Inverse optimization of objective function weights for treatment planning using clinical dose-volume histograms
Notice bibliographique
Résumé
We developed and evaluated a novel inverse optimization (IO) model to estimate objective function weights from clinical dose-volume histograms (DVHs). These weights were used to solve a treatment planning problem to generate 'inverse plans' that had similar DVHs to the original clinical DVHs. Our methodology was applied to 217 clinical head and neck cancer treatment plans that were previously delivered at Princess Margaret Cancer Centre in Canada. Inverse plan DVHs were compared to the clinical DVHs using objective function values, dose-volume differences, and frequency of clinical planning criteria satisfaction. Median differences between the clinical and inverse DVHs were within 1.1 Gy. For most structures, the difference in clinical planning criteria satisfaction between the clinical and inverse plans was at most 1.4%. For structures where the two plans differed by more than 1.4% in planning criteria satisfaction, the difference in average criterion violation was less than 0.5 Gy. Overall, the inverse plans were very similar to the clinical plans. Compared with a previous inverse optimization method from the literature, our new inverse plans typically satisfied the same or more clinical criteria, and had consistently lower fluence heterogeneity. Overall, this paper demonstrates that DVHs, which are essentially summary statistics, provide sufficient information to estimate objective function weights that result in high quality treatment plans. However, as with any summary statistic that compresses three-dimensional dose information, care must be taken to avoid generating plans with undesirable features such as hotspots; our computational results suggest that such undesirable spatial features were uncommon. Our IO-based approach can be integrated into the current clinical planning paradigm to better initialize the planning process and improve planning efficiency. It could also be embedded in a knowledge-based planning or adaptive radiation therapy framework to automatically generate a new plan given a predicted or updated target DVH, respectively.
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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 | 0,002 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 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) | 0,001 | 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 ».