{
 "task_slug": "mri-2slice-observation-geometry",
 "question": "在严格等观测预算(2 个切片)下,正交双切片(矢状+冠状)相比平行双切片(2 个矢状,间距 d),能否显著降低实时 MRI 引导放疗中低秩运动模型驱动的三维形变场重建误差?误差差异由哪条物理机制(穿层位移不可观测)解释?",
 "falsifiable_prediction": "预测:在 K=3、sigma_sag=0.5mm、alpha=1、非交错的默认设定下,正交臂相对最佳间距平行矢状臂的 dvf_rmse3d_mm 改善 < 0.5mm 且 < 20% 相对值,27 个配对样本中方向为正的 <= 19 个;同时平行矢状臂的 rmse_lr_mm >= 正交臂的 1.5 倍,但 LR 方向贡献的平方误差占比 < 15%。推翻条件(任一):(a) 正交改善 >= 0.5mm 且 >= 20% 且配对 bootstrap 95% CI 下界 > 0;(b) 平行矢状以同等幅度反超;(c) 平行矢状的 rmse_lr_mm 不到正交的 1.5 倍(说明穿层不可观测的机制解释错误)。",
 "dataset": "ETH Zurich CVL 4DMRI 公开集,直接下载 https://people.ee.ethz.ch/~organmot/downloads/data_all_subj.zip (34MB, 无需注册, 学术用途, 须引用 www.vision.ethz.ch/4dmri 与 von Siebenthal 2005 MICCAI)。本地已缓存于 /home/ubuntu/scratch/mri-geom-probe/data_all_subj.zip。使用 motionfields/motionfield_subj{A,B}_cyc{n}_ds5.txt(5mm 各向同性网格点轨迹,A 8219 点/4 周期,B 10125 点/5 周期)。解析注意:文件首行为元数据行 'nPoints dt nTimeSteps 0 0',np.loadtxt(comments='#') 会当数据读入必须剥掉;其后每行为 [点号, t, x, y, z]。轴向校验闸门(必须重跑并断言):axis0=AP 跨度约120mm, axis1=SI 跨度约156mm 且最大位移约17.8mm, axis2=LR 跨度约77mm(受试者A ds15 实测值);对不上则中止。位移定义 d_i(t)=p_i(t)-p_i_ref,p_i_ref 取参考周期(A、B 均为 cyc3)第0帧位置,严禁用各周期自身 t=0(实测 A cyc1 首帧相对参考周期已平均偏 3.81mm、最大 9.46mm)。外部量级核对(可选,不参与几何对照):TrackRAD2025, https://doi.org/10.57967/hf/4539",
 "arms": [
  {
   "name": "baseline-single-sagittal",
   "is_baseline": true,
   "what": "单个矢状切片,过靶区中心,层厚5mm。临床现状配置(TrackRAD2025 的 585 例真机数据全为矢状单层)。半预算参照,用于量化第二层的边际价值。"
  },
  {
   "name": "parallel-2sag",
   "is_baseline": false,
   "what": "2 个矢状切片(法向=LR),LR 方向间距 d,关于靶区中心对称放置。"
  },
  {
   "name": "parallel-2cor",
   "is_baseline": false,
   "what": "2 个冠状切片(法向=AP),AP 方向间距 d,对称放置。对称性检查,排除'矢状本身就好'的混淆。"
  },
  {
   "name": "orthogonal-sag-cor",
   "is_baseline": false,
   "what": "1 矢状 + 1 冠状,两平面交线过靶区中心。"
  },
  {
   "name": "oracle-full-dvf",
   "is_baseline": false,
   "what": "用全体网格点的三维真值位移拟合 PCA 系数(不做切片采样、不加噪声)。上界臂,用于分离 PCA 截断误差与观测几何误差。"
  }
 ],
 "metrics": [
  {
   "name": "dvf_rmse3d_mm",
   "higher_is_better": false,
   "what": "留出周期全部时间帧、全体网格点上三维位移误差向量模长的 RMSE(mm)。首要指标。"
  },
  {
   "name": "dvf_p95_mm",
   "higher_is_better": false,
   "what": "逐点三维误差幅值的 95 分位(mm),刻画尾部/最坏情况。"
  },
  {
   "name": "roi_centroid_err_mm",
   "higher_is_better": false,
   "what": "半径 20mm 球形靶区内点的平均位移(质心位移)的三维误差(mm)。"
  },
  {
   "name": "rmse_si_mm",
   "higher_is_better": false,
   "what": "SI(axis1)方向位移误差 RMSE(mm)。"
  },
  {
   "name": "rmse_ap_mm",
   "higher_is_better": false,
   "what": "AP(axis0)方向位移误差 RMSE(mm)。"
  },
  {
   "name": "rmse_lr_mm",
   "higher_is_better": false,
   "what": "LR(axis2)方向位移误差 RMSE(mm)。用于检验穿层不可观测的机制解释。"
  },
  {
   "name": "log10_cond_obs",
   "higher_is_better": false,
   "what": "观测算子法方程 (A^T A + 正则) 的条件数以 10 为底的对数,连接几何与可辨识性。"
  },
  {
   "name": "n_observations",
   "higher_is_better": false,
   "what": "该臂实际参与拟合的观测标量个数,用于核验等预算对齐(报告用,非优化目标)。"
  }
 ],
 "sweep": {
  "K_modes": [
   "1",
   "2",
   "3",
   "5",
   "8"
  ],
  "parallel_spacing_mm": [
   "10",
   "20",
   "30",
   "50"
  ],
  "sigma_sag_mm": [
   "0.0",
   "0.5",
   "1.0"
  ],
  "alpha_coronal_noise_ratio": [
   "1.0",
   "1.5",
   "2.0"
  ],
  "interleave": [
   "false",
   "true"
  ],
  "roi_site": [
   "liver_dome",
   "liver_inferior",
   "liver_lateral"
  ]
 },
 "seeds": [
  0,
  1,
  2
 ],
 "budget_minutes": 45,
 "cpu_feasible": true,
 "out_of_scope": [
  "不做图像域仿真:观测量取自已有配准点轨迹,不模拟 cine 图像、k 空间欠采样、MR 伪影或面内配准失效;冠状面配准更难仅用 alpha 噪声比近似",
  "不做 GPU / RTX 5070 复现,不训练任何深度网络;结论仅适用于线性低秩(PCA)运动模型",
  "不使用真实 GTV 轮廓(ETH 数据无靶区标注),以半径 20mm 球形 ROI 替代",
  "不做儿童数据外部验证(无带三维真值形变场的公开儿童 4D-MRI)",
  "不做延迟建模与运动预测,假设零系统延迟",
  "仅肝脏、成人、自由呼吸,2 例受试者 9 个呼吸周期;不外推到肺、胰腺或其他部位",
  "不给出临床推荐,不声称任何摆位应用于实际治疗",
  "TrackRAD2025 仅用于单矢状臂的量级一致性核对,不参与几何对照(其数据全为矢状 2D 且无三维真值)"
 ]
}