Automatic learning‐based beam angle selection for thoracic IMRT
Notice bibliographique
Résumé
PURPOSE: The treatment of thoracic cancer using external beam radiation requires an optimal selection of the radiation beam directions to ensure effective coverage of the target volume and to avoid unnecessary treatment of normal healthy tissues. Intensity modulated radiation therapy (IMRT) planning is a lengthy process, which requires the planner to iterate between choosing beam angles, specifying dose-volume objectives and executing IMRT optimization. In thorax treatment planning, where there are no class solutions for beam placement, beam angle selection is performed manually, based on the planner's clinical experience. The purpose of this work is to propose and study a computationally efficient framework that utilizes machine learning to automatically select treatment beam angles. Such a framework may be helpful for reducing the overall planning workload. METHODS: The authors introduce an automated beam selection method, based on learning the relationships between beam angles and anatomical features. Using a large set of clinically approved IMRT plans, a random forest regression algorithm is trained to map a multitude of anatomical features into an individual beam score. An optimization scheme is then built to select and adjust the beam angles, considering the learned interbeam dependencies. The validity and quality of the automatically selected beams evaluated using the manually selected beams from the corresponding clinical plans as the ground truth. RESULTS: The analysis included 149 clinically approved thoracic IMRT plans. For a randomly selected test subset of 27 plans, IMRT plans were generated using automatically selected beams and compared to the clinical plans. The comparison of the predicted and the clinical beam angles demonstrated a good average correspondence between the two (angular distance 16.8° ± 10°, correlation 0.75 ± 0.2). The dose distributions of the semiautomatic and clinical plans were equivalent in terms of primary target volume coverage and organ at risk sparing and were superior over plans produced with fixed sets of common beam angles. The great majority of the automatic plans (93%) were approved as clinically acceptable by three radiation therapy specialists. CONCLUSIONS: The results demonstrated the feasibility of utilizing a learning-based approach for automatic selection of beam angles in thoracic IMRT planning. The proposed method may assist in reducing the manual planning workload, while sustaining plan quality.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».