Podrobno

Vrednotenje sintetičnih računalniškotomografskih slik za načrtovanje radioterapije glave in vratu z izključno uporabo magnetne resonance : geometrijska in dozimetrična analiza segmentacij kritičnih organov
ID Podobnik, Gašper (Avtor), ID Šter, Rok Marko (Avtor), ID Peterlin, Primož (Avtor), ID Strojan, Primož (Avtor), ID Vrtovec, Tomaž (Avtor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (2,54 MB)
MD5: 9C7E5FCD49DBB8EDA18DFD3EC8FCD8E3
URLURL - Izvorni URL, za dostop obiščite https://vestnik.szd.si/index.php/ZdravVest/article/view/3648 Povezava se odpre v novem oknu

Izvleček
Izhodišča: Koncept radioterapije z izključno uporabo magnetne resonance (MR) temelji na opustitvi računalniškotomo-grafskih (CT) slik in njihovem nadomeščanju s sintetičnimi CT (sCT) slikami. V tem članku predstavljamo ustvarjanje sCT slik na podlagi MR slik glave in vratu ter pripadajočo geometrijsko in dozimetrično analizo segmentacij kritičnih organov v CT in sCT slikah.Metode: Z algoritmom globokega učenja, ki temelji na difuzijskem procesu, smo ustvarili model na 42 parih ter ga nato uporabili na 12 parih CT in MR slik za ustvarjanje pripadajočih sCT slik iz naključne slike šuma ter s pogojevanjem z MR sliko. V CT in sCT slikah smo nato z modelom globokega učenja avtomatsko segmentirali 12 različnih kritičnih organov ter opra-vili geometrijsko (računanje prostorskega ujemanja pridobljenih segmentacij v slikah) in dozimetrično (računanje prejetih odmerkov obsevanja pridobljenih segmentacij iz pripadajočih načrtov porazdelitve obsevalnih odmerkov) vrednotenje.Rezultati: Ustvarjene sCT slike so po kakovosti primerljive z obstoječimi metodami: srednja absolutna napaka 43,4 HU, vršno razmerje signal-šum 30,6 dB in indeks strukturne podobnosti 91,2 %. Geometrijska analiza segmentacij kritičnih or-ganov je pokazala visoko ujemanje med CT in sCT slikami: koeficient podobnosti Dice 87,9 % in 95. percentil Hausdorffove razdalje 2,2 mm. Ravno tako je dozimetrična analiza pokazala majhne razlike med obsevalnimi odmerki za CT in sCT slike: relativna razlika povprečnega odmerka je 2,3 % oz. največjega odmerka 1,9 %. Zaključek: Ustvarjanje sCT slik na podlagi predstavljene metodologije daje spodbudne rezultate, ki kažejo, da so sCT slike ustrezna alternativa originalnim CT slikam z vidika geometrijske in dozimetrične analize pripadajočih segmentacij kritič-nih organov.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:načrtovanje radioterapije, ustvarjanje sintetičnih slik, geometrijska in dozimetrična analiza, kritični organi, umetna inteligenca
Vrsta gradiva:Članek v reviji
Tipologija:1.01 - Izvirni znanstveni članek
Organizacija:FE - Fakulteta za elektrotehniko
Status publikacije:Objavljeno
Različica publikacije:Objavljena publikacija
Leto izida:2026
Št. strani:Str. 3-14
Številčenje:Letn. 95, št. 1/2
PID:20.500.12556/RUL-180365 Povezava se odpre v novem oknu
UDK:616-085.849:004.8
ISSN pri članku:1318-0347
DOI:10.6016/ZdravVestn.3648 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:270721027 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:06.03.2026
Število ogledov:142
Število prenosov:56
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Gradivo je del revije

Naslov:Zdravniški vestnik. glasilo Slovenskega zdravniškega društva
Založnik:Slovensko zdravniško društvo
ISSN:1318-0347
COBISS.SI-ID:32893696 Povezava se odpre v novem oknu

Licence

Licenca:CC BY-NC 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva-Nekomercialno 4.0 Mednarodna
Povezava:http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/deed.sl
Opis:Licenca Creative Commons, ki prepoveduje komercialno uporabo, vendar uporabniki ne rabijo upravljati materialnih avtorskih pravic na izpeljanih delih z enako licenco.

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Evaluation of synthetic computed tomography images for magnetic resonance-only head and neck radiotherapy planning : geometric and dosimetric analysis of organ-at-risk segmentations
Izvleček:
Background: Magnetic resonance (MR)-only radiotherapy eliminates computed tomography (CT) images and replaces them with synthetic CT (sCT) images. In this work, we present sCT image generation from head-and-neck MR images and the corresponding geometric and dosimetric analysis of organ-at-risk (OAR) segmentations in CT and sCT images. Methods: Using a deep learning algorithm based on the diffusion process, we trained a model on 42 pairs of CT and MR images and applied it to 12 test pairs to generate corresponding sCT images conditioned on MR inputs from random noise. We then automatically segmented 12 different OARs in the CT and sCT images, and performed geometric (computing the spatial alignment of the obtained segmentations in images) and dosimetric (computing the received radiation doses of the obtained segmentations from the corresponding radiation dose distribution plans) evaluation. Results: The generated sCT images are comparable in quality to those from existing methods: mean absolute error of 43.4 HU, peak signal-to-noise ratio of 30.6 dB and structural similarity index of 91.2%. Geometric analysis of OAR segmentations showed a high agreement between CT and sCT images: Dice similarity coefficient of 87.9% and 95th percentile Hausdorff distance of 2.2 mm. Similarly, dosimetric analysis showed slight differences in radiation doses between CT and sCT images: a relative difference of 2.3% in the mean dose and 1.9% in the maximum dose. Conclusions: The generation of sCT images using the proposed methodology yields encouraging results, indicating that sCT images are viable alternatives to CT images from for geometric and dosimetric analysis of the corresponding OAR segmentations.

Ključne besede:radiotherapy planning, synthetic image generation, geometric and dosimetric evaluation, organs-at-risk, artificial intelligence

Projekti

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:P2-0232
Naslov:Analiza biomedicinskih slik in signalov

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:P3-0307
Naslov:Rak glave in vratu - analiza bioloških značilnosti in poskus izboljšanja zdravljenja

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:J2-60042
Naslov:Geometrijsko in dozimetrično vrednotenje načrtovanja zdravljenja raka z obsevanjem: korak v smer radioterapije na podlagi slik magnetne resonance

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj