呼吸运动状态对动态调强放疗剂量分布影响的研究

目的 探讨不同幅度、周期、方向的呼吸运动对动态调强放疗（IMRT）计划中靶区剂量分布的影响。方法 选取30例肺癌病例,按靶区体积大小分为A（72.0~200.2 cm³）、B（271.7~380.0 cm³）、C（498.9~684.9 cm³）3组,每组10例,平均体积分别为151.5、327.1和583.3 cm³。使用呼吸运动模拟平台带动含二维电离室矩阵的模体沿枪靶方向运动。分别转动准直器至0°和90°,在不同呼吸运动幅度（0、4、8、12和15 mm）与周期（3、4和5 s）下,采集模体等中心层面剂量。其中周期为4 s测量5次,以绝对剂量及γ通过率（3 mm/3%）为指标,分析采集剂量与治疗计划系统（TPS）输出的剂量分布差异。结果 在两个方向上,呼吸运动降低了靶区边缘内侧剂量,提高了靶区边缘外侧剂量。呼吸运动周期之间的γ通过率差异最大达3.54%（t=2.301,P<0.05）。当呼吸运动幅度超过8 mm时,γ通过率<90%,且随幅度增大而减小。静态与呼吸运动之间γ通过率的差值和靶区体积呈负相关,A、B、C 3组的平均γ通过率依次增大。5次叠加剂量的γ通过率高于单次剂量平均γ通过率,且差异有统计学意义（t=-9.36~-5.95,P<0.05）。结论 动态IMRT靶区剂量分布主要受呼吸运动幅度及自身体积影响,部分幅度下呼吸运动周期对剂量分布有影响。多次剂量实施后,可消除部分单次剂量实施误差。医师需要根据呼吸运动幅度对靶区进行合理外扩,同时优化呼吸运动方向上靶区边缘组织受量。对于靶区体积过小以及呼吸运动幅度过大的患者,应采取呼吸管理技术提高靶区剂量实施的精准性。     

一种用于功能磁共振的同步器

目的 功能磁共振（functional magnetic resonance imaging,fMRI）在采集图像数据时,有两种同步信号输出方式：其一,每采集一层图像输出一个同步信号;其二,采集一幅脑图输出一个同步信号.由于第一种输出方式中同步信号过于密集,导致刺激计算机无法及时记录同步信号,从而失去同步.为此本文设计出一种基于复杂可编程逻辑器件（complex programmable logic devices,CPLD）的单参数（同步参数）同步器.方法 采集一幅脑图时,该同步器对第一种同步信号的上升沿进行计数,计数期间输出维持高电平,直到最后一个同步信号到来,才把输出拉低为低电平,从而实现第一种同步信号到第二种同步信号的转换.然后用Quartus 9.1对信号转换进行仿真以验证其功能.结果 经过CPLD处理器后,第一种同步信号被处理成第二种同步信号.此外,基于本设计做出的同步器亦成功应用于GE Sigma3.0T.结论 本文设计了具有同步信号转换能力的同步器,成功实现了输出方式的转变.该同步器达到同步信号转换要求,并具有较好的兼容性.     

不同三维探测器对鼻咽癌VMAT计划MLC位置误差探测灵敏度的研究

目的 研究鼻咽癌容积旋转调强(VMAT)计划剂量验证中,Delta⁴和ArcCHECK两种三维探测器对多叶准直器(MLC)叶片位置误差检测的灵敏度。方法 选取10例鼻咽癌VMAT计划,对原始文件中每个MLC子野的叶片分别引入0.5~4.0 mm的位置误差,使子野整体扩大、缩小或偏向一侧平移,模拟VMAT治疗中MLC可能出现的位置误差。分别用Delta⁴和ArcCHECK进行验证测量,比较计划系统计算值与测量结果的γ通过率并行配对t检验。结果 当评价标准取3 mm/3%时,两种探测器所有患者的原计划验证绝对剂量γ通过率均>95%,Delta⁴和ArcCHECK可以检测出的MLC外扩、内收以及平移误差分别是1.5、1.0、2.0 mm和3.0、1.0、3.0 mm;而取2 mm/2%评价标准时,患者原计划验证绝对剂量γ通过率有较大幅度下降,此时Delta⁴和ArcCHECK能检出的MLC外扩、内收和平移误差分别是1.0、1.0、2.0 mm和1.5、0.5、2.0 mm。结论 Delta⁴和ArcCHECK鼻咽癌VMAT计划的剂量验证可以检测出不同类型和大小的MLC位置误差,但两者的检测灵敏性略有差异,而对<1.0 mm微小误差的检测都不够敏感,日常工作中仍需加强MLC的质量保证。     

丙烯酰胺/海藻酸钠双网络水凝胶的成型及其材料性能研究

采用光固化缓释体系技术制备丙烯酰胺/海藻酸钠双网络水凝胶,传统方法制备丙烯酰胺单网络水凝胶和海藻酸钠单网络水凝胶,然后使用万能材料试验机对丙烯酰胺/海藻酸钠双网络水凝胶和丙烯酰胺单网络水凝胶做力学性能的检验,接着对丙烯酰胺/海藻酸钠双网络水凝胶力学性能的稳定性进行检验,最后将丙烯酰胺/海藻酸钠双网络水凝胶和海藻酸钠单网络水凝胶放入不同pH的溶液中分别检测溶胀率.结果显示,丙烯酰胺/海藻酸钠双网络水凝胶的最大应变和弹性模量都与丙烯酰胺单网络水凝胶显著不同.丙烯酰胺/海藻酸钠双网络水凝胶经过30 min的往复拉伸后,力学性能依然稳定,没有明显的变化,且在不同pH溶液内的溶胀率也明显不同.丙烯酰胺/海藻酸钠双网络水凝胶拥有稳定的力学性能,具有更稳定的溶胀率且快速到达溶胀平衡.因此,该双网络水凝胶具有较好的应用前景.     

基于边缘特征点匹配的临床X线自动全景成像研究

目的：本文提出了一种基于边缘特征点匹配的X线自动全景成像方法。方法：一,采用双正交小波变换与Canny算子相结合的算法实现X线图像的有效边缘提取,并通过矩阵计算得到特征点;二,利用Pearson相关系数和随机抽样一致算法来建立图像之间的相关性和匹配性;三,利用渐入渐出的融合算法实现X线无缝全景成像。结果：该算法可快速高质量地实现骨科临床无外部特征的X线图像序列全景拼接。结论：该算法对弱对比度的X线图像序列全景拼接具有很强的鲁棒性,允许X线图像序列之间存在较小的图像旋转和缩放差异,有助于减少X线使用剂量,具有较强的应用价值。     

基于弥散张量成像技术对抑郁症患者脑白质微结构的研究

目的 应用磁共振弥散张量成像(DTI)研究抑郁症患者脑白质微观结构的变化,探讨其发病机制。方法 35例首发中重度抑郁症患者与18例性别、年龄及受教育程度相匹配的正常对照组行汉密尔顿(HAMD)量表评分,采用DTI分析并比较两组间各向异性分数(FA)值的差异。结果 抑郁症组右侧额上回、右侧额中回、左侧杏仁核、左岛叶皮质、右侧穹窿、右外囊、右侧丘脑的FA值较对照组明显减低(P<0.05)。结论 抑郁症患者存在广泛脑白质微观结构的异常,这种脑白质异常可能在抑郁症的发病机制中发挥重要作用。     

左侧乳腺癌保乳术后不同调强放疗计划的剂量学研究

目的 比较左侧乳腺癌保乳术后不同调强放疗技术的剂量学差异.方法 选取14例左侧乳腺癌保乳术后患者,分别设计4野静态调强(4F-IMRT)、混合调强(Hy-IMRT)和2个部分弧长容积旋转调强放疗(VMAT)计划,并比较3组计划的计划靶区(PTV)、危及器官和正常组织剂量参数以及治疗效率的差异.结果 3组计划PTV的最小剂量、平均剂量(Dmean)、适形度指数和V105相差不大,但最大剂量、均匀性指数和V110差异有统计学意义(P<0.05),其中4F-IMRT的靶区剂量分布最优.不同计划患侧肺V5、V10、V15、Dmean以及心脏的V10、V20差异有统计学意义(P<0.05),Hy-IMRT患侧肺和心脏的剂量参数优于4F-IMRT和VMAT计划.Hy-IMRT靶区外正常组织的V5、V10明显优于其它两种计划(P<0.05).4F-IMRT所需机器跳数(MU)最多,而VMAT的治疗时间最短.结论 4F-IMRT在降低计划靶区高剂量区体积和提高剂量均匀性等方面有明显的优势;Hy-IMRT对左肺、右肺、心脏等危及器官保护较好,治疗所需的MU也最少;VMAT可以缩短治疗时间,提高患者舒适性和放疗工作效率.     

生物医学工程专业《信号与系统》教学模式探讨

本文在分析生物医学工程产业发展现状的基础上,阐明《信号与系统》课程的重要性,从教学计划的制定、教学方法的创新和教学手段多样化等方面,思考我校生物医学工程本科专业基础课《信号与系统》的理论教学模式。结合生物医学工程专业的特点,充分利用医科院校的资源优势,重视实践教学,提出"看""听""做"的实验教学模式,培养学生的动脑、动手和创新能力,为专业人才培养奠定基础。     

CT值相对电子密度转换关系影响因素及其对剂量计算的影响分析

目的:探讨不同扫描条件对CT值到相对电子密度（HU-RED）转换关系及放疗计划剂量计算的影响。 方法:借助CT模拟定位机和电子密度模体,分析不同扫描条件下各组织替代物的CT值,建立对应的HU-RED转换关系。随机选取头部、胸部、腹部、盆腔肿瘤患者各8、8、6、6例,分别设计放疗计划。保持放疗计划各参数不变,选择不同电压下的HU-RED转换曲线,进行剂量计算。借助临床靶区（D2、D50、D95、D98）和危及器官（Dmean、Dmax）,分析比较扫描电压的改变对剂量分布的影响。 结果:扫描层厚和扫描电流对HU-RED转换关系影响可忽略,但扫描电压对其影响较大;头颈部和盆腔肿瘤靶区（D2、D50、D95、D98）剂量有显著性差异（P≤0.029）;胸部和腹部肿瘤靶区（D50、D95、D98）剂量有显著性差异（P≤0.043）;脑干、患侧肾、小肠、双侧股骨头、脊髓、膀胱的平均剂量及脊髓的最大剂量有显著性差异（P≤0.036）。 结论:CT模拟定位机扫描电压的改变可显著影响剂量的计算,因此治疗计划中需要选用与CT扫描电压相一致的HU-RED转换曲线进行剂量计算。