放射治疗计划中对剂量–体积直方图指标的直接优化
医学物理
2021-09-07 v1
摘要
我们提出一种在放射治疗计划中直接针对临床目标值偏差进行优化的方法。利用一个新的数学框架，其中由剂量–体积直方图导出的指标被视为一个辅助随机变量的泛函，我们能够将体积–给定剂量与剂量–给定体积作为剂量分布的无穷可微函数获得，且具有易计算的函数值与梯度。受该框架中形式化的金融领域风险度量的启发，我们还推导了均值–尾部剂量的闭式公式，并展示其降低尾部分布中极端剂量值的能力。在前列腺癌与头颈癌患者病例上进行的数值实验表明，剂量–体积直方图指标的直接优化在临床目标达成、靶区分布低高剂量尾部的控制以及由预设评价指标定义的总体计划质量方面，产生了略优或优于传统计划目标的结果。所提框架消除了优化函数与评价度量之间的脱节，从而可能减少传统治疗计划所需的重复用户交互。该方法也有潜力在其他环境（如多准则优化与自动化治疗计划）中增强计划优化。
引用
@article{arxiv.2109.02571,
title = {Direct optimization of dose-volume histogram metrics in radiation therapy treatment planning},
author = {Tianfang Zhang and Rasmus Bokrantz and Jimmy Olsson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.02571},
year = {2021}
}