目的 分析容积弧形调强放疗计划执行时间与加速器参数的关系,探索改进加速器参数以缩短治疗时间的方法.方法 用简单随机方法选择2017年3月—2017年7月在中国医学科学院肿瘤医院完成容积弧形调强放疗患者的25个治疗计划,通过软件对加速器参数进行建模.分别对常规分割和大分割计划,模拟独立提高机架旋转速度、剂量率、多叶准直器(MLC)叶片速度3个加速器参数时,治疗时间的相对变化,以确定哪个参数对治疗时间的限制最强;模拟只提高限制最强的参数的速度,得到在此过程中3个参数对治疗时间限制强弱的动态变化情况.对测得的数据进行统计描述.结果 对于单次剂量为2 Gy的常规分割计划,机架旋转速度是计划执行时间的主要限制因素,机架旋转速度提高超过15％时,叶片运动速度成为计划执行时间的最主要的限制因素.对于单次剂量为5 Gy的大分割计划,剂量率是计划执行时间的最主要的限制因素,剂量率提高12％以上时,机架旋转速度成为计划执行时间最主要的限制因素.结论 容积弧形调强放疗计划执行时间与加速器参数的关系依赖于计划本身的特点,通过改进加速器参数来缩短计划执行时间时,要综合考虑不同机器参数及计划特点之间的关系.

目的:探讨RapidPlan模型在不同多叶准直器（MLC）系统间的建模和拓展应用情况。方法:选取北京大学肿瘤医院2014年5月至2015年6月接受放疗的直肠癌患者的历史计划（配置为MMLC加速器）共81例和2017年11月至2019年5月接受立体定向放疗（SBRT）的肺癌患者的历史计划（配置为HDMLC的加速器）共35例，分别训练M_ MMmlc和M_ HDmlc RapidPlan模型，测试它们在同种及另一种MLC计划上的应用效果。 结果:无论对于M_ MMmlc还是M_ HDmlc，两种MLC配置下RapidPlan对于相同病例在相同布野条件下生成的优化参数完全相同。将两种MLC配置下优化的计划分别归一至靶区满足最低处方要求后：（1）M_ MMmlc优化的两种MLC计划的平均DVH几乎重合，差异幅度不超过2%，PGTV靶区剂量适形性相似，但HDMLC的均匀性指数（HI）比MMLC低20%，除此之外的剂量学参数总体最大差异不超过0.97%；（2) M_ HDmlc优化的PTV与IGTV DVH的尾部：HDMLC高于MMLC。其余DVH几乎重合。HDMLC计划与MMLC计划相比具体剂量学参数表现为：PTV适形指数（CI）值低0.96%；HI值高1.75%；16项危及器官剂量学参数中的9项前者表现更优；正常肺的V 5 Gy（ P<0.05）、V 10 Gy、V 20 Gy（ P<0.05）、D 1000 cm3均更低；脊髓最大剂量高2.07%，D 0.35 cm3高2.88%，D 1.2 cm3高3.99%（ P<0.05）。 结论:RapidPlan模型在不同MLC之间展现了良好的拓展性和可共享性，HDMLC相对于MMLC的剂量学优势在肺SBRT患者的小体积肿瘤上有所体现，该差异可以作为未来自动计划设计选择MLC配置的一个指导。

目的:探讨可解释的机器学习模型预测急性缺血性脑卒中预后的应用价值。方法:选取广东医科大学附属湛江中心医院神经内科自2020年3月至2023年10月实施静脉溶栓治疗的296例急性缺血性脑卒中患者为研究对象，随访3个月后使用改良Rankin量表评估预后（0~2分定义为预后良好，3~6分定义为预后不良）。回顾性收集患者的临床资料，并采用多因素Logistic回归分析筛选出患者预后的独立影响因素。以3∶2比例将患者随机分为训练集（ n=178）和测试集（ n=118），以预后独立影响因素为特征变量训练10种机器学习模型（逻辑回归、随机森林、支持向量机、朴素贝叶斯、线性判别分析、混合判别分析、灵活判别分析、梯度增强机、极端梯度提升和分类梯度提升），分别使用校准曲线、精确-召回曲线、精确-召回增益曲线及受试者工作特征曲线评估这10种机器学习模型的预测性能，使用Shapley加法解释（SHAP）对机器学习模型附加解释和可视化（包含全局解释和局部解释）。 结果:296例患者中预后不良72例。年龄（ OR=1.039，95% CI：1.008~1.072， P=0.015）、美国国立卫生研究院卒中量表评分（ OR=1.213，95% CI：1.000~1.337， P<0.001）、格拉斯哥昏迷量表评分（ OR=0.470，95% CI：0.289~0.765， P=0.002，）、卒中预测工具-Ⅱ评分（ OR=1.257，95% CI：1.043~1.516， P=0.016）、C反应蛋白水平（ OR=1.709，95% CI：1.398~2.087， P<0.001）和血小板计数（ OR=0.988，95% CI：0.978~0.998， P=0.016）是患者预后的独立影响因素。在10种机器学习模型中，极端梯度提升模型预测患者预后的性能最高（校准曲线评估示一致性指数为0.896，精确-召回曲线评估示曲线下面积为0.791，精确-召回增益曲线示曲线下面积为0.363，受试者工作特征曲线示曲线下面积为0.856）。全局解释中SHAP直观图显示特征变量的重要性排序依次为C反应蛋白、美国国立卫生研究院卒中量表评分、血小板计数、格拉斯哥昏迷量表评分、卒中预测工具-Ⅱ评分和年龄；SHAP散点图可视化了6个特征变量的贡献方向，呈"两端分布"现象；SHAP依赖图显示了6个特征变量的观测值与SHAP值间的依赖关系，其中C反应蛋白趋势最为显著。SHAP力图为单个样本提供了局部解释，使得极端梯度提升模型更加透明和可解释性。 结论:基于年龄、美国国立卫生研究院卒中量表评分、格拉斯哥昏迷量表评分、卒中预测工具-Ⅱ评分、C反应蛋白水平和血小板计数为特征变量的极端梯度提升模型预测急性缺血性脑卒中患者预后的性能最优，在此基础上结合SHAP进行模型解释和可视化，有助于理解各特征变量对预测结果的贡献大小及方向。

目的:探讨同时性结直肠癌肝转移(sCRLM)术后早期复发的定义及其影响因素。方法:收集2008年12月至2016年12月中国医学科学院肿瘤医院肝胆外科sCRLM患者的临床病理资料。通过限制性立方条分析，探索复发出现的早晚与远期预后的关系，依次行单因素Cox、多因素Cox分析验证6个月作为早期复发定义界点的可行性。随后应用逻辑回归、支持向量机、决策树、随机森林、人工神经网络及XGBoost机器学习的特征变量选择算法，综合排名临床病理变量对6个月内早期复发的重要度，并按综合排名顺序依次将变量引入逻辑回归模型，观察逻辑回归模型的受试者工作特征曲线(ROC)，根据ROC下面积、赤池信息准则、贝叶斯信息准则筛选最佳变量组合，将其纳入多因素逻辑回归分析，进而筛选出早期复发的独立性危险因素。随后对独立危险因素中的治疗性因素行逆概率加权(IPTW)方法分析，在降低协变量的标准化均数差的条件下进一步确认治疗性因素对sCRLM患者肝切除术后早期复发的影响。结果:共纳入228例sCRLM患者，随访2.10～108.57个月，男性142例，女性86例，年龄(55.89±0.67)岁。在170例(74.6%)复发患者中，限制性立方条分析确定无病生存期(DFS)与总生存期(OS)的风险比( HR)满足线性关系( P<0.05)，且在所有患者中，Cox分析发现6个月作为早期复发的时间界点具有显著的可行性( HR＝3.405, 95% CI: 2.098～5.526, P<0.05)。所有患者中93例(40.79%)出现早期复发，早期复发患者的生存率明显低于无早期复发患者( HR＝3.405, 95% CI: 2.098～5.526, P<0.05，5年生存率分别为14.0%、52.0%)。六种机器学习算法联合多因素逻辑回归分析确定淋巴结清扫数量>22个( OR＝0.258，95% CI: 0.132～0.506, P<0.05)是早期复发的保护性因素，而肝转移癌数量>3个( OR＝4.715, 95% CI：2.467～9.011, P<0.05)和术后出现并发症( OR＝2.334, 95% CI: 1.269～4.291, P<0.05)是早期复发的独立性风险因素。IPTW分析法在充分降低协变量混杂影响的条件下经因果推论证实淋巴结清扫数量>22个是DFS的保护性因素(IPTW HR＝0.4887, P<0.05)，且也是术后早期复发的保护性因素(IPTW OR＝0.29, P<0.05)，但与OS无关(IPTW HR＝0.6951, P>0.05)。 结论:sCRLM术后6个月作为早期复发定义界点具有显著可行性，早期复发患者的长期生存差，sCRLM术后早期复发的独立性影响因素是淋巴结清扫数量、肝转移癌数量和术后并发症。

目的:探讨容积调强弧形治疗不同计划系统、不同多叶准直器（MLC）类型和不同治疗部位的计划复杂性差异，提出复杂性评分用于计划质量控制。方法:统计Monaco和Eclipse系统，Agility、M-MLC和高分辨率MLC，鼻咽癌、肺癌和宫颈癌12个复杂性指标，计算复杂性指标Spearman相关系数，执行主成分分析将原数据集维数降至前两个主成分并解释其物理意义，计算复杂性评分并为计划质控建立容差和干预限值，分析复杂性指标与 γ验证通过率相关性。 结果:Monaco与Eclipse除射束孔径子区域个数外，其他复杂性指标均有显著性差异，Monaco MLC子野更规则但机器跳数更高、叶片间距更小、运动距离更长，高分辨率MLC由于叶片宽度更窄显著提高MLC形状相关复杂性指标。主成分分析前两个主成分包含原数据集中超过80%的可变性，复杂性评分为前两个主成分加权均值。不同设备和部位复杂性评分不一样，以均值加标准差为容差限值，均值加2倍标准差为干预限值。复杂性特征和复杂性评分与 γ通过率相关系数较小，呈弱相关或不相关，却有统计学意义。 结论:不同计划系统、MLC类型和治疗部位复杂性指标存在较大差异，复杂性评分为有用质控工具。

目的:提出可应用于图像质量差、多叶准直器（MLC）遮挡和非刚性变形的兆伏级图像的无标记射束方向观（BEV）肿瘤放疗跟踪算法。方法:采用窗口模板匹配、图像结构转换和demons非刚性配准方法，解决兆伏级图像中的配准问题。在模体中生成质量保证（QA）计划并在加速器上手动设置治疗偏移后执行，收集治疗过程中的682幅电子射野影像装置（EPID）图像作为固定图像；同时采集计划系统中对应射野角度的数字重建影像（DRR）图作为浮动图像，验证算法的准确性。此外收集21例肺部肿瘤治疗患者的共533对图像进行肿瘤跟踪研究，提供治疗过程中肿瘤位置变化定量结果。图像相似度用于跟踪结果的第三方验证。结果:算法可应对不同程度（10%~80%）的图像缺失，模体验证中86.8%的跟踪误差在3 mm以下，80%在2 mm以下。配准前后归一化互信息（NMI）变化为（1.182±0.026）~（1.202±0.027）（ P<0.005），豪斯多夫距离（HD）变化为（57.767±6.474）~（56.664±6.733）（ P<0.005）。病例结果以平移为主（-6.0~6.2 mm），但非刚性形变仍存在。配准前后NMI变化为（1.216±0.031）~（1.225±0.031）（ P<0.005），HD变化为（46.384±7.698）~（45.691±8.089）（ P<0.005）。 结论:本文算法可应对不同程度图像缺失，且在数据缺失图像的非刚性配准中表现较好，适用于不同放疗技术，为多模态、部分数据及图像质量较差的兆伏级图像处理提供了参考思路。

目的:基于机器学习提出可应用于低图像质量、多叶准直器(MLC)遮挡和非刚性变形兆伏级(MV)图像的无标记射束方向观(BEV)肿瘤放疗跟踪算法。方法:采用窗口模板匹配法和Voxelmorph端到端无监督网络，处理MV图像中的配准问题。使用动态胸部模体，验证肿瘤跟踪算法的准确性。将模体质量保证(QA)计划在加速器上手动设置治疗偏移后执行，收集治疗过程中的682幅电子射野影像系统(EPID)图像作为固定图像；同时采集计划系统中对应射野角度的数字影像重建(DRR)图作为浮动图像，进行靶区跟踪研究。收集21例肺部肿瘤放疗的533对EPID和DRR图像进行肿瘤跟踪研究，提供治疗过程中肿瘤位置变化定量结果。图像相似度用于算法的第三方验证。结果:算法可应对不同程度(10%~80%)的图像缺失，且对数据缺失图像的非刚性配准表现较好。模体验证中86.8%的跟踪误差<3 mm，<2 mm的比例约80%作用。配准后标准化互信息(NMI)由1.18±0.02提高到1.20±0.02( t＝－6.78， P＝0.001)。临床病例肿瘤运动以平移为主，平均位移3.78 mm，最大位移可达7.46 mm。配准结果显示存在非刚性形变，配准后NMI由1.21±0.03增至到1.22±0.03( t＝－2.91， P＝0.001)。 结论:肿瘤跟踪算法跟踪精度可靠且鲁棒性好，可用于无创、实时、无额外设备和辐射剂量的肿瘤跟踪。

目的:研究基于Halcyon 2.0和Truebeam两种加速器设计的容积调强弧形治疗（VMAT）计划，在患者不同部位的剂量学质量和计划复杂度差异。方法:回顾性选取头颈部、胸部、腹部、盆腔四种部位的Halcyon 2.0 VMAT计划49例，并以相同优化参数重新设计Truebeam VMAT计划，比较两种计划的剂量学和复杂度指标差异， P<0.05表示差异有统计学意义。 结果:对于靶区，Halcyon 2.0在头颈部和胸部计划中具有较优的均匀性指数（HI）和适形性指数（CI），在腹部计划中具有较优的D 98%和CI，在盆腔计划中具有较优的D 2%。对于危及器官，Halcyon 2.0在胸部计划中的双肺D 20%、D mean和心脏D mean均低于Truebeam（ P值均<0.05）。对于复杂度指标，Halcyon 2.0头颈、腹部和盆腔计划的中位平均子野面积变化率（AAV）分别为0.414、0.425和0.432，优于Truebeam的0.385、0.368和0.361；在腹部和盆腔计划中，Halcyon 2.0的中位调制复杂度分数（MCS）分别为0.320和0.303，优于Truebeam的0.268和0.282（ P值均<0.05）；Halcyon 2.0所有部位计划的中位小孔径分数（SAS）均优于Truebeam，且中位计划平均射野面积（PA）均大于Truebeam（ P值均<0.05）。 结论:基于Halcyon 2.0和Truebeam两种加速器设计的VMAT计划，在剂量学质量上相当，部分情况下前者略优，但是由于前者较低的计划复杂度，使其在临床应用中具有相对优势。

目的:设计并实现一种第6代射波刀(CK-M6)多叶光栅(MLC)模式的日常输出稳定性晨检方法。方法:将20 cm×20 cm×10 cm验证体模(Phantom)，经CT扫描后图像传入Precision计划系统，采用Fiducial追踪方式实现加速器输出前端与Phantom表面相对固定位置的高精度对准，设计10 cm×10 cm的MLC照射野且输出200 MU的晨检计划DailyCheck，进行重复性、灵敏度与准确度测量，并采用人工Fixed方式及研究所设计的DailyCheck方式对CK-M6进行1个月连续检测。结果:DailyCheck 10次重复性测量均值为492.28 pC，标准差为0.09，具有较好的稳定性；测量值对系统输出剂量呈线性响应，二者相关系数 R2>0.999；当Phantom相对加速器输出前端中心位置的左右/前后方向上具有2 mm位置偏差时，位置所引起的测量误差等效于1.24 MU的输出剂量偏差；采用人工Fixed方式及DailyCheck方式连续测量结果均在允许限值内，且二者具有较好的一致性。 结论:通过验证体模Fiducial追踪所建立的DailyCheck晨检方式能简便、快捷、精准的实现CK-M6系统MLC模式下输出剂量稳定性的日常检测，可广泛用于临床CK-M6系统的质量控制。

患者女，47岁，因"发现肝硬化，脾切除术后12年，间断呕血、黑便3 d，加重18 h"入院。既往史：4个月前于当地医院诊断乳腺癌，行左乳乳腺癌根治术，术后病理乳腺浸润性导管癌伴黏液腺癌，术后口服来曲唑2个月后因肝功能异常停药。入院查体：贫血貌，蛙状腹，移动性浊音阳性。入院后辅助检查：①肝功能：天冬氨酸转氨酶59.8 U/L，γ-谷氨酰转移酶92.2 U/L，总胆红素141.1 μmol/L，直接胆红素77.4 μmol/L，总胆汁酸254.9 μmol/L；凝血常规：凝血酶原时间16.7 s，凝血酶原活动度49%，国际标准化比值1.53；肿瘤标志物：细胞角蛋白19片段6.33 μg/L，CA125 79.89 μg/L，鳞状细胞癌抗原1.72；血红蛋白68 g/L；超敏C反应蛋白15.43 mg/L；IgA 8.60 g/L；余肝炎病原学、IgM、IgG、IgG4、补体C3、补体C4及自身免疫性肝病9项等均阴性。②肝脏血管超声检查：非典型肝炎后肝硬化背景，肝体积增大，右肝斜径160 mm，各叶比例尚协调，肝实质回声不均，沿肝内网络分隔呈片状，未见占位(图1，2)；肝内网络系统回声增强增宽，沿网格系统观察未见扩张胆管，伴行之细小门静脉分支未显示，肝动脉系统显著弥漫增宽(图3~5)；门静脉系统仅见门静脉主干及左右支，主干内径11.9 mm，左支矢状部内径8.4 mm，右支内径4.8 mm。彩色多普勒血流显像(color Doppler flow imaging，CDFI)：管腔内血流通畅，呈向肝血流(图4)，主干峰值流速为20 cm/s。频谱多普勒(pulsed wave Doppler，PW)：主干频谱呈动脉样波动；门静脉左支矢状部旁肝动脉内径增宽，宽约3.4 mm，峰值流速277 cm/s；脾脏切除病史；胃底食管静脉迂曲、扩张，血流通畅。三条肝静脉走行规则，形态欠规整，CDFI显示肝静脉血流通畅。超声提示：①门静脉高压，建议除外门静脉系统发育不良可能；②门静脉-肝动脉瘘可能。下腔静脉超声检查：下腔静脉走行正常，肝后段管腔变细，前后径3.69 mm，流速229 cm/s，腹腔段未见增宽，前后径14.8 mm，流速25.9 cm/s，CDFI示全程血流通畅，PW示随呼吸静脉频谱期相性存在。提示：下腔静脉肝后段管径变细，考虑增大的肝脏压迫所致。全腹增强CT：①肝硬化、腹水、门静脉高压伴侧支循环开放；②肝组织密度及强化改变(图6)，请结合病史，建议进一步检查；③肝左叶钙化灶；④肝内动静脉瘘？⑤脾切除术后。增强CT三维重建：肝总动脉及其分支走行如常；门静脉主干及左右支可见，左右支远端呈残根状，未见远端门静脉分支；胃周见增多迂曲静脉汇集一支粗大血管(胃左静脉)汇入门静脉主干。数字减影血管造影(DSA)检查：门静脉主干及左右支显示良好，二级以上属支随着时间延迟逐渐迂曲紊乱(图7)；胃左静脉主干明显增粗，可见迂曲的血管影和曲张的食管静脉。经颈静脉肝组织穿刺活检，病理回报：考虑肝血管病变。标本切片送外院会诊，诊断肝脏上皮样血管内皮瘤：切片见肿瘤组织，其间散在残留的汇管区成分与肝细胞片团，瘤细胞大部分呈梭形、散在分布，部分形成不规则腔隙；另见肿瘤组织沿肝窦浸润并破坏邻近肝实质。免疫组化示CD31、CD34、Ki-67、ERG均阳性。为明确肝外有无转移，行PET-CT检查：肝脏弥漫高代谢灶，延迟显像代谢进一步增高，考虑恶性病变；余脏器未见明显高代谢灶。综上所述，临床诊断为肝脏上皮样血管内皮瘤。患者在等待肝移植治疗期间死于严重感染和多器官功能障碍。本研究经医院伦理委员会审批同意(批号：AF-IRB-032-06)。