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Enregistrement W2031046484 · doi:10.1063/1.3115640

Real-time fast inverse dose optimization for image guided adaptive radiation therapy–Enhancements to fast inverse dose optimization (FIDO)

2009· article· en· W2031046484 sur OpenAlexaff
Saul Goldman, David Turnbull, Carol Johnson, J. Z. Chen, Jerry Battista

Notice bibliographique

RevueJournal of Applied Physics · 2009
Typearticle
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueAdvanced Radiotherapy Techniques
Établissements canadiensWestern UniversityLondon Health Sciences CentreToronto Metropolitan University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMaxima and minimaInverseInverse problemMathematical optimizationComputer scienceOptimization problemAlgorithmMathematicsMathematical analysis

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

A fast, accurate and stable optimization algorithm is very important for inverse planning of intensity-modulated radiation therapy (IMRT), and for implementing dose-adaptive radiotherapy in the future. Conventional numerical search algorithms with positive beam weight constraints generally require numerous iterations and may produce suboptimal dose results due to trapping in local minima regions of the objective function landscape. A direct solution of the inverse problem using conventional quadratic objective functions without positive beam constraints is more efficient but it will result in unrealistic negative beam weights. We review here a direct solution of the inverse problem that is efficient and does not yield unphysical negative beam weights. In fast inverse dose optimization (FIDO) method the objective function for the optimization of a large number of beamlets is reformulated such that the optimization problem is reducible to a linear set of equations. The optimal set of intensities is then found through a matrix inversion, and negative beamlet intensities are avoided without the need for externally imposed ad hoc conditions. In its original version [S. P. Goldman, J. Z. Chen, and J. J. Battista, in Proceedings of the XIVth International Conference on the Use of Computers in Radiation Therapy, 2004, pp. 112–115; S. P. Goldman, J. Z. Chen, and J. J. Battista, Med. Phys. 32, 3007 (2005)], FIDO was tested on single two-dimensional computed tomography (CT) slices with sharp KERMA beams without scatter, in order to establish a proof of concept which demonstrated that FIDO could be a viable method for the optimization of cancer treatment plans. In this paper we introduce the latest advancements in FIDO that now include not only its application to three-dimensional volumes irradiated by beams with full scatter but include as well a complete implementation of clinical dose-volume constraints including maximum and minimum dose as well as equivalent uniform dose constraints. The method has been integrated into a commercial treatment planning system (Pinnacle, Philips Medical Systems) for beta testing using clinical radiotherapy cases and standard dose constraints set by radiation oncologists. Our FIDO method consistently delivered excellent treatment plans comparable and often better than those obtained using standard optimization techniques that are considerably slower. By design, FIDO is guaranteed to find a global minimum and will achieve highly conformal and homogeneous dose distributions without the need for artificial internal contours that must be created in conventional IMRT optimization systems to help the search engines better control some beam entry directions and in this way avoid the creation of hot and cold spots. This method provides a fast, intuitive and robust technique that yields excellent results for the inverse planning of IMRT. FIDO’s ability to efficiently optimize very large numbers of beamlet weights also makes it an ideal tool for the optimization of helical tomotherapy. Future gains in speed will make it possible to use FIDO for instant treatment plan reoptimization using CT images produced at the radiotherapy machine, just prior to daily treatments of the patient.

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)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
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 enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,008

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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 Opus0,014
Tête enseignante GPT0,279
Écart entre enseignants0,266 · 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

Citations10
Publié2009
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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