鼻咽癌放疗临床靶区人工智能勾画模型的训练及验证研究

作者：何容; 陈川; 李梦侠; 肖何; 钟良志; 张岸梅; 谭本旭; 田仁昭; 耿明英^*

来源：陆军军医大学学报, 2022, 44(09): 906-912.

DOI：10.16016/j.2097-0927.202110030

• 鼻咽癌
• 临床靶区
• 人工智能
• 相似性系数

目的 利用人工智能(artificial intelligence, AI)技术创建一套鼻咽癌临床靶区(clinical target volume, CTV)勾画模型，即AI+CTV模型，以提高鼻咽癌勾画效率和不同层级放疗单位、不同技术层次放疗医生鼻咽癌CTV勾画的准确性。方法 选取2020年9月至2021年5月陆军特色医学中心肿瘤科放疗中心收治的分期较早(T1～2N2)且淋巴结较小(≤2 cm)的鼻咽癌患者30例，其中男性20例，女性10例；中位年龄52岁；按2017年鼻咽癌CTV勾画国际指南勾画CTV并进行深度学习，获得AI+CTV模型。利用陆军特色医学中心肿瘤科10例(男性7例，女性3例；中位年龄54岁)及3所教学医院6例(男性4例，女性2例；中位年龄46岁)鼻咽癌手动勾画CTV分别对该模型进行验证，对比分析其相似系数(dice similarity coefficient, DSC)、豪斯多夫距离(hausdorff distance, HD)、对称位置平均表面距离(average symmetric surface distance, ASSD)、最大对称表面距离(maximum symmetric surface distance, MSSD)和相对/绝对体积比(relative absolute volume difference, RAVD),以评估AI勾画的可行性和准确性。结果 该AI+CTV模型的准确性较高，平均DSC值为0.865,且内部验证显示高危区(CTV1)和低危区(CTV2)的中位DSC值均较高，分别为0.886和0.842。CTV1和CTV2的中位HD、ASSD、MSSD和RAVD均较低，分别为7.789 mm和6.144 mm、1.683 mm和1.467 mm、20.52 mm和14.03 mm及16.30%和15.14%。6例外部验证结果显示：CTV1勾画一致性高于CTV2。除1例患者的CTV2-DSC值接近0.7外，6例患者CTV1和其余5例患者CTV2勾画一致性较好(DSC值均>0.7)。结论 基于小样本的AI+CTV模型在分期较早(T1～2N2)且淋巴结较小(≤2 cm)的鼻咽癌患者放疗CTV勾画中的临床应用基本可行。

• 单位
  中国人民解放军陆军军医大学; 重庆医科大学附属第二医院; 重庆医科大学; 第三军医大学