衍射增强成像的生物医学应用研究进展

【摘要】X射线相衬成像技术是近年来研究开发的高衬度和高空间分辨率的新型成像技术,和传统X射线成像技术相比,它可满足生物软组织微观成像条件,获得软组织的丰富内部微观结构细节。衍射增强成像（DEI）是相衬成像技术的研究热点。利用基于DEI的信息提取和CT重建等图像处理技术,能够获得生物样品高质量图像及三维精细微观结构,更好地显示样品内部的结构和细节。结合DEI的理论和图像处理方法介绍了DEI技术的生物医学应用进展。     

多叶准直器叶片位置误差对鼻咽癌调强放疗剂量的影响

目的 分析多叶准直器(MLC)叶片位置误差对鼻咽癌调强放射治疗靶区和危及器官剂量的影响.方法 选取10例已行鼻咽癌调强放疗患者计划,通过修改MLC文件,在计划文件中引入MLC叶片的位置误差,模拟调强计划执行过程中可能出现的叶片不到位情况,比较不同模拟计划与原计划的剂量学差异.结果 2 mm范围内的叶片随机误差及叶片偏移误差的剂量学影响差异无统计学意义(JP＞0.05),计划靶区(PGTV、PTV1及PTV2)D95％最大改变量为(-0.92±0.51)％、(1.00±0.24)％和(0.62±0.17)％,脊髓及脑干D0.1cc最大改变量为(1.90±2.80)％和(-1.78±1.42)％,左右腮腺Dmean最大改变量为(1.36±1.23)％和(-2.25±2.04)％.与原计划相比,当叶片外扩达2 mm时,PGTV、PTV1及PTV2的D95％和D5％受量显著增加(t=8.97、10.97、9.74、7.30、6.04、3.04,P＜0.05);脊髓及脑干D0.1cc显著增加(t=6.16、9.22,P＜0.05);左右腮腺Dmean显著增加(t=7.12、4.25,P＜0.05).结论 鼻咽癌调强放疗时,直线加速器MLC叶片在一定范围内的随机误差及叶片整体偏向一侧的位置误差对剂量分布的影响并不显著,叶片外扩及内收的位置误差对剂量分布的影响不可忽略,应加强对MLC系统位置误差的质量控制以提高放疗精度.     

3D打印胶原/壳聚糖支架改善大鼠脊髓损伤后神经功能恢复

文题释义：壳聚糖：为一种天然多糖,是虾蟹等低等动物外壳的重要成分,具有一定的机械强度,并且具有良好的生物相容性和抗菌性,在生物工程领域具有较好的应用前景。 3D生物打印：是组织工程中最重要的技术之一。目前常用的三维生物打印方法包括喷墨打印、挤压生物打印和激光生物打印,选择好合适的材料后,在计算机指导下根据所选择的生物材料和细胞类型逐层准确地打印出所设计的结构。 背景：3D打印技术可以根据需求制备出满足脊髓植入形状、大小和表面形态要求的生物支架。 目的：观察3D打印胶原/壳聚糖支架对脊髓损伤大鼠神经功能恢复的影响。 方法：将胶原和壳聚糖按2∶1的质量比混合,采用冷冻干燥法制备普通胶原/壳聚糖支架,采用3D打印机制备3D打印胶原/壳聚糖支架,分别测量两种支架的孔隙率和弹性模量,电镜观察支架形态。将神经干细胞分别与3D打印胶原/壳聚糖支架、普通胶原/壳聚糖支架共培养,进行扫描电镜观察与CCK-8检测。将40只雌性SD大鼠(由中国人民解放军医学科学院军事科学院提供)随机分成4组：假手术组、脊髓损伤组、普通胶    原/壳聚糖支架组和3D打印胶原/壳聚糖支架组,后3组制作脊髓全横断损伤模型,普通胶原/壳聚糖支架组和3D打印胶原/壳聚糖支架组损伤处填充对应的支架材料,术后相应时间点进行后肢功能BBB评分、斜坡实验、神经电生理检测与磁共振平扫。实验方案经天津市神经创伤重点实验室伦理委员会批准。 结果与结论：①扫描电镜显示,3D打印胶原/壳聚糖支架具有互连的多孔结构,普通胶原/壳聚糖支架内部结构紊乱;②神经干细胞在3D打印胶原/壳聚糖支架表面生长良好,完全伸展,且3D打印胶原/壳聚糖支架表面神经干细胞的活性显著高于普通胶原/壳聚糖支架组(P < 0.05);③3D打印胶原/壳聚糖支架的孔隙率与弹性模量均高于普通胶原/壳聚糖支架组(P < 0.05);④3D打印胶原/壳聚糖支架组术后3-8周的BBB评分高于脊髓损伤组、普通胶原/壳聚糖支架组(P < 0.05),术后4,6,8周的斜坡实验角度大于脊髓损伤组、普通胶原/壳聚糖支架组(P < 0.05);⑤3D打印胶原/壳聚糖支架组术后8周的运动诱发电位振幅、体感诱发电位振幅大于脊髓损伤组与普通胶原/壳聚糖支架组(P < 0.05),运动诱发电位潜伏期、体感诱发电位潜伏期短于脊髓损伤组与普通胶原/壳聚糖支架组(P < 0.05);⑥磁共振平扫显示与脊髓损伤组及普通胶原/壳聚糖支架组比较,3D打印胶原/壳聚糖支架组损伤处具有较好的连续性与较多的神经纤维束通过;⑦结果表明,3D打印胶原/壳聚糖支架可促进脊髓损伤大鼠神经功能的修复。 ORCID: 0000-0001-5771-8222(史新宇) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

蒙特卡罗治疗计划系统MMCTP的临床评估

目的:研究McGill大学开发的蒙特卡罗治疗计划系统MMCTP(McGill Monte Carlo treatment planning system)用于临床剂量学研究的可行性.方法:选取某院2012年6月至2016年12月采用RapidArc加速器治疗的40例患者,按照治疗部位分为头部组、胸部组、腹部组和盆腔组,...     

多b值对肝硬化DWI纹理特征提取的影响

目的 探讨不同b值对肝硬化DWI纹理特征的影响。方法 回顾性分析39例肝硬化患者的DWI表现,同时选取27名DWI图像肝脏正常者作为对照组,b值分别为0、20、50、100、200、400、800、1 000、1 200、1 500 s/mm²。于DWI图像不同层面选取3个ROI,提取37个纹理特征。采用百分比变异系数（% COV）> 15%筛选不稳定纹理特征,以指数拟合方法分析不稳定纹理特征与b值的拟合程度。结果 37个纹理特征中,20个（20/37,54.05%）纹理特征不稳定;随b值增大,其中10个纹理特征呈指数上升趋势,4个纹理特征呈指数下降趋势,其余6个纹理特征无法定义其与b值的相对变化趋势。结论 DWI的b值影响肝硬化背景下的纹理特征;部分纹理特征与b值存在相关性。     

影像组学可重复性问题研究进展

随着精准医疗的深入发展,影像组学发挥了不可替代的作用。在影像组学研究中,影像特征稳定性至关重要,直接关系到建模分析的准确性。本文针对影像组学标准流程中图像获取与重建、ROI分割、影像特征提取及建立模型4个关键步骤中可重复性问题最新进展进行了综述,并对目前常用影像组学相关软件进行简介。     

IMRT、VMAT和混合IMRT技术在颅脑多发转移瘤同步加量放疗中的剂量学研究

目的 比较颅脑多发转移瘤同步加量放疗中不同照射技术对靶区和OAR剂量学差异,为其临床放疗技术选择提供数据参考。方法 随机选取本院行全脑同步加量放疗的10例颅脑多发转移瘤患者的定位影像数据,分别设计动态IMRT、双弧VMAT和混合IMRT (Hybrid-IMRT)计划,Hybrid-IMRT计划在适形计划基础上分别进行3野、4野固定野逆向调强叠加优化。行双尾配对Wilcoxon符号秩和检验法比较3类放疗计划在靶区剂量(CI、HI)、OAR受量(D_mean、D_max))的剂量学差异和机器跳数、执行时间方面的差异。结果 VMAT计划颅脑转移灶靶区CI优于IMRT、Hybrid-IMRT计划(P=0.04、0.00),HI差异无统计学意义(P>0.05);IMRT与Hybrid-IMRTCI、HI差异均无统计学意义(P>0.05)。Hybrid-IMRT两种计划中的眼晶状体、眼球受量均低于动态IMRT (P均=0.00),而脑干和视神经的受量在3种技术中均相近(P>0.05)。在机器跳数和执行时间方面VMAT相似文献   

多发脑转移瘤VMAT计划中MLC插指功能剂量学研究

目的 通过比较有无MLC插指功能的VMAT计划剂量学差异,探究MLC插指在多发脑转移瘤VMAT计划中的优势。方法 回顾本院 15例多发脑转移瘤患者数据。首先在定位CT图像上设计有MLC插指功能权限的双弧VMAT计划(VMAT-1)。随后不改变计划参数,摒弃插指功能权限,重新优化计算得到无MLC插指功能的VMAT-2计划。比较两种计划在靶区CI和HI、OAR受量、机器跳数、控制点数、计划执行时间和计划耗时方面差异。采用Wilcoxon符号秩和检验。结果 VMAT-1的均匀性优于VMAT-2(P=0.04),两种计划的适形度基本相当(P=0.33)。VMAT-1计划中PTV的 D_98%高于VMAT-2(P=0.04)。VMAT-1中的脑干 D_mean比VMAT-2降低了4%(P=0.04),其他OAR参数基本相当。部分病例显示VMAT-1计划有着相邻横断面的肿瘤交界处正常组织受量更少的特点。VMAT-1计划机器跳数比VMAT-2增加了4%(P=0.01)。两种计划的控制点数和预估执行时间相近(P=0.81、0.73)。VMAT-1的计划制作耗时较VMAT-2减少了26%(P=0.00)。结论 在多发脑转移瘤VMAT计划中,MLC插指功能可缩短VMAT优化时间,提高优化效率。     

基于四维CT技术肺内孤立性肿瘤位移模型的建立与验证

目的 基于四维CT (4DCT)测量肺内孤立性肿瘤三维方向的位移,建立肿瘤的位移模型并进行验证。方法 对建模样本中290例肺内孤立性肿瘤行4DCT模拟定位和主动呼吸控制(ABC)下螺旋扫描,并基于4DCT测量不同肺段肿瘤三维方向位移,在ABC图像上构建静止状态下肿瘤体积。用模拟定位机测量患侧膈肌的运动幅度,用肺功能仪测量肺活量及潮气量。采集患者性别、年龄、身高、体重、呼吸频率,肿瘤所在肺叶、肺段等信息。采用多元线性回归对肿瘤三维方向的位移与患者性别、年龄、身高、体重、呼吸频率、肿瘤体积、位置、膈肌运动幅度等因素进行分析,建立肺内孤立性肿瘤三维方向的位移模型。序贯收集17例肺内孤立性肿瘤对位移模型的计算结果进行测试。结果 上叶肺内孤立性肿瘤三维方向的位移模型分别为X_上=-0.267+0.002TV+0.446DM,Y_上=-1.704+0.004TV+0.725DM+2.250SⅡ+1.349SⅢ,Z_上=0.043+0.626DM+0.599SⅡ+0.519SⅢ。中叶及上、下舌段肿瘤三维方向的位移模型分别为X_中=0.539+0.758DM,Y_中=-2.316+2.707DM+0.009TV,Z_中=0.717+1.112DM。下叶肿瘤三维方向的位移模型分别为X_下=-0.425+0.004TV+0.857DM,Y_下=4.691+4.817DM+0.005TV-0.307RR+3.148SⅨ+2.655SⅩ,Z_下=0.177+0.003TV+0.908DM。(DM:膈肌运动幅度,TV:潮气量,RR:呼吸频率,SⅡ:后段,SⅢ:前段,SⅨ:外侧底段,SⅩ:后底段)。位移模型的预测结果与4DCT法实测肿瘤的位移相近(P>0.05)。结论 肺内孤立性肿瘤三维方向位移的主要影响因素为膈肌运动幅度和患者潮气量,同一肺叶不同肺段肿瘤头脚方向的位移差异显著,中叶不同肺段之间肿瘤的位移相近。位移模型法能较好地预测肺内孤立性肿瘤的位移,为个体化靶区构建提供参考。