非测量和基于DVH的患者特定QA框架用于肺SBRTVMAT与机器学习集成的肺SBRTVMAT
Chuan He1,2,3, Iris Z Wang1,2, Anh H Le3
1Roswell Park Comprehensive Cancer Center, Buffalo, New York, USA.
Medical physics
|July 16, 2025
概括
这项研究开发了一种新的非测量,基于剂量-体积组图 (NMDB) 的患者特异性质量保证 (PSQA) 框架,用于肺部立体体辐射疗法 (SBRT) 计划. 机器学习模型准确地分类可能出现交付错误的计划,从而使适应性治疗成为可能.
科学领域:
- 医学物理 医学物理
- 辐射瘤学 辐射瘤学
- 医疗保健中的机器学习
背景情况:
- 传统的患者特异性质量保证 (PSQA) 依赖于耗时的物理测量.
- 预测玛传递率 (GPRs) 的现有机器学习 (ML) 模型由于与剂量体积图 (DVH) 参数的弱相关性而具有有限的临床实用性.
- 需要一个新的非测量和基于DVH (NMDB) 的PSQA框架.
研究的目的:
- 开发一个NMDB的PSQA框架,使用ML来识别可能存在交付错误的治疗计划.
- 提高PSQA在放射治疗中的效率和准确性.
主要方法:
- 分析了560个肺SBRT VMAT计划,使用轨迹日志文件来分类交付差异.
- 计算和预测MLC和门架位置的平均值和标准偏差 (STD) 值.
- 整合速度,重力和物理机器可变性的错误传播.
- 对于扰乱计划的剂量重新计算和DVH指标的比较.
- 使用DICOM计划和剂量特征对ML模型 (RF,SVM,ANN) 的训练和优化.
- 使用ROC AUC和AP分数对模型性能进行评估.
主要成果:
- 在道/MLC错误和速度/重力效应之间观察到高相关性.
- 虽然OAR DVH差异很小 (<1%),但PTV指标显示出显著的变化 (例如,V100%变化为3.2%).
- 在识别易受影响的计划中,ML模型实现了高分类性能 (ROC AUC 0.97,AP 0.90-0.91).
结论:
- 成功开发了一个新的NMDB PSQA框架,用于肺部SBRT VMAT计划.
- 该框架集成了DVH指标 (PTV F-score) 和ML,用于实时分类易受影响的计划.
- 消除物理测量可以实现在线适应性治疗和早期反,具有显著的临床潜力.
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