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Enregistrement W4386708934 · doi:10.1002/mp.16691

Real‐time liver motion estimation via deep learning‐based angle‐agnostic X‐ray imaging

2023· article· en· W4386708934 sur OpenAlexaff
Hua‐Chieh Shao, Yunxiang Li, Jing Wang, Steve Jiang, You Zhang

Notice bibliographique

RevueMedical Physics · 2023
Typearticle
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueAdvanced Radiotherapy Techniques
Établissements canadiensArtificial Intelligence in Medicine (Canada)
Organismes subventionnairesNational Cancer InstituteNational Institutes of Health
Mots-clésArtificial intelligenceComputer visionMotion estimationProjection (relational algebra)Computer scienceMedical imagingFeature (linguistics)Boundary (topology)Match movingMotion (physics)AlgorithmMathematicsMathematical analysis

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Real-time liver imaging is challenged by the short imaging time (within hundreds of milliseconds) to meet the temporal constraint posted by rapid patient breathing, resulting in extreme under-sampling for desired 3D imaging. Deep learning (DL)-based real-time imaging/motion estimation techniques are emerging as promising solutions, which can use a single X-ray projection to estimate 3D moving liver volumes by solved deformable motion. However, such techniques were mostly developed for a specific, fixed X-ray projection angle, thereby impractical to verify and guide arc-based radiotherapy with continuous gantry rotation. PURPOSE: To enable deformable motion estimation and 3D liver imaging from individual X-ray projections acquired at arbitrary X-ray scan angles, and to further improve the accuracy of single X-ray-driven motion estimation. METHODS: We developed a DL-based method, X360, to estimate the deformable motion of the liver boundary using an X-ray projection acquired at an arbitrary gantry angle (angle-agnostic). X360 incorporated patient-specific prior information from planning 4D-CTs to address the under-sampling issue, and adopted a deformation-driven approach to deform a prior liver surface mesh to new meshes that reflect real-time motion. The liver mesh motion is solved via motion-related image features encoded in the arbitrary-angle X-ray projection, and through a sequential combination of rigid and deformable registration modules. To achieve the angle agnosticism, a geometry-informed X-ray feature pooling layer was developed to allow X360 to extract angle-dependent image features for motion estimation. As a liver boundary motion solver, X360 was also combined with priorly-developed, DL-based optical surface imaging and biomechanical modeling techniques for intra-liver motion estimation and tumor localization. RESULTS: With geometry-aware feature pooling, X360 can solve the liver boundary motion from an arbitrary-angle X-ray projection. Evaluated on a set of 10 liver patient cases, the mean (± s.d.) 95-percentile Hausdorff distance between the solved liver boundary and the "ground-truth" decreased from 10.9 (±4.5) mm (before motion estimation) to 5.5 (±1.9) mm (X360). When X360 was further integrated with surface imaging and biomechanical modeling for liver tumor localization, the mean (± s.d.) center-of-mass localization error of the liver tumors decreased from 9.4 (± 5.1) mm to 2.2 (± 1.7) mm. CONCLUSION: X360 can achieve fast and robust liver boundary motion estimation from arbitrary-angle X-ray projections for real-time imaging guidance. Serving as a surface motion solver, X360 can be integrated into a combined framework to achieve accurate, real-time, and marker-less liver tumor localization.

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 machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut 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: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,006

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,007
Tête enseignante GPT0,268
Écart entre enseignants0,261 · 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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

Citations12
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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