Treating cancer with radiotherapy requires precise planning. Several planning pipelines rely on reference dose mimicking, where one tries to find machine parameters best mimicking a given reference dose. Dose mimicking relies on having a function that quantifies dose similarity well, necessitating methods for feature extraction of dose images. In this thesis we investigate ways of extracting features from clinical doseimages, and propose a few proof-of-concept dose mimicking functions using the extracted features. We extend current techniques and lay the foundation for new techniques for feature extraction, using mathematical frameworks developed in entirely different areas. In particular we give an introduction to wavelet theory, which provides signal decomposition techniques suitable for analysing local structure, and propose two different dose mimicking functions using wavelets. Furthermore, we extend ROI-based mimicking functions to use artificial ROIs, and we investigate variational autoencoders and their application to the clinical dose feature extraction problem. We conclude that the proposed functions have the potential to address certain shortcomings of current dose mimicking functions. The four methods all seem to approximately capture some notion of dose similarity. Used in combination with the current framework they have the potential of improving dose mimickingresults. However, the numerical tests supporting this are brief, and more thorough numerical investigations are necessary to properly evaluate the usefulness of the new dose mimicking functions. / Behandling av cancer med strålterapi kräver precis planering. Flera olika planeringsramverk bygger på doshärmning, som innebär att hitta de maskinparametrar som bäst härmar en given referensdos. För doshärmning behövs en funktion som kvantifierar likheten mellan två doser, vilket kräver ett sätt att extrahera utmärkande egenskaper – så kallade features – från dosbilder. I det här examensarbetet undersöker vi olika matematiska metoder för att extrahera features från kliniska dosbilder, och presenterar några olika förslag på prototyper till doshärmningsfunktioner, konstruerade utifrån extraherade features. Vi utvidgar nuvarande tekniker och lägger grunden för nya tekniker genom att använda matematiska ramverk utvecklade för helt andra syften. Speciellt så ger vi en introduktion till wavelet-teori, som ger matematiska verktyg för att analysera lokala beteenden hos signaler, exempelvis bilder. Vi föreslår två olika doshärmningsfunktioner som utnyttjar wavelets, och utvidgar ROI-baseraddoshärmning genom att introducera artificiella ROIar. Vidare så undersökervi så kallade variational autoencoders och möjligheten att använda dessa för extrahering av features från dosbilder. Vi kommer fram till att de föreslagna funktionerna har potential att åtgärda vissa begränsningar som finns hos de doshärmningsfunktioner som används idag. De fyra metoderna verkar alla approximativt kvantifiera begreppet doslikhet. Användning av dessa nya metoder i kombination med nuvarande ramverk för doshärmning har potential att förbättra resultaten från doshärmning. De numeriska undersökningar som underbygger dessa slutsatser är dock inte särskilt ingående, så mer noggranna numeriska tester krävs för att kunna ge några definitiva svar angående de presenterade doshärmningsfunktionernas användbarhet ipraktiken.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-312162 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Finnson, Anton |
| Publisher | KTH, Matematik (Avd.) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2021:269 |
Page generated in 0.002 seconds