剂量体积直方图(DVH)指标是诊所中广泛接受的评估标准。但是,将这些指标纳入深度学习剂量预测模型,这是由于其非跨性别性和非差异性而具有挑战性的。我们提出了一种基于力矩的新型损失功能,用于预测具有挑战性的常规肺强度调节疗法(IMRT)计划的3D剂量分布。基于力矩的损耗函数是凸面和可区分的,并且可以轻松地将DVH指标合并到没有计算开销的任何深度学习框架中。也可以定制这些矩,以反映3D剂量预测中的临床优先级。例如,使用高阶矩可以在高剂量区域中更好地预测串行结构。我们使用了360的大型数据集(240次培训,50次进行验证,70次进行测试),使用2GY $ \ times $ 30分数的常规肺部患者使用我们机构的临床治疗计划来训练深度学习(DL)模型。我们使用计算机断层扫描(CT),计划目标体积(PTV)和风险风险轮廓(OAR)培训了UNET,例如CNN体系结构,以推断相应的素素3D剂量分布。我们评估了三种不同的损失函数:(1)流行的平均绝对误差(MAE)损失,(2)最近开发的MAE + DVH损失,以及(3)提出的MAE +矩损失。使用不同的DVH指标以及剂量得分和DVH得分比较了预测的质量,该指标最近由AAPM知识的计划大挑战挑战。具有(MAE +力矩)损耗函数的模型通过显着提高DVH得分(11%,p $ <$ 0.01),而具有相似的计算成本,从而超过了MAE损失的模型。它还优于接受(MAE+DVH)训练的模型,它可以显着提高计算成本(48%)和DVH得分(8%,p $ <$ 0.01)。
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