【摘 要】
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在放射治疗中,尽可能减少靶区周围危及器官(organs at risk,OARs)的受照剂量是放疗计划设计的基本目标之一。临床中,评估OARs受照剂量的前提是需要专业的放疗医生手动勾画OARs的轮廓,该项工作耗时耗力,主观性强,可重复性低,容易产生观察者差异和观察间差异。为此,自动勾画算法被不断开发并研究。然而自动勾画软件在不同OARs上的勾画精度尚不明确,且评价方法尚未标准化,在临床实际使用中需
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在放射治疗中,尽可能减少靶区周围危及器官(organs at risk,OARs)的受照剂量是放疗计划设计的基本目标之一。临床中,评估OARs受照剂量的前提是需要专业的放疗医生手动勾画OARs的轮廓,该项工作耗时耗力,主观性强,可重复性低,容易产生观察者差异和观察间差异。为此,自动勾画算法被不断开发并研究。然而自动勾画软件在不同OARs上的勾画精度尚不明确,且评价方法尚未标准化,在临床实际使用中需要谨慎检查自动轮廓的准确性。针对这一现状,本文对基于Atlas的自动勾画方法用于胸部OARs展开全面准确的分级评价并制定分级标准。本文的研究内容主要包括以下两个部分:(1)基于Atlas的胸部OARs自动勾画方法的分级评价研究。本文采用Dice相似系数(Dice similarity coefficient,DSC)、质心偏差(the difference of the Euclidean distance between centers of mass,ΔCMD)、体积偏差(the difference of volume,ΔV)、最大豪斯多夫距离(maximum Hausdorff distance,MHD)和平均豪斯多夫距离(average Hausdorff distance,AHD)5种几何指标比较了3种自动勾画方法的勾画精度。自动勾画方法包括1个匹配数的Atlas方法(Single)、5个匹配数的多数投票方法(MV5)以及5个匹配数的STAPLE方法(ST5)。同时我们提出了分级评价标准,根据每个几何指标将自动勾画精度分为3个等级,分别是可直接自动勾画、手动勾画加以辅助和不推荐自动勾画。选择性能最佳的自动勾画方法,对13个胸部OARs的自动勾画精度进行分级评价。结果表明,在5个几何指标中,DSC是最可靠的指标。根据DSC对基于Atlas的自动勾画胸部OARs的准确性进行分级评价是可行的。本研究数据共纳入40例胸部肿瘤患者。本文建议自动勾画右肺、左肺、皮肤、心脏和脊髓,自动勾画后需手动修改主动脉、胸壁、气管和肺动脉,不推荐自动勾画上腔静脉、食管、下腔静脉、肺静脉和臂丛神经。(2)一种新的胸部OARs自动勾画精度的分级标准研究——主客观结合(subjective-objective-combined,SOC)分级标准。在上一项研究工作中,我们凭借经验提出了基于几何指标的分级标准,该标准缺乏研究数据支持。本研究针对每个胸部OAR制定了一种新的SOC分级标准用于评价自动勾画精度。该标准的制定结合了客观几何评价和主观评价两个方面。在客观几何评价问题中,本文采用DSC、ΔCMD、ΔV、MHD和AHD 5个几何指标对13个OARs的自动勾画精度进行分级,并与其他2家放疗中心的客观几何评价方法中的相应几何指标比较分级结果。在主观评价问题中,我们提出了易于操作的主观评价标准,使用该标准对13个OARs的自动勾画精度进行分级,并与DSC分级结果进行比较。最终在主观评价标准的基础上,结合5个几何指标,针对每个OAR建立主观评价等级与几何指标范围的独立对应关系,即胸部OARs个体化的SOC分级标准。该标准结合了易于操作的主观评价标准和DSC几何指标。相比于目前的客观几何评价方法和主观评价方法,该分级标准有较大的改进,可比较不同自动勾画软件的性能。
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