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基于深度学习算法的自动勾画系统在头颈部危及器官勾画精度的研究

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中国医学物理学杂志 2024年第5期41卷 548-553页

作者：胡兴刚王娴张扬张玉雷李校宣陈猛普洱市人民医院肿瘤中心云南普洱665000 洛阳市中心医院放疗科河南洛阳471000

目的:评估和分析3种基于深度学习技术的自动勾画系统在勾画头颈部危及器官(OAR)中的准确度。方法:以放疗医师手工勾画的OAR为标准,通过体积相似性系数(DSC)、豪斯多夫距离(HD)、感兴趣区域质心偏差(COMD)、过分割率(FNR)、欠分割率(FPR)... 详细信息

目的:评估和分析3种基于深度学习技术的自动勾画系统在勾画头颈部危及器官(OAR)中的准确度。方法:以放疗医师手工勾画的OAR为标准,通过体积相似性系数(DSC)、豪斯多夫距离(HD)、感兴趣区域质心偏差(COMD)、过分割率(FNR)、欠分割率(FPR)、Jaccard系数(JC)、灵敏度指数(SI)及包容性系数(II)等参数评估PV-iCurve、RT-Mind和AccuContour自动勾画系统在头颈部OAR勾画的精度。结果:脑的FNR、JC、SI值,脑干的FPR、II值,左眼的FPR、FNR、JC、SI值,下颌骨的FPR、FNR、SI、II值,左腮腺的FPR、FNR、SI、II值及脊髓的DSC、FPR、JC、II值均显示3种勾画系统间存在统计学差异(P自动勾画系统勾画结果无统计学差异(P>0.05)。结论:通过多个参数的比较,发现3种软件在不同OAR勾画中的勾画精度不同,难以进行整体横向比较,因此这些参数仅作为参考,不能用于评估勾画结果作为临床治疗的标准,虽然3种软件都有较好的勾画结果,但仍需医师仔细审核和做必要的修改。

关键词：自动勾画头颈部危及器官深度学习

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儿童全骨髓全淋巴照射靶区和危及器官自动勾画

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中国医学物理学杂志 2024年第2期41卷 163-168页

作者：解治华路娜刘金锋侯立霞张富利解放军总医院第七医学中心放射治疗科北京100700 山东省肿瘤医院放射物理技术科山东济南250000 山东第一医科大学(山东省医学科学院)放射学院山东泰安271000

目的:基于AccuLearning自动勾画训练系统探讨儿童全骨髓全淋巴照射(TMLI)靶区和危及器官自动勾画的可行性。方法:选取2018年至2022年期间30例接受TMLI照射的儿童患者进行研究。患者取仰卧位,采用飞利浦大孔径CT获取CT图像,对靶区和危及... 详细信息

目的:基于AccuLearning自动勾画训练系统探讨儿童全骨髓全淋巴照射(TMLI)靶区和危及器官自动勾画的可行性。方法:选取2018年至2022年期间30例接受TMLI照射的儿童患者进行研究。患者取仰卧位,采用飞利浦大孔径CT获取CT图像,对靶区和危及器官进行手动勾画和修改,将CT图像和勾画的靶区及危及器官轮廓传至AccuLearning系统,进行自动勾画模型的训练、验证和测试。对测试集中的6例TMLI患者自动勾画结果使用Dice相似性系数(DSC)、95%豪斯多夫距离和平均表面距离进行评估。结果:在6例测试集数据中,除晶体难以被自动勾画以外,其它各个靶区和危及器官中仅有1例患者的胃部DSC值为0.59,其余均大于0.70;6例患者胃的平均DSC值为0.76,其余各器官平均DSC值均大于0.80。结论:通过该模型自动勾画的靶区和危及器官经简单修改后可满足临床计划设计要求。

关键词：儿童放射治疗全骨髓全淋巴照射自动勾画

三期相CT图像分割模型的鼻咽癌肿瘤靶区自动勾画研究

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中华放射医学与防护杂志 2024年第2期44卷 111-118页

作者：姚国荣沈恺赵峰王思源陆中杰黄科杰严森祥浙江大学医学院附属第一医院放疗科杭州311121 浙江大学信息与电子工程学院杭州310058

目的探究使用基于3D U-Net结合三期相CT图像的分割模型对鼻咽癌肿瘤原发灶(GTVnx)和转移的区域淋巴结(GTVnd)自动勾画的有效性和可行性。方法回顾性收集215例鼻咽癌病例的电子计算机体层扫描(CT),包括平扫期(CT)、增强期(CTC)和延迟期(C... 详细信息

目的探究使用基于3D U-Net结合三期相CT图像的分割模型对鼻咽癌肿瘤原发灶(GTVnx)和转移的区域淋巴结(GTVnd)自动勾画的有效性和可行性。方法回顾性收集215例鼻咽癌病例的电子计算机体层扫描(CT),包括平扫期(CT)、增强期(CTC)和延迟期(CTD)3个期相共计645组图像。采用随机数字表法,将数据集划分为172例训练集和43例的测试集。设置了包括三期相CT图像模型及期相微调模型共计6个实验组:三期相CT图像模型即仅使用平扫期(CT)A1组、仅使用增强期(CTC)A2组、仅使用延迟期(CTD)A3组和同时使用三期相(All)A4组。期相微调模型:CTC微调B1组和CTD微调B2组。使用Dice相似性系数(DSC)和95%豪斯多夫距离(HD95)作为定量评价指标。结果使用三期相CT(A4)进行GTVnd靶区自动勾画相比于仅使用单期相CT(A1、A2、A3)获得更好的勾画效果(DSC:0.67vs.0.61、0.64、0.64,t=7.48、3.27、4.84,P自动勾画效果相比于仅使用单期相(A1、A2、A3)无明显提升(DSC:0.73vs.0.74、0.74、0.74;HD95:14.17 mmvs.8.06、8.11、8.10 mm),差异无统计学意义(P>0.05)。在GTVnd的自动勾画中,B2、B3vs.A1模型具有更好的自动勾画精度(DSC:0.63、0.63vs.0.61,t=4.10、3.03,P自动勾画效果。通过期相微调模型,可以提升平扫CT图像上GTVnd靶区的自动勾画精度。

关键词：鼻咽癌自动勾画放射治疗深度学习卷积神经网络

基于MIM软件自动勾画肺癌危及器官精准度的研究

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临床放射学杂志 2024年第1期43卷 40-46页

作者：邓宇李镰向雪静罗媛媛马晓洁川北医学院附属医院肿瘤科南充637000

目的探讨基于MIM软件对肺癌危及器官(OAR)自动勾画时数据库入库病例数的增加及匹配数目的不同对自动勾画结果的影响。方法运用MIM软件建立5组肺癌数据库(入库病例数目分别为20、40、60、80、100例)。随机选择数据库外10例肺癌患者图像,... 详细信息

目的探讨基于MIM软件对肺癌危及器官(OAR)自动勾画时数据库入库病例数的增加及匹配数目的不同对自动勾画结果的影响。方法运用MIM软件建立5组肺癌数据库(入库病例数目分别为20、40、60、80、100例)。随机选择数据库外10例肺癌患者图像,由一名临床经验丰富的医师进行OAR的手动勾画,将其定义为参考勾画,并对该10例患者图像进行OAR自动勾画,勾画匹配数目分别选择为3和9。通过定量评价勾画时间、豪斯多夫距离(HD)、平均最小距离(MDA)、Dice相似性系数(DSC)以及Jaccard系数(JSC),将自动勾画结果与参考勾画进行单因素方差分析,从而探讨不同数据库病例数及匹配数对自动勾画结果的影响。结果勾画匹配数目选择为3或9时,5组模板中平均自动勾画时间均小于手动勾画,但各组间没有差异性;当勾画匹配数为9时会明显增加自动勾画OAR时间,但仍低于手动勾画OAR所需时间。5组数据库的自动勾画结果之间没有显著性差异(P>0.05)。对于脊髓来说,当匹配数为9时,100例数据库自动勾画结果的MDA、JSC的结果优于40例、60例组;但对于其他器官而言,在5组不同的数据库中,在3和9不同的匹配数目的自动勾画结果之间也没有显著性差异;对于甲状腺来说,MDA、DSC、JSC 3种评价参数的结果均较差,甲状腺的自动勾画尚无法满足临床要求。结论MIM软件应用于肺癌放射治疗中自动勾画OAR能够取得较好的勾画效果,提高工作效率;数据库纳入病例数目的增加及勾画匹配数的增加不会提高OAR的勾画效果,同时数据库中纳入病例数的增加不引起自动勾画OAR时间的增加,但勾画匹配数的增加会引起自动勾画OAR时间的增加,所以考虑时间成本,对于肺癌的勾画建议采用20例作为临床数据库的病例数,采用3例模板数。

关键词：肺癌放射治疗 MIM软件危及器官自动勾画

利用基于图像配准的深度学习方法提高磁共振引导前列腺癌放疗自动勾画精度

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中国医学物理学杂志 2024年第6期41卷 667-672页

作者：王云祥杨碧凝刘宇翔朱冀卢宁宁戴建荣门阔国家癌症中心/国家肿瘤临床医学研究中心/中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院放射治疗科北京100021

目的:改进在线磁共振图像中前列腺靶区和危及器官的自动勾画性能,提高磁共振引导前列腺癌在线自适应放射治疗的效率。方法:对40例接受磁共振引导在线自适应放射治疗的前列腺癌患者进行回顾性研究,其中训练集25例、验证集5例、测试集10... 详细信息

目的:改进在线磁共振图像中前列腺靶区和危及器官的自动勾画性能,提高磁共振引导前列腺癌在线自适应放射治疗的效率。方法:对40例接受磁共振引导在线自适应放射治疗的前列腺癌患者进行回顾性研究,其中训练集25例、验证集5例、测试集10例。将模拟定位图像与相应勾画信息和在线磁共振图像进行配准后输入深度学习网络,实现对磁共振图像的自动勾画,并与形变配准方法和单MR输入的深度学习方法进行比较。结果:本文方法的自动勾画准确性整体优于形变配准方法和单MR输入的深度学习方法,临床靶区、膀胱、直肠和左、右侧股骨头的平均Dice相似性指数分别达0.896、0.941、0.840、0.943和0.940。结论:本文方法能有效提高磁共振引导前列腺癌在线自适应放射治疗中自动勾画的准确性和效率。

关键词：前列腺癌磁共振引导在线自适应放射治疗图像配准深度学习自动勾画

AccuLearning自动勾画临床靶区和危及器官用于宫颈癌术后放疗的可行性研究

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实用医学杂志 2024年第2期40卷 153-157页

作者：陈飞龚筱钦余云鹏游涛王旭戴春华胡静江苏大学附属医院放疗科江苏镇江212000

目的从几何学和剂量学探讨AccuLearning(AL)建立宫颈癌术后临床靶区(CTV)和危及器官(OARs)自动勾画模型应用于临床的可行性。方法选取75例宫颈癌术后手动勾画CT数据,60例应用AL训练生成自动勾画模型,并对剩余15例进行自动勾画,同时将自... 详细信息

目的从几何学和剂量学探讨AccuLearning(AL)建立宫颈癌术后临床靶区(CTV)和危及器官(OARs)自动勾画模型应用于临床的可行性。方法选取75例宫颈癌术后手动勾画CT数据,60例应用AL训练生成自动勾画模型,并对剩余15例进行自动勾画,同时将自动勾画图像上的放疗计划导入到手动勾画结构上,比较两种勾画方式的效率、戴斯相似系数(DSC)、豪斯多夫距离(HD)和剂量学差异。结果自动勾画时间明显小于手动勾画(P自动勾画模型提高了放疗效率,OARs具有直接应用于临床的可能性,CTV仍需进一步修改。

关键词：自动勾画宫颈癌临床靶区危及器官剂量学

自动勾画软件在肺癌放疗中的几何学和剂量学评估

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中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生 2024年第5期 147-150页

作者：冯小兵陈俊颖王莉新韩露夏火生北京市燕化医院北京102500

评价基于深度学习的自动勾画软件Manteia在肺癌患者中其重要危及器官勾画的精确度,探讨自动勾画软件Manteia应用于肺癌的可行性。方法选择40例肺癌患者作为研究对象,对目标CT图像进行重要危及器官(肺、食管、心脏及脊髓)自动勾画,同时... 详细信息

评价基于深度学习的自动勾画软件Manteia在肺癌患者中其重要危及器官勾画的精确度,探讨自动勾画软件Manteia应用于肺癌的可行性。方法选择40例肺癌患者作为研究对象,对目标CT图像进行重要危及器官(肺、食管、心脏及脊髓)自动勾画,同时人工勾画相应的重要危及器官。比较两种勾画方式危及器官的几何学和剂量学差异有无统计学意义。结果两种勾画方式几何学评估中,40例肺癌患者体积差异的比较在所有勾画的危及器官(肺、食管、心脏及脊髓)均无统计学差异。而亚组分析中,24例周围型肺癌中,危及器官左右肺的体积差异具有统计学差异。形状一致性评估良好,仅6例肺组织DSC小于0.7,最低为0.54。位置偏差的对比结果良好,边缘细节匹配良好,仅4例z轴偏差大于3mm。两种勾画方式剂量学评估中,差异均无统计学意义。结论自动勾画与手工勾画危及器官几何学差异很小,绝大部分差异均无统计学意义,但对特殊病例,特别是病灶对正常组织干扰较大的病例,需手工更改。两种勾画方式在剂量学上无统计学差异,具有直接应用于临床的潜在价值。

关键词：自动勾画危及器官肺癌

磁共振图像引导下前列腺癌在线自适应放疗自动勾画研究

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医疗卫生装备 2024年第6期45卷 59-64页

作者：闫雪娜马翔宇曾强门阔陈辛元国家癌症中心/国家肿瘤临床医学研究中心/中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院放疗科北京100021

目的:探讨深度学习(deep learning,DL)和图谱库(Atlas)联合的MRI引导下在线自适应放疗自动勾画方案的勾画效果。方法:选取2020年1月至2021年9月在某院进行MRI引导下在线自适应放疗的15例前列腺癌患者,以随机抽样法分成训练集(12例)和测... 详细信息

目的:探讨深度学习(deep learning,DL)和图谱库(Atlas)联合的MRI引导下在线自适应放疗自动勾画方案的勾画效果。方法:选取2020年1月至2021年9月在某院进行MRI引导下在线自适应放疗的15例前列腺癌患者,以随机抽样法分成训练集(12例)和测试集(3例)。基于训练集分别建立DL勾画和Atlas勾画的临床靶区(clinical target volume,CTV)和危及器官(organs at risk,OAR)模型,基于测试集分别对2种勾画模型的结果进行修改并记录修改时长。对比2种勾画方法的勾画精度[戴斯相似性系数(Dice similarity coefficient,DSC)、豪斯多夫距离(Hausdorff distance,HD)和平均一致性距离(mean distance to agreement,MDA)]和勾画效率。结合2种方法勾画的优势及特点,建立DL+Atlas联合自动勾画方案,对比DL+Atlas联合自动勾画方案与单独勾画方案的勾画用时。结果:勾画精度对比结果显示,与DL勾画的CTV和OAR模型相比,Atlas勾画的CTV各项指标均优于DL勾画,差异有统计学意义(P勾画的DSC和MDA劣于DL勾画,差异有统计学意义(P勾画效率对比结果显示,医生以DL勾画为基准修改CTV和OAR的平均时间为9.4 min,以Atlas勾画为基准修改CTV和OAR的平均时间为12 min。DL+Atlas联合自动勾画方案所需平均时间为8 min,优于DL及Atlas单独勾画方案。结论:DL+Atlas联合的MRI引导下在线自适应放疗自动勾画方案勾画用时少,具有较高的准确性,可提升勾画效率。

关键词：磁共振图像引导放疗 DL勾画 Atlas勾画自动勾画前列腺癌

基于nnUnetv2算法的宫颈癌放疗患者直肠壁自动勾画效果评价

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现代肿瘤医学 2024年第11期32卷 2040-2045页

作者：曾志鹏左国平南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001 浏阳市人民医院放疗中心湖南长沙410300

目的:基于人工智能算法研究直肠壁的自动勾画以及自动勾画直肠壁效果分析。方法:搜集2020至2023年在浏阳市人民医院接受放疗的191名宫颈癌患者的CT数据,由两位经验丰富的妇科医生进行直肠壁勾画,导出dicom数据及RT结构,运用nnUnetv2算... 详细信息

目的:基于人工智能算法研究直肠壁的自动勾画以及自动勾画直肠壁效果分析。方法:搜集2020至2023年在浏阳市人民医院接受放疗的191名宫颈癌患者的CT数据,由两位经验丰富的妇科医生进行直肠壁勾画,导出dicom数据及RT结构,运用nnUnetv2算法建立模型并进行训练,分析手动勾画与自动勾画的直肠壁戴斯系数和95%豪斯多夫距离,并且针对不同体积的直肠壁进行勾画效果分析。结果:自动勾画的整体直肠壁戴斯系数为0.85,内壁戴斯系数为0.92,外壁戴斯系数为0.94;整体直肠壁的95%豪斯多夫距离为3.03 mm,内壁为6.18 mm,外壁为4.99 mm,内外壁戴斯系数明显优于整体直肠壁系数,且外壁戴斯系数优于内壁,95%豪斯多夫距离整体直肠壁优于内外壁,对于有一定内容物(粪便或空气)的直肠壁,勾画效果比空直肠或者充盈的直肠要好;剂量学评估PTV的剂量参数,CI、HI以及直肠壁的V_(45)差异无统计学意义(P>0.05),但直肠壁的V_(40)及D_(mean)差异具有统计学意义(P自动勾画的直肠壁对PTV的剂量参数无显著影响,但对器官本身的剂量参数有一定影响。结论:采用nnUnetv2算法进行直肠壁的自动勾画可以获得较好结果,能提升勾画效率及准确度,对计划剂量分布影响并不显著,可直接应用于临床计划设计。

关键词：人工智能算法自动勾画直肠壁戴斯系数豪斯多夫距离