Patient-specific daily updated deep learning auto-segmentation for MRI-guided adaptive radiotherapy
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND AND PURPOSE: Deep Learning (DL) technique has shown great potential but still has limited success in online contouring for MR-guided adaptive radiotherapy (MRgART). This study proposed a patient-specific DL auto-segmentation (DLAS) strategy using the patient's previous images and contours to update the model and improve segmentation accuracy and efficiency for MRgART. METHODS AND MATERIALS: A prototype model was trained for each patient using the first set of MRI and corresponding contours as inputs. The patient-specific model was updated after each fraction with all the available fractional MRIs/contours, and then used to predict the segmentation for the next fraction. During model training, a variant was fitted under consistency constraints, limiting the differences in the volume, length and centroid between the predictions for the latest MRI within a reasonable range. The model performance was evaluated for both organ-at-risks and tumors auto-segmentation for a total of 6 abdominal/pelvic cases (each with at least 8 sets of MRIs/contours) underwent MRgART through Dice Similarity Coefficient (DSC) and 95% Hausdorff Distance (HD95), and was compared with deformable image registration (DIR) and frozen DL model (no updating after pre-training). The contouring time was also recorded and analyzed. RESULTS: The proposed model achieved superior performance with higher mean DSC (0.90, 95 % CI: 0.88-0.95), as compared to DIR (0.63, 95 %CI: 0.59-0.68) and frozen DL models (0.74, 95 % CI: 0.71-0.79). As for tumors, the proposed method yielded a median DSC of 0.95, 95 % CI: 0.94-0.97, and a median HD95 of 1.63 mm, 95 % CI: 1.22 mm-2.06 mm. The contouring time was reduced significantly (p < 0.05) using the proposed method (73.4 ± 6.5 secs) compared to the manual process (12 ∼ 22 mins). The online ART time was reduced to 1650 ± 274 seconds with the proposed method, as compared to 3251.8 ± 447 seconds using the original workflow. CONCLUSION: The proposed patient-specific DLAS method can significantly improve the segmentation accuracy and efficiency for longitudinal MRIs, thereby facilitating the routine practice of MRgART.
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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) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 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 ».