646000

引言

计算网格是放射治疗计划剂量计算过程中的重要参数,在对计算网格的研究结果表明,计算的网格大小越大,优化计划输出结果时间越短,但计算结果精度降低[1-4];因此,临床工作中需要平衡寻求高精度的计算结果和高效产出计划的矛盾。刘翔宇等[5]报道了采用PBC(Pencil Beam Convolution)算法,计算网格从10 mm降低到1.25 mm时,计算用时增加约3倍。王文婷等[1]报道了2 mm×2 mm,3 mm×3 mm,4 mm×4 mm三种正方形计算网格大小的验证计划通过率,其中2 mm×2 mm的γ通过率全部大于95%,而4 mm×4 mm为0;并建议临床剂量计算采用2 mm×2 mm计算网格。

本研究拟通过介于2 mm×2 mm计算网格和4 mm×4 mm计算网格之间,引入2 mm×4 mm长方形的计算网格,并与2 mm×2 mm计算网格在计算结果和计划输出时间上进行比较。讨论2 mm×4 mm的网格代替2 mm×2 mm网格在临床使用上的可行性。

1 材料与方法

1.1 病例材料

选择2016年1月到2016年12月鼻咽癌放疗计划10例,宫颈癌放疗计划10例;放疗计划都采用2 mm×2 mm计算网格。鼻咽癌靶区勾画以及计划制作根据中国鼻咽癌临床分期工作委员会报告[6];宫颈癌靶区勾画以及计划制作根据黄曼妮[7]的报告。

1.2 比较方法

在放疗计划系统Pinnacle 8.0中,针对以上已经验收的20例放疗计划为基础,只改变计算网格的大小重新计算各组织器官以及靶区的剂量和获得计算结果的时间(t)。网格大小分别为:2 mm×2 mm、2 mm×4 mm和4 mm×4 mm。

1.3 比较参数

鼻咽部比较参数包括:脊髓(cord)最大剂量Dmax以及脊髓外扩5mm的PRV(Planning Organs At Risk Volume)最大剂量,脑干(stem)最大剂量Dmax和PRVstem最大剂量、左右晶体最大剂量Dmax、95%的鼻咽部GTVnx(GTV:Gross Tumor Volume; nx: nasopharynx)所受到的最小剂量(D95GTVnx),95%的颈部淋巴结GTVnd(nd:node)所受到的最小剂量(D95GTVnd),左右视神经最大剂量Dmax、视交叉最大剂量Dmax、左侧腮腺50%体积受到的照射剂量D50,以及右腮腺D50。

宫颈癌病例比较参数包括:50 Gy包绕的直肠体积(V50)直肠、膀胱V50、小肠Dmax、左股骨头Dmax、右股骨头Dmax、计划靶体积(Planning Target Volume,PTV)的D95。

1.4 统计学分析

在SPSS 19.0统计分析软件中,采用两独立样本t检验统计差异,以P<0.05为具有统计学差异。

2 结果

20例放疗计划的结果产出时间为:2 mm×2 mm网格平均剂量计算时间为371.52 s,2 mm×4 mm为106.43 s,4 mm×4 mm为44.44 s;两两之间比较,差异具有统计学差异(P<0.05)。

靶区与危及器官的吸收剂量:2 mm×2 mm和2 mm×4 mm之间的差异不具有统计学意义(P>0.05);2 mm×2 mm和4 mm×4 mm之间的差异也不具有统计学意义(P>0.05);2 mm×4 mm和4 mm×4 mm之间的差异也不具有统计学意义(P>0.05);见表1和表2。

3 讨论

剂量计算作为调强计划的重要环节,其计算精确性对放疗计划质量有着重要影响[8-12]。不同的剂量计算网格大小对计算结果的精度的影响不同;同时也影响着验证计划的通过率[13-17]。在计算网格大小文献研究报道中,所选取的网格形状都是以正方形为主[1,5,13],如2 mm×2 mm,4 mm×4 mm等。本研究尝试了采用长方形的2 mm×4 mm计算网格进行了研究越小,结果显示:计算网格从2 mm×2 mm调整为2 mm×4 mm之后,计算时间缩短了三分之二以上,当网格调整为4 mm×4 mm时,计算时间缩短至十分之一;这与文献报道的计算网格越大计算耗时越多的结果一致[17]。

表1 鼻咽部不同计算网格的剂量均值(cGy)

表2 宫颈癌不同计算网格的剂量均值

在剂量差异的比较上,郭隆佳等[18]报道了当采用2.5 mm×2.5 mm和1 mm×1 mm两种计算网格时,剂量学的差异主要存在于各靶区组织的最大剂量。而我们的研究结果显示2 mm×2 mm和2 mm×4 mm两种计算网格的剂量差异不具有统计学差异。这可能的一个原因在于:某一个计算网格中的剂量值是该计算网格所有值的平均量,随着计算网格的变小,当网格达到1 mm×1 mm时,剂量值之间的差异就表现明显;这还需要在进一步细分网格的大小进行验证分析。包括引入更多的组织器官剂量学参数的比较,如平均剂量等。但是,该研究作为初步采用2 mm×4 mm长方形计算网格的一种探索,为临床采用2 mm×4 mm长方形计算网格应用于放疗计划的计算提供了一定的研究基础;利用2 mm×4 mm长方形计算网格代替2 mm×2 mm正方形计算网格具有一定的可行性。

计算精确性对放疗计划质量有着重要影响,虽然更小的计算网格获得的计算结果更逼近真实值,但无止境的追求剂量的精确而不考虑临床工作效率的提高不符合我国现阶段临床工作的需求。我们建议在对于临床工作效率要求比较突出的放疗单位,可以尝试采用2 mm×4 mm长方形计算网格代替2 mm×2 mm正方形计算网格。

[参考文献]

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