×

将数据包络分析集成到头颈癌患者的放射治疗计划中。 (英语) Zbl 1487.90665号

摘要:放射治疗(RT)照射患者的肿瘤体积,同时最大限度地减少对健康组织和周围危险关键器官(OAR)的损伤。在传统的放疗规划过程中,放疗规划人员必须反复调整规划目标(肿瘤或OAR剂量水平)或规划目标的权重,直到获得满足最低要求的可接受计划。在这个迭代过程的最后,仍然不知道这个计划是否对患者来说是最好的。肿瘤学家审查每个计划,并决定使用该计划进行治疗或要求进一步制定计划,这可能会或可能不会导致审查计划的实际改进。
我们描述了如何将数据包络分析(DEA)用作实时决策支持工具,通过将每个新计划与以前临床批准的计划库进行基于知识的比较,来评估头颈癌患者放疗计划的质量。该库允许进行基准测试,从而使规划师和肿瘤学家更好地了解其计划的相对质量及其改进潜力,从而提高资源利用率和患者的治疗质量。我们基于DEA的方法提供了一种新的方法,可以在基准过程中捕获计划质量的多种度量以及患者之间的解剖差异。我们给出了一组基准实例的DEA模型和结果。将基于DEA的质量反馈集成到RT规划过程中的初步结果表明,在这种情况下,运筹学可以显著提高规划质量。

MSC公司:

90 C90 数学规划的应用
90B50型 管理决策,包括多个目标
90C29型 多目标规划
92 C50 医疗应用(通用)

软件:

github
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: DOI程序

参考文献:

[1] 艾伦·R。;Athanassopoulos,A。;Dyson,R。;Thanasoulis,E.,《数据包络分析中的权重限制和价值判断:进化、发展和未来方向》,《运筹学年鉴》,13-34(1997)·Zbl 0890.90002号
[2] 阿拉贡,Y。;Daouia,A。;Thomas-Agnan,C.,《非参数前沿估计:基于条件分位数的方法》,《计量经济学理论》,358-389(2005)·Zbl 1062.62252号
[3] 巴丁,L。;Darairo,C。;Simar,L.,《如何在非参数生产模型中测量环境因素的影响》,《欧洲运筹学杂志》,818-833(2012)·Zbl 1292.62149号
[4] 银行家,R。;Charnes,A。;Cooper,W.,《数据包络分析中估算技术和规模效率的一些模型》,《管理科学》,1078-1092(1984)·Zbl 0552.90055号
[5] 银行家,R。;Morey,R.,外源固定输入和输出的效率分析,运筹学,513-521(1986)·Zbl 0609.90074号
[6] 银行家,R。;Morey,R.,分类变量在数据包络分析中的使用,管理科学,1613-1627(1986)
[7] 布兰克,J。;Valdmanis,V.,《荷兰医院的环境因素和生产力:半参数方法》,《医疗管理科学》,27-34(2010)
[8] Bokrantz,R.,《多标准放射治疗计划中帕累托表面的分布式近似》,《医学与生物物理》,3501-3516(2013)
[9] 布里德维尔德,S。;Craft,D。;van Haveren,R。;Heijmen,B.,放射治疗中的多标准优化和决策,《欧洲运筹学杂志》,277,1-19(2019)·Zbl 1430.90503号
[10] 卡扎尔斯,C。;弗洛伦斯,J。;Simar,L.,《非参数前沿估计:稳健方法》,《计量经济学杂志》,1-25(2002)·Zbl 1051.62116号
[11] Chilingerian,J。;Sherman,H.,《利用DEA对医生执业模式进行基准测试:成本控制的多阶段方法》,《运营研究年鉴》,83-116(1997)
[12] 库克·W·。;音调,K。;Zhu,J.,《数据包络分析:选择模型之前》,Omega,1-4(2014)
[13] 库珀,W。;塞福德,L。;Zhu,J.,《数据包络分析手册》,第二版(2011年),施普林格出版社:施普林格纽约-多德雷赫特-海德堡-伦敦
[14] 科特鲁茨,C。;拉哈纳斯,M。;卡帕斯,C。;Baltas,D.,外照射适形放射治疗的基于多目标梯度的剂量优化算法,医学和生物学物理学,2161-2175(2001)
[15] Craft,D。;哈拉比,T。;Bortfeld,T.,《调强放射治疗中权衡的探索》,《医学和生物学中的物理学》,5857-5868(2005)
[16] Craft,D。;哈拉比,T。;Shih,H。;Bortfeld,T.,多目标放射治疗计划中的近似凸Pareto曲面,医学物理学,3399-3407(2006)
[17] Craft,D。;哈拉比,T。;施,H。;Bortfeld,T.,《实用多目标IMRT治疗规划方法》,《国际放射肿瘤学生物物理杂志》,1600-1607(2007)
[18] 埃尔戈特,M。;居勒,C。;哈马彻,H。;Shao,L.,调强放射治疗中的数学优化,《手术研究年鉴》,175,309-365(2010)·Zbl 1185.90219号
[19] 费雷拉,D。;Marques,R.,《有序-α稳健非参数方法的进步:包含权重限制、凸性和非变量规模收益率》,运筹学,1011-1046(2020)
[20] 费雷拉,D。;马奎斯,R。;Nunes,A.,《卫生部门的范围经济:葡萄牙医院案例》,《欧洲运筹学杂志》,716-735(2018)·Zbl 1403.90671号
[21] Fredriksson,A.,《在参考剂量约束下通过优化自动改进放射治疗计划》,《医学和生物物理》,577799-7811(2012)
[22] 弗雷德里克森,A。;Bokrantz,R.,《通过结合共享和个人光圈实现多标准IMRT治疗计划的可交付导航》,《医学与生物物理》,7683-7697(2013)
[23] 油炸,H。;Lovell,C。;施密特,S。;Yaisawang,S.,《数据包络分析中的环境影响和统计噪声核算》,《生产力分析杂志》,157-174(2002)
[24] 油炸,H。;施密特,S。;Yaisawang,S.,《将操作环境纳入技术效率的非参数测量》,《生产力分析杂志》,249-267(1999)
[25] 好,D。;Lo,J。;李·R。;吴杰。;尹,F。;Das,S.,《一种基于知识的方法来改善和均匀化治疗中心间调强放射治疗规划质量:前列腺癌规划的示例应用》,《国际放射肿瘤学、生物学、物理学杂志》,第87期,第176-181页(2013年)
[26] 哈斯,O。;伯纳姆,K。;Mills,J.,放射治疗计划的混合优化技术,(1998年IEEE控制应用国际会议论文集
[27] Hamacher,H.W。;库弗,K.-。H.,逆向放射治疗规划:一种多目标优化方法,(《应用于卫生服务的运筹学欧洲工作组第24次会议记录》,《应用于健康服务的运营学欧洲工作小组第24次大会记录》,意大利罗马(1999)),177-189,监测、评估和规划卫生服务
[28] Hamacher,H.W。;库弗,K.-。H.,逆向放射治疗计划-多目标优化方法,离散应用数学,145-161(2002)·Zbl 0995.92024号
[29] 贾夫雷,D.G.(2015)。第十四章癌症的放射治疗。H.J.Gelbrand,《疾病控制优先事项》(第3版)。(第3卷)。华盛顿特区:国际复兴开发银行/世界银行。
[30] Kazhdan,M。;西马里,P。;麦克纳特,T。;吴,B。;雅克·R。;Chuang,M.,放射治疗计划的形状关系描述符,(医学图像计算和计算机辅助干预会议录-MICCAI 2009(2009),施普林格-柏林-海德堡),100-108
[31] 科尔,S。;肖恩菲尔德,J。;Fügener,A。;布伦纳。,J.,《数据包络分析(DEA)在医疗保健中的应用,以医院为重点》,《医疗保健管理科学》,245-286(2019)
[32] 库弗,K.-。H。;Scherrer,A。;蒙兹,M。;阿隆索,F。;Trinkaus,H。;Bortfeld,T.,调强放射治疗-大规模多标准编程问题,OR Spectrum,223-249(2003)·Zbl 1018.92015年
[33] 拉哈纳斯,M。;Schreibmann,E。;Baltas,D.,《采用无约束梯度优化算法的调强放射治疗多目标逆规划》,《医学和生物物理》,2843-2871(2003)
[34] 拉哈纳斯,M。;Schreibmann,E。;北卡罗来纳州米利科维奇。;Baltas,D.,用多目标进化算法进行调强束辐射治疗剂量优化,(进化多准则优化会议论文集,第二届国际会议,EMO 2003。进化多准则优化会议录,第二届国际会议,EMO 2003,葡萄牙法罗(2003),441-648·Zbl 1036.90544号
[35] 林,K。;Ehrgott,M.,基于临床标准的外部放射治疗计划多目标导航,《多标准决策分析杂志》,31-41(2018)
[36] Lin,K。;Raith,A.,《头颈部放射治疗计划分类的随机森林模型》,(2018年NZSA和ORSNZ联合会议论文集。2018年NZSA和ORSNZ联合会议文献集,PalmerstonNorth(2018)),1-9
[37] Lin,K。;辛普森,J。;萨索,G。;A.Raith。;Ehrgott,M.,基于数据包络分析的VMAT前列腺放射治疗计划质量评估,《医学和生物学中的物理学》,585753-5769(2013)
[38] Macann,A。;Fauzi,F。;辛普森,J。;萨索,G。;克拉维茨,H。;Fraser-Browne,C.,在考虑体积参数时,加湿可以减轻放射治疗期间的急性粘膜毒性。Trans Tasman放射肿瘤学小组(TROG)RadioHUM 07.03亚组研究,口腔肿瘤学,75,75-80(2017)
[39] 摩尔,K。;施密特,R。;莫西恩科,V。;奥尔森,L。;Tan,J。;Xiao,Y.,量化因次优计划导致的不必要的正常组织并发症风险:RTOG 0126的二次研究,国际放射肿瘤学、生物学、物理学杂志,228-235(2015)
[40] Nathanson,B。;希金斯,T.L。;吉利奥·R·J。;Munshi,I.A。;Steingrub,J.S.,《使用数据包络分析评估重症监护室神经萎缩患者的探索性研究》,《卫生保健管理科学》,43-55(2003)
[41] Ozcan,Y.,《医疗基准和绩效评估:使用数据包络分析的评估》(2014),施普林格出版社
[42] Petit,S。;吴,B。;Kazhdan,M。;Dekker,A。;Simari,P。;Kumar,R.,使用基于形状的治疗计划优化增强胰腺癌调强放射治疗的器官保留,放射治疗与肿瘤学,102,38-44(2012)
[43] Raith,A.、Perederieieva,O.、Fauzi,F.、Harton,K.、Lee,A.、Lin,K.等人(2019年))(最后一次访问。https://github.com/araith/pyDEA。
[44] A.Raith。;劳斯,P。;Seiford,L.,《使用数据包络分析进行基准测试:邮政和银行业务门店的应用》,(Huber,S.;Geiger,M.d.,《基于多标准决策和辅助的案例:计算机实现的模型和方法案例》(2019年),Springer,1-39·Zbl 1407.91009号
[45] Ray,S.,《数据包络分析,非分散输入和效率:另一种解释》,《社会经济规划科学》,167-176(1988)
[46] Ray,S.,《公立学校的资源使用效率:康涅狄格州数据研究》,《管理科学》,1620-1628(1991)·Zbl 0729.91013号
[47] 罗梅因,H。;邓普西,J。;Li,J.,《多标准通量图优化模型的统一框架》,《医学和生物物理》,1991年至2013年第49期(2004年)
[48] Roos,P.,《衡量医院服务产出》。公共部门的效率,(Fox,K.J.,《生产力和效率研究》(2002),Springer:Springer Boston,MA)
[49] 阮,D。;邵伟(Shao,W.)。;Demarco,J。;田纳西州。;King,C。;Low,D.,根据特定机构的经验制定治疗计划质量标准,医学物理学,39,2708-2712(2012)
[50] Ruggiero,J.,《数据包络分析中的非决定性输入》,《欧洲运筹学杂志》,461-469(1998)·Zbl 0941.91047号
[51] 桑托斯,S。;Amado,C.,《使用数据包络分析对放射治疗服务进行形成性评估:一项探索性研究》(Tánfani,E.;Testi,A.,《应用于医疗保健的先进决策方法》(2012),Springer:Springer-Milano)
[52] Shao,L.,《放射治疗规划中的多目标线性规划》(2008),奥克兰大学:新西兰奥克兰奥克兰分校:博士论文
[53] Shepard,D.M。;费里斯,M.C。;Olivera,G.H。;Mackie,T.R.,优化癌症患者的放射治疗,SIAM Review,721-744(1999)·Zbl 0955.90089号
[54] Simar,L。;Wilson,P.,生产过程两阶段半参数模型中的估计和推断,《计量经济学杂志》,31-64(2007)·Zbl 1418.62535号
[55] Simar,L。;Wilson,P.,《非参数前沿模型中的统计推断:最新发展和展望》,(Fried,H.;Lovell,C.;Schmidt,S.,《生产效率和生产率增长的测量》(2008),牛津大学出版社:牛津大学出版社)
[56] 辛普森,J。;A.Raith。;劳斯,P。;Ehrgott,M.,《使用数据包络分析评估放射治疗计划质量的考虑因素》,《国际医疗质量保证杂志》,30703-716(2017)
[57] Stubington,E。;埃尔戈特,M。;Shentall,G。;Nohadani,O.,评估前列腺癌放射治疗计划的质量,(Huber,S.;Geiger,M.;Teixeira de Almeida,A.,多标准决策和援助(2019),施普林格:瑞士施普林格查姆),41-66
[58] Teichert,K。;柯里,G。;库弗,K.-。H。;Miguel-Chumacero,E。;Süss等人。;Walczak,M.,《以知识为基础的模型创建为补充的IMRT规划中的目标多标准优化》,《卫生保健运营研究》(2019年)
[59] Thieke,C.,逆向放射治疗规划中的多准则优化(2003年),Ruprecht-Karls-Universität:Ruprecht-Karls-Universitát Heidelberg,德国,博士论文
[60] 托尔,J。;Dahele,M。;Gregoire,V。;Overgaard,J。;Slotman,B。;Verbakel,W.,《EORTC-1219-DAHANCA-29试验计划分析》,展示了基于知识的计划的潜力,以提供针对患者的治疗计划质量保证、放射治疗和肿瘤学,75-81(2019)
[61] Van Haveren,R。;布里德维尔德,S。;Keijzer,M。;Voet,P。;Heijmen,B。;Ogryczak,W.,《放射治疗计划中参考点方法的词汇扩展》,《欧洲运筹学杂志》,247-257(2017)·兹比尔1380.90307
[62] Eclipse光子和电子参考指南(2014),瓦里安医疗系统:瓦里安医学系统华盛顿(DC)
[63] 王,Y。;布里德维尔德,S。;Heijmen,B。;Petit,S.,基于完全自动生成的Pareto最优治疗计划的前列腺癌患者计划质量保证模型评估,《医学与生物学物理学》,4268-4282(2016)
[64] 黄,Y.-。H。;Beasley,J.,《DEA中限制重量灵活性》,运筹学学会杂志,829-835(1990)·Zbl 0711.90005号
[65] 吴,B。;彭,D。;Simari,P。;泰勒,R。;Sanguineti,G。;McNutt,T.,《使用重叠体积直方图和IMRT计划数据指导和自动化VMAT规划:头颈部案例研究》,《医学物理学》,40,1-7(2013),021714-
[66] 吴,B。;Ricchetti,F。;Sanguineti,G。;Kazhdan,M。;Simari,P。;Chuang,M.,IMRT治疗计划质量控制的患者几何驱动信息检索,医学物理学,36,5497-5505(2009)
[67] 吴,X。;朱毅,基于遗传算法的放射治疗计划重要因子和束流权重优化方法,医学与生物学物理,1085-1099(2001)
[68] Xing,L。;李,J。;唐纳森,S。;Le,Q。;Boyer,A.,逆向规划中重要因素的优化,《医学和生物学中的物理》,442525-2536(1999)
[69] Yu,Y.,放射治疗计算优化的多目标决策理论,医学物理,1445-1454(1997)
[70] 朱,X。;Ge,Y。;李·T。;Thongphiew,D。;Yin,F.A.,基于机器学习的前列腺自适应IMRT规划质量评估工具,医学物理,38,719-726(2011)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。