肿瘤精确放射治疗剂量分布和疗效预测的机器学习方法综述  被引量:3

Machine Learning Methods for Prediction of Dose Distribution and Response to Treatment in Tumor Precision Radiotherapy:A Review

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作  者:刘国才[1,2] 顾冬冬 刘劲光 Liu Guocai;Gu Dongdong;Liu Jinguang(College of Electrical and Information Engineering,Hunan University,Changsha 410082,China;National Engineering Research Center for Robot Visual Perception and Control Technology,Changsha 410082,China;Shanghai United Imaging Intelligence Co.,Ltd.,Shanghai 200032,China;School of Computational Science and Electronics,Hu′nan Institute of Engineering,Xiangtan 411104,Hunan,China)

机构地区:[1]湖南大学电气与信息工程学院,长沙410082 [2]机器人视觉感知与控制技术国家工程研究中心,长沙410082 [3]上海联影智能医疗科技有限公司,上海200032 [4]湖南工程学院计算科学与电子学院,湖南湘潭411104

出  处:《中国生物医学工程学报》2022年第6期744-758,共15页Chinese Journal of Biomedical Engineering

基  金:国家自然科学基金(62071176,61671204,61271382);湖南省科技计划重点研发专项(2016WK2001)。

摘  要:调强放疗(IMRT)是当前主要的肿瘤临床治疗技术,制定临床上可接受、可执行的IMRT计划的关键是放疗剂量计算、剂量分布预测和优化评估,同时还需要对各种肿瘤放化疗的疗效和毒副作用进行预测和评估。综述近几年机器学习方法在基于肿瘤影像进行的肿瘤放疗剂量分布预测和疗效预测中的研究进展,包括基于深度学习的剂量预测方法和基于深度学习、影像组学与逻辑回归的放化疗疗效预测方法;综述针对IMRT、立体定向放射治疗(SBRT)、容积弧调强放疗(VMAT)等不同治疗方法的应用进展;提出了未来研究的方向、内容和策略。Intensity modulated radiation therapy(IMRT)is a main technology for tumor treatment in clinics.In order to design a clinically acceptable and executable IMRT plan,key factors including radiotherapy dose calculation,dose distribution prediction and optimization evaluation are required to carefully consider.Meanwhile,it also needs to predict and evaluate the outcome,toxicity and side effects of radiotherapy and chemotherapy.This article reviewed machine learning methods based on the images for dose distribution prediction and responses to the tumor radiotherapy and chemotherapy,including deep learning methods for dose prediction as well as deep learning,radiomics,logistic regression methods for outcome prediction of IMRT,stereotactic body radiotherapy(SBRT),volumetric arc modulated radiation therapy(VMAT).Finally,the future research directions and research contents were proposed.

关 键 词:机器学习 深度学习 影像组学 放疗剂量预测 疗效预测 

分 类 号:R318[医药卫生—生物医学工程]

 

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