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Enregistrement W2008520001 · doi:10.1118/1.4798461

Toward <i>in vivo</i> lung's tissue incompressibility characterization for tumor motion modeling in radiation therapy

2013· article· en· W2008520001 sur OpenAlexaff
Zahra Shirzadi, Ali Sadeghi‐Naini, Abbas Samani

Notice bibliographique

RevueMedical Physics · 2013
Typearticle
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueAdvanced Radiotherapy Techniques
Établissements canadiensRobarts Clinical TrialsHealth Sciences CentreSunnybrook Health Science CentreWestern University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésImaging phantomRadiation therapyLungLung tumorLung cancerBiomedical engineeringNuclear medicineMathematicsMedicineRadiologyPathology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

PURPOSE: A novel technique is proposed to characterize lung tissue incompressibility variation during respiration. Estimating lung tissue incompressibility parameter variations resulting from air content variation throughout respiration is critical for computer assisted tumor motion tracking. Continuous tumor motion is a major challenge in lung cancer radiotherapy, especially with external beam radiotherapy. If not accounted for, this motion may lead to areas of radiation overdosage for normal tissue. Given the unavailability of imaging modality that can be used effectively for real-time lung tumor tracking, computer assisted approach based on tissue deformation estimation can be a good alternative. This approach involves lung biomechanical model where its fidelity depends on input tissue properties. This investigation shows that considering variable tissue incompressibility parameter is very important for predicting tumor motion accurately, hence improving the lung radiotherapy outcome. METHODS: First, an in silico lung phantom study was conducted to demonstrate the importance of employing variable Poisson's ratio for tumor motion predication. After it was established that modeling this variability is critical for accurate tumor motion prediction, an optimization based technique was developed to estimate lung tissue Poisson's ratio as a function of respiration cycle time. In this technique, the Poisson's ratio and lung pressure value were varied systematically until optimal values were obtained, leading to maximum similarity between acquired and simulated 4D CT lung images. This technique was applied in an ex vivo porcine lung study where simulated images were constructed using the end exhale CT image and deformation fields obtained from the lung's FE modeling of each respiration time increment. To model the tissue, linear elastic and Marlow hyperelastic material models in conjunction with variable Poisson's ratio were used. RESULTS: The phantom study showed that the tumor motion trajectory and its final locations obtained from simulations with and without considering tissue incompressibility variation were very different. For example, tumor displacements in the z direction were -11.23 and -38.10 mm obtained with the Marlow hyperelastic material model in conjunction with constant and variable Poisson's ratio, respectively. By comparing the acquired 4D-CT image sequence of the porcine lung with their image sequence counterparts obtained from the hyperelastic model with constant and variable Poisson's ratio, it was shown that using variable tissue incompressibility reduced errors significantly in tumor motion prediction. CONCLUSIONS: This investigation demonstrates the importance of incompressibility variation estimation and utilization for accurate tumor tracking in computer assisted lung external beam radiation therapy. An optimization framework was developed to estimate a Poisson's ratio function in terms of respiration cycle time using experimental image data of the lung. Utilizing this function along with respiratory system FE modeling may lead to more effective tumor targeting, hence potentially improving the outcome of lung external beam radiation therapy techniques. This is particularly true for stereotactic body radiation therapy where only one or a few fraction treatments are applied, precluding the possibility of averaging out dosimetric deviations introduced by the respiratory motion.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,002

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0010,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,017
Tête enseignante GPT0,289
Écart entre enseignants0,272 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations13
Publié2013
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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