Multi-task learning for automated contouring and dose prediction in radiotherapy
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Objective. Deep learning (DL)-based automated contouring and treatment planning has been proven to improve the efficiency and accuracy of radiotherapy. However, conventional radiotherapy treatment planning process has the automated contouring and treatment planning as separate tasks. Moreover in DL, the contouring and dose prediction tasks for automated treatment planning are done independently. Approach. In this study, we applied the multi-task learning (MTL) approach in order to seamlessly integrate automated contouring and voxel-based dose prediction tasks, as MTL can leverage common information between the two tasks and be able to increase the efficiency of the automated tasks. We developed our MTL framework using the two datasets: in-house prostate cancer dataset and the publicly available head and neck cancer dataset, OpenKBP. Main results. Compared to the sequential DL contouring and treatment planning tasks, our proposed method using MTL improved the mean absolute difference of dose volume histogram metrics of prostate and head and neck sites by 19.82% and 16.33%, respectively. Our MTL model for automated contouring and dose prediction tasks demonstrated enhanced dose prediction performance while maintaining or sometimes even improving the contouring accuracy. Compared to the baseline automated contouring model with the Dice score coefficients of 0.818 for prostate and 0.674 for head and neck datasets, our MTL approach achieved average scores of 0.824 and 0.716 for these datasets, respectively. Significance. Our study highlights the potential of the proposed automated contouring and planning using MTL to support the development of efficient and accurate automated treatment planning for radiotherapy.
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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) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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 ».