Efficient, reliable and reproducible target volume delineation is a key step in the effective planning of breast radiotherapy. However, post-operative breast target delineation is challenging as the contrast between the tumor bed volume (TBV) and normal breast tissue is relatively low in CT images. In this study, we propose to mimic the marker-guidance procedure in manual target delineation. We developed a saliency-based deep learning segmentation (SDL-Seg) algorithm for accurate TBV segmentation in post-operative breast irradiation. The SDL-Seg algorithm incorporates saliency information in the form of markers' location cues into a U-Net model. The design forces the model to encode the location-related features, which underscores regions with high saliency levels and suppresses low saliency regions. The saliency maps were generated by identifying markers on CT images. Markers' locations were then converted to probability maps using a distance-transformation coupled with a Gaussian filter. Subsequently, the CT images and the corresponding saliency maps formed a multi-channel input for the SDL-Seg network. Our in-house dataset was comprised of 145 prone CT images from 29 post-operative breast cancer patients, who received 5-fraction partial breast irradiation (PBI) regimen on GammaPod. The performance of the proposed method was compared against basic U-Net. Our model achieved mean (standard deviation) of 76.4 %, 6.76 mm, and 1.9 mm for DSC, HD95, and ASD respectively on the test set with computation time of below 11 seconds per one CT volume. SDL-Seg showed superior performance relative to basic U-Net for all the evaluation metrics while preserving low computation cost. The findings demonstrate that SDL-Seg is a promising approach for improving the efficiency and accuracy of the on-line treatment planning procedure of PBI, such as GammaPod based PBI.


翻译:高效、可靠和可复制的目标体积划界是有效规划乳腺放射疗法的关键步骤。然而,手术后乳房目标划界具有挑战性,因为肿瘤床量和正常乳腺组织之间的对比在CT图像中相对较低。在本研究中,我们提议在手工目标划界中模仿标记指导程序。我们开发了一个基于显著的深度学习分解算法(SDL-Seg),用于在手术后乳房辐照洗中准确的TBV分解。SDL-Seg算法将标志位置的显著信息作为信号输入U-Net模型。设计迫使该模型编码与位置有关的特征,这突出显示了高度区域,抑制低度区域。我们建议将标记指导程序仿照CT图。我们开发了一个基于远程传输的深度分解算法(SDL-Seg) 。SDL-SD 图像和相应的显亮度数据图为SDL-Seg-Seg 基准点位置定位定位模型,我们内部的AS-SBSeral Ralalalalalalalalalal 运算算法显示了我们内部系统测试系统测试方法的45。

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