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Modelo de aprendizaje profundo no supervisado para la preselección rápida de la capa de energía para la optimización del plan de terapia de arco de protones de administración eficiente en el carcinoma nasofaríngeo.

Created by
  • Haebom

Autor

Bohan Yang, Gang Liu, Yang Zhong, Rirao Dao, Yujia Qian, Ke Shi, Anke Tang, Yong Luo, Qi Kong, Jingnan Liu

Describir

Este artículo propone SPArc_dl, un modelo de aprendizaje profundo no supervisado para la preselección rápida de secuencias óptimas de la capa de energía (EL) en la terapia de haz de protones (PAT). Para abordar la carga computacional y los tiempos de tratamiento prolongados en comparación con los métodos existentes, introducimos una novedosa representación de datos, la representación de recuento de puntos, que codifica el número de puntos de protones que pasan por el objetivo y los órganos en riesgo (OAR). SPArc_dl, una arquitectura U-Net, se entrena con una triple función objetivo: maximizar el número de puntos objetivo, minimizar el número de puntos OAR y reducir el tiempo de conmutación de la EL. Los resultados de la evaluación, utilizando datos de 35 pacientes con cáncer de faringe, muestran que SPArc_dl mejora tanto la calidad de la planificación como la eficiencia de la administración en comparación con el método existente, SPArc_ps. Específicamente, mejora el índice de aptitud en 0,1, reduce el índice de homogeneidad en 0,71, reduce la dosis media en el tronco encefálico en 0,25 y acorta el tiempo de conmutación de la EL en un 37,2%. El tiempo de inferencia es inferior a 1 segundo, y demostramos que no cambiar el orden de las transiciones EL es más eficiente. Sin embargo, el plan SPArc_dl presenta limitaciones en cuanto a robustez.

Takeaways, Limitations

Takeaways:
Demostramos que el aprendizaje profundo no supervisado puede resolver eficazmente el problema de preselección de la capa de energía en PAT.
Proponemos un nuevo método de representación de datos llamado representación de recuento puntual para mejorar el rendimiento de los modelos de aprendizaje profundo.
SPArc_dl es una herramienta rápida que mejora la calidad de la planificación y reduce el tiempo de tratamiento en comparación con los métodos existentes.
Descubrimos que no cambiar el orden de transición de EL era más eficiente en términos de tiempo.
Limitations:
Falta de robustez del plan SPArc_dl.
Dado que evaluamos el modelo utilizando únicamente datos de un tipo limitado de cáncer (cáncer de faringe), su desempeño de generalización a otros tipos de cáncer requiere más estudios.
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