汤幸妮 于长辉 贾海建
[摘要] 意图 研讨Eclipse 10.0計划体系中两种不同迭代次数的设置对鼻咽癌调强方案的影响。 办法 选取2013年12月～2014年12月17例鼻咽癌患者的调强方案，在原有方案的基础上，将优化参数中迭代（Iteration）选项卡中的数值改为100命名为Plan1和500命名为Plan2，然后对两个方案从头核算。核算并比较其靶区的相关剂量学参数、危及器官（Organs at risk，OARs）的剂量学参数、机器总的跳数（Monitor unit，MU）。 成果 迭代次数对方案肿瘤区（Plan gross tumor volume，PGTV）和方案靶区（Plan target volume，PTV）中D95、D5及靶区剂量均匀性指数（Homogeneity index，HI）的剂量影响较小，差异无核算学含义（P>0.05）；迭代次数添加必定程度上能下降危及器官的受量，如两边腮腺V20、患侧腮腺、两边视神经、健侧眼球以及喉的均匀剂量均有所下降，且差异均具有核算学含义（P<0.05）；迭代次数添加，机器总跳数均匀添加约100 MU，但差异无核算学含义（P>0.05）。可是迭代次数添加，均匀核算时刻显着添加，有核算学差异（P<0.05）。 定论 迭代次数的添加对靶区的影响比较小，但能够改进危及器官所受的剂量。考虑到方案优化时刻和作业功率，主张在运用Eclipse 10.0方案体系优化时选用500之内的迭代次数，而且假如优化成果已到达要求则能够尽早完毕迭代。
[关键词] 鼻咽癌；IMRT；迭代次数；方案优化
[中图分类号] R739.63 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2017）16-0069-05
[Abstract] Objective To study the effect of two kinds of dose iteration times on the intensity modulated plan for nasopharyngeal carcinoma（NPC） with Eclipse10.0 planning system. Methods 17 cases of nasopharyngeal carcinoma（NPC） IMRT plans were selected from December 2013 to December 2014. On the basis of the original plan， the optimization iteration times which were changed for 100 and 500 named Plan1 and Plan2， respectively， then the two kinds of plans were recalculated. The dosimetric parameters of the target area and organs at risk（OARs） as well as monitor units（MU） were compared. Results The iteration times had less effect on the D95， D5 and HI（Homogeneity index， HI） of the target area PGTV and PTV with no significant differences（P>0.05）； However， the increase of iteration times could reduce the dose of organs at risk（OAR）. For example： The V20 of the parotid gland on both sides， the average dose of the ipsilateral side parotid gland， optic nerve on both sides， the contralateral eye and the throat were decreased， and the differences were statistically significant（P<0.05）； The increase of iteration times increased about 100 MU in the total number of monitor units， but the differences were not statistically significant（P>0.05）. Even so， the increase of iteration times increased the optimization time， and the differences were statistically significant（P<0.05）. Conclusion The increase of iteration times has no much impact on the target area， while it can improve the dose of organs at risk. Considering the planning optimization time and work efficiency， it is recommended that the iterations should be chose within the 500 when using the Eclipse10.0 planning system. Furthermore， if the optimization results have already achieved the requirements， it can be ended as soon as possible.
[Key words] Nasopharyngeal carcinoma； IMRT； Iteration； Optimization
跟着现代放疗进入精确放疗年代，调强放射医治技能（intensity-modulated radiation therapy，IMRT）的运用也越来越广泛[1]。特别关于鼻咽癌患者来说，因为其靶区邻近危及器官较多，靶区杂乱，调强技能成为鼻咽癌放射医治的首选技能[2]。近年来被广泛运用的Eclipse方案体系是瓦里安一体化云核算渠道方案体系，能够精确高效地完结三维适形方案（3DCRT）、调强放疗方案（IMRT）、容积旋转调强方案（VMAT）等方案的规划。其对靶区勾画、参数设置、剂量核算都非常便利，但关于该方案参数设置的研讨现在还很少。为能够更好地运用该套方案体系，使得方案最优，怎么对参数进行合理设置成为重要的研讨课题。在Eclipse10.0方案体系中优化参数迭代次数Iteration选项卡首要决议了方案优化的时刻和优化程度，其不同约束是否会对方案优化成果发生必定影响，本文首要经过对剂量学差异的比较，研讨不同的迭代次数对方案的影响，现将开始研讨成果报导如下。
1 资料与办法
1.1 资料
1.1.1 首要设备和仪器 美国Varian Trilogy加速器，装备120片多叶准直器，6 MV X射线，Eclipse 10.0方案体系，放疗网络体系ARIA，Discovery RT 590多功能放疗定位大孔径CT。
1.1.2 病例的挑选 选取院内2013年12月～2014年12月经同一位勾画靶区医师给予相同处方剂量进行鼻咽癌调强放射医治的患者共17例，年纪27～81岁，中位年纪为55岁，其间男10例，女7例；分期为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳa和Ⅳb期的患者别离为1例、3例、5例、6例和2例。
1.2 办法和过程
1.2.1 患者定位和图画传输 输入患者信息至电脑，患者在Discovery RT 590多功能放疗定位大孔径CT上采纳仰卧位，头过伸，下巴微抬，双臂平放在身体两边，用头颈热塑膜进行固定，扫描层厚为2.5 mm，扫描规模从颅顶到气管分叉处。扫描收集的图画经过瓦里安ARIA网络传至Eclipse 10.0 TPS放疗方案体系。
1.2.2 断定解剖结构和处方剂量 由临床医师勾画临床靶区和危及器官，鼻咽部及上颈部靶区勾画办法界说GTVnx（鼻咽部肿块）、GTVnd（颈部淋巴结）、CTV1（高危临床靶区）、CTV2（低危临床靶区），依据实践头部摆位差错的状况将临床靶区GTV和CTV上下、左右和前后一致外放0.3 cm分为方案靶区PGTV和PTV，物理师在与临床医师交流后将PTV和PGTV进行恰当的修回。处方剂量为PGTV给予70 Gy，PTV1给予60 Gy，PTV2给予54 Gy，共33次，1次/d，医治5 d，歇息2 d。详细靶区勾画拜见前文选[3-5]。
1.2.3 方案规划 物理师运用Eclipse 10.0 TPS方案体系对鼻咽癌患者进行调强方案规划，选用滑窗技能（Sliding window），布野办法为等分9野（0°、40°、80°、120°、160°、200°、240°、280°和320°），所用算法为AAA算法[6]，剂量限值参阅RTOG0225进行剂量约束。在既往的作业经历中，咱们发现关于鼻咽癌患者依据其靶区的不同、方案难易的不同，一般迭代次数在100次左右时方案的方针函数优化曲线根本到达坪区，因而将优化时刻Time一致设置为100，方案Plan1中Iteration的值限定为100，方案Plan2中Iteration的值限定为500，其他一切剂量限值完全一致，对两个方案别离核算，得到成果。
1.2.4 剂量学评价参数 依据剂量体积直方图，评价方案靶区剂量的均匀性指数HI（Homogeneity index，HI）[7-8]，HI =D5/D95。其间D5标明5%的靶体积所受剂量，D95标明95%的靶体积所受剂量，HI值越大阐明方案的剂量散布均匀性越差，HI值越挨近1，则均匀性越好。
记载危及器官部分：脑干、脊髓、晶体、视神经、眼球、内耳、颞叶、喉、下颌骨、舌、气管和垂体的最大剂量及均匀剂量；腮腺的V20、V40及均匀剂量；以鼻咽病灶重心地点侧为患侧，对称器官别离比较患侧与健侧。别的还有机器跳数（MU）和方案核算时刻。
1.3 核算学剖析
运用SPSS17.0核算软件，选用配对t查验办法，比较Plan1与Plan2 两组方案中机器跳数（MU）、靶区、正常安排剂量数值差异。并运用皮尔逊相关性（Pearson）剖析，当P<0.05为差异具有核算学含义。
2 成果
2.1 两组靶区剂量比较
Plan1与Plan2两组方案中靶区PGTV和PTV1中D95、D5的剂量及HI比较差异无核算学含义（P>0.05）。见表1。
2.2 两组腮腺低剂量比较
比较Plan1与Plan2两组方案中腮腺剂量V20（20 Gy剂量所占腮腺体积百分比）、V40（40 Gy所占腮腺体积百分比）和腮腺均匀剂量Dmean。其间患侧腮腺的V20在Plan1和Plan2中别离为（89.22±5.42）%和（83.85±6.50）%，其体积削减，差异有核算学含义（t=5.12，P<0.001）；而其均匀剂量别离为（3578.70±128.92）cGy和（3548.36±138.14）cGy，剂量削减，差异具有核算学含义（t=2.98，P<0.05）；而健侧腮腺的V20在Plan1和Plan2中别离为（92.39±4.77）%和（88.80±5.15）%，差異有核算学含义（t=6.65，P<0.001）；阐明当迭代次数添加，腮腺低剂量部分体积有所削减，且患侧的腮腺均匀剂量也有所削减。见表2。
2.3 两组危及器官剂量比较
比较Plan1与Plan2两组方案中危及器官受量状况，发现关于除脊髓外的危及器官来说所受最大量并无显着差异，脊髓的最大剂量别离为（4274.66±210.73）cGy和（4307.02±204.88）cGy，其随迭代次数添加，所受最大剂量也添加，差异具有核算学含义（t=-2.47，P<0.05）；两边视神经、健侧眼球以及喉的均匀剂量均有所削减，且差异具有核算学含义，别离为（3369.71±1752.09）cGy和（3177.39±1645.79）cGy（t=2.37，P<0.05）、（3297.31±1424.65）cGy和（3125.71±1300.31）cGy（t=3.74，P<0.05）、（1018.40±313.99）cGy和（963.46±292.25）cGy（t=3.55，P<0.05）、（4928.01±355.51）cGy和（4905.49±355.38）cGy（t=2.69，P<0.05）。其他各项均无核算学差异（P>0.05）。见表3。
2.4 两组机器跳数（MU）和核算时刻比较
比较Plan1与Plan2两组方案中的机器跳数（MU），如图1所示，Plan2比Plan1的机器总跳数均匀添加约100 MU，但差异无核算学含义（P>0.05）。别的，Plan2方案组的方案核算均匀时刻约为35 min，Plan1方案组的方案核算均匀时刻约为10 min，两组比较有显着差异（P<0.05），见图2。
3 评论
鼻咽癌同步放化疗医治现已成为彻底治愈的规范，部分操控效果好，长时刻日子质量的改进是现在研讨的热门。在鼻咽癌放疗中，调强放射医治手法因其局控率，剂量散布较传统的适形放疗有着显着的优势，所以在现在是首要医治手法[9-10]。
鼻咽癌周围所触及的危及器官较多，靶区杂乱，在规划调强放射医治方案时需求考虑较多要素。Eclipse方案体系的各项异性剖析算法（AAA）是现在运用较为广泛的方案优化算法之一，是一种三维笔形束卷积迭代算法[11-12]，其关于散射射线的批改较为精确，挑选AAA算法有利于核算的精确度。在杨海燕等[13]研讨中，AAA算法和PBC算法在靶区中的差异不大，而在危及器官中的剂量差异较大，这是因为AAA算法考虑了原射线、电子污染和散射的影响[14]。Llacer J等[15]以为调强优化中的退化性质对断定优化的迭代次数和初始强度有指导含义。依据其论说，调强优化过程中迭代次数过少会呈现退化现象，核算成果无法满意方针函数的要求，而当迭代次数大到必定值时，方案现已到达最优，持续核算不光方案成果得不到进一步的优化，反而呈现低特征值的高频部分[16]，不利于医治方案的施行，优化的质量下降。庄建发等[17]也对迭代次数进行过必定研讨，其研讨所得的数据中迭代次数的添加关于危及器官，如脊髓、脑干和腮腺的影响能够忽略不计。可是，本研讨定论与其所得数据成果有所不同，从上述的数据核算能够看出，迭代次数的添加对靶区的剂量并没有影响，而对危及器官的影响较为显着，其差异具有核算学含义。究其原因以为首要是方案体系不同核算办法不同，其遭到退化性质的影响也有所不同，所以核算成果不同。庄建发等[17]选用CMSXIO 4.64方案体系为卷积叠加算法，而Varian Eclipse方案体系选用各项同异性算法。
本研讨中，选用的迭代次数别离为100次（Plan1）和500次（Plan2），原因是在运用Eclipse10.0方案体系制造鼻咽癌方案时，因为靶区的不同，其方案的难易程度也不同，方案的方针函数优化曲线到达坪区所需的迭代次数也不同。依据既往的经历，其方案优化的迭代次数为100时能够根本确保到达优化平衡，即DVH圖中靶区和危及器官的受量值根本安稳；而在庄建发等[17]的研讨中，迭代次数到达300时与100时的方案差异不具有核算学含义（P>0.05），因而挑选了更高的迭代次数500与迭代次数为100时的方案进行比较。本研讨中，迭代次数为500次时（Plan2）相较于100次（Plan1）的方案，发现从危及器官所受最大剂量来说，除脊髓所受的最大剂量有所添加外，其他危及器官差异不具有核算学含义（P>0.05），脊髓的最大剂量添加，差异具有核算学含义（t=-2.47，P<0.05），可是部分危及器官的受量显着下降，患侧视神经、健侧视神经、健侧眼球、患侧的腮腺和喉的均匀剂量别离下降，差异具有核算学含义（t=2.37、3.74、3.55、2.98和2.69，P<0.05）。别的，因为在方针函数优化中腮腺的剂量约束条件为V30小于50%，因而选取腮腺的低剂量区V20与高剂量区V40进行比较，发现患侧腮腺的V20，Plan2相较于Plan1下降，健侧腮腺的V20，Plan2相较于Plan1下降，差异均具有核算学含义（t=5.12和6.65，P<0.001），由此，咱们猜测迭代次数的添加首要经过下降危及器官的低剂量部分的照耀体积来下降其均匀剂量。因为Eclipse10.0采纳的是滑窗技能（sliding window），因而不存在子野数意图多少，可是比较两组方案的机器跳数，Plan2比Plan1均匀添加约100MU，但差异无核算学含义（P>0.05）。可是，核算两组的方案核算均匀时刻，Plan2比Plan1均匀添加25 min左右，有核算学显着差异。
杨瑞杰等[18]指出迭代次数过多会呈现低特征值的高频部分，不利于医治方案的施行，需求对其进行滤波处理，而且方案优化时刻添加，下降了作业功率。可是各项研讨标明，调强放疗方案优化的迭代次数过少时会呈现退化现象[19]，因而迭代次数应该有一个最优值，而在Eclipse10.0方案体系中优化次数为100时尽管现已到达优化平衡，但并不是最优，从两组方案比照可知，迭代次数为500的方案依然优于迭代次数为100的方案，更有利于危及器官的维护。可是，迭代次数添加势必会添加方案优化的时刻，因而，考虑到方案优化的成果以及作业的功率[20]，咱们以为应该挑选500之内的迭代次数，在确保方案优化到达平衡的前提下，能够尽早完毕优化，这样既能够削减优化时刻，也进步作业功率[21]。
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（收稿日期：2016-11-16）
