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

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。

结合超像素和U型全卷积网络的胰腺分割方法

为了提高现有胰腺图像分割方法性能,提出一种超像素和U型全卷积网络(U-NET)结合的胰腺图像分割方法.首先,提出一种胰腺CT图像的超像素分割方法;然后,依据分割结果对图像进行映射降维得到腹部视觉概要图像,再将其与超像素位置信息作为U型全卷积网络的输入;最后,得到分割好的胰腺器官.在NIH胰腺公开数据集上的实验结果表明,文中方法将戴斯相似系数(DSC)提高到87.9%,高于目前已有的胰腺图像分割方法.并且其运算速度高于U-NET.

外扩胃和十二指肠轮廓提高放射治疗自动勾画安全性的效果

目的探讨自动勾画的危及器官(organ at risk,OAR)外扩对各类型剂量评估参数的影响。方法收集2019年至2021年复旦大学附属中山医院放疗科收治的接受上腹部放疗的50例患者的CT图像,自动和人工勾画胃和十二指肠。采用Mann-Whitney U检验评估胃和十二指肠自动勾画戴斯相似系数(Dice similarity coefficient,DSC)、95%豪斯多夫距离(95%Hausdorff distance,HD95)的差异。结合临床常用剂量分布,计算胃和十二指肠自动勾画与人工勾画的剂量差异。采用Wilcoxon秩和检验评估不同外扩距离引起的剂量评估参数差异的变化。采用bootstrap法计算各差异均值95%CI的下限。分析所需的最小外扩距离,使得外扩后的结构所对应的剂量评估参数大于或等于手动勾画OAR的剂量评估参数。结果胃的DSC和HD95均优于十二指肠,差异有统计学意义(P<0.001)。相邻外扩距离引起的最高剂量差异有统计学意义(P<0.001)。在DSC>0.8情况下,外扩约7 mm可以保证外扩结构的最高剂量大于或等于手动勾画OAR;外扩5 mm可以保证即使外扩结构的最高剂量低于人工勾画OAR,其差异也不会超过1 Gy。结论随着自动勾画OAR的外扩,最高剂量差异发生变化,而平均剂量和V30差异不发生变化;外扩一定距离可以保证外扩后的结构所对应的最高剂量大于等于人工勾画OAR对应的最高剂量。

结合靶区位置评价危及器官自动勾画准确性的研究

目的研究危及器官到靶区的最小距离(MinDist)对危及器官自动勾画引起的各类型剂量差异的影响。方法收集2019-03-27-2021-03-18在复旦大学附属中山医院放疗科接受过上腹部放疗的50例患者图像,分别对胃和十二指肠进行人工和自动勾画,比较胃和十二指肠勾画结果的戴斯相似系数(DSC)。结合剂量分布,计算胃和十二指肠自动勾画引起的剂量差异;分析MinDist和剂量差异间的关系,以及MinDist对DSC预测各类型剂量差异的影响。将剂量差异二值化,并标准化DSC和MinDist,然后整合这2个参数,比较整合后的参数与DSC预测剂量差异的结果。结果胃和十二指肠自动勾画的DSC分别为0.93±0.05和0.77±0.14,胃的结果优于十二指肠。各类型的剂量差异均随着MinDist的增加而减小。MinDist为0时,同样的DSC,最大剂量的差异会更小;MinDist>0时,同样的DSC,平均剂量以及剂量体积直方图参数的差异会更小。当剂量评估参数差异为ΔV_(30)时,胃的曲线下面积从0.747提升到0.835,十二指肠的曲线下面积从0.438提升到0.686。整合DSC和MinDist后,预测各类型剂量差异的能力得到了不同程度的提高。结论危及器官与靶区的MinDist对危及器官自动勾画引起的各类型剂量差异有着重要的影响,剂量评估参数会随着MinDist的增加而减小,结合该MinDist及DSC有助于提高对剂量差异的预测能力。