人工智能使質(zhì)子治療在線劑量更精準(zhǔn) 發(fā)表于《醫(yī)學(xué)物理》

近日，武漢大學(xué)教授彭浩團(tuán)隊(duì)首次在國(guó)際上提出了基于人工智能與深度學(xué)習(xí)的輻射劑量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，成功利用生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)DiscoGAN的計(jì)算框架，并加以人體組織的圖像信息和組織本領(lǐng)的先驗(yàn)信息，在腦部、肺部和腹部多個(gè)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了接近蒙卡精度的高速劑量計(jì)算和驗(yàn)證(差別小于5%)。相比于傳統(tǒng)的質(zhì)子計(jì)劃系統(tǒng)中使用的筆行束計(jì)算方法，該計(jì)算可以在一秒內(nèi)完成，并且準(zhǔn)確度更高。相關(guān)研究成果以《基于生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)子治療劑量計(jì)算框架》為題，發(fā)表于《醫(yī)學(xué)物理》。

目前，全球質(zhì)子治療中心和治療患者數(shù)目的年增長(zhǎng)速度超過(guò)13%。但大部分質(zhì)子中心集中在美國(guó)、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家。近年來(lái)我國(guó)已加入高速建設(shè)質(zhì)子中心的行列。

質(zhì)子放療具有布拉格峰這一顯著的劑量學(xué)優(yōu)勢(shì)。它會(huì)在布拉格峰后完全停止劑量輸送，但只有實(shí)時(shí)劑量的測(cè)量才能夠確定布拉格峰是否停止在腫瘤內(nèi)，從而充分發(fā)揮其“集中放療劑量在腫瘤內(nèi)而保護(hù)周圍的危及器官”的優(yōu)勢(shì)。這一點(diǎn)對(duì)于確保下一代質(zhì)子閃療FLASH技術(shù)臨床應(yīng)用的安全有效至關(guān)重要。

不過(guò)，質(zhì)子治療過(guò)程中也有一些不確定性，包括射程誤差、呼吸運(yùn)動(dòng)引起的誤差、擺位誤差、病人的解剖結(jié)構(gòu)變化引起的誤差等諸多因素。如果配合武大醫(yī)學(xué)物理團(tuán)隊(duì)已成功開(kāi)發(fā)的基于人工智能的核信號(hào)和聲波信號(hào)在線監(jiān)測(cè)方法，實(shí)時(shí)劑量計(jì)算框架將能應(yīng)用于質(zhì)子治療的多個(gè)質(zhì)控環(huán)節(jié)，包括治療前的劑量驗(yàn)證，影像引導(dǎo)的病人擺位確認(rèn)和治療過(guò)程中的在線監(jiān)測(cè)。并且，端到端的累計(jì)劑量誤差分析，可以為整個(gè)療程的精準(zhǔn)放療提供有效指導(dǎo)和諸多應(yīng)用價(jià)值，最終提高病人總體生存率和改善病人的生活質(zhì)量。