Integrating DVH criteria into a column generation algorithm for VMAT treatment planning
Notice bibliographique
Résumé
Volumetric-modulated arc therapy (VMAT) treatment planning is an efficient treatment technique with a high degree of flexibility in terms of dose rate, gantry speed, and aperture shapes during rotation around the patient. However, the dynamic nature of VMAT results in a large-scale nonconvex optimization problem. Determining the priority of the tissues and voxels to obtain clinically acceptable treatment plans poses additional challenges for VMAT optimization. The main purpose of this paper is to develop an automatic planning approach integrating dose-volume histogram (DVH) criteria in direct aperture optimization for VMAT, by adjusting the model parameters during the algorithm. The proposed algorithm is based on column generation, an optimization technique that sequentially generates the apertures and optimizes the corresponding intensities. We take the advantage of iterative procedure in this method to modify the weight vector of the penalty function based on the DVH criteria and decrease the use of trial-and-error in the search for clinically acceptable plans. We evaluate the efficiency of the algorithm and treatment quality using a clinical prostate case and a challenging head-and-neck case. In both cases, we generate 15 random initial weight vectors to assess the robustness of the algorithm. In the prostate case, our methodology obtained clinically acceptable plans in all instances with only a 10% increase in the computational time, while simple VMAT optimization found just three acceptable plans. To have an idea with respect to the existing software, we compared the obtained DVH to a commercial software. The quality of the diagrams of the proposed method, especially for the healthy tissues, is significantly better while the computational time is less. In the head-and-neck case, 93.3% of the clinically acceptable plans are obtained while no plan was acceptable in simple VMAT. In sum, the results demonstrate the ability of the proposed optimization algorithm to obtain clinically acceptable plans without human intervention and also its robustness to weight parameters. Moreover, our proposed weight adjustment procedure proves to reduce the symmetry in the solution space and the time required for the post-optimization phase.
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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 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| 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 ».