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

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。