基于3D U-net的宫颈癌近距离治疗剂量分布预测

作     者：罗锐 刘明哲 温爱萍 晏川钧 罗静月 王培 黎杰 王先良 Luo Rui;Liu Mingzhe;Wen Aiping;Yan Chuanjun;Luo Jingyue;Wang Pei;Li Jie;Wang Xianliang

作者机构：成都理工大学核技术与自动化控制学院成都614000 四川省肿瘤医院•研究所放疗科放射肿瘤学四川省重点实验室成都610041 

基　　金：四川省重点研发项目(2022YFG0194) 成都市科技局技术创新研发项目(2021-YF05-02107-SN) 四川省科技计划资助项目(2021YFG0320) 成都市科技局重点研发支撑计划(2019-YF09-00095-SN) 

出 版 物：《中华放射医学与防护杂志》 (Chinese Journal of Radiological Medicine and Protection)

年 卷 期：2022年第42卷第8期

页      码：611-617页

摘      要：目的基于三维(3D)U-net深度学习模型,建立预测CT引导下宫颈癌近距离治疗计划的3D空间剂量分布。方法2021年4-9月收集114例宫颈癌患者三维近距离放疗计划(处方剂量6 Gy)组成数据集,按84∶11∶19划分为训练集、验证集、测试集。利用3D U-net模型进行500次(epoch)训练,分别评估测试集病例体素级的平均剂量偏差(MDD)与绝对剂量偏差(MADD)、等剂量面包围体积的戴斯系数(DSC)、处方剂量适形度指数(CI)、高危临床靶区(HRCTV)的D_(90)和平均剂量D_(mean)、膀胱、直肠、小肠、结肠的D_(1 cm^(3))与D_(2 cm^(3))剂量学参数。结果测试集中19例患者的3D剂量矩阵MDD与MADD分别为-0.01±0.03和(0.04±0.01)Gy。50%到150%处方剂量的DSC在0.89到0.94之间,处方剂量CI为0.70±0.04。HRCTV的D90的平均偏差为2.22%,D_(mean)的偏差为-4.30%。膀胱、直肠、小肠、结肠的D_(1 cm^(3))与D_(2 cm^(3))最大偏差分别为2.46%和2.58%。模型预测平均耗时2.5 s。结论本研究实现了一种基于3D U-net的预测宫颈癌3D剂量分布的深度学习模型,为宫颈癌近距离治疗自动化设计奠定基础。

主 题 词：宫颈癌 近距离放疗 剂量预测 剂量分布 3D U-net 

学科分类：1002[医学-临床医学类] 100214[100214] 10[医学] 

核心收录：

D　O　I：10.3760/cma.j.cn112271-20220305-00085

馆 藏 号：203114437...