Toward the combined optimization of dynamic axes (CODA) for stereotactic radiotherapy and radiosurgery using fixed couch trajectories
Notice bibliographique
Résumé
PURPOSE: To develop a novel system for patient-specific combined optimization of couch, collimator, and gantry angles for use in volumetric modulated arc therapy (VMAT) treatment planning. The system was designed to produce highly compact dose distributions by extensively sampling the 4π space. Automated fixed couch trajectory planning was used to reduce normal tissue doses by avoiding beams-eye-view (BEV) overlap with organs-at-risk (OARs) and improve monitor unit (MU) efficiency through collimator angle optimization. METHODS: By merging distinct BEV objective functions used to optimize the couch rotation angle and collimator angle, a three-dimensional (3D) cost space (the CODA cube) was constructed with axes of gantry, couch, and collimator rotation angles. At each voxel in this CODA cube, the cost of implementing this combination of axes positions in fixed couch trajectories was quantified. The CODA cube was sampled and explored using a modified constrained Bellman-Ford algorithm to suggest low-cost fixed candidate arcs on each plane of the space, from which 10-arcs are chosen throughout the 3D space using a k-means clustering algorithm. These fixed couch trajectories were then imported into the Eclipse treatment planning system (v.11) and inverse-optimized according to clinical standards. Eight artificial cranial targets were contoured in a test-patient anatomy, and seven treatment plans were generated from combinations of three and four targets. The CODA cube optimized plans were compared to standard 4-arc VMAT plans for cranial stereotactic radiotherapy/surgery that were optimized for the same sets of targets; maximum dose to each OAR, V12Gy to normal brain, conformity, and total MUs were compared. Both planning methods were inverse-optimized with identical dosimetric objectives. RESULTS: CODA plans resulted in a reduction in maximum dose to OARs of 20.6% (P < 0.01), with maximum brainstem dose decreased by 2.63 Gy (P = 0.031) on average when compared to the standard arc arrangement. The mean reduction in total MU was 8.6% (P = 0.156), the mean increase in the inverse of the van't Riet conformation number was 0.1%, (P = 0.67) and the mean decrease in normal brain tissue receiving 12 Gy or higher was 3.9% (P = 0.16), when compared to the standard VMAT arc configuration (n = 7). CONCLUSIONS: The optimization of couch, collimator, and gantry angles simultaneously using a 3D optimization space achieved improvement on multiple clinical metrics when compared to the standard VMAT arc configuration. A statistically significant sparing to OAR maximum doses was seen. Combining these optimizations may yield superior results to independent optimization.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| 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 | 0,000 | 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 ».