【ABee讀論文】頭部和頸部癌症危險器官和靶體積的自動分割的快速發展(Radiotherapy and Oncology,2019)

【論文題目】

Rapid advances in auto-segmentation of organs at risk and target volumes in head and neck cancer

頭部和頸部癌症危險器官和靶體積的自動分割的快速發展

【期刊】

Radiotherapy and Oncology,2019(130-140)

【摘要】

準確描繪靶區和危及器官對降低放射毒性至關重要。手動繪製的不同會直接影響到劑量的設計,自動分割可以減少不同醫生手工繪製的差異,同時降低分割時間,會直接減少患者的治療計劃和臨牀等待時間。放療適應期內會有一些生物或者解剖學的變化,需要迅速地重新規劃方案,手工繪製時間太長,事實上阻礙了適應性治療的最佳實施。本文將討論引入人工智能對頭頸部的放療會產生怎樣的變化。特別關注的是輪廓的準確度和時間。如果這些技術正確實現,可以使得患者的治療更標準化,並節省大量時間。

(太長不看版)摘要

     1.手工繪製靶區和危及器官太慢啦!

     2.不同人繪製的標準不一樣!影響劑量!

     3.看看人工智能能不能在準確和時間上幫上忙!

     4.討論的主要領域是頭頸部放療相關的自動分割

 

ps.不是全部的翻譯,只截取了關鍵信息,儘可能按照原文翻譯。

 

自動分割準確度評價標準:

Dice similarity coefficient (DSC), mean surface distance (MSD), Hausdorff surface distance (HSD), sensitivity and  specificity analyses ,receiver operator characteristics (ROC)  curves

 

Atlas-based auto-segmentation (ABAS)

ABAS是一種利用可變形的圖像配準從地圖集(Atlas)傳播至患者數據集。SingleABAS技術主要利用一個事先確定節點的靶區和危機器官(即勾畫好金標準)單一數據集。multi-ABAS可以對來自多個數據集的數據進行組合,減少Atlas和患者數據集在解剖學上存在顯著差異的風險,然後把多個獨立的分割結果組合起來,得到一個平均的地圖集,融合地圖集的方式是多種多樣的。主要有STAPLE和STEPS兩種算法。使用STAPLE算法,所有地圖集的權重都是一樣的;使用STEPS算法,只使用排名靠前、和患者解剖更相似的地圖集。

 

Hybrid auto-segmentation(HAS)

基於模型的方法可以在分割過程中加入先驗形狀約束,可以更好的分割存在缺陷的圖像(對比度低、圖像信息缺失等)。解剖結構的可變模型通常用三角形網格表示,形狀設計接近所討論結構的平均形狀(先驗知識)。模型除了形狀還可能利用感興趣區域的特徵灰度範圍、梯度方向、強度等知識。一般需要很多手工操作(指手動網格操作工具、編輯網格等)。如果希望完全自動化,可以將基於模型的方法與ABAS結合,將圖像配準和分割結合到同一個框架中,使用可變形模型的部分作爲配準約束,或者用於補償配準之後的誤差。

 

Deep learning-based algorithms

基於深度學習的HNC放射治療規劃算法主要關注精度和OAR輪廓,在本文的文獻檢索中,沒有發現評估這些技術在節省時間、影響劑量或者觀察者間變異性(可能是指不同人的勾畫差異?)的研究。

 

 


 

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