A fast inverse direct aperture optimization algorithm for intensity‐modulated radiation therapy
Notice bibliographique
Résumé
PURPOSE: The goal of this work was to develop and evaluate a fast inverse direct aperture optimization (FIDAO) algorithm for IMRT treatment planning and plan adaptation. METHODS: A previously proposed fluence map optimization algorithm called fast inverse dose optimization (FIDO) was extended to optimize the aperture shapes and weights of IMRT beams. FIDO is a very fast fluence map optimization algorithm for IMRT that finds the global minimum using direct matrix inversion without unphysical negative beam weights. In this study, an equivalent second-order Taylor series expansion of the FIDO objective function was used, which allowed for the objective function value and gradient vector to be computed very efficiently during direct aperture optimization, resulting in faster optimization. To evaluate the speed gained with FIDAO, a proof-of-concept algorithm was developed in MATLAB using an interior-point optimization method to solve the reformulated aperture-based FIDO problem. The FIDAO algorithm was used to optimize four step-and-shoot IMRT cases: on the AAPM TG-119 phantom as well as a liver, prostate, and head-and-neck clinical cases. Results were compared with a conventional DAO algorithm that uses the same interior-point method but using the standard formulation of the objective function and its gradient vector. RESULTS: A substantial gain in optimization speed was obtained with the prototype FIDAO algorithm compared to the conventional DAO algorithm while producing plans of similar quality. The optimization time (number of iterations) for the prototype FIDAO algorithm vs the conventional DAO algorithm was 0.3 s (17) vs 56.7 s (50); 2.0 s (28) vs 134.1 s (57); 2.5 s (26) vs 180.6 s (107); and 6.7 s (20) vs 469.4 s (482) in the TG-119 phantom, liver, prostate, and head-and-neck examples, respectively. CONCLUSIONS: A new direct aperture optimization algorithm based on FIDO was developed. For the four IMRT test cases examined, this algorithm executed approximately 70-200 times faster without compromising the IMRT plan quality.
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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 | 0,000 |
| 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) | 0,003 | 0,001 |
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.
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 ».