Potential of a probabilistic framework for target prediction from surrogate respiratory motion during lung radiotherapy
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Purpose. Respiration-induced motion introduces significant positioning uncertainties in radiotherapy treatments for thoracic sites. Accounting for this motion is a non-trivial task commonly addressed with surrogate-based strategies and latency compensating techniques. This study investigates the potential of a new unified probabilistic framework to predict both future target motion in real-time from a surrogate signal and associated uncertainty. Method. A Bayesian approach is developed, based on a Kalman filter theory adapted specifically for surrogate measurements. Breathing motions are collected simultaneously from a lung target, two external surrogates (abdominal and thoracic markers) and an internal surrogate (liver structure) for 9 volunteers during 4 min, in which severe breathing changes occur to assess the robustness of the method. A comparison with an artificial non-linear neural network (NN) is performed, although no confidence interval prediction is provided. A static worst-case scenario and a simple static design are investigated. Results. Although the NN can reduce the prediction errors from thoracic surrogate in some cases, the Bayesian framework outperforms in most cases the NN when using the other surrogates: bias on predictions is reduced by 38% and 16% on average when using respectively the liver and the abdomen for the simple scenario, and by respectively 40% and 31% for the worst-case scenario. The standard deviation of residuals is reduced on average by up to 42%. The Bayesian method is also found to be more robust to increasing latencies. The thoracic marker appears to be less reliable to predict the target position, while the liver shows to be a better surrogate. A statistical test confirms the significance of both observations. Conclusion. The proposed framework predicts both the future target position and the associated uncertainty, which can be valuably used to further assist motion management decisions. Further investigation is required to improve the predictions by using an adaptive version of the proposed framework.
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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 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 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) | 0,001 | 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 ».