Zero-Shot Large Language Model Agents for Fully Automated Radiotherapy Treatment Planning

📅 发布时间:2026/8/31 7:07:31
Zero-Shot Large Language Model Agents for Fully Automated Radiotherapy Treatment Planning
该文章提出了一种基于零样本大型语言模型(LLM)智能体的全自动调强放射治疗(IMRT)计划生成方案,在头颈部癌症病例中验证了其可行性,生成的计划质量媲美临床手动计划且部分指标更优。一、文章主要内容总结研究背景:放射治疗计划生成依赖人工且流程迭代,全球癌症病例增加导致规划资源紧张,现有自动规划方法(如基于知识、协议、多准则优化、强化学习)存在依赖大数据集、灵活性差等局限,亟需更通用的自动化方案。核心方法:构建LLM智能体,通过临床治疗计划系统(TPS,如Eclipse™)的API直接交互,迭代提取计划中间状态(如剂量体积直方图DVH、目标函数损失),结合算术工具和链式推理,动态调整优化约束值,且全程在零样本场景下进行(无需预训练或微调)。实验设计:以20例头颈部癌症IMRT计划为研究对象,对比LLM生成计划(采用GPT-4.1和GPT-4.1-mini,分有无优化先验两组)与临床手动计划;评估指标包括危及器官(OAR)剂量、最大剂量(Dmax)、适形指数(CI)等,采用Wilcoxon符号秩检验分析差异。关键结果:有优化先验的GPT-4.1(GPT-4.1-WP)表现最优,OAR保护与临床计划相当,热点控制更优(Dmax:106.5% vs 108.8%),适形性更好(PTVboost的CI:1.18 vs 1.39;PTVprimary的CI:1.82 vs 1.88)。无优化先验时,LLM生成计划的OAR剂量显著升高,计划质量下