基于不同感受野的鼻咽癌靶区和危及器官自动分割网络研究刘裕良 李永宝 亓孟科 吴艾茜 陆星宇 宋婷 周凌宏
中华放射肿瘤学杂志2021年 30卷 05期
DOI: 10.3760/cma.j.cn113030-20200901-00447
目的
研究基于不同感受野的鼻咽癌靶区和危及器官自动分割网络。
方法
收集100例鼻咽癌患者放疗数据,包含患者CT图像和医生勾画的靶区(GTV)和危及器官。随机选取90例数据作为训练集,另10例作为验证集。首先对图像进行中心裁剪、随机垂直翻转和旋转(-30°~30°)数据增强方式,输入至本文提出的MA_net网络进行训练,通过网络参数、浮点运算数、运行内存和Dice系数评估该网络性能;最后将其与当前主流的分割网络DeeplabV3+、PSP_net、UNet++、U_Net比较。
结果
当输入图像为240×240时,MA_net网络参数分别为4个网络的23.20%、20.10%、25.55%和27.11%;其浮点运算数分别为4个网络的50.02%、19.86%、6.37%和13.44%;其运行内存分别为4个网络的40.63%、23.60%、11.58%和14.99%;GTV的分割结果显示MA_net的Dice系数比4个网络分别高出1.16%、2.28%、1.27%和3.59%;GTV与危及器官的分割结果显示MA_net的平均Dice系数比4个网络分别高出0.16%、1.37%、0.30%和0.97%。
结论
相比于上述4个网络,MA_net参数少、运算浮点数低、运行内存小且Dice系数有所提升。
不同锥形束CT图像引导策略对椎体放疗累积剂量的影响贾程浩 赵波 高献书 张敏 高研 刘思伟 商兆财 李岳 刘沛霖
中华放射肿瘤学杂志2021年 30卷 05期
DOI: 10.3760/cma.j.cn113030-20210108-00014
目的
分析不同图像引导放疗(IGRT)策略对椎体放疗累积剂量的影响,探索符合临床要求的图像引导策略。
方法
收集椎体转移瘤放疗病例36例,其中常规剂量(PTV 40 Gy分20次)16例,同步推量(PTV 40 Gy分20次,GTV 60 Gy分20次)20例,采用锥形束CT行每日图像引导(DIG),获取720组分次间摆位误差。依据摆位误差在原始计划上平移等中心点,计算考虑误差的分次剂量,进而模拟5种IGRT策略下的累积剂量。统计分析所有病例在非DIG[2次/周图像引导(TIG)、治疗前5次+之后1次/周图像引导(5D+WIG)、1次/周图像引导(WIG)、无图像引导(NIG)]与DIG下靶区和脊髓的剂量偏差。采用靶区剂量的允许误差为±5%以内,脊髓剂量限值为45 Gy。
结果
常规剂量病例中TIG、5D+WIG、WIG、NIG下脊髓Dmax和CTV D95%的剂量偏差中位数均在±1%左右,而PTV D95%的剂量偏差中位数超过-5%。同步推量病例中脊髓Dmax的剂量偏差中位数在10%左右,且>45 Gy的病例占比均≥70%;GTV D95%和PTV D95%的剂量偏差中位数普遍超过-5%。
结论
常规剂量时各引导策略下椎体CTV和脊髓的剂量偏差均在允许误差内,可以根据临床工作情况选取策略;而GTV同步推量时非每日图像引导策略下脊髓和GTV、PTV的剂量偏差普遍超过允许误差,建议行每日图像引导。
基于四维CT的平静呼吸状态下肾脏各方向运动幅度及影响因素分析马茗微 高献书 李洪振 赵波 张敏 刘思伟 秦尚彬 亓昕 白赟
中华放射肿瘤学杂志2021年 30卷 05期
DOI: 10.3760/cma.j.cn113030-20190707-00263
目的
探索平静呼吸状态下正常肾脏在三维方向的运动幅度及其相关的影响因素。
方法
收集2018—2019年间行四维CT且能够平静呼吸的28例患者数据,肿瘤类别包括肝肿瘤、胰腺肿瘤或肺肿瘤。腹窗条件下逐层、逐呼吸时相勾画肾脏外轮廓并找到几何中心及三维方向坐标数值;计算左、右肾各个方向及三维方向位移。记录周围脏器体积及患者年龄、性别、身高、体重指数。采用t检验或非参数检验比较差异。
结果
左、右肾脏上下方向运动幅度大,分别为(8.39±3.18)、(7.71±3.55) mm。男性双肾在左右、上下及三维方向平均运动幅度均大于女性(P<0.05),身高>165 cm者亦大于≤165 cm者(P<0.05)。超重者仅左肾左右、前后方向运动幅度大于未超重患者(P<0.05)。左肾体积>180 cm3者其前后方向运动幅度较大(P=0.014)。年龄与各方向运动均相近(P>0.05)。
结论
肾脏运动主要表现在上下方向,男性、身高高者运动幅度大,需格外注意使用控制呼吸运动的相关装置以降低正常组织损伤。
改进互信息与图像金字塔相结合的二维与三维图像配准方法研究裘应驰 姚运萍 张鹏
中华放射肿瘤学杂志2021年 30卷 05期
DOI: 10.3760/cma.j.cn113030-20200702-00338
目的
探讨改进互信息与图像金字塔相结合的二维-三维配准方法的价值。
方法
将3次B样条曲线的连续图像表示与Parzen直方图估计融合到该算法中,以胸腔作为研究对象,通过数字重建放射影像生成的正交位的模拟X线图和与其本身进行一定变换后的图像进行配准实验,观察配准精度和时间。
结果
经过50组对照试验得出本方法相较于传统配准方法在x、y轴向上的位移精度分别提高了53.39%、21.33%,配准时间缩短了91.93%。相较于近几年的改进算法在x、y轴向上的位移精度分别提高了17.65%、13.79%,并将配准时间进一步提高了19.64%。
结论
该方法可以有效提高二维-三维图像的配准精度和效率,且均符合手术过程中图像配准2 mm以内的要求。该方法的高效、准确为临床诊断和放疗自动化提供了有利的信息,同时也为肿瘤位置误差校正和医用机械臂自动摆位奠定了基础。
ArcCheck对Tomotherapy叶片打开时间误差检测的灵敏度研究岳麒 段继梅 肖斌 王志伟 张岳 杨秀美 谷丹
中华放射肿瘤学杂志2021年 30卷 05期
DOI: 10.3760/cma.j.cn113030-20190911-00367
目的
通过对螺旋断层治疗(简称Tomo)计划人为引入叶片打开时间误差进行测试,评估中心型及偏心型两种ArcCheck验证方式在Tomo治疗计划质量验证中对叶片打开时间误差的灵敏度。
方法
选择9例鼻咽癌患者,每个患者均分别生成靶区置于ArcCheck周围探测器上的偏心型验证计划、靶区置于ArcCheck中心位置的中心型验证计划。通过Matlab修改Sinogram矩阵文件人为引入2、4、6、8、10 ms的延时打开时间误差。利用ArcCheck分别测试无误差计划及带误差计划,对验证结果进行γ分析(剂量距离误差标准分别为3%/3 mm、3%/2 mm、2%/2 mm,阈值水平分别选择5%、10%、15%)。对误差灵敏度分别利用γ下降梯度和最小误差检测能力进行定量评估。对不同剂量距离误差标准及不同阈值水平分析结果的γ通过率进行Pearson法相关性分析。
结果
中心型计划的γ下降梯度绝对值在不同γ分析标准下均大于偏心型计划(均P<0.05)。中心型计划在所有γ分析标准下能检测出的最小叶片打开时间误差均为2 ms,而偏心型计划的最小误差检测能力弱于偏心型计划。中心型验证计划3个剂量距离误差标准的γ通过率均为强相关(均R2>0.9),而偏心型计划仅3%/3 mm、3%/2 mm标准的相关性较强(R2>0.9)。偏心型及中心型验证计划不同阈值水平间的γ通过率相关性均为强相关(R2均接近1)。
结论
ArcCheck应用于Tomo验证的中心型验证方式比偏心型验证方式对叶片打开时间误差灵敏度更高,对误差的检测能力中心型计划强于偏心型计划,且中心型验证计划在不同标准下的γ分析结果的相关性均强于偏心型验证计划。建议Tomo临床计划验证采用ArcCheck中心型验证方式。
谷胱甘肽S-转移酶P1对小鼠肺癌细胞放射敏感性调控作用梁延杰 张沛 杜乐辉 马娜 雷霄 韩亚楠 赵鑫尧 曲宝林
中华放射肿瘤学杂志2021年 30卷 05期
DOI: 10.3760/cma.j.cn113030-20210218-00070
目的
探讨谷胱甘肽S-转移酶P1(GSTP1)对小鼠路易斯肺癌细胞放射敏感性的调控作用。
方法
使用shRNA干扰表达慢病毒和阴性对照病毒分别感染路易斯肺癌(LLC)细胞,并筛选出稳转株;应用RT-PCR和蛋白免疫印迹(WB)法检测LLC细胞GSTP1 mRNA和蛋白质表达水平,验证敲低效果;使用细胞增殖检测(CCK-8)法检测照射后细胞活力;使用克隆形成实验检测照射后细胞克隆形成能力;使用流式细胞术检测照射后细胞的凋亡水平。构建荷瘤小鼠并进行照射,检测照射后肿瘤体积变化;TUNEL染色检测照射后肿瘤细胞凋亡水平;免疫荧光检测照射后肿瘤内CD4+CD8+T细胞数量。
结果
RT-PCR和WB结果显示shRNA慢病毒干扰后,GSTP1的mRNA和蛋白表达水平均明显下降。下调GSTP1能降低照射后细胞活力及克隆形成能力,并提高照射后细胞凋亡率。GSTP1敲低组荷瘤小鼠照射后肿瘤体积明显小于对照组,而肿瘤凋亡水平高于对照组,肿瘤内浸润CD4+CD8+T细胞数量亦高于对照组。
结论
下调GSTP1能够显著增加LLC细胞的放射敏感性,并增加肿瘤组织中淋巴细胞的浸润。
KAT5/miR-210/TET2通路在甲状腺未分化癌细胞放射抵抗中作用蔡尚 徐文静 魏玺 徐波 田野
中华放射肿瘤学杂志2021年 30卷 05期
DOI: 10.3760/cma.j.cn113030-20200329-00139
目的
探究乙酰转移酶KAT5对甲状腺未分化癌(ATC)细胞放射敏感性的影响及机制。
方法
检测人ATC细胞及正常人甲状腺细胞中内源性KAT5表达水平,使用克隆形成实验探讨KAT5特异性抑制剂NU9056对人ATC细胞及正常甲状腺细胞放射敏感性影响。借助蛋白质印迹、miRNA测序、qRT-PCR、双荧光素酶报告基因等手段,并检索JASPAR、TCGA等数据库,探讨KAT5调控ATC放射敏感性的机制。
结果
人ATC细胞中内源性KAT5蛋白及基因水平均显著高于正常人甲状腺细胞,而NU9056能显著提高人ATC细胞8505C和CAL-62的放射敏感性,但对正常人甲状腺细胞Nthy-ori 3-1却无增敏作用。下调KAT5和NU9056均可降低ATC细胞中miR-210水平,而NU9056可降低细胞中转录因子c-Myc表达。miR-210启动子核心区域存在转录因子c-Myc的结合位点,而c-Myc可提高miR-210启动子荧光素酶活性。miR-210高表达是甲状腺癌患者的不良预后因素。上调miR-210能降低ATC细胞中TET2基因表达,而下调miR-210则起相反作用。
结论
过度激活的KAT5/miR-210/TET2通路可能造成ATC的放射抵抗,成为临床ATC放射增敏的潜在靶点。
干扰GTPBP4基因对食管癌EC9706细胞放射敏感性影响张翠红 吕欣 范才 马博敬 张燚 张建军
中华放射肿瘤学杂志2021年 30卷 05期
DOI: 10.3760/cma.j.cn113030-20200714-00362
目的
探讨沉默GTPBP4基因对人食管癌EC9706细胞系放射敏感性影响。
方法
通过GEO数据库分析食管癌患者组织中GTPBP4的表达情况。利用重组质粒载体介导的RNA干扰(RNAi)技术转染食管癌EC9706细胞系,使细胞中GTPBP4基因沉默,观察GTPBP4基因沉默对EC9706细胞增殖、凋亡及放射敏感性影响。通过qRT-PCR和蛋白质印迹法评估基因沉默效果及检测凋亡相关蛋白表达。应用MTT法检测转染后细胞的增殖变化。采用流式细胞术检测干扰GTPBP4基因表达后细胞凋亡变化。应用克隆形成实验检测细胞照射后放射敏感性变化。
结果
GEO数据库分析表明GTPBP4基因在人食管癌组织中的表达明显高于正常邻近食管组织(P<0.001)。与空白对照组和阴性对照组相比,干扰组EC9706细胞的GTPBP4 mRNA及蛋白表达水平明显下降(均P<0.001),表明质粒成功转染EC9706细胞。MTT检测结果显示干扰组EC9706细胞增殖率受到显著抑制(P<0.001)。流式细胞术结果显示干扰组EC9706细胞凋亡率明显升高(P<0.001),细胞凋亡明显增加(P<0.001);凋亡相关蛋白(Cleaved caspase-9、Cleaved caspase-3、Bax)表达明显升高,抗凋亡蛋白(Bcl-2)表达下降(P<0.001、P=0.001、P=0.0014、P=0.005)。克隆形成实验结果显示干扰组EC9706细胞放射增敏比1.716。
结论
GTPBP4基因在人食管癌组织中高表达,RNAi技术可有效抑制EC9706细胞GTPBP4基因表达,从而抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡、增强细胞对放射线的敏感性。