基于深度学习三维剂量分布的头颈部肿瘤远处转移预测研究蔡嘉俊 李永宝 肖帆 亓孟科 陆星宇 周凌宏 宋婷
中华放射肿瘤学杂志2023年 32卷 05期
DOI: 10.3760/cma.j.cn113030-20220812-00275
目的
探讨基于三维剂量分布的深度学习模型在预测头颈部肿瘤远处转移中的作用。
方法
收集来自4个中心共237例接受调强放疗(IMRT)的头颈部肿瘤患者的放疗数据和临床随访数据,其中来自犹太综合医院(HGJ)和Sherbrooke大学医疗中心(CHUS)治疗机构的131个病例作为训练集,来自Montréal大学医疗中心(CHUM)机构的65个病例作为验证集,来自Maisonneuve-Rosemont医院(HMR)机构的41个病例作为测试集。将训练集131例患者的三维剂量分布和GTV轮廓输入DM-DOSE模型进行训练并用验证集数据进行验证,然后用独立的测试集数据进行评估。评价内容包括受试者操作特征曲线下面积(AUC)、平衡准确率、敏感度、特异度、一致性指数和Kaplan-Meier生存曲线分析。
结果
在头颈部肿瘤远处转移的预后预测方面,联合三维剂量分布和GTV轮廓的DM-DOSE模型实现了最优预后预测性能,AUC为0.924,并且能显著区分远处转移的高、低风险患者(log-rank检验,P<0.001)。
结论
三维剂量分布对IMRT的头颈部肿瘤患者远处转移具有良好的预测价值,且构建的预测模型能有效预测远处转移。
基于EUD的鼻咽癌VMAT计划危及器官DVH预测方法李惠娟 李阳 庄永东 陈仲本
中华放射肿瘤学杂志2023年 32卷 05期
DOI: 10.3760/cma.j.cn113030-20211208-00505
目的
评估通过最小化基于等效均匀剂量(EUD)的损失函数优化放疗计划中危及器官(OAR)剂量体积直方图(DVH)预测方法的实用性。
方法
随机选取2020—2021年在中国医学科学院肿瘤医院深圳医院完成鼻咽癌容积调强弧形治疗(VMAT)的66例患者的治疗计划,其中50例用于训练循环神经网络(RNN)模型,其余16例用于测试模型。研究基于RNN构建了DVH预测模型,并为66例患者均设计了一个9野等权重的三维适形计划。训练时将OAR每个分野对应的DVH作为模型输入,VMAT计划的DVH为预期输出,通过最小化基于EUD的损失函数计算的预测误差训练模型。预测准确度用预测值和真实值之间的平均偏差和标准偏差表示。根据DVH预测结果为测试病例重新优化计划,使用Wilcoxon配对检验和箱线图比较新计划和原计划OAR的EUD和感兴趣DVH参数(如脊髓等串型器官的最大剂量)的一致性和差异性。
结果
基于EUD的损失函数训练得到的神经网络能够得到更好的DVH预测结果。根据预测DVH得到的新计划与原计划具有很好的一致性:在绝大多数情况下,两组计划的计划靶区(PTV)的D98%都大于95%处方剂量,脑干、脊髓和晶状体的最大剂量和EUD的差异均无统计学意义(P>0.05)。相较于原计划,新计划在视交叉、视神经和眼球的最大剂量平均减少1.56 Gy以上,EUD平均减少1.22 Gy以上,颞叶的最大剂量和EUD分别平均增加了0.60 Gy和0.30 Gy。
结论
基于EUD的损失函数提高了DVH预测的准确性,确保预测的DVH能够在治疗方案优化中给出适当的剂量目标,并提高计划质量的一致性。
光学表面成像系统SRS算法在非共面放疗中的技术性能评估刘首鹏 陈洪佳 赖佳路 毛尔布 周楫 黄洋 刘登洪 钟仁明
中华放射肿瘤学杂志2023年 32卷 05期
DOI: 10.3760/cma.j.cn113030-20220512-00174
目的
评估光学表面成像(OSI)系统立体定向放射外科(SRS)算法在非共面放疗中的精确性和稳定性。
方法
在治疗床不同公转角度下使用三套OSI系统对模体重复测量,分析OSI对模体成像的精确性和稳定性。随机选取7例行单中心非共面放疗的多发脑转移瘤患者,分析OSI用于患者成像的精确性和稳定性。稳定性定义为以0°锥形线束CT(CBCT)为“金标准”,治疗床从0°转到非零角度,再转回0°时,前后两次OSI测量的差值。精确性定义为OSI与CBCT(治疗床0°时)测量数据的差异。符合正态分布的计量资料以x¯±s描述,不符合正态分布采用M(Q)方式描述;前者差异比较用单因素方差分析,后者用Kruskal-Wallis H非参数检验分析。
结果
对于非共面,模体和患者的平移精度分别为≤ 1.30 mm 和≤1.00 mm,旋转精度分别为≤0.50°和≤0.60°,平移误差均主要出现在左右和头脚方向。在稳定性方面,模体平移和旋转的最大标准差分别为0.06 mm和0.06°,患者平移和旋转的最大标准差分别为0.17 mm和0.19°。
结论
新型SRS算法虽对非共面的精度有所改善,但仍不能满足颅内多靶点单中心非共面放疗的精确要求,特别是在左右和头脚方向。对于非共面角度较大时,不建议将其用于图像引导,但其稳定性高可用于监测患者的分次内运动。
鼻咽癌同期放化疗抵抗细胞来源的外泌体lncRNAs表达谱分析李程 熊伟 曹瑞雪 王巧丽 徐国强
中华放射肿瘤学杂志2023年 32卷 05期
DOI: 10.3760/cma.j.cn113030-20220725-00252
目的
筛选出导致鼻咽癌细胞产生放化疗抵抗的关键外泌体长链非编码RNA(lncRNAs)分子。
方法
体外构建人鼻咽癌细胞同期放化疗模型,采用大剂量同期放化疗连续冲击法诱导建立鼻咽癌放化疗抵抗细胞株,并验证其抵抗性形成。分别提取和鉴定鼻咽癌放化疗抵抗细胞株和各自的母细胞株产生的外泌体,运用生物芯片技术检测外泌体lncRNAs的表达差异。
结果
经过10次同期放化疗反复处理,成功筛选出放化疗抵抗细胞株CNE-1 CRR、CNE-2 CRR。与母细胞株相比,CNE-1 CRR、CNE-2 CRR有上皮向间质形态转化倾向,细胞克隆形成数目更多且平均致死剂量(D0)、准阈剂量(Dq)、2 Gy照射后细胞存活率(SF2)、细胞存活率数值更高。利用外泌体lncRNAs PCR芯片检测鼻咽癌细胞,相较于其各自母细胞株,CNE-1 CRR外泌体中有18个lncRNAs显著上调和31个lncRNAs显著下调,CNE-2 CRR外泌体中有15个lncRNAs显著上调和38个lncRNAs显著下调,CNE-1 CRR与CNE-2 CRR还具有相似的表达谱。
结论
CNE-1 CRR、CNE-2 CRR的外泌体中共同存在显著上调和下调的lncRNAs。
lncRNA TTN-AS1调控miR-107/HMGA1信号轴影响乳腺癌细胞放射敏感性的研究茅芯慧 王珍 张建庆 朱成斌
中华放射肿瘤学杂志2023年 32卷 05期
DOI: 10.3760/cma.j.cn113030-20220808-00266
目的
探究长链非编码RNA(lncRNA)TTN-AS1对乳腺癌细胞放射敏感性的影响及机制。
方法
用实时反转录PCR(qRT-PCR)检测TTN-AS1在各乳腺癌细胞中的表达。将MDA-MB-231细胞分为0 Gy组、4 Gy组、阴性对照(NC)+4 Gy组、si-TTN-AS1+4 Gy组、si-TTN-AS1+miR-107抑制剂+4 Gy组、si-TTN-AS1+miR-107抑制剂+si-HMGA1+4 Gy组。用CCK-8法和流式细胞术检测各组细胞增殖和凋亡率。
结果
相较于乳腺上皮细胞,TTN-AS1在乳腺癌细胞株中显著高表达(P<0.001)。相比于NC+4 Gy组,si-TTN-AS1+4 Gy组细胞增殖能力均显著降低(P<0.05),细胞凋亡显著增加(P<0.001)。相比于0 Gy组,4 Gy组细胞TTN-AS1和HMGA1在放疗8 h至24 h表达均显著增加(P值均<0.01),miR-107在放疗8 h至24 h表达均显下调(P<0.001)。si-TTN-AS1+miR-107抑制剂+4 Gy组细胞增殖能力均显著高于si-TTN-AS1+4 Gy组(P<0.001),细胞凋亡显著低于si-TTN-AS1+4 Gy组(P<0.001)。相比于si-TTN-AS1+miR-107抑制剂+4 Gy组,si-TTN-AS1+miR-107抑制剂+si-HMGA1+4 Gy组细胞增殖能力均显著降低(P<0.001),细胞凋亡显著增加(P<0.001)。
结论
TTN-AS1可促进乳腺癌细胞的放射敏感性,其机制为调控miR-107/HMGA1信号轴。
白藜芦醇上调SIRT1表达介导对放射性心肌损伤的保护作用徐祎琳 陈燕欣 蔡旖旎 徐芃 曾治民 黄龙 刘安文
中华放射肿瘤学杂志2023年 32卷 05期
DOI: 10.3760/cma.j.cn113030-20220411-00128
目的
研究白藜芦醇对小鼠放射性心肌损伤的影响。
方法
将80只C57BL/6小鼠随机分为对照组、白藜芦醇(Res)组、放射(RT)组以及放射+白藜芦醇(RT+Res)组。RT组小鼠予心脏放射,Res组小鼠予白藜芦醇灌胃3个月。在小鼠心脏放射后3个月使用心脏超声评估心功能,收集小鼠心脏进行HE染色、免疫荧光、TUNEL染色以及Masson染色、蛋白质印迹法等评估心肌组织沉默信息调节因子1(SIRT1)的表达、氧化应激水平、炎症反应、凋亡以及纤维化程度。实验数据用x¯±s描述,连续变量采用t检验进行统计分析。
结果
放射3个月后,相较于对照组,RT组小鼠心功能射血分数(EF)和心室短轴缩短率(FS)下降,心肌细胞变性、排列紊乱,活性氧(ROS)、炎症水平[白细胞介素(IL)-1β、IL-6、肿瘤坏死因子-α]、心肌凋亡(TUNEL阳性细胞率)和纤维化增加。而RT+Res组小鼠心功能改善,SIRT1表达增加,氧化应激、炎症水平、心肌凋亡和纤维化减少。
结论
白藜芦醇可降低放射性心肌损伤小鼠的心肌组织氧化应激、炎细胞浸润、心肌细胞凋亡和纤维化,改善心脏结构异常和心功能不全,在放射性心肌损伤中发挥保护作用,这种保护作用可由其上调SIRT1表达所介导。