Limitations of simple machine-learning surrogates for cross-tissue prediction of radial177Ludose point kernels.
پخش حرفهای فارسی و انگلیسی
در حال بررسی نسخههای صوتی ذخیرهشده…
تنظیم صدای طبیعی و سرعت
صداهایی که در نامشان «Natural»، «Neural» یا «Online» دیده میشود معمولاً طبیعیترند. انتخاب صدا به صداهای نصبشده در ویندوز و مرورگر شما بستگی دارد.
چکیده اصلی
Objective.To determine whether simple regularized linear regression models, relying solely on radial distance, mass density and elemental tissue composition as input features, can outperform the conventional water-kernel interpolation baseline for predicting radial dose point kernels (DPKs) ofacross a diverse set of homogeneous tissues and one additional low-density homogeneous medium.Approach.Radial DPKs forwere generated using OpenGATE 10 Monte Carlo simulations in 12 homogeneous media covering soft tissues, bone-like structures, and low-density lung-like tissues, together with one additional low-density homogeneous medium (g cm) evaluated separately as an out-of-distribution extrapolation test. Three scikit-learn models (RidgeCV, LassoCV, and ElasticNetCV) were trained with robust scaling and evaluated through leave-one-tissue-out (LOTO) and leave-one-family-out cross-validation, as well as on the independent low-density case. Performance was assessed using mean absolute percentage error on physical dose (), logarithmic root mean square error (), relative integral energy error, and relative errors onand, systematically compared against a water-kernel baseline obtained by linear resampling of a single simulated water DPK.Main results.ElasticNetCV was the best-performing linear surrogate overall, achieving a meanof 224% in LOTO validation (median 117%), followed by LassoCV and RidgeCV. However, none of the linear surrogates outperformed the water-kernel baseline on the main physical performance metrics. Mean gains relative to the baseline remained negative across tissue families, ranging from aboutpercentage points in bone-like tissues to aboutpercentage points in low-density lung-like tissues. Relative integral energy errors reached several thousand percent in lung-like media, and the separate low-density homogeneous medium also showed severe degradation (best surrogateversusfor the water-kernel baseline). Although some surrogate predictions showed lower log-domain errors than the baseline in selected cases, these improvements did not translate into better dosimetric accuracy in physical dose units.Significance.Simple linear machine-learning surrogates based on radial distance, mass density and macroscopic elemental composition did not improve, and often substantially worsened, the accuracy of radialDPK prediction compared with standard water-kernel interpolation. This negative benchmark delineates the limitations of basic tabular linear regression for capturing density- and composition-dependent kernel changes across a range of homogeneous media relevant to nuclear medicine dosimetry, and provides a reproducible reference framework for future development of more advanced surrogate models.
نتیجه فارسی
مدلهای رگرسیون خطی ساده بر اساس فاصله شعاعی و ترکیب عنصری، دقت پیشبینی هستههای نقطه دوز شعاعی را نسبت به روش استاندارد درونیابی هسته آب بهبود ندادند. در واقع، این مدلها عملکرد پایینتری داشتند و خطاها در رسانههای با چگالی کم به شدت افزایش یافتند.
- مدلهای رگرسیون خطی ساده برتر از روش آب نبودند.
- ElasticNetCV بهترین عملکرد را داشت اما هنوز هم پایینتر از آب بود.
- خطای انرژی کل نسبی در رسانههای شبیه ریه به چند هزار درصد رسید.
- این مطالعه محدودیتهای مدلهای رگرسیون خطی ساده را نشان میدهد.
ترجمه فارسی چکیده
هدف این مطالعه بررسی این است که آیا مدلهای رگرسیون خطی ساده و منظم، که تنها از فاصله شعاعی، چگالی جرم و ترکیب عنصری بافت به عنوان ویژگیهای ورودی استفاده میکنند، میتوانند بر روش پایهی درونیابی هسته آب (water-kernel) برتر باشند یا خیر. هستههای نقطه دوز شعاعی (DPK) با استفاده از شبیهسازیهای مونت کارلو OpenGATE 10 در ۱۲ رسانه همگن تولید شدند. سه مدل از کتابخانه scikit-learn (RidgeCV، LassoCV و ElasticNetCV) با مقیاسدهی مقاوم آموزش داده شدند. عملکرد با استفاده از خطای میانگین قدرمطلق درصدی (MAPE) و خطای ریشه میانگین مربع لگاریتمی ارزیابی شد. هیچکدام از مدلها بر روش آب برتر نبودند. خطای انرژی کل نسبی در رسانههای شبیه ریه به چند هزار درصد رسید. مدلهای یادگیری ماشین ساده بر اساس فاصله شعاعی و ترکیب عنصری، دقت پیشبینی هستههای DPK را بهبود ندادند و اغلب به شدت کاهش دادند.
روش پژوهش
هستههای DPK با استفاده از شبیهسازی مونت کارلو OpenGATE 10 در ۱۲ رسانه همگن تولید شد. سه مدل scikit-learn (RidgeCV، LassoCV و ElasticNetCV) با مقیاسدهی مقاوم آموزش داده شدند و با روشهای اعتبارسنجی ارزیابی شدند.
محدودیتها
محدودیتهای این مطالعه شامل عدم توانایی مدلهای ساده در پوشش تغییرات وابسته به چگالی و ترکیب است. همچنین، نتایج ممکن است به دلیل ماهیت ساده بودن مدلها، محدودیتهای خاصی داشته باشند.
نمای PICO و پیامدها
- جمعیت
- رسانههای همگن شامل بافتهای نرم، ساختارهای شبیه استخوان و بافتهای شبیه ریه.
- مداخله/مواجهه
- مدلهای رگرسیون خطی ساده (RidgeCV، LassoCV و ElasticNetCV) بر اساس فاصله شعاعی، چگالی جرم و ترکیب عنصری.
- مقایسه
- روش درونیابی هسته آب (water-kernel) به عنوان روش پایه.
- حجم نمونه
- ۱۲ رسانه همگن.
متن کامل اصلی
برای بررسی دسترسی کتابخانهای یا خرید، رکورد اصلی را باز کنید.
رفتن به منبع اصلی