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Enregistrement W4281752795 · doi:10.1002/acm2.13655

Combining dense elements with attention mechanisms for 3D radiotherapy dose prediction on head and neck cancers

2022· article· en· W4281752795 sur OpenAlexafffund
Samuel Cros, Hugo Bouttier, Phuc Félix Nguyen‐Tan, Eugene Vorontsov, Samuel Kadoury

Notice bibliographique

RevueJournal of Applied Clinical Medical Physics · 2022
Typearticle
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueAdvanced Radiotherapy Techniques
Établissements canadiensCentre Hospitalier de l’Université de MontréalPolytechnique Montréal
Organismes subventionnairesFonds de Recherche du Québec - SantéNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaUniversité de MontréalElekta
Mots-clésRadiation treatment planningRadiation therapyHead and neckHead and neck cancerComputer scienceNuclear medicineMean squared errorHistogramDose-volume histogramMathematicsMedicineArtificial intelligenceMedical physicsStatisticsRadiologySurgery

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

PURPOSE: External radiation therapy planning is a highly complex and tedious process as it involves treating large target volumes, prescribing several levels of doses, as well as avoiding irradiating critical structures such as organs at risk close to the tumor target. This requires highly trained dosimetrists and physicists to generate a personalized plan and adapt it as treatment evolves, thus affecting the overall tumor control and patient outcomes. Our aim is to achieve accurate dose predictions for head and neck (H&N) cancer patients on a challenging in-house dataset that reflects realistic variability and to further compare and validate the method on a public dataset. METHODS: We propose a three-dimensional (3D) deep neural network that combines a hierarchically dense architecture with an attention U-net (HDA U-net). We investigate a domain knowledge objective, incorporating a weighted mean squared error (MSE) with a dose-volume histogram (DVH) loss function. The proposed HDA U-net using the MSE-DVH loss function is compared with two state-of-the-art U-net variants on two radiotherapy datasets of H&N cases. These include reference dose plans, computed tomography (CT) information, organs at risk (OARs), and planning target volume (PTV) delineations. All models were evaluated using coverage, homogeneity, and conformity metrics as well as mean dose error and DVH curves. RESULTS: ) for the homogeneity and maximum dose value compared with the closest baseline. All models offer a near real-time prediction, measured between 0.43 and 0.88 s per volume. CONCLUSION: The proposed method achieved similar performance on both realistic in-house data and public data compared to the attention U-net with a DVH loss, and outperformed other methods such as HD U-net and HDA U-net with standard MSE losses. The use of the DVH objective for training showed consistent improvements to the baselines on most metrics, supporting its added benefit in H&N cancer cases. The quick prediction time of the proposed method allows for real-time applications, providing physicians a method to generate an objective end goal for the dosimetrist to use as reference for planning. This could considerably reduce the number of iterations between the two expert physicians thus reducing the overall treatment planning time.

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)0,001
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: Autre devis · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,886
Score d'incertitude au seuil0,550

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
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 recherche0,0000,001
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 GPT0,344
Écart entre enseignants0,323 · 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'étudeAutre devis
Domainenon disponible
GenreEmpirique

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

En bref

Citations14
Publié2022
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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