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Enregistrement W2984983445 · doi:10.1002/mp.13896

Knowledge-based automated planning with three-dimensional generative adversarial networks.

2020· article· en· W2984983445 sur OpenAlexafffund
Aaron Babier, Rafid Mahmood, Andrea McNiven, Adam Diamant, Timothy C. Y. Chan

Notice bibliographique

RevuePubMed · 2020
Typearticle
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueAdvanced Radiotherapy Techniques
Établissements canadiensInstitute for Work & HealthPrincess Margaret Cancer CentreYork UniversityUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésRadiation treatment planningBenchmark (surveying)Pipeline (software)Computer scienceArtificial intelligenceDeep learningFeature (linguistics)HistogramMachine learningPattern recognition (psychology)Data miningImage (mathematics)MedicineRadiation therapyRadiology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

PURPOSE: To develop a knowledge-based automated planning pipeline that generates treatment plans without feature engineering, using deep neural network architectures for predicting three-dimensional (3D) dose. METHODS: Our knowledge-based automated planning (KBAP) pipeline consisted of a knowledge-based planning (KBP) method that predicts dose for a contoured computed tomography (CT) image followed by two optimization models that learn objective function weights and generate fluence-based plans, respectively. We developed a novel generative adversarial network (GAN)-based KBP approach, a 3D GAN model, which predicts dose for the full 3D CT image at once and accounts for correlations between adjacent CT slices. Baseline comparisons were made against two state-of-the-art deep learning-based KBP methods from the literature. We also developed an additional benchmark, a two-dimensional (2D) GAN model which predicts dose to each axial slice independently. For all models, we investigated the impact of multiplicatively scaling the predictions before optimization, such that the predicted dose distributions achieved all target clinical criteria. Each KBP model was trained on 130 previously delivered oropharyngeal treatment plans. Performance was tested on 87 out-of-sample previously delivered treatment plans. All KBAP plans were evaluated using clinical planning criteria and compared to their corresponding clinical plans. KBP prediction quality was assessed using dose-volume histogram (DVH) differences from the corresponding clinical plans. RESULTS: The best performing KBAP plans were generated using predictions from the 3D GAN model that were multiplicatively scaled. These plans satisfied 77% of all clinical criteria, compared to the clinical plans, which satisfied 67% of all criteria. In general, multiplicatively scaling predictions prior to optimization increased the fraction of clinical criteria satisfaction by 11% relative to the plans generated with nonscaled predictions. Additionally, these KBAP plans satisfied the same criteria as the clinical plans 84% and 8% more frequently as compared to the two benchmark methods, respectively. CONCLUSIONS: We developed the first knowledge-based automated planning framework using a 3D generative adversarial network for prediction. Our results, based on 217 oropharyngeal cancer treatment plans, demonstrated superior performance in satisfying clinical criteria and generated more realistic plans as compared to the previous state-of-the-art approaches.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,956
Score d'incertitude au seuil0,585

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,021
Tête enseignante GPT0,251
Écart entre enseignants0,230 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations131
Publié2020
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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