非共面 IMRT 的分次可变射束方向优化
医学物理
2018-03-14 v1
摘要
传统的 IMRT 射束方向优化 (BOO) 算法假设所有治疗分次使用同一组射束角度。本文提出一种基于群稀疏性的 BOO 公式，可同时优化所有分次的非共面射束角度，从而产生分次可变 (FV) 治疗计划。通过求解一个涉及每分次 500-700 个候选射束的多分次 FMO 问题来选择射束角度，并附加一个群稀疏项以促使大多数候选射束不被激活。该优化问题使用快速迭代收缩阈值算法求解。我们的 FV BOO 算法用于为前列腺和肺部病例创建非共面、五分次治疗计划，以及为头颈部病例创建一个非共面 30 分次计划。所有分次均保持均匀的 PTV 剂量覆盖。将这些治疗计划与所有分次使用固定射束角度组的分次不变计划进行比较。FV 计划将平均和最大 OAR 剂量分别平均降低了处方剂量的 3.3% 和 3.7%。值得注意的是，平均 OAR 剂量降低了处方剂量的 14.3%（直肠）、11.6%（阴茎球）、10.7%（精囊）、5.5%（右股骨）、3.5%（膀胱）、4.0%（正常左肺）、15.5%（耳蜗）和 5.2%（视交叉）。最大 OAR 剂量降低了处方剂量的 14.9%（右股骨）、8.2%（阴茎球）、12.7%（近端支气管）、4.1%（正常左肺）、15.2%（耳蜗）、10.1%（眼眶）、9.1%（视交叉）、8.7%（脑干）和 7.1%（腮腺）。同时，以 D95/D5 定义的 PTV 均匀性从前列腺病例的 0.95 提高到 0.98，从肺部病例的 0.94 提高到 0.97，而头颈部病例则保持不变。此外，FV 计划在剂量学上与每分次使用两倍射束数量的传统计划相似。因此，FV BOO 为减少非共面 IMRT 的治疗时间提供了可能。
引用
@article{arxiv.1710.05480,
title = {Fraction-variant beam orientation optimization for non-coplanar IMRT},
author = {Daniel O'Connor and Dan Nguyen and Dan Ruan and Victoria Yu and Ke Sheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.05480},
year = {2018}
}