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在妇科癌症全盆腔放疗中，传统 IMRT 计划存在质量参差不齐、耗时耗力等问题。研究人员利用深度学习（DL）技术，借助 RatoGuide 系统开展相关研究。结果显示基于 DL 的计划（DeliDose）临床可接受，能提高放疗计划效率，为临床治疗提供新方案。
在现代医学领域，放疗是对抗癌症的重要武器，尤其是在妇科癌症治疗中，发挥着关键作用。其中，调强放疗（Intensity - modulated radiation therapy，IMRT）凭借其精准的剂量投递能力，在临床中广泛应用。它能在向肿瘤组织输送足够剂量的同时，尽量减少对周围正常组织的伤害，就像在复杂的迷宫中精准导航，直击目标的同时避开重重障碍。
然而，IMRT 计划的制定过程却并非一帆风顺。一方面，计划质量高度依赖物理师的专业技能。不同经验水平的物理师，设定的剂量参数差异较大，这就导致计划质量参差不齐。就好比不同的工匠制作同一件工艺品，手艺的高低直接影响成品的品质。另一方面，手动设定剂量参数不仅耗时耗力，而且很难保证计划的一致性和准确性。每次制定计划都像是一场艰难的挑战，需要物理师花费大量时间和精力去摸索和调整。
为了攻克这些难题，来自日本东北大学医学院放射肿瘤学系等机构的研究人员开展了一项具有开创性的研究。他们借助深度学习（Deep learning，DL）技术，利用一款名为 RatoGuide（原名 AIVOT）的基于人工智能（Artificial intelligence，AI）的自动化计划支持系统，致力于为妇科癌症患者打造全盆腔容积弧形调强放疗（Volumetric arc radiation therapy，VMAT）计划，并评估其临床有效性。这一研究成果发表在《Scientific Reports》上，为妇科癌症放疗领域带来了新的曙光。
在研究过程中，研究人员采用了一系列关键技术方法。首先，收集了大量患者数据，包括 100 例 2018 - 2022 年在医院接受全盆腔 VMAT 放疗的妇科疾病患者作为训练数据集，以及 10 例 2023 年的患者作为测试数据集。接着，使用 Monaco 治疗计划系统（Treatment planning system，TPS）创建全盆腔 VMAT 的剂量分布和结构数据，以此训练基于 DL 的三维剂量预测模型。随后，将测试数据的结构数据输入 RatoGuide，得到预测的剂量分布（PreDose）。再基于 PreDose 和厂商提供的优化目标，利用 Eclipse 和 Monaco TPS 建立可交付计划（DeliDose）。同时，物理师手动制定临床计划（CliDose）。最后，通过比较剂量体积直方图（Dose volume histogram，DVH）参数、Dice 系数、Gamma 通过率（Gamma passing rates，GPR）、调制复杂度评分（Modulation complexity score，MCS）等指标，对 PreDose、DeliDose 和 CliDose 进行评估。
研究结果令人欣喜。在剂量约束方面，DeliDose 在多数指标上与 CliDose 相当，且在部分指标上优于 PreDose。例如，在 Eclipse 和 Monaco 中，DeliDose 的计划靶区（Planning target volume，PTV） D95%和 D98%的剂量覆盖均优于 PreDose，同时在直肠和膀胱的最大辐射剂量（Dmax）降低上表现更优。在 DVH 曲线比较中，Eclipse 和 Monaco 中 DeliDose 与 PreDose 的 OAR 和 PTV 的 DVH 曲线吻合良好；而在 Eclipse 中，CliDose 在低 OAR 剂量时低于 DeliDose 和 PreDose，仅在直肠高剂量时高于 DeliDose；在 Monaco 中，三者的 OAR 和目标 DVH 曲线都有较好的一致性。
在剂量分布一致性评估上，Eclipse 和 Monaco 中 PreDose 与 DeliDose 在多数 20% 剂量结构上的平均 Dice 系数都大于 0.7，部分区间大于 0.8，表明两者剂量分布一致性较高。辐射肿瘤学家对 DeliDose 和 CliDose 的评分显示，在 Eclipse 中两者平均得分分别为 4.2 ± 0.4 和 4.3 ± 0.5，在 Monaco 中分别为 4.0 ± 0.6 和 3.9 ± 0.5，所有 DeliDose 得分均≥3，证明其临床实用性。此外，对 DeliDose 通用性的研究发现，为三位特殊患者制定的计划均满足剂量约束，辐射肿瘤学家评分≥3，表明该计划具有一定通用性。在 GPR 和 MCS 评估中，DeliDose 和 CliDose 在 Eclipse 和 Monaco 中的 GPR 值差异不显著，MCS 值也无明显差异，说明 DeliDose 计划完全可交付且不存在问题。
综合研究结论和讨论部分，这项研究意义重大。它成功利用 RatoGuide 创建了基于 DL 的可交付全盆腔 VMAT 计划，并在两种 TPS 上验证了其临床有效性。虽然 DeliDose 在部分 DVH 指标上略逊于手动生成的 CliDose，但辐射肿瘤学家认为其临床可接受，且 GPR 也通过临床验证。RatoGuide 显著提高了妇科癌症全盆腔 VMAT 放疗计划的临床效率，为临床放疗提供了一种高效、可行的新方案。不过，研究也存在一些局限性，如在其他 TPS 上创建临床可用计划的方法尚不明确，训练数据存在潜在偏差等。未来研究可针对这些问题进一步探索，有望推动妇科癌症放疗技术迈向更高水平，为更多患者带来生的希望。
