Adaptive radiotherapy is a growing field of study in cancer treatment due to it's objective in sparing healthy tissue. The standard of care in several institutions includes longitudinal cone-beam computed tomography (CBCT) acquisitions to monitor changes, but have yet to be used to improve tumor control while managing side-effects. The aim of this study is to demonstrate the clinical value of pre-treatment CBCT acquired daily during radiation therapy treatment for head and neck cancers for the downstream task of predicting severe toxicity occurrence: reactive feeding tube (NG), hospitalization and radionecrosis. For this, we propose a deformable 3D classification pipeline that includes a component analyzing the Jacobian matrix of the deformation between planning CT and longitudinal CBCT, as well as clinical data. The model is based on a multi-branch 3D residual convolutional neural network, while the CT to CBCT registration is based on a pair of VoxelMorph architectures. Accuracies of 85.8% and 75.3% was found for radionecrosis and hospitalization, respectively, with similar performance as early as after the first week of treatment. For NG tube risk, performance improves with increasing the timing of the CBCT fraction, reaching 83.1% after the $5_{th}$ week of treatment.


翻译:由于癌症治疗的目标是保持健康组织,因此适应性放射疗法是癌症治疗的一个日益增长的研究领域。一些机构提供的护理标准包括:为监测变化而购置的纵向锥形波波计算断层造影仪(CBCT),但还没有用来改进肿瘤控制,同时管理副作用。这项研究的目的是为了证明在头部和颈部癌症辐射治疗期间每天获得的预处理的CBCT临床价值,用于预测严重毒性的下游任务:反应式喂养管(NG)、住院和放射腺。为此,我们提议了一种可变形的3D分类管道,其中包括分析CT规划与纵向CBCT(CBCT)之间变形的雅各布表以及临床数据。该模型以多管3D残余革命性神经网络为基础,而CBCT的注册以VoxelMorph结构的一对一对夫妇为基础。发现85.8%和75.3%的乳腺和住院,其性能性能在CB治疗第一周后达到5 %。</s>

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