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以戴斯相似系数作为评估参数的自动勾画技术用于胃和十二指肠的可靠性

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复旦学报（医学版） 2022年第6期49卷 948-954页

作者：马秀瑞张建英李婷婷张玉洁肖寒孙菁吴泇俣嵇卫星复旦大学附属中山医院放疗科上海200032

目的研究不同类型的剂量限值与评估自动勾画结果的戴斯相似系数(Dice similarity coefficient,DSC)的关系,分析将自动勾画技术用于放疗的可靠性。方法收集2019年3月至2021年3月内43例接受过上腹部放疗的患者图像,基于RTOG指南以及AccuCo... 详细信息

目的研究不同类型的剂量限值与评估自动勾画结果的戴斯相似系数(Dice similarity coefficient,DSC)的关系,分析将自动勾画技术用于放疗的可靠性。方法收集2019年3月至2021年3月内43例接受过上腹部放疗的患者图像,基于RTOG指南以及AccuContour系统,分别对胃和十二指肠进行人工和自动勾画,共得到40例胃部和38例十二指肠的勾画结果。统计各样本的DSC,分析其与剂量体积直方图曲线(dose volume histogram,DVH)参数的差异及平均剂量差异及最大剂量差异的关系。结果DVH参数差异和平均剂量差异随着DSC的增加而减小。DSC>0.95以后,DVH参数和平均剂量的差异将分别缩小至5%和2 Gy。DSC对最大剂量差异大小的预测结果较差。结论DSC本身不足以保证自动勾画技术用于放疗的可靠性,需要进一步评估该技术导致的各类型剂量参数差异。

关键词：深度学习放射治疗自动勾画戴斯相似系数(DSC) 剂量限值

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

利用堆叠式神经网络提高格蕾丝眼病放疗靶区的自动勾画精度

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生物医学工程学杂志 2020年第4期37卷 670-675页

作者：蒋家良周莉何奕松姜筱璇傅玉川四川大学华西医院放疗科成都610041

相较于以往将靶区作为单独区域进行自动分割的神经网络,本文提出了一种利用靶区周围器官的位置及形状信息来限定靶区形状及位置,并通过多个网络的叠加融合空间位置信息,从而提高医学图像自动分割精度的堆叠式神经网络。本文以格蕾丝眼... 详细信息

相较于以往将靶区作为单独区域进行自动分割的神经网络,本文提出了一种利用靶区周围器官的位置及形状信息来限定靶区形状及位置,并通过多个网络的叠加融合空间位置信息,从而提高医学图像自动分割精度的堆叠式神经网络。本文以格蕾丝眼病为例,基于全卷积神经网络构建了堆叠式神经网络,对其左右两侧放疗靶区分别进行分割。以医生手动勾画结果为标准,计算体积戴斯相似系数(DSC)和双向豪斯多夫距离(HD)。相较于全卷积神经网络,堆叠式神经网络勾画结果可以使左右两侧体积DSC分别提高1.7%和3.4%,同时左右两侧的双向HD距离分别下降0.6。结果表明,堆叠式神经网络在提升自动分割结果与手动勾画靶区重合度的同时,减小了小区域靶区的分割误差,进一步说明堆叠式神经网络能有效地提高格蕾丝眼病放疗靶区的自动勾画精度。

关键词：堆叠式神经网络格蕾丝眼病自动勾画深度学习

结合伪MRI信息的腹部CT危及器官自动勾画

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中国医学物理学杂志 2022年第2期39卷 203-208页

作者：孟祥银吴香奕彭昭徐榭裴曦中国科学技术大学核科学技术学院安徽合肥230026 安徽慧软科技有限公司安徽合肥230088

目的:结合伪MRI(sMRI)软组织信息,提出新的腹部器官自动勾画模型,改进CT软组织的勾画效果。方法:使用两个独立的深度神经网络分步完成病人腹部危及器官的自动勾画。首先,基于CycleGAN网络构建由CT图像转换sMRI图像的模型,采用去噪判别... 详细信息

目的:结合伪MRI(sMRI)软组织信息,提出新的腹部器官自动勾画模型,改进CT软组织的勾画效果。方法:使用两个独立的深度神经网络分步完成病人腹部危及器官的自动勾画。首先,基于CycleGAN网络构建由CT图像转换sMRI图像的模型,采用去噪判别器等改进方法,得到器官轮廓一致的高清晰度sMRI。其次,使用sMRI与手工勾画信息训练自动勾画模型ResidualU-Net,在CT和sMRI上分别自动勾画危及器官轮廓,ResidualU-Net的残差模块能够充分利用提取到的特征来区分不同的器官。采用戴斯相似性系数(DSC)作为自动勾画模型分割精度的评价标准,35例宫颈癌与35例前列腺癌患者用于自动勾画模型的训练和评估。结果:结合sMRI信息的自动勾画模型在直肠、膀胱、左右股骨头的平均DSC分别为0.779±0.021、0.944±0.006、0.834±0.006、0.845±0.021。结论:使用结合sMRI信息的腹部CT自动勾画方法,可以在直肠获得更精确的自动勾画结果。

关键词：伪MRI CycleGAN 腹部自动勾画

基于nnU-Net的宫颈癌近距离治疗中高危临床靶区及危及器官的自动勾画

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中国医学物理学杂志 2023年第12期40卷 1463-1467页

作者：张丹凤蒋俊吴昊天裴曦汪志安徽医科大学第一附属医院肿瘤放疗科安徽合肥230022 安徽慧软科技有限公司安徽合肥230088

目的:基于一种深度学习卷积神经网络模型(nnU-Net)实现CT引导的宫颈癌近距离治疗中高危临床靶区(HR-CTV)及危及器官(OARs)的自动勾画,探讨其临床应用价值。方法:纳入医院已完成图像引导近距离治疗的63例未手术的局部晚期宫颈癌患者的CT... 详细信息

目的:基于一种深度学习卷积神经网络模型(nnU-Net)实现CT引导的宫颈癌近距离治疗中高危临床靶区(HR-CTV)及危及器官(OARs)的自动勾画,探讨其临床应用价值。方法:纳入医院已完成图像引导近距离治疗的63例未手术的局部晚期宫颈癌患者的CT图像作为研究数据,由1名高年资医师对所有HR-CTV及OARs(膀胱、直肠及乙状结肠)进行统一勾画,将手动勾画的HR-CTV及OARs作为金标准,模型自动勾画结果与作为金标准的手动勾画图像进行比较。采用Dice相似性系数(DSC)对勾画的HR-CTV及OARs的精准度进行评价。结果:HR-CTV、膀胱、直肠和乙状结肠的DSC值分别为0.903±0.015、0.948±0.011、0.903±0.008及0.803±0.024。结论:本模型可准确勾画HR-CTV、膀胱、直肠及乙状结肠,但放疗医生仍应该仔细检查勾画结果。

关键词：宫颈癌深度学习肿瘤靶区自动勾画近距离治疗

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自动勾画软件在食管癌中的应用

中华放射医学与防护杂志 2018年第9期38卷 684-689页

作者：胡彩容林小艺阴晓娟李金銮吴君心张秀春福建省肿瘤医院福建医科大学附属肿瘤医院放疗科福州350014

目的评估自动勾画软件勾画胸部肿瘤食管癌重要危及器官（OAR）轮廓的几何学及剂量学精度，探讨自动勾画方式应用于食管癌的可行性。方法选择10例食管癌患者作为研究对象，采用单模板及多模板两种方式对目标CT图像行基于图像配准的相应... 详细信息

目的评估自动勾画软件勾画胸部肿瘤食管癌重要危及器官（OAR）轮廓的几何学及剂量学精度，探讨自动勾画方式应用于食管癌的可行性。方法选择10例食管癌患者作为研究对象，采用单模板及多模板两种方式对目标CT图像行基于图像配准的相应OAR自动勾画。采用Wilcoxon符号秩和检验比较两种勾画方式与手工勾画的几何学一致性，包括体积差异（ΔV）、形状一致性（DSC）及位置差异指标（Δx、Δy、Δz），并分析形状一致性与体积大小之间的相关性。运用Friedman检验，比较所勾画OAR的剂量分布情况，综合评估自动勾画方式应用于临床的可行性。结果单模板和多模板两种自动勾画方式得到的总体OAR的平均DSC值分别为0.82±0.17和0.92±0.05，且两组差异具有统计学意义（Z=-2.803-2.497，P〈0.05）。自动勾画方式的形状一致性与OAR体积大小具有正相关性，对体积较小的脊髓，单模板的几何学精度欠佳。多模板勾画的OAR在3个方向上的平均位置偏差在0.5 cm以内，均小于单模板。手工、单模板和多模板的主要剂量指标：全肺V20分别为23.2%、22.4%、22.1%；Dmean分别（11.3±4.0）、（11.1±4.5）和（11.0±4.3）Gy。脊髓Dmax分别为（40.3±4.8）、（38.2±6.7）和（39.4±5.3）Gy。心脏V30分别为16.0%、15.8%和15.5%。3者的剂量分布差异无统计学意义（P〉0.05），且各项剂量学指标均符合临床对食管癌OAR的剂量限制要求。结论自动勾画软件对于食管癌患者的OAR能够达到满意的勾画精度，其中多模板勾画方式优于单模板，更适用于临床。

关键词：自动勾画食管癌危及器官几何学剂量学

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 0147-0150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

两种自动勾画软件对危及器官勾画结果对比分析

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中国医学物理学杂志 2022年第3期39卷 295-299页

作者：束炅王宏志崔相利中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学研究生院科学岛分院安徽合肥230026 中国科学院合肥肿瘤医院放疗中心安徽合肥230031

目的:比较和分析两种自动勾画软件(Accu Contour和Deep Viewer)勾画危及器官的精确度,以此评估它们在不同肿瘤放射治疗中的适用程度和优越性。方法:回顾性选取中科院合肥肿瘤医院肿瘤患者60例,其中鼻咽癌、肺癌、乳腺癌、宫颈癌各15例,... 详细信息

目的:比较和分析两种自动勾画软件(Accu Contour和Deep Viewer)勾画危及器官的精确度,以此评估它们在不同肿瘤放射治疗中的适用程度和优越性。方法:回顾性选取中科院合肥肿瘤医院肿瘤患者60例,其中鼻咽癌、肺癌、乳腺癌、宫颈癌各15例,由同一个物理师在患者CT图像上手动勾画危及器官,再分别用两种自动勾画软件进行勾画。以手动勾画结果为标准,分别计算两种软件勾画结果的戴斯相似性系数(DSC)和绝对体积差(ΔV),并对两种勾画结果的差异进行配对t检验,比较两种软件勾画结果。结果:AccuContour软件和DeepViewer软件勾画结果的总体DSC分别为0.90±0.11和0.87±0.14(t=-5.029,P勾画结果的所有DSC均大于0.7,其中最大DSC为脑(0.99±0.00),最小DSC为右眼晶状体(0.71±0.11);Deep Viewer软件勾画的结果有18个器官DSC大于等于0.7,其中,最大DSC为肺(0.98±0.00),最小DSC为右侧股骨头(0.63±0.18)。Accu Contour软件勾画的13个器官的ΔV均小于Deep Viewer勾画结果。结论:两种软件整体勾画效果均比较好,对于体积较大的危及器官,勾画效果要优于体积较小的器官,AccuContour软件勾画效果优于DeepViewer软件。

关键词：危及器官自动勾画 AccuContour DeepViewer

RT-Mind自动勾画技术应用于鼻咽癌放射治疗可行性研究

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中国医学物理学杂志 2022年第6期39卷 661-665页

作者：薛涛吴迪卢晓岩张恒秦浩人李海鹏孙婉君王辉天津市人民医院放疗科天津300121 天津市人民医院肿瘤科天津300121 天津中医药大学中西医结合学院天津300193

目的:探讨RT-Mind软件在鼻咽癌放疗临床靶区(CTV)、危及器官(OARs)自动勾画的可行性,为临床应用提供依据。方法:回顾性选取28例应用调强技术治疗的鼻咽癌患者,将放疗医师手动勾画CTV、OARs(脑干、脊髓、左右晶体、视交叉、左右视神经、... 详细信息

目的:探讨RT-Mind软件在鼻咽癌放疗临床靶区(CTV)、危及器官(OARs)自动勾画的可行性,为临床应用提供依据。方法:回顾性选取28例应用调强技术治疗的鼻咽癌患者,将放疗医师手动勾画CTV、OARs(脑干、脊髓、左右晶体、视交叉、左右视神经、左右腮腺、左右颞叶、左右颞颌关节、下颌骨)做为参考标准,再使用RT-Mind软件自动勾画CTV及OARs。对比手动与自动勾画在CTV和OARs区域的Dice相似性系数(DSC)、Jaccard系数(JAC)、敏感性指数(SI)、包容性系数(lncI)、质心偏差(DC)、Hausdorff距离(HD)等参数,从而评估自动勾画效果。结果:CTV的DSC、JAC、SI、lncl、DC、HD分别为:0.78±0.04、0.70±0.05、0.85±0.08、0.87±0.04、(7.76±5.03)mm、(12.3±1.16)mm,OARs中DC、HD值均在1 cm之内。结论:RT-Mind软件能够基本满足临床要求,能够较为准确地实现鼻咽癌患者CTV和OARs的自动勾画。由于病人既往病史的个体差异,放射治疗医师必须根据临床需要,对自动勾画的CTV和OARs进行修改后,才能用于治疗。若依据临床需求进一步完善自动勾画的个性化定制,相信RT-Mind软件在解剖结构复杂的鼻咽癌放疗中能够辅助放疗医生提高工作效率,更好地为患者服务。

关键词：鼻咽癌 RT-Mind 自动勾画临床靶区危及器官