Deformable image registration of heterogeneous human lung incorporating the bronchial tree
Notice bibliographique
Résumé
PURPOSE: To investigate the effect of the bronchial tree on the accuracy of biomechanical-based deformable image registration of human lungs. METHODS: Three dimensional finite element models have been developed using four dimensional computed tomography image data of ten lung cancer patients. Each model is built of a body, left and right lungs, tumor, and bronchial trees. Triangular shell elements are used for the bronchial trees while tetrahedral elements are used for other components. Hyperelastic material properties based on experimental investigation on human lungs are used for the lung parenchyma. Different material properties are assigned for the bronchial tree using five values for the modulus of elasticity of 0.01, 0.12, 0.5, 10, and 18 MPa. Lungs are modeled to slide inside chest cavities by applying frictionless contact surfaces between each lung and corresponding chest cavity. The accuracy of the models is examined using an average of 40 bronchial bifurcation points identified on inhale and exhale images. Relative accuracy is evaluated by comparing the displacement of all nodes within the lungs as well as the dosimetric difference at the exhale position predicted by the model. RESULTS: There is no significant effect of bronchial tree on the model accuracy based on the bifurcation points analysis. However, on the local level, using an average of 38 000 nodes, there is a maximum difference of 8.5 mm in the deformation of the bronchial trees, as the modulus of elasticity of the bronchial trees increases from 0.01 to 18 MPa; however, more than 96% of nodes are within a 2.5 mm difference in each direction. The average dose difference at the predicted exhale position is less than 35 cGy between the models. CONCLUSIONS: The bronchial tree has little effect on the global deformation and the accuracy of deformable image registration of lungs. Hence, the homogenous model is a reasonable assumption. Since there are some local deformation differences between nodes as the material properties of the bronchial tree change that may affect the accuracy of dosimetric results, heterogeneity may be required for a smaller scale modeling of lungs.
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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 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».