妇科癌症高剂量率近距离放疗中的交互式治疗计划

高剂量率近距离放疗（HDRBT）广泛用于妇科癌症治疗。尽管商业治疗计划系统（TPS）具有逆向优化模块，但需多次迭代调整计划目标以获得满意方案。交互式计划修改模块可实时修改计划并可视化结果，但其基于简单几何或启发式算法更新计划，无法确保所得计划的 optimality。本项目为妇科癌症HDRBT开发交互式计划优化模块。通过实时高效求解优化问题，允许用户可视化计划并交互式修改以提升质量。我们构建了一个优化问题，其目标函数包含正常器官剂量的加权和，并受用户指定的靶区覆盖约束。开发了用户界面，允许用户使用滚动条调整器官权重。通过简单鼠标点击，利用高效的交替方向乘子法及热启动优化策略，该优化问题在数秒内求解。立即显示临床相关的器官D2cc。这使得用户能直观调整出满意质量的计划。我们在采用 tandem-and-ovoid 施源器的宫颈癌病例中测试了所开发模块的有效性。各实例求解优化问题最多耗时3秒。借助交互式优化能力，可在<1分钟内获得满意计划。在我们诊所，尽管TPS中简单交互式计划修改工具的计划调整时间通常<10分钟，所得计划无法确保最优性。我们的计划在维持靶区覆盖的同时，平均D2cc比临床计划低5%。