处理针重建中 MRI 引导近距离放射治疗的分段错误-计算机科学-机器学习-近距离放射治疗.pdfVIP

处理针重建中MRI引导近距离放射治疗的分段错误

abac,d

VangelisKostoulas,ArthurGuijt,EllenM.Kerkhof,BradleyR.Pieters,

ba

PeterA.N.Bosman,andTanjaAlderliesten

aDept.ofRadiationOncology,LeidenUniversityMedicalCenter,TheNetherlands

bEvolutionaryIntelligenceGroup,CentrumWiskundeInformatica,TheNetherlands

cDept.ofRadiationOncology,AmsterdamUniversityMedicalCenters,Universityof

Amsterdam,TheNetherlands

dCancerCenterAmsterdam,ImagingandBiomarkers,theNetherlands

ABSTRACT

近距离放射治疗通过植入的针将放射源置于肿瘤组织附近。图像引导下的近距离放射治疗计划需要重

建这些针。医疗专业人员在患者图像上手动标注这些针可能是一项具有挑战性和耗时的任务。对于自动针

本重建，通常采用两阶段流程，包括分割阶段和后续处理阶段。尽管深度学习模型对分割有效，但其结果经

常包含错误。目前没有一种后处理技术能够应对所有可能出现的分割误差。因此，我们提出了对现有后处

译理技术的改进，主要目的是处理分割误差并从而提高重建准确性。在基于医疗专业人员标注的MRI扫描数

中据集上的实验表明，我们的改进有助于有效地管理分割误差，在测试集中261根针上，最佳改进的后处理

技术实现了针尖和针底定位误差中位数分别为（IQR）毫米和（IQR）毫米，并且针体

1误差中位数为（IQR）毫米，同时没有出现假阳性和假阴性的情况。

v

5Keywords:近距离放射治疗，前列腺癌，针段分割，针重建，后处理

9

8

81.介绍

1

7.在近距离放射治疗中，通过暂时将放射源放置在肿瘤附近来治疗癌症，使用剂量输送设备进行操作。对

0于前列腺癌，使用了组织间针。植入针后，会拍摄三维图像，并由医疗专业人员使用专用软件手动重建这

5些针。这个过程可能会根据图像质量和患者解剖结构的不同而具有挑战性，并且耗时较长，尤其是当针的

2数量增加时。尽量减少从图像采集到剂量输送之间的时间间隔对于节省工作量、最小化解剖变化和提高患

:

v者舒适度至关重要。

i

x在过去十年中，提出了自动针重建管道，通常由两个阶段组成：1）针分割，然后是2）后处理以提取

r

1–7

a针点(Figure1)。深度学习模型对于第一阶段非常有用，但它们的结果往往包含错误，例如误识别的小部

分针、欠分割（即丢失整个针或针的一部分）、过分割（即预测不存在的针或虚假延长一个）以及断开连接

的针部分。第二阶段通常无法解决所有这些错误。然而，这是为了减少医疗专业人员需要进行的手动修改

5,8

所必需的。此外，只有少数研究关注MRI扫描，因为与在其他工作中使用的CT扫描或超声图像相比，

在这种成像方式中针不太明显。

Furtherauthorinformation:(SendcorrespondencetoTanjaAlderliestenorVangelisKost