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基于贝叶斯方法的年龄-时期-队列预测模型的介绍
年龄-时期-队列模型(age-period-cohort model,以下简称APC模型)广泛应用于对慢性病发病率和死亡率变化趋势的分析[1-2]及预测未来疾病负担变化[3-4],并在传染性疾病的分析中也有应用[3-5].该模型考虑的因素包括年龄、时期、队列3个因素,由于3个因素之间存在线性关系而导致参数估计比较困难,若无一定的条件限制,同样的数据用APC模型估计的变化趋势甚至可能出现相反的情况[6].关于APC模型参数估计的方法较多,包括非线性模型法、惩罚函数法、估计函数法、自回归模型等[1],但各种方法均存在不足,且传统的参数估计方法一般只利用样本信息.贝叶斯方法在参数估计时不仅能利用样本信息,还能利用样本外已知的其他信息,即先验信息.笔者将结合肿瘤登记数据的情况,介绍APC模型在预测中的应用及基于贝叶斯马尔可夫链蒙特卡罗算法(MCMC)估计参数.
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射波刀肺部治疗计划不同剂量算法差异的影响因素分析
目的 研究射波刀治疗计划系统的不同剂量算法应用于肺部肿瘤计划剂量计算结果的差异,分析肿瘤体积、位置等因素对计算结果的影响.方法 选取2017年肺部肿瘤病例32例,针对每一病例使用射波刀VSI系统配备的MultiPlan 5.2.1计划系统设计计划,分别采取射线追踪算法和蒙特卡罗算法计算剂量分布,比较两种算法剂量计算结果.结果 据现有病例,两种算法剂量计算结果显示:计划靶区的处方覆盖率、适形指数、新适形指数、均匀性指数的偏差范围分别为0.93%~68. 80%、 0.87%~17. 21%、-212.38%~8. 27%、 0%~15. 17%.结论 射波刀治疗计划系统设计肺部肿瘤计划,肿瘤体积、位置对不同算法剂量计算结果的差异性有较大影响,越小的肿瘤体积、越长的射束异质性路径易于产生更大的差异性,应采用或参考蒙特卡罗算法的计算结果开展治疗.
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不同算法在非均匀组织模体中光子剂量计算精确度比较
目的 比较治疗计划系统(TPS)中光子束剂量的筒串卷积算法(CCC)与笔形束卷积算法(PBC)在非均匀组织中的计算精确度.方法 建立2个虚拟肺模型,一个在光子束单前野入射情况下比较两种算法得到的中心轴上的百分深度剂量(PDD)；另一个在光子束前后对穿野入射,模体中心有一个肿瘤等效组织,两种算法计算光子束穿过肺等效组织到达肿瘤等效组织时肺和肿瘤等效组织中的剂量分布.两种情况下得到的结果与蒙特卡罗(MC)算法计算的结果进行比较.结果 单前野时,光子束从高密度组织入射到低密度的肺等效组织,与MC算法比较PBC算法高估了肺等效组织中的剂量(t=3.90,P=0.012),CCC算法与之接近(t=2.25,P=0.087).前后对穿野时,CCC算法和MC算法计算出的肿瘤等效组织边界剂量都要低于PBC算法的剂量(t=2.43、3.18,P=0.038、0.011),并且能量越高,肺密度越小时,这种差别越大.结论 计算低密度组织中的肿瘤或其后方肿瘤剂量时好采用CCC算法(如肺癌、食管癌以及胀气的直肠和胃后方肿瘤).
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蒙特卡罗系统验证PBC和CCC算法精确度的临床研究
目的 运用蒙特卡罗系统验证PBC、CCC算法在肺癌放疗计划时的精确度.方法 使用Oncentra Masterplan TPS对本院2012-2013年间收治的24例肺癌患者分别进行PBC、CCC计算.设计2个IMRT计划和2个3DCRT计划,将计划的DICOM-RT文件导入蒙特卡罗系统进行剂量重建.配对t检验差异.结果 4个计划中无论是IMRT还是3DCRT计划CCC、PBC计算的靶区平均剂量与蒙特卡罗计算值的差别均随靶体积减小而增大(P=0.00、0.00、0.00、0.00),且IMRT计划比3DCRT的大(P=0.00、0.01).IMRT计划中CCC计算的D98％、D95％、D90％、D50％、D2％与蒙特卡罗计算值差别逐渐减小(P=0.00、0.00、0.00、0.00、0.00),上述现象同样出现在PBC算法中,但CCC计算的3DCRT计划中的不显著(P=0.18、0.08、0.62、0.08,0.97).IMRT和3DCRT计划中,CCC算法高估了整个患侧肺剂量;PBC算法高估了患侧肺V20(P=0.00、0.00),低估了患侧肺V5(P=0.00、0.00),但3DCRT计划中V10值相近(P=0.47).结论 建议在肺癌放疗计划计算时使用精确度更高的算法而不使用PBC算法.蒙特卡罗比其他算法精度更高.
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蒙特卡罗算法的乳腺癌术中放疗剂量优化及临床应用
目的 运用蒙特卡罗算法指导乳腺癌IORT剂量优化并评价临床应用效果.方法 利用MCTP的MCBEAM程序建立加速器乳腺癌IORT的模型,采用自主开发的编辑器将乳腺癌患者术前CT图像编辑成术中状态影像,勾画靶区并分别在靶区前后设置不同厚度等效材料和铅板,通过MCSIM程序运算得到等效材料与铅板佳优化组合.将优化组合应用于23例IORT患者并观察伤口愈合、不良反应、美容效果和肿瘤复发情况.结果 靶区表面加2 ～3 mm等效材料、靶区后缘加5 mm等效材料和2 mm铅板,优化的乳腺癌IORT靶区剂量90％等剂量线基本包绕整个靶区,靶区V9o＞90％、V110＜4％,肺Dmean＜1Gy.23例患者伤口均愈合良好,未出现感染及不良反应,愈合后和术后半年乳房外观优良率达80％以上,未发现肿瘤复发.结论 蒙特卡罗算法指导下的乳腺癌IORT剂量优化方法可靠,靶区剂量分布均匀、理想,患者无不良反应,美容效果满意,值得临床推广应用.
关键词： 蒙特卡罗算法 剂量优化 乳腺肿瘤/术中放射疗法 -
笔形束和蒙特卡罗算法在放疗剂量计算中的比较研究
目前，放疗计划系统内置剂量算法大多是基于笔形束叠代卷积技术。已经有多项研究表明笔形束算法在非均匀介质中存在局限，主要原因是笔形束算法应用一维密度校正不能准确模拟次级电子在非均匀介质中的剂量分布［1?2］。蒙特卡罗模拟算法被公认为目前剂量计算的“金标准”［3?4］。本研究目的是比较笔形束和蒙特卡罗两种算法来在临床剂量计算中剂量分布差异。
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放疗计划系统中空腔边缘剂量计算准确性研究
目的：研究 TPS 中 CCC、AAA 算法在空腔边缘剂量计算的准确性。方法采用EGSnrc软件包的子程序BEAMnrc用对美国瓦里安Trilogy直线加速器进行了蒙特卡罗模拟，并使用IBA蓝水箱三维扫描系统验证了该Monte Carlo算法的准确性，证实蒙特卡罗算法的可靠性。设计一带有不同大小空腔的等效水模体，分别用CCC、AAA算法计算不同大小空腔的等效水体模的中心轴深度剂量分布和侧向剂量profile。深度方向计算结果与蒙特卡罗算法进行比较，侧向剂量profile计算结果与EBT2胶片测量结果进行比较。结果在空腔边缘CCC、AAA算法都高估了剂量。 CCC计算精确性优于AAA，但误差依然存在。这种误差主要与计算网格、射野大小、能量、空腔大小、射野数目有关。结论 TPS中的CCC和AAA剂量计算时还应充分考虑到空腔边缘的电子不平衡。
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肺癌调强计划在水与介质中蒙特卡罗计算的剂量差异
目的 探讨肺癌调强放疗计划时,蒙特卡罗算法计算对水与介质的剂量差异.方法 随机类型抽样法选取10例肺癌患者的5野调强计划,在质量保证模块下以患者自身图像为模体,采用蒙特卡罗算法分别计算两种计划的吸收剂量,计算对实际介质的吸收剂量(Dm)和对水的吸收剂量(Dw);通过剂量体积直方图的剂量体积参数和计划分析,比较两种剂量在患者体内的分布差异.结果 靶区PTV65和PTV50的D50％、D98％和D2％的Dm和Dw差异分别为:-0.3％、-0.2％、0.3％和0.1％、-0.6％、0.4％,其中PTV65的D50％和PTV50的D98％差异有统计学意义(t=-2.536、-3.776,P＜0.05).正常组织的D50％中,脊髓、心脏、肺和食管的Dm与Dw的平均偏差为0.3％、1.1％、-0.2％和-0.1％,脊髓和心脏的Dm比Dw稍低(t=2.535、3.254,P＜0.05);正常组织的D2％的平均偏差为0.3％、-0.6％、-0.7％和0.6％,差异有统计学意义(=2.311、-4.105、-3.878、6.214,P＜0.05).所有剂量的体积偏差均＜2％.对于没有勾画出来的一些骨组织区域,Dm和Dw的偏差＞5％.结论 在临床使用过程中,在考虑骨性组织的受照剂量限制时,需要注意肺癌患者的Dm与Dw的相对偏差.
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153Sm-EDTMP吸收剂量的Monte Carlo和MIRD算法比较
目的以153Sm-乙二胺四甲撑膦酸(153Sm-EDTMP)治疗鼻咽癌多发性骨转移为例,分别用蒙特卡罗法(Monte Carlo,MC)和MIRD方法计算153Sm-EDTMP治疗后病灶和骨髓等靶器官的吸收剂量,探讨其临床应用之不同.方法基于病人时序性SPECT/CT扫描和累积尿液的放射性测定,利用优化的MC EGS4程序和MIRD方法分别计算病灶和其他靶器官的吸收剂量.结果MC EGS4法计算结果提示:病灶内剂量分布不均匀.患者注射153Sm-EDTMP 33.6×37 MBq,左髂骨转移病灶高吸收剂量约为5.6 Gy,病灶边缘的吸收剂量为2.0 Gy,以病灶区高剂量点为参考点,则椎体、皮质、骨髓、脊髓和盆腔组织仅相当于高剂量的37%、12%、13%、21%和2%;MIRD方法的计算数据仅能粗略提示全身红骨髓吸收剂量,为2.39 Gy.结论MC EGS4方法能准确计算病灶、骨髓和其他靶器官的内照射吸收剂量,故可以真正指导核素临床治疗;而MIRD仅能大致评估153Sm-EDTMP的骨髓毒性.
关键词： 蒙特卡罗算法 MIRD算法 153Sm-EDTMP 吸收剂量 -
应用蒙特卡罗算法探讨电子线挡块对输出因子的影响
目的:应用蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)算法探讨电子线挡块对输出因子的影响.方法:针对西门子Primus直线加速器的10 cm×10 cm限光筒,先在此限光筒内设计8个边长为2 cm～9 cm的方野,采用MC算法分别模拟计算它们在6MeV、9 MeV和12 MeV下的输出因子,然后再设计13个不同大小的矩形野,同样采用MC算法计算它们的输出因子,并与采用公式OUF(X,Y)=[OUF(X,X)·OUF(Y,Y)]1/2得到的输出因子进行比较.后,将3 cm×5 cm和4 cm×8 cm两个矩形野的中心分别向左移动4个位置,观察射野中心的位置变化对输出因子的影响.结果:采用上述公式计算矩形野的输出因子能较好地吻合采用MC算法得到的输出因子,两者的差距不超过1.3％.3 cm×5 cm和4 cm×8 cm两个矩形野的中心位置变化对剂量分布影响不大,输出因子差距不超过1.4％.结论:任意大小的矩形野的输出因子均可采用此公式计算得到,前提是须测量较详细的方野的输出因子.电子线射野中心的位置对剂量分布的影响不大.
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153Sm-EDTMP治疗多发骨转移瘤的剂量效应关系初步观察
背景与目的:核素内照射治疗的剂量计算一直是核医学研究的热点和难点之一,用蒙特卡罗法(Monte Carlo,MC)计算153Sm-乙二胺四甲撑膦酸(Samarium-153 ethylenediamine tetramethylene phosphonic acid,153Sm-EDTMP)治疗多发性骨转移患者骨转移灶、骨髓等靶器官的吸收剂量,初步探讨病灶吸收剂量与153Sm-EDTMP止痛疗效的关系.方法:选择鼻咽癌、乳腺癌伴全身多发骨转移患者4例,患者骨痛剧烈,骨痛评分Ⅳ级,按0.65×37 MBq/kg药量静脉注射,行153Sm-EDTMP内照射治疗.基于患者的时序性SPECT/CT扫描和累积尿液的放射性强度测定,确定患者的药物代谢动力学特点,利用MC EGS4程序计算骨转移灶和其它靶器官的吸收剂量及其分布.观察骨痛症状的缓解状况和生活质量的改善情况.结果:153Sm-EDTMP治疗后,患者骨痛明显减轻,骨痛评分达Ⅱ级,持续3～4周.骨转移灶和其它靶器官的三维吸收剂量分布图显示:病灶内剂量分布不均匀.骨转移灶的高吸收剂量约为4.9～5.9Gy,病灶边缘的吸收剂量为2.0 Gy左右,以病灶区高剂量为参考点,则骨髓剂量为0.48～1.1 Gy,骨皮质剂量为0.51～0.85 Gy;病灶周围软组织的吸收剂量为0.01～0.14Gy.结论:按常规单次153Sm-EDTMP治疗,骨转移病灶远未达到30 Gy姑息剂量水平,虽有一定的止痛结果,但止痛持续时间短,疗效有限,与临床观察结果一致.
关键词： 蒙特卡罗算法 153Sm-EDTMP 吸收剂量 剂量效应关系 -
PB 算法与XVMC算法在肺癌和宫颈癌中的剂量学对比
目的：比较MONACO计划系统中PB算法与XVMC算法分别在肺癌和宫颈癌中的剂量学差异。方法：随机选取17例肺癌病例和8例宫颈癌病例，在 MONACO 计划系统上分别采用 XVMC 算法和 PB 算法设计计划，分析两种算法在肺癌和宫颈癌中靶区和危及器官的剂量学差异。结果：PB算法与XVMC算法在肺癌和宫颈癌中的靶区剂量学参数差异均有统计学意义（P ＜0．001）；在肺癌中，脊髓的 Dmax、心脏的 D33以及食管的Dmax，双侧肺组织的 V5差异有统计学意义（P ＜0．05）；在宫颈癌中，小肠、膀胱以及直肠的平均剂量Dmean，小肠的V30、V40以及膀胱、直肠的V20、V30、V40差异均有统计学意义（P ＜0．05）。结论：PB算法在胸部肿瘤（肺癌）的VMAT计划中，无论靶区还是危及器官，其剂量计算精确度与XVMC算法相比差异均有统计学意义；在腹部肿瘤（宫颈癌）中，两种算法的靶区剂量学差异范围较小，危及器官的差异主要体现在小肠、膀胱和直肠的受照射体积（V20、V30、V40）。
