安卓手機(jī)計(jì)算放射誘導(dǎo)肺損傷

吳江月

摘 要 目的：在安卓手機(jī)上進(jìn)行放射誘導(dǎo)的肺損傷發(fā)生率計(jì)算，評估待選胸部放療計(jì)劃肺組織的不同劑量體積的優(yōu)劣。方法：利用NTCP-Lyman模型將DVH數(shù)據(jù)綜合為正常組織并發(fā)癥概率，基于安卓手機(jī)開發(fā)了肺損傷發(fā)生率計(jì)算軟件。結(jié)果：可以在安卓手機(jī)上進(jìn)行RILT發(fā)生率計(jì)算。結(jié)論：在真機(jī)上調(diào)試運(yùn)行，完全實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能，可輔助評估胸部放療計(jì)劃。

關(guān)鍵詞 安卓手機(jī) 放射 肺損傷

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一個理想的放射治療計(jì)劃，要求對腫瘤有最大的控制率和對周圍正常組織產(chǎn)生較小并發(fā)癥。接受根治性放療的肺癌中大約有13%～37%的患者會發(fā)生RILT，發(fā)生時(shí)間一般在放射治療后6周～6個月。正常組織并發(fā)癥概率（NTCP）是指正常組織接受一定體積一劑量照射后發(fā)生并發(fā)癥的概率。NTCP能夠全面體現(xiàn)整個DVH的信息，與放射性肺損傷之間的相關(guān)性，是現(xiàn)有的方法中最為密切的。根據(jù)DVH直接算出每個計(jì)劃中正常組織發(fā)生并發(fā)癥概率的大小，則不同計(jì)劃的優(yōu)劣就一目了然。

1放射誘導(dǎo)的肺損傷發(fā)生率的計(jì)算方法

式（1）中n是無單位的體積效應(yīng)因子，n越大，體積效應(yīng)越大；反之，體積效應(yīng)就越小。m是NTCP劑量效應(yīng)曲線斜率。TD50（V=1）、TD50（V）分別為整個肺體積、部分肺體積受照射時(shí)引起50%的患者發(fā)生放射性肺損傷所需的劑量。m、n值，是根據(jù)有關(guān)正常組織耐受量的臨床資料繪出劑量和并發(fā)癥發(fā)生率之間的關(guān)系曲線，用以上公式擬合得出。肺的TD50、n、m值分別為124.5Gy、0.87和0.18。上述模式均假設(shè)整個器官或組織及部分器官或組織受到均一劑量的照射。事實(shí)上肺受到的照射是非均勻的。所以，應(yīng)用 Lyman公式時(shí)必須在它們之間進(jìn)行轉(zhuǎn)化。較常用的Kutcher轉(zhuǎn)化方法算法是把DVH轉(zhuǎn)化為于器官或組織的部分等效體積（Veff），該體積小于或等于整個器官體積受到最大劑量的均勻照射的器官或組織損傷。

一般而言，累積劑量體積直方圖是一個不規(guī)則形狀。計(jì)算等效體積的方法就是把不均勻的直方圖轉(zhuǎn)化成一定高度的Veff和劑量，Dmax就是直方圖中的最大劑量。假設(shè)轉(zhuǎn)化后的直方圖與原直方圖產(chǎn)生的并發(fā)癥是相同的，并同時(shí)假設(shè)每一階梯高度直方圖和的擴(kuò)展之間滿足冪律關(guān)系，則：（VVeff）i=VVi（Di/Dmax）^1/n， n是一個大小參數(shù)，此方程被用于直方圖的每一階梯，所以整個直方圖的Veff就是：Veff=VVmax+VV1（D1/Dmax）^1/n+VV2（D2/Dmax）^1/n+……。

式（1）中的積分區(qū)間為[-∞，t]，不便進(jìn)行數(shù)值積分運(yùn)算，經(jīng)過以下變換的積分區(qū)間為[0，t]：。數(shù)值積分采用矩形公式要達(dá)到同樣精度，需要更多循環(huán)次數(shù)來計(jì)算更多數(shù)據(jù)，占據(jù)了進(jìn)程影響電話接聽等其他應(yīng)用，也使劑量體積數(shù)據(jù)輸入量增大，因此采用梯形數(shù)值積分公式計(jì)算。

2軟件開發(fā)設(shè)計(jì)

Android手機(jī)的品種規(guī)格繁多，在不同屏幕上的顯示效果不同。為此，采用盡可能簡潔的視圖小工具，以便在多樣化Android手機(jī)上，都有較一致的顯示效果。因?yàn)閿?shù)據(jù)較多，采用了全屏列表框加Android菜單鍵。編輯修改所需要的輸入法，占據(jù)一半左右的屏幕，另外設(shè)置了一個編輯活動界面；刪除操作無需輸入法，以長按彈出菜單實(shí)現(xiàn)。計(jì)算前需要核對全部輸入數(shù)據(jù)，用不能修改數(shù)據(jù)的列表框加按鈕實(shí)現(xiàn)。按鈕在列表最下方，點(diǎn)擊按鈕后，壓縮列表框，按鈕跳到上方邊側(cè)，下方顯示計(jì)算結(jié)果。設(shè)置了三個活動界面：顯示數(shù)據(jù)（三個菜單）、編輯修改數(shù)據(jù)（兩個按鈕）、計(jì)算數(shù)據(jù)（一個按鈕）。添加界面，就是插入新記錄后的編輯界面?；顒咏缑婧筒藛味冀y(tǒng)一地用XML定義。其中主要程序代碼如下：

double anum=1.149；double mnum=0.18；double D50=24.5；

cursor.moveToFirst（）；

temptwo[0] = Double.valueOf（cursor.getString（2））；

tempthree[0] = Double.valueOf（cursor.getString（3））；

double temp = tempthree[0]；

cursor.moveToNext（）；

for （int i = 1； i < j； i++） {

temptwo[i] = Double.valueOf（cursor.getString（2））；

tempthree[i] = Double.valueOf（cursor.getString（3））；

tempfour[i] = Math.pow（temptwo[i]/temptwo[0]，anum）；

tempfive[i] = tempthree[i]-tempthree[i-1]；

temp = temp + tempfour[i]*tempfive[i]；

cursor.moveToNext（）；

}

double tempone = tempthree[j-1]；

double VE = temp/tempone；//

double TT = D50*Math.pow（VE，-1/a）；

double TB = （temptwo[0]-TT）/（10*mnum*TT）；

double BB = Math.exp（-100*TB*TB/2）+1；

for （int k = 1； k < 10； k++） {

BB=BB+2*Math.exp（-k*TB*k*TB/2）；

}

DecimalFormat df = new DecimalFormat（"#0.00000"）；

String NTCPS = df.format（0.5+TB*BB/（2*Math.sqrt（2*Math.PI）））；

double NTCP = Double.valueOf（NTCPS）；

3軟件應(yīng)用及效果

在Android手機(jī)上調(diào)試運(yùn)行，能夠快速計(jì)算出RILT發(fā)生率，完全實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能，不同版本的Android系統(tǒng)具有一致的顯示效果，可輔助評估胸部放療計(jì)劃。根據(jù)DVH算出三維計(jì)劃中的NTCP，從生物效應(yīng)分布的角度進(jìn)行治療方案的評估和比較，不僅能預(yù)測正常組織的放射生物效應(yīng)，也可以比較不同治療計(jì)劃的優(yōu)劣。但由于有關(guān)軟件尚未商業(yè)化和設(shè)計(jì)復(fù)雜，并基于高性能臺機(jī)，不利于普及。由于Android平臺的便攜性、開放性、穩(wěn)定性且不需版權(quán)費(fèi)用等特點(diǎn)，并且硬件性能的不斷提升，必將成為醫(yī)療軟件開發(fā)應(yīng)用的主流系統(tǒng)平臺之一。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚昱旻，劉衛(wèi)國. Android的架構(gòu)與應(yīng)用開發(fā)研究[J]. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2008，11：110-112+24.