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Modèle d'apprentissage profond non supervisé pour la présélection rapide de la couche d'énergie pour l'optimisation du plan de thérapie par arc protonique efficace pour le carcinome nasopharyngé

Created by
  • Haebom

Auteur

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

Contour

Cet article propose SPArc_dl, un modèle d'apprentissage profond non supervisé pour la présélection rapide des séquences optimales de couches d'énergie (EL) en protonthérapie (PAT). Afin de réduire la charge de calcul et les temps de traitement allongés par rapport aux méthodes existantes, nous introduisons une nouvelle représentation des données, la représentation par comptage de points, qui code le nombre de points de protons traversant la cible et les organes à risque (OAR). SPArc_dl, une architecture U-Net, est entraîné avec une triple fonction objective : maximiser le nombre de points cibles, minimiser le nombre de points OAR et réduire le temps de commutation EL. Les résultats d'évaluation utilisant les données de 35 patients atteints d'un cancer du pharynx montrent que SPArc_dl améliore à la fois la qualité de la planification et l'efficacité de l'administration par rapport à la méthode existante, SPArc_ps. Plus précisément, il améliore l'indice de fitness de 0,1, réduit l'indice d'homogénéité de 0,71, réduit la dose moyenne au tronc cérébral de 0,25 et raccourcit le temps de commutation EL de 37,2 %. Le temps d'inférence est inférieur à 1 seconde, et nous démontrons que le maintien de l'ordre des transitions EL est plus efficace. Cependant, le plan SPArc_dl présente des limites de robustesse.

Takeaways, Limitations

Takeaways:
Nous démontrons que l’apprentissage profond non supervisé peut résoudre efficacement le problème de présélection de la couche énergétique dans PAT.
Nous proposons une nouvelle méthode de représentation des données appelée représentation par comptage de points pour améliorer les performances des modèles d'apprentissage en profondeur.
SPArc_dl est un outil rapide qui améliore la qualité de la planification et réduit le temps de traitement par rapport aux méthodes existantes.
Nous avons constaté que ne pas modifier l’ordre de transition EL était plus efficace en termes de temps.
Limitations:
Manque de robustesse du plan SPArc_dl.
ÉTant donné que nous avons évalué le modèle en utilisant uniquement des données provenant d’un type limité de cancer (cancer du pharynx), ses performances de généralisation à d’autres types de cancer nécessitent des études plus approfondies.
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