基于预测剂量约束引导的自动多目标调强放疗计划优化方法研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:81601577
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:17.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:H2807.治疗计划、导航与机器人辅助
- 结题年份:2019
- 批准年份:2016
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2017-01-01 至2019-12-31
- 项目参与者:陈超敏; 李永宝; 张喜乐; 肖阳; 陈海斌; 麦燕华; 孔繁图;
- 关键词:
项目摘要
Intensity modulated radiotherapy plays an important role in cancer treatment. Its planning efficiency and plan quality are the two main factors for evaluating a treatment planning system, as their significant impact on patient’s clinical efficacy. Optimizing both beam directions and intensity profiles under a condition of without knowing appropriate dosimetric constraint and multi-objectivity is a complex problem that cannot be solved directly. As a matter of fact, planners have to manually tweak dosimetric objectives repeatedly to achieve an optimal plan, thus limiting planning efficiency and besides, plan quality can vary significantly among institutions and even planners. To these questions, we first build a geometry-dosimetry correlation model using a machine learning method to predict appropriate dosimetric constraints; secondly propose a novel multi-criteria optimization model by adjusting constraints sequentially according to its clinical emphasis under aforementioned predicted initial constraints; afterwards, incorporate a voxel-independent based automatic FMO optimization algorithm and use GPU technique to accelerate the entire process. Thus to develop an automated multi-criteria optimization for intensity modulated radiotherapy, laying a foundation for developing fast and automatic treatment planning algorithm in the future.
调强放疗是恶性肿瘤放疗的重要手段,其计划设计的效率与生成计划的质量是决定计划系统性能的关键,同时也是影响患者临床疗效的重要因素。计划设计的核心是计划的优化,而当前优化存在着剂量约束在设计前未知、优化过程具有多目标性等特点,因此临床上只能采用人工试错的方式以期逼近最优计划,造成了计划质量具有显著差异以及计划设计过程效率低下等问题。对此,本项目拟针对调强放疗快速自动计划优化中的关键问题展开研究,首先,基于先验计划智能学习方法预测治疗计划的剂量学指征项,然后将该剂量学指征值作为初始约束条件,引导构建多目标计划的优化新模型,期间再耦合体素权重因子的自动调整机制,并采用GPU编程对整体进行加速,最终实现集自动约束设置与自动多目标优化为一体的快速自动多目标计划优化,为后续快速自动计划设计奠定基础,解决临床实际问题。
结项摘要
项目以建立并形成智能放疗计划设计与自动计划设计新解决方案为目标,建立了基于经验自动学习方法的三维剂量分布预测模型与配套的以剂量预测为引导的放疗计划逆向优化新方法。该方法首先应用人工神经元网络等对患者解剖结构与对应质优计划剂量特性进行关联,实现新患者计划设计前的剂量目标预测;然后根据预测目标形式设计特制的数值优化方法,有效利用所预测的剂量分布信息,同时保障输出计划的优质性。实验验证结果显示,所提出方法的预测精度小于5%。与此同时,提出的以该剂量学预测为引导的自动计划优化方法通过对传统优化目标函数进行改写或整合,可基本实现所生成计划的剂量满足甚至优于所预测的剂量分布,保证所生成计划优质性的同时大幅度降低人工试误的成本。此外,整个计划优化过程基本实现自动化,无需人工调整。该方法可有效改善现有临床存在的放疗计划设计效率不高、同质化程度较低的弊端。
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(8)
基于危及器官预测剂量分布与gEUD混合目标的调强放疗计划优化
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:中华放射医学与防护杂志
- 影响因子:--
- 作者:贾启源;郭芙彤;吴艾茜;亓孟科;麦燕华;孔繁图;周凌宏;宋婷
- 通讯作者:宋婷
基于神经网络学习方法的放疗计划三维剂量分布预测
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:南方医科大学学报
- 影响因子:--
- 作者:孔繁图;麦燕华;亓孟科;吴艾茜;郭芙彤;贾启源;李永宝;宋婷;周凌宏
- 通讯作者:周凌宏
基于多任务学习方法的单模多器官三维剂量分布预测研究
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:中华放射肿瘤学杂志
- 影响因子:--
- 作者:郭芙彤;周凌宏;李永宝;贾启源;亓孟科;吴艾茜;孔繁图;麦燕华;宋婷
- 通讯作者:宋婷
基于约束优先级列表的调强放疗自动多目标优化方法
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:南方医科大学学报
- 影响因子:--
- 作者:麦燕华;孔繁图;杨一威;李永宝;宋婷;周凌宏
- 通讯作者:周凌宏
Voxel-based automatic multi-criteria optimization for intensity modulated radiation therapy
基于体素的调强放射治疗自动多标准优化
- DOI:10.1186/s13014-018-1179-7
- 发表时间:2018-12
- 期刊:Radiation Oncology
- 影响因子:3.6
- 作者:Yanhua Mai;Fantu Kong;Yiwei Yang;Linghong Zhou;Yongbao Li;Ting Song
- 通讯作者:Ting Song
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其他文献
“九五” 以来中部入境旅游客源市场时空演变研究
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:河南科学
- 影响因子:--
- 作者:宋婷;马耀峰
- 通讯作者:马耀峰
利用接收函数频率特征研究莫霍面形态及应用
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:地震学报
- 影响因子:--
- 作者:宋婷;沈旭章;梅秀苹
- 通讯作者:梅秀苹
三种智慧放疗计划预测模型的性能评价
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:中华放射肿瘤学杂志
- 影响因子:--
- 作者:吴艾茜;李永宝;亓孟科;贾启源;郭芙彤;陆星宇;刘裕良;周凌宏;宋婷;陈超敏
- 通讯作者:陈超敏
基于蒙特卡罗方法的6MV Truebeam剂量计算
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:强激光与粒子束
- 影响因子:--
- 作者:宋婷;周凌宏;Song Ting,Zhou Linghong(School of Biomedical Engin
- 通讯作者:Song Ting,Zhou Linghong(School of Biomedical Engin
常值推力下面内轨道优化的一种改进间接法
- DOI:10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0387
- 发表时间:2017
- 期刊:北京航空航天大学学报
- 影响因子:--
- 作者:赵国伟;李德金;宋婷;武海雷
- 通讯作者:武海雷
其他文献
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