Mathematical formulation and analysis of the nonlinear system reconstruction of the online image‐guided adaptive control of hyperthermia
Notice bibliographique
Résumé
PURPOSE: A nonlinear system reconstruction can theoretically provide timely system reconstruction when designing a real-time image-guided adaptive control for multisource heating for hyperthermia. This clinical need motivates an analysis of the essential mathematical characteristics and constraints of such an approach. METHODS: The implicit function theorem (IFT), the Karush-Kuhn-Tucker (KKT) necessary condition of optimality, and the Tikhonov-Phillips regularization (TPR) were used to analyze and determine the requirements of the optimal system reconstruction. Two mutually exclusive generic approaches were analyzed to reconstruct the physical system: The traditional full reconstruction and the recently suggested partial reconstruction. Rigorous mathematical analysis based on IFT, KKT, and TPR was provided for all four possible nonlinear reconstructions: (1) Nonlinear noiseless full reconstruction, (2) nonlinear noisy full reconstruction, (3) nonlinear noiseless partial reconstruction, and (4) nonlinear noisy partial reconstruction, when a class of nonlinear formulations of system reconstruction is employed. RESULTS: Effective numerical algorithms for solving each of the aforementioned four nonlinear reconstructions were introduced and formal derivations and analyses were provided. The analyses revealed the necessity of adding regularization when partial reconstruction is used. Regularization provides the theoretical support for one to uniquely reconstruct the optimal system. It also helps alleviate the negative influences of unavoidable measurement noise. Both theoretical analysis and numerical examples showed the importance of having a good initial guess for accomplishing nonlinear system reconstruction. CONCLUSIONS: Regularization is mandatory for partial reconstruction to make it well posed. The Tikhonov-Phillips regularized Gauss-Newton algorithm has nice theoretical performance for partial reconstruction of systems with and without noise. The Levenberg-Marquardt algorithm is a more robust algorithmic option compared to the Gauss-Newton algorithm for nonlinear full reconstruction. A severe limitation of nonlinear reconstruction is the time consuming calculations required for the derivatives of temperatures to unknowns. Developing a method of model reduction or implementing a parallel algorithm can resolve this. The results provided herein are applicable to hyperthermia with blood perfusion nonlinearly depending on temperature and in the presence of thermally significant blood vessels.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».