An adaptive targeting algorithm for magnetic resonance‐guided high‐intensity focused ultrasound controlled hyperthermia
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Mild hyperthermia has been demonstrated to improve the efficacy of chemotherapy, radiation, and immunotherapy in various cancer types. One localized, non-invasive method of administering mild hyperthermia is magnetic resonance-guided high-intensity focused ultrasound (MRgHIFU). However, challenges for ultrasound such as beam deflection, refraction and coupling issues may result in a misalignment of the HIFU focus and the tumor during hyperthermia. Currently, the best option is to stop the treatment, wait for the tissue to cool, and redo the treatment planning before restarting the hyperthermia. This current workflow is both time-consuming and unreliable. PURPOSE: An adaptive targeting algorithm was developed for MRgHIFU controlled hyperthermia treatments for cancer therapeutics. This algorithm executes in real time while hyperthermia is being administered to ensure that the focus is within our target region. If a mistarget is detected, the HIFU system will electronically steer the focus of the HIFU beam to the correct target. The goal of this study was to quantify the accuracy and precision of the adaptive targeting algorithm's ability to correct a purposely misplanned hyperthermia treatment in real-time using a clinical MRgHIFU system. METHODS: A gelatin phantom with acoustic properties matched to the average speed of sound in human tissue was used to test the adaptive targeting algorithm's accuracy and precision. The target was purposely offset 10 mm away from the focus at the origin, in four orthogonal directions, allowing the algorithm to correct for this mistarget. In each direction, 10 data sets were collected for a total sample size of 40. Hyperthermia was administered with a target temperature set at 42°C. The adaptive targeting algorithm was run during the hyperthermia treatment and 20 thermometry images were collected after the beam steering occurred. The location of the focus was quantified by calculating the center of heating on the MR thermometry data. RESULTS: The average calculated trajectory passed to the HIFU system was 9.7 mm ± 0.4 mm where the target trajectory was 10 mm. The accuracy of the adaptive targeting algorithm after the beam steering correction was 0.9 mm and the precision was 1.6 mm. CONCLUSION: The adaptive targeting algorithm was implemented successfully and was able to correct the 10 mm mistargets with high accuracy and precision in gelatin phantoms. The results demonstrate the capability to correct the MRgHIFU focus location during controlled hyperthermia.
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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 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».