線量体積ヒストグラム
放射線治療計画におけるヒストグラム

線量体積ヒストグラム（DVH）は、放射線治療計画において放射線量と組織体積を関連付けるヒストグラムです。[1] DVHは、計画評価ツールとして、また異なる計画や組織への線量を比較するために最も一般的に使用されます。[2] DVHは、1979年にマイケル・ゴイティン（「ビームズアイビュー」、「デジタル再構成放射線画像」、計画と位置決めにおける不確実性／誤差など、放射線治療の概念を提唱した人物）とフェルヘイによって提唱されました。 [3] DVHは、3次元線量分布を2次元のグラフィカル形式で要約します。現代の放射線治療では、3次元線量分布は通常、CTスキャンの3次元再構成に基づいてコンピュータ治療計画システム（TPS）で作成されます。DVH分析で言及される「体積」とは、放射線治療の標的、標的に近接する健常臓器、または任意の構造を指します。

種類

DVHは、差分DVHと累積DVHの2つの方法で視覚化できます。DVHは、まずヒストグラムの線量ビンのサイズを決定することで作成されます。ビンのサイズは、例えば0.005 Gy、0.2 Gy、1 Gyなど、任意のサイズにすることができます。[4]サイズは、多くの場合、精度と計算コストまたはメモリコスト（DVHをデータベースに保存する場合）とのトレードオフの問題となります。

差分DVHでは、バーまたは列の高さは、ビンによって与えられた線量を受ける構造の体積を示します。ビンの線量は横軸に、構造の体積（パーセントまたは絶対体積）は縦軸に表示されます。差分DVHは典型的なヒストグラムの外観を持ちます。特定の線量を受ける臓器の総体積は、適切な線量ビンにプロットされます。 [5]この体積は、対象とする臓器の特定の線量範囲で特徴付けられるボクセルの総数によって決定されます。差分DVHは、対象とする構造内の線量の変化に関する情報と、最小線量と最大線量の視覚化を提供します。[6]

累積 DVH も、横軸に沿ってビン線量とともにプロットされます。ただし、最初のビンの列の高さ (例: [0, 1] Gy) は、その線量以上の線量を受ける構造の体積を表します。[5] 2 番目のビンの列の高さ (例: (1, 2] Gy) は、その線量以上の線量を受ける構造の体積を表します。などとなります。ビン サイズが非常に細かい (小さい) 場合、累積 DVH は滑らかな折れ線グラフのような外観になります。線は常に傾斜し、左上から右下に向かって始まります。非常に均一な線量を受ける構造 (例: 体積の 100% がちょうど 10 Gy を受ける) の場合、累積 DVH は、垂直にプロットされた 100% の体積のところでグラフの上部に水平線として表示され、横軸の 10 Gy で垂直に低下します。

DVHの例
放射線治療計画による累積 DVH。

臨床的に用いられるDVHは通常、放射線治療計画におけるすべての関心構造と標的を含み、各線は異なる色でプロットされ、異なる構造を表します。縦軸は、ほとんどの場合、絶対体積ではなくパーセント体積でプロットされます。[7]

欠点

臨床研究では、DVH指標が患者の毒性結果と相関することが示されています。[8] DVH手法の欠点は、空間情報が提供されないことです。つまり、DVHは構造内のどの場所で線量を受けたかを示しません。[9]また、初期の放射線治療計画におけるDVHは、放射線治療開始時の構造への線量を表しています。治療が進み時間が経過するにつれて、変化（患者の体重減少、腫瘍の縮小、臓器の形状変化など）が生じると、元のDVHの精度は失われます。[10]

参考文献

  1. ^ Drzymala, RE; Mohan, R; Brewster, L; Chu, J; et al. (1991). 「線量体積ヒストグラム」. International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics . 21 (1): 71–8 . doi :10.1016/0360-3016(91)90168-4. PMID  2032898.
  2. ^ Mayles, P.; Nahum, A.; Rosenwald, JC編 (2007).放射線治療物理学ハンドブック：理論と実践. ニューヨーク: Taylor & Francis. p. 722. ISBN 9780750308601。
  3. ^ Shipley, WU; Tepper, JE; Prout, GR Jr; Verhey, LJ; et al. (1979). 「局所性前立腺癌に対するブースト療法としての陽子線照射」JAMA . 241 (18): 1912–5 . doi :10.1001/jama.1979.03290440034024. PMID  107338.
  4. ^ ハッソン, ブライアン F. (2013). 「線量体積ヒストグラム（DVH）」.放射線腫瘍学百科事典. p. 166. doi :10.1007/978-3-540-85516-3_659. ISBN 978-3-540-85513-2。
  5. ^ ab Khan, Faiz M. (2014).カーンの放射線治療の物理学. Lippincott Williams & Wilkins. pp.  423– 425. ISBN 978-1-4511-8245-3。
  6. ^ ハルペリン、エドワード C.; ペレス、カルロス A.; ブレイディ、ルーサー W. (2008)、「ペレスとブレイディの放射線腫瘍学の原則と実践」、ウォルターズ・クルーワー・ヘルス、リッピンコット・ウィリアムズ＆ウィルキンス、p. 231、ISBN 9780781763691
  7. ^ ゴイティン、マイケル（2008年）『放射線腫瘍学：物理学者の視点』ニューヨーク：シュプリンガー、p.125、ISBN 9780387726458。
  8. ^ Rodrigues, George; Lock, Michael; D'Souza, David; Yu, Edward; Van Dyk, Jake (2004年5月). 「肺がんにおける線量-体積ヒストグラムパラメータによる放射線肺炎の予測 - 系統的レビュー」. Radiotherapy and Oncology . 71 (2): 127– 138. doi :10.1016/j.radonc.2004.02.015. PMID  15110445.
  9. ^ Drzymala, RE; Mohan, R.; Brewster, L.; Chu, J.; Goitein, M.; Harms, W.; Urie, M. (1991年5月). 「線量体積ヒストグラム」. International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics . 21 (1): 71– 78. doi :10.1016/0360-3016(91)90168-4. PMID  2032898.
  10. ^ Bhide, SA; Davies, M; Burke, K; McNair, HA; et al. (2010). 「頭頸部癌に対する強度変調放射線療法を併用した化学放射線療法中の週ごとの体積および線量変化：前向き観察研究」International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics . 76 (5): 1360–8 . doi :10.1016/j.ijrobp.2009.04.005. PMID  20338474.
  • サンバシヴァム、サシクマール（2014 年 4 月）。 「線量体積ヒストグラム」(スライド)。スライドシェア。 p. 28.
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