基于混合遗传算法的经颅磁刺激线圈阵列优化设计

目的实现并改善经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)的磁聚焦特性。方法构建8个线圈和20个线圈的圆环面线圈阵列模型,结合改进的粒子群算法设计了自适应混合遗传算法,对影响线圈阵列模型磁聚焦性的各种参数进行优化求解。结果在不同平面产生的磁场优化表明了改进的优化算法具有很好的全局搜索与局部搜索能力,在算法的优化下,显示了线圈阵列在优化电流组态下在计算区域内的归一化幅值分布和二维等高线图。结论两种线圈阵列模型在平面上产生了明显的聚焦区域,在目标区域内产生了具有良好磁聚焦性能的磁场分布;在深度方向上有较好的聚焦性能,磁场变化梯度大,更有利于磁刺激兴奋位定点;并且20个子线圈的线圈模型基本上实现了点聚焦,同时具有可聚焦多个靶目标的能力。     

基于经颅磁刺激的线圈阵列设计方法研究

目的探讨经颅磁刺激中线圈阵列空间位置的排布方法,以实现大脑内任意位置的定点磁聚焦。方法首先,提出了一种线圈阵列设计方法,选择球形大脑内3个不同位置的靶点,经理论计算得到各个阵列结构中每个线圈的空间位置参数。其次,利用ANSYS有限元软件分析了不同的线圈阵列在大脑中的磁场分布。结果利用所提出的线圈阵列设计方法实现了任一靶点处的磁聚焦。同时,随着阵列中线圈尺寸的变化,靶点磁场的聚焦性和刺激强度存在一个平衡关系,需要综合考虑两者来选择合适的线圈尺寸。结论本文提出的线圈阵列设计方法为经颅磁刺激中定点磁聚焦提供了新的方案,而且可以广泛应用于空间中任意位置的定点磁聚焦。     

2018年IAEA亚太地区外照射个人剂量监测比对结果分析

目的 了解亚太地区外照射个人剂量监测水平,分析监测工作中存在的问题,提高个人剂量监测能力、完善质量管理体系。方法 阐述国际原子能机构（IAEA）亚太地区外照射个人剂量监测比对方法,对于各照射组分别从相对误差、负相对误差比例、变异系数和固有误差4个方面分析了比对结果,对于总体结果从各照射情景及各参与者响应值R的分布情况进行分析,结合标准、技术导则对存在的问题及改进建议进行讨论。结果 共有22个国家的30个个人剂量监测机构参加了本次比对。所有测量结果的响应值R在0.67~1.50范围内,平均值为0.96±0.16（1σ）;4个照射组测量值的整体相对误差分别15.5%、16.4%、19.1%和16.6%;各照射组R的中位数与平均值相近且均接近于1.0,整体上R的分布偏向于1.0以下;24家参与者响应分布偏向1.0以下的有15家,占总数的62.5%。结论 所有参加机构均达到了本次比对要求,但在剂量系统校准、质量控制及不确定度分析方面存在一定问题。建议可通过加强量值溯源和检定校准的多样性、了解现场使用场景和优化剂量计性能、系统科学评估不确定度来提高个人剂量监测机构外照射剂量监测能力和质量管理水平。     

采用三维动态对比增强超声成像评估鼠结肠癌模型早期抗血管生成治疗中的疗效

正摘要目的采用临床矩阵阵列换能器的三维动态对比增强(DCE)超声成像评估大鼠人结肠癌移植瘤的早期抗血管生成治疗疗效的可行性及可重复性研究。材料与方法本动物实验研究经过斯坦福大学实验动物管理委员会的批准。采用临床使用的超声系统和传感器,选择2种三维DCE超声成像技术(团注和击破再灌注)评估38只大鼠人结肠癌移植瘤。21只大鼠均成像2次以评估其可重复性。17只大鼠在治疗前和抗血管生成治疗(9只为抗血管生成治疗,8只为使用生理盐水的对照组)后24 h进行2次超声成像检查。3D DCE US检查数据被回顾性地分割成1 mm的连续影像来模     

失重条件下呼吸力学参数测试方法及实现

目的研究失重情况下的航天员呼吸运动,准确获取其呼吸力学参数。方法在对国内外相关研究成果进行调研的基础上,提出基于气体流量传感器和压力传感器的呼吸力学参数检测方法。结果设计并完成了硬件电路与软件编写。采用三次拟合法对标定数据进行曲线拟合,所得气体流量拟合的相关系数达到0.99,而压力拟合的相关系数达到0.995。对硬件电路测试,测得最大相对误差小于1%。经实验结果分析得出系统最大相对误差仅为4%,且结果稳定性良好,符合系统的要求,且实现了测试设备的小型化。结论样机具有良好的稳定性和精度,参数实时显示。     

多层螺旋CT不同测量技术评估125I粒子治疗肺癌疗效

目的 探讨多层螺旋CT不同测量技术对评估125I粒子治疗肺癌疗效的一致性.方法 对30例肺癌患者进行125I植入治疗,于粒子植入前及植入3个月后进行CT扫描.分别用三维体积测量与一维直径、二维面积测量法在不同的时间2次测量肿瘤的尺寸,记录其平均值,计算治疗后的测量差异.根据WHO标准(二维)、RECIST标准(一维)及三维标准将肿瘤反应分为4类.用Kappa分析法分析3种测量方法评估肿瘤治疗反应的一致性.结果 一维及二维测量结果具有极好的一致性(k=0.862,P=0.000),一维和三维(k=0.395,P=0.030)、二维和三维(k=0.389,P=0.029)测量方法之间一致性均较差.结论 利用现有的疗效分类标准,三维体积测量同一维测量及二维测量在评估肺肿瘤治疗反应时有差异.     

人脑PET/MRI成像系统的技术性能评价

摘要目的对一种人脑PET/MRI系统进行技术性能评价。方法将与磁场兼容的基于光电二极管阵列和镥硅酸晶体的PET嵌入体放入适合的、稍做修改的临床3T磁共振系统中。精密的硬件设计用于降低两种技术间的相互干扰,以保证B0和B1磁场的均一性。结果MRI的信噪比和稳定性极少受到PET的影响。依据功能生物医学信息研究网络协议所做的测量证实联合的系统可以进行功能MRI的研究。PET引入后的性能按照国家电器制造商协会标准进行评估。     

DTI对急性弥漫性轴索损伤的应用研究

目的:评估肺部CT智能诊断报告系统软件和Lung VCAR软件在测量体模结节体积方面的准确性和一致性。方法:使用植入直径为2.5、5.0、10.0和20.0mm的孤立结节的商用体模,采用64层螺旋CT机进行体模扫描。结节标准体积采用公式V=4/3πr3计算。分别使用肺部CT智能诊断报告系统软件和Lung VCAR软件对体模扫描数据进行分析,测量体模结节的体积。结果:两种软件对肺结节体模中16个结节均能进行相应的分析和体积测量。肺部CT智能诊断报告系统软件测量直径2.5、5.0、10.0和20.0mm结节体积的平均相对误差分别为21.1%、-4.7%、-1.6%和-2.3%;Lung VCAR软件的平均相对误差分别为15.5%、3.1%、2.7%和1.4%。通过Bland-Altman分析,显示两种软件对体模结节体积测量的相对误差具有较好的一致性。结论:肺部CT智能诊断报告系统软件虽然比Lung VCAR软件在体模结节体积测量上准确性稍低,但两者对于体模结节体积测量具有较好的一致性。     

二维半导体探测器阵列在多叶准直器日常质量保证中的应用

目的 建立利用半导体探测器阵列检测多叶准直器(MLC)叶片定位误差的方法,用于MLC的日常质量保证。方法 在MapCheck半导体探测器阵列上,相邻行探测器是错开半个探测器间距分布的。针对这种分布特点,设计了台阶式叶片位置模式,代替胶片测量常用的篱笆式(picket fence)叶片位置模式,作为叶片位置参考模式。在参考模式的基础上,人为引入不同大小的叶片位置误差,得到一组新的叶片位置模式——叶片位置校准模式。依次照射参考模式和校准模式,得到每一个探测器测量剂量与叶片位置误差的关系曲线。该曲线作为测量叶片位置误差的校准曲线。在进行MLC日常质量保证时,只需定期照射叶片位置参考模式,就可得到定量的叶片位置误差。结果 新方法在一个配置40对MLC的加速器上进行了测试(Elekta Precise)。篱笆式叶片位置模式一次检测160个叶片位置,而台阶式叶片位置模式一次检测240个位置, 检测效率提高50%;对于同样的1mm叶片误差,前后两种模式的剂量变化分别是17%和25%,因此测量灵敏度提高8%。结论 建立了一种新的定量的MLC日常QA方法。通过重新设计叶片位置模式,新方法提高了实施效率和测量灵敏度。     

评估开发用于支持MR检查安全的便携磁警报传感器

目的本研究主要目的在于设计一个小型且可移动的磁警报传感器,详细评估其传感器激活与非激活态的一致性及其对磁场的敏感性,并展示其在1.5、3.0及7.0TMR边缘磁场环境中的应用。方法磁警报传感器由一系列叶状     

光子辐射场配置电磁场研究磁共振引导放疗(MRIgRT)参考剂量磁场因子的可行性

目的针对磁共振引导放疗(MRIgRT)射束参考剂量准确测量的需求, 研究强磁场对辐射剂量测量的影响, 验证医用加速器配置可变磁场测量磁场因子的可行性。方法利用常规医用电子直线加速器配置一对磁场强度高达1.5 T电磁铁所产生标称高压6 MV光子辐射场和可变磁场, 使用PTW30013和PTW31010电离室, 分别测试电离室轴与磁场方向夹角为0°、180°、90°和270°时0～1.5 T磁场强度范围内的电离室响应, 对测量结果进行分析, 计算磁场因子kB, M。结果电离室响应读数随磁场强度增加而增加, 并在1 T时达到峰值, 当磁场强度继续增加, 电离室读数随之降低。0.35 T磁场时, PTW31010电离室轴向与磁场方向垂直90°和平行0°下的电离室响应磁场因子kB, M分别为0.988 2±0.000 3和0.997 4±0.000 4, 后者与文献报道结果间差异为0.05%±0.04%。1.5 T磁场时, PTW30013电离室轴向与磁场垂直90°下kB, M为0.958 9±0.000 5,与文献值相差0.60%±0.05%。结论在6 MV医用加速器配置电磁铁所测量的电离室响...     

功能磁刺激线圈阵列设计与场分布计算

目的：实现在目标区域内的电磁场聚焦，解决功能磁刺激的兴奋点定位问题。方法：建立了单线圈磁刺激模型并设计了半球形和平面聚焦线圈阵列，而后使用经过改进的自适应遗传算法对注入阵列各子线圈电流的大小和相位进行了优化。结果：通过计算，显示了线圈阵列在优化后的电流组态下产生的磁场和电场在计算区域内的分布和二维等高线图。结论：本文提出的聚焦线圈阵列可在目标区域产生具有良好聚焦性能的电磁场分布，并具有可同时聚焦至多个靶目标的能力。     

红外CO2传感器结构密封性对测量精度影响的实验研究

目的研究非参比式、单光束结构的红外CO2传感器结构密封性对测量精度的影响。方法设计两个实验,一个标定实验,一个实际使用情况模拟实验。两个实验的温度、压力和标准气体一致,而传感器结构中的死体积中CO2浓度不一致。结果死体积中CO2浓度的不一致,引起传感器示值不一致。结论红外CO2传感器结构密封性对测量精度影响很大。采用密封死体积的方法可以减小或消除此影响。     

探讨靶区处方剂量50%生成区域的平均γ值在Compass三维剂量验证中的应用

目的 探讨Compass剂量验证系统在基于模型计算剂量和基于测量重建剂量的容积旋转调强放射治疗（VMAT）计划验证中，使用50%靶区处方剂量区平均γ值作为计划验证参考指标的应用价值。方法 基于Compass剂量系统用两种方法对70例患者的VMAT计划进行剂量验证，得到每例VMAT计划验证中50%靶区处方剂量区的平均γ值和γ通过率，评估50%靶区处方剂量区的平均γ值在剂量验证中的应用价值。先将计划系统（TPS）计算得到的计划信息导入到Compass系统中，进行基于加速器数据模型的独立核算剂量计算，得到基于模型独立核算的三维剂量。再将每例患者的治疗计划在加速器下实测得到的计划通量通过Compass系统进行剂量重建，得到基于测量重建的三维剂量。将两种方法得到的三维剂量分布结果与TPS计算得到的结果进行比较。结果 结合γ分析误差设定条件为3%/3mm标准的γ通过率结果，对50%靶区处方剂量区的平均γ值进行评估，γ≤0.4为通过，0.4<γ≤0.6为临床可接受结果，γ>0.6为不通过。70例VMAT计划验证结果显示，基于模型独立核算和TPS计算结果具有较好的一致性，γ值均<0.6，其中γ≤0.4的67例，0.4<γ≤0.6的3例，γ通过率均>92%；基于测量重建体内三维剂量的结果略差于基于模型的计划结果，γ值均<0.6，其中γ≤0.4的35例，0.4<γ≤0.6的35例，γ通过率均>88%，其中68例通过率>90%，2例<90%，但都符合临床剂量验证要求。基于模型的独立核算剂量分布结果优于基于测量重建剂量的结果，差异有统计学意义（t=15.20、10.71，P<0.05）。结论 50%靶区处方剂量区的平均γ值可作为临床计剂量验证参考指标判断临床计划的可执行性，平均γ值结合γ通过率的综合结果共同对剂量验证进行评估更有说服力；基于模型的剂量验证省时省力，但需要与基于测量的验证方式相结合进行综合考虑，作为一种可靠的剂量验证方法应用到临床。     

基于混合粒子群和模拟退火算法的聚焦性优化

目的设计高效的优化算法,获得最佳聚焦能力的电流组合方式,改善聚焦线圈产生磁场的聚焦性能。方法构建5线圈阵列和7线圈阵列,提出混合粒子群和模拟退火优化算法,对通入线圈的电流组态进行优化求解。利用COMSOL与MATLAB联合仿真计算,对比了优化前后磁场聚焦效果。结果同一聚焦平面磁场分布图表明,所提混合算法能够实现良好聚焦性,利用COMSOL和MATLAB联合仿真,提高了优化准确性。结论本文所提出的混合算法以及联合仿真的方法,可以有效提高线圈阵列的聚焦性,为下一步线圈阵列的设计奠定了基础。     

调强放疗三维剂量验证系统精度测试及临床应用研究

目的 测试三维剂量验证系统Compass^R测量重建及独立计算剂量的精度,评估其临床应用可行性。方法 设计一系列宽度分别为2、1、0.5 cm的条纹状射野,并选取11例肺部调强放疗（IMRT）计划,使用胶片和电离室对被测系统的平面剂量分布和特定点绝对剂量进行验证测试;使用Compass^R对IMRT模体计划做基于解剖信息的三维剂量验证,验证体积γ通过率、平均剂量偏差等参数。结果 条纹状射野测试,与胶片测量相比,被测系统重建和计算剂量γ通过率大于90%（选用3%/3 mm、2%/2 mm标准）,宽度为0.5 cm射野在半影区内γ通过率略差,被测系统重建和计算剂量曲线与胶片测量的曲线最大偏离分别3.21%和2.70%;IMRT计划特定点绝对剂量偏差在3%以内,最大偏差发生在肺部,IMRT计划等中心平面测量重建与胶片测量的γ通过率平均为（94.65±1.93）% （选用3%/3 mm标准）;三维剂量验证结果,靶区及危及器官的体积γ通过率均大于90%,平均剂量的偏差<1%。结论 测试系统剂量精度可满足IMRT计划验证要求,并能给出与患者解剖结构相关的体积剂量误差与位置误差的信息,有利于评估其对临床的影响。     

Method for Measuring Respiratory Mechanics Parameters and Implementing it Under Weightlessness Condition

目的 研究失重情况下的航天员呼吸运动,准确获取其呼吸力学参数.方法 在对国内外相关研究成果进行调研的基础上,提出基于气体流量传感器和压力传感器的呼吸力学参数检测方法.结果 设计并完成了硬件电路与软件编写.采用三次拟合法对标定数据进行曲线拟合,所得气体流量拟合的相关系数达到0.99,而压力拟合的相关系数达到0.995.对硬件电路测试,测得最大相对误差小于1％.经实验结果分析得出系统最大相对误差仅为4％,且结果稳定性良好,符合系统的要求,且实现了测试设备的小型化.结论 样机具有良好的稳定性和精度,参数实时显示.     

基于AD5933的多通道生物电阻抗测量仪的设计与实现

目的研究适于微重力条件下在轨应用的生物电阻抗测量方法。方法以STM32为控制中枢,以阻抗转换芯片AD5933为测量核心,进行多通道、多频生物电阻抗测量方法的研究设计,并进行通道一致性、有效性、人体试验验证。结果对64通道进行扫频测量,以第一通道为参考,多次测量相对误差可控制在2‰以内;与CHI604e生化分析仪(精度优于2‰)进行对比,测量相对误差在6‰以内;在显著度P=0.01的情况,本测量仪测量值与CHI604e测量值一致性高达0.997;对测试者的左上肢电阻RLA和右上肢电阻RRA进行30次多频测量,在P=0.01的情况,相邻两次的测量结果的相关系数高达0.994,任意两次测量结果不低于0.992。结论研制出一种支持多通道、多频的自动化测量设备。经测量分析验证,重复性和一致性较好,精度可以达到6‰。     

计算机辅助诊断的三维体积测量技术在实性肺结节CT随诊中的价值

目的 评价计算机辅助诊断的三维体积测最技术在实性肺结节随诊中的价值.方法 行2次或2次以上胸部CT扫描的实性肺结节患者46例,共计58个结节.在CT工作站上用三维体积测量软件计算结节的体积、倍增时间(DTs)和体积增长率(VGBs).用非参数检验评价DTs在良恶性结节之间的差异有无统计学意义;用X2检验评价DTs阈值在良恶性结节之间的差异有无统计学意义.所有结果均经组织学、诊断性治疗或临床随诊证实.结果 (1)恶性结节13个.DTs为45～465 d(中位159 d),12个<400 d.VGRs为8%～329%(中位30.0%).(2)良性结节45个.VGRs为-38%～24%(中位0).①24个体积增大或不变的结节,DTs为302～55 158 d(中位2 704 d),22个>400 d,VGRs为0～24%(中位6.5%).②21个体积缩小的结节,无法计算DTs,VGRs为-38%～-4%(中位-16.0%).(3)DTs在良恶性结节之间的和差异有统计学意义(P<0.05).(4)以DTs≤500、400和300 d分别作为恶性结节的诊断阈值,各阈值在良恶性结节之间的差异均有统计学意义(P均<0.01),其敏感性分别为100.0%、92.3%、76.9%,特异性分别为87.5%、91.7%、100.0%,准确件分别为91.9%、94.6%、91.9%,阳性似然比分别为8、11、0.结论 (1)以DTs≤400 d作为恶性结节的诊断阈值,具有很高的诊断价值.(2)计算机辅助诊断的三维体积测量技术在实性肺结节的随诊中可早期发现病变大小的变化,对鉴别结节良恶性具有重要价值,可作为难以定性的实性肺结节随诊的常规方法 .     

基于卷积神经网络的立体闪烁光三维剂量重建研究

目的 基于卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)对多视角闪烁光处理,重建放射治疗中三维相对剂量分布。方法 利用互补金属氧化物半导体(CMOS)成像传感器捕获正交三视角的荧光图像,将荧光图像转化为三维图像,输入已训练的卷积神经网络中进行剂量重建,分别评估不同射野重建剂量的伽马通过率、均方误差(MSE)、百分深度剂量(PDD)曲线和横向剂量分布(CBP)曲线。卷积神经网络模型为3D-Unet,其预先在虚拟数据集上进行训练。结果 以50%最大剂量为阈值,3%/3mm为标准,所有射野重建分布中心层面伽马通过率和立体平均伽马通过率均超过90%,均方误差维持在1%以下。所有射野重建分布的PDD曲线均方误差在1‰以下,CBP曲线均方误差在1％以下。结论 本研究实现了一种基于深度学习的三维闪烁光重建方法,完善了基于塑料闪烁体的瞬时三维相对剂量验证。