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基于机器学习的前列腺癌骨转移预测模型的建立及验证

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基于机器学习的前列腺癌骨转移预测模型的建立及验证

作者：靳通通兰州大学

学位级别：硕士

第一部分基于SEER数据库的前列腺癌骨转移预测模型的建立及验证目的:利用大样本数据库的机器学习算法构建前列腺癌骨转移的预测模型,并通过骨转移的风险分层评估本地前列腺癌患者骨扫描检查的应用指征。方法:收集“监测,流行病学和最终... 详细信息

第一部分基于SEER数据库的前列腺癌骨转移预测模型的建立及验证目的:利用大样本数据库的机器学习算法构建前列腺癌骨转移的预测模型,并通过骨转移的风险分层评估本地前列腺癌患者骨扫描检查的应用指征。方法:收集“监测,流行病学和最终结果”(the Surveillance,Epidemiology,and End Results,SEER)数据库中2010～2015年的前列腺癌相关临床病理数据,以7:3比例随机分为训练集和内部测试集。首先在训练集中使用机器学习中的logistic回归和最小绝对收缩和选择算法(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)共同筛选建模的特征。接着,在训练集中将筛选的特征纳入6种机器学习模型包括logistic回归、随机森林(random forest,RF)、极端梯度提升(extreme gradient boosting,XGBoost)、朴素贝叶斯(naive nayes,NB)、K近邻(k-nearest neighbor,KNN)和决策树(decision tree,DT)进行模型的构建;同时,利用5折交叉验证对模型进行训练与内部验证,并利用网格搜索方法确定各个机器学习模型的最佳参数。内部测试集用做训练集构建的各个最佳机器学习模型的内部测试。另外,收集2017年6月～2022年6月在甘肃省人民医院泌尿外科初次确诊为前列腺癌的患者作为外部测试集,来验证模型的稳定性和外推性。各机器学习模型采用曲线下面积(area under the curve,AUC),准确度,精确度,召回率,F1分数,贝叶斯错误率综合评估。最终,选择最优的机器学习模型作为前列腺癌骨转移的预测模型,同时构建基于logistic回归的列线图来解释预测结果,并利用分层法,DT模型等评价骨转移的风险。结果:最终经筛选后共有125773例,53900例和423例纳入训练集,内部测试集和外部测试集。其中,年龄,PSA,ISUP分级,T分期,N分期分别作为建模的特征。训练集中各机器学习模型的5折交叉验证的平均AUC分别为:logistic回归(AUC=0.9449)、NB(AUC=0.9434)、DT(AUC=0.8508)、KNN(AUC=0.8406)、RF(AUC=0.7912)、XGBoost(AUC=0.5974);内部测试集中各机器学习模型的AUC分别为logistic回归(AUC=0.9469,95%CI:0.9420～0.9518),NB(AUC=0.9457,95%CI:0.9409～0.9504),DT(AUC=0.8584,95%CI:0.8478～0.8690),KNN(AUC=0.8407,95%CI:0.8298～0.8516),RF(AUC=0.7752,95%CI:0.7631～0.7873),XGBoost(AUC=0.5988,95%CI:0.5891～0.6085);外部测试集中各机器学习模型的AUC分别为NB(AUC=0.8278,95%CI:0.7890～0.8666)logistic回归(AUC=0.7921,95%CI:0.7497～0.8345),DT(AUC=0.7787,95%CI:0.7354～0.8219),RF(AUC=0.7513,95%CI:0.7041～0.7984),KNN(AUC=0.7015,95%CI:0.6515～0.7516),XGBoost(AUC=0.6501,95%CI:0.6077～0.6924)。基于不同模型间的De Long检验以及各评估指标等综合评价,将NB模型作为本部分研究的最佳机器学习模型。列线图的校准曲线显示列线图在内部测试集及外部测试集中的预测概率与实际观察值具有较好的一致性,模型的Hosmer-Lemeshow检验分别为P<0.001和P=0.461。列线图的决策曲线(decision curve analysis,DCA)显示模型具有较好的临床收益。结论:基于大样本的机器学习前列腺癌骨转移模型具有良好的预测准确性,但对本地前列腺癌患者的诊断效能差,利用其构建的模型可能不符合中国人群,尤其是本地的前列腺癌患者。第二部分基于本地数据的前列腺癌骨转移预测模型的建立及验证目的:利用机器学习算法构建本地前列腺癌骨转移的预测模型,进一步确立本地前列腺癌患者骨扫描检查的应用指征。方法:收集2017年6月022年6月在甘肃省人民医院泌尿外科初次确诊为前列腺癌患者的基本临床病理数据,炎症指标,营养指标,凝血指标,并计算中性粒细胞/淋巴细胞比值(neutrophil lymphocyte ratio,NLR),血小板/淋巴细胞比值(platelet lymphocyte ratio,PLR),淋巴细胞

关键词：机器学习前列腺癌骨转移 SEER数据库炎症指标营养指标

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前列腺癌免疫治疗中癌症疫苗的研究进展

中南大学学报（医学版） 2023年第1期48卷 148-156页

作者：靳通通周川赵磊董旭周逢海兰州大学第一临床医学院兰州730000 甘肃省人民医院泌尿外科兰州730000

前列腺癌是目前威胁老年男性生命健康最常见的恶性肿瘤之一。近年来,以激活抗癌宿主免疫细胞达到杀伤肿瘤效果的免疫治疗成为前列腺癌治疗的一个新的研究方向。癌症疫苗作为免疫治疗的一个重要组成部分,在恶性肿瘤的精准治疗中具有独特... 详细信息

前列腺癌是目前威胁老年男性生命健康最常见的恶性肿瘤之一。近年来,以激活抗癌宿主免疫细胞达到杀伤肿瘤效果的免疫治疗成为前列腺癌治疗的一个新的研究方向。癌症疫苗作为免疫治疗的一个重要组成部分,在恶性肿瘤的精准治疗中具有独特的地位。前列腺癌疫苗主要有单核细胞疫苗、树突状细胞疫苗、病毒疫苗、多肽疫苗和DNA/mRNA疫苗等。其中,Sipuleucel-T作为基于单核细胞的癌症疫苗,是目前唯一获得美国食品药品监督管理局批准的前列腺癌治疗性疫苗,在推动前列腺癌免疫治疗的发展中具有独特的地位和作用。然而,由于SipuleucelT自身的局限性,其尚未被广泛采用。同时,由于免疫治疗的复杂性和前列腺癌的特殊性,其余的前列腺癌疫苗并未在大型随机Ⅱ期和Ⅲ期试验中表现出良好的临床获益,仍需进一步深入研究。

关键词：前列腺癌癌症疫苗 Sipuleucel-T 免疫治疗

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中国人群前列腺癌根治术后切缘阳性危险因素的Meta分析

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中国全科医学 2023年第17期26卷 2147-2154页

作者：靳通通吴王剑付豪何万滨周逢海兰州大学第一临床医学院甘肃省兰州市730000 甘肃省人民医院泌尿外科甘肃省兰州市730000

背景前列腺癌是危害我国老年男性生命健康常见的恶性肿瘤之一,前列腺癌根治术是局限性前列腺癌治疗最主要的手段。然而,部分患者存在术后病理标本切缘阳性,而切缘阳性是术后生化复发的高风险指标,是预后不良的高风险因素。目前有关中国... 详细信息

背景前列腺癌是危害我国老年男性生命健康常见的恶性肿瘤之一,前列腺癌根治术是局限性前列腺癌治疗最主要的手段。然而,部分患者存在术后病理标本切缘阳性,而切缘阳性是术后生化复发的高风险指标,是预后不良的高风险因素。目前有关中国人群前列腺癌根治术后切缘阳性的危险因素尚无统一意见。目的探讨中国人群前列腺癌根治术后切缘阳性的危险因素,为防控工作提供参考。方法计算机检索PubMed、Embase、Cochrane Library、Web of Science、中国知网、万方数据知识服务平台、中国生物医学文献数据库和维普网,搜集有关中国人群前列腺癌根治术后切缘阳性危险因素的相关文献,检索时限均从建库至2022-03-01,使用纽卡斯尔-渥太华量表(NOS)评价队列研究质量。采用Stata 16.0统计学软件对纳入研究的数据进行Meta分析。结果最终纳入21篇病例对照研究,包括6 782例患者,其中切缘阳性患者2 028例。Meta分析结果显示,术前高前列腺特异抗原(PSA)[OR=1.77,95%CI(1.18,2.65)]、穿刺神经周围侵犯[OR=5.83,95%CI(2.05,16.59)]、术前高级别临床T分期[OR=2.17,95%CI(1.06,4.42)]、术后高级别病理T分期[OR=4.30,95%CI(2.43,7.63)]、高穿刺阳性针数百分比[OR=1.83,95%CI(1.35,2.47)]、高穿刺格里森(Gleason)评分[OR=2.14,95%CI(1.67,2.74)]、术后高Gleason评分[OR=2.33,95%CI(1.80,3.01)]是我国人群前列腺癌根治术后切缘阳性的危险因素(P<0.05)。不同的手术方式的亚组分析显示,术前高级别临床T分期[OR=4.57,95%CI(2.57,8.12)]、术后高级别病理T分期[OR=4.80,95%CI(2.20,10.48)],术后高Gleason评分[OR=2.46,95%CI(1.57,3.86)]是行腹腔镜下根治性前列腺切除术的前列腺癌患者切缘阳性的危险因素(P<0.05);术前高PSA[OR=2.17,95%CI(1.60,2.94)]是行机器人辅助腹腔镜根治性前列腺切除术的前列腺癌患者切缘阳性的危险因素(P<0.05)。敏感性分析结果显示,危险因素的一致性均较好,结果具有稳定性;术前PSA、术后病理T分期和术后Gleason评分的漏斗图分布不对称,存在发表偏倚;术前临床T分期漏斗图分布对称,不存在发表偏倚。结论 PSA、穿刺神经周围侵犯、术前高级别临床T分期、术后高级别病理T分期、高穿刺阳性针数百分比、高穿刺Gleason评分、术后高Gleason评分是我国人群前列腺癌根治术后切缘阳性的危险因素,在临床工作中应尽早识别,并采取干预措施来预防肿瘤复发和进展。

关键词：前列腺肿瘤前列腺癌根治术切缘阳性术后并发症危险因素 Meta分析

小车轨道对门式起重机主梁静、动态特性的影响研究

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煤矿机械 2019年第1期40卷 30-33页

作者：王腾飞吴淑芳靳通通李松中北大学机械工程学院太原030051 山西省起重机数字化设计工程技术研究中心太原030051

以门式起重机主梁为研究对象,研究小车轨道对起重机的静、动态特性的影响。利用ANSYS Workbench有限元分析软件对有、无小车轨道2种情况的主梁进行静态受力分析、模态分析以及谐响应分析。通过对结果进行比较分析,发现轨道可以改善主梁... 详细信息

以门式起重机主梁为研究对象,研究小车轨道对起重机的静、动态特性的影响。利用ANSYS Workbench有限元分析软件对有、无小车轨道2种情况的主梁进行静态受力分析、模态分析以及谐响应分析。通过对结果进行比较分析,发现轨道可以改善主梁静刚度,并且得到更加准确的共振频谱,为后期的设计、生产提供一定的理论基础。

关键词：主梁小车轨道模态分析谐响应分析

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控制双梁桥起负载防摆的仿真与实验研究

科学技术与工程 2018年第24期18卷 267-273页

作者：李松吴淑芳王腾飞靳通通中北大学机械工程学院山西省起重机数字化设计工程技术研究中心太原030051

对桥式起重机的防摇摆策略进行研究与分析,以提高设备的工作效率;以及安全可靠行。通过对大小车以及起升机构的运动、受力进行分析和研究,明确了消摆的控制重点,构建了吊钩摇摆时系统动力学的模型与实物模型。利用模糊算法与PID[比例(pr... 详细信息

对桥式起重机的防摇摆策略进行研究与分析,以提高设备的工作效率;以及安全可靠行。通过对大小车以及起升机构的运动、受力进行分析和研究,明确了消摆的控制重点,构建了吊钩摇摆时系统动力学的模型与实物模型。利用模糊算法与PID[比例(proportion)、积分(integral)、微分(derivative)]控制相结合构成起重机防摆系统,对大小车以及重物的摇摆情况进行实时的监测;并对不合理的情况进行有效控制。通过与普通PID进行比较;并进行了仿真和实验。最终证明了该方法能够使负载快速停摆,减少了超调且鲁棒性好。

关键词：桥式起重机防摆控制模糊控制仿真

混合单元建模对桥式起重机静、动态特性求解精度的影响研究

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煤矿机械 2019年第1期40卷 36-39页

作者：王兴文吴淑芳王腾飞李松靳通通中北大学机械工程学院太原030051

根据桥式起重机有限元模型前处理过程中存在的问题,针对桥式起重机的结构特点,采用梁、壳和实体单元混合建模,在ANSYS中对混合单元模型进行静力学分析与模态分析,通过将求解结果与实体单元模型的结果相比较,得出混合单元建模不仅加快求... 详细信息

根据桥式起重机有限元模型前处理过程中存在的问题,针对桥式起重机的结构特点,采用梁、壳和实体单元混合建模,在ANSYS中对混合单元模型进行静力学分析与模态分析,通过将求解结果与实体单元模型的结果相比较,得出混合单元建模不仅加快求解效率而且提高求解精度。为该类结构的有限元分析计算提供参考。

关键词：桥式起重机实体单元混合单元静力学分析模态分析

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吊重摇摆对门式起重机主梁受力的影响研究

煤矿机械 2018年第9期39卷 57-60页

作者：李瑞斌王腾飞吴淑芳李松靳通通山西工程技术学院山西阳泉045000 中北大学机械工程学院太原030051

基于吊重在起重机工作过程中的摇摆问题,根据吊重在摆动时所在位置的不同,采用达朗贝尔原理建立吊重摇摆的动力学模型,得到主梁所受的力的函数曲线。通过在ANSYS Workbench中对主梁进行静力学分析与瞬态动力分析,然后对结果进行比较分析... 详细信息

基于吊重在起重机工作过程中的摇摆问题,根据吊重在摆动时所在位置的不同,采用达朗贝尔原理建立吊重摇摆的动力学模型,得到主梁所受的力的函数曲线。通过在ANSYS Workbench中对主梁进行静力学分析与瞬态动力分析,然后对结果进行比较分析,得出吊重摇摆会增大主梁在垂直平面内的挠度,对起重机的安全是不利的。

关键词：吊重门式起重机摇摆静力学分析瞬态动力分析

前列腺癌患者雄激素剥夺疗法不良反应管理的研究进展

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中国男科学杂志 2024年第1期38卷 147-152页

作者：舒灵芝罗玉红凌文静王超靳通通首都医科大学护理学院北京100069 贵州医科大学附属医院贵州贵阳550001 兰州大学第一临床医学院甘肃兰州730000

前列腺癌(Prostate cancer,PCa)是男性泌尿系统常见的恶性肿瘤之一,其发病率与死亡率在全球男性恶性肿瘤发病和死亡谱中分别排名第2位和第5位,在中国男性中排名第6和第7位[1]。近年来,随着中国人口老龄化,PCa的发病率和死亡率呈逐年上... 详细信息

前列腺癌(Prostate cancer,PCa)是男性泌尿系统常见的恶性肿瘤之一,其发病率与死亡率在全球男性恶性肿瘤发病和死亡谱中分别排名第2位和第5位,在中国男性中排名第6和第7位[1]。近年来,随着中国人口老龄化,PCa的发病率和死亡率呈逐年上升趋势[2]。2020年全球癌症统计报告显示,中国PCa发病数和死亡数分别占全球PCa发病数和死亡数的8.2%和13.6%。

关键词：前列腺肿瘤雄激素剥夺疗法药物相关性不良反应和不良反应

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TMD在桥式起重机上的减震应用研究

机械设计与制造工程 2019年第1期48卷 117-122页

作者：王腾飞吴淑芳李松靳通通中北大学机械工程学院山西太原030051 山西省起重机数字化设计工程技术研究中心山西太原030051

中国属于地震频发区,这就要求起重机具备一定的抗震性能。以QD型16t桥式起重机为研究对象,通过设计地震波形,计算楼层反应谱,对不同工况下的桥式起重机进行模态分析,针对性地提出将调谐质量阻尼器(TMD)应用于桥式起重机的减震研究,并对... 详细信息

中国属于地震频发区,这就要求起重机具备一定的抗震性能。以QD型16t桥式起重机为研究对象,通过设计地震波形,计算楼层反应谱,对不同工况下的桥式起重机进行模态分析,针对性地提出将调谐质量阻尼器(TMD)应用于桥式起重机的减震研究,并对起重机在地震载荷下不同工况、不同位置的位移与应力进行分析,结果显示TMD可以有效减小桥式起重机的地震响应,此方法可为起重机的减震研究提供一定的参考。

关键词：桥式起重机地震波形模态分析调谐质量阻尼器