基于虚拟现实技术的放疗CT模拟定位远程培训系统研发

目的 研发一种基于虚拟现实技术的放疗CT模拟定位的远程培训系统,探索一种医学培训的新方法。方法 使用3DMax与Maya进行3D建模,Unity3D引擎开发3D虚拟操作及交互系统;Java的SpringMvc架构作为系统后台服务,MySQL作为后台数据库系统;并将用户分为教师和学员两种角色,模式分为教学与考核模式。结果 系统功能涵盖CT模拟定位全过程,主要包括患者信息管理、CT模拟定位机认知、体位固定技术、CT定位扫描、处理突发事件等模块。自2018年投入使用以来,运行稳定,系统浏览量达14 920人次,培训通过率为86.66%。与传统培训相比,培训效率明显提升,并获得一致好评。结论 远程培训系统能有效提升学员的临床实践能力、人文关怀能力,具有良好的自主性、共享性、创新性。目前系统已上线且推广性较强,应用前景广阔。     

体表铅点标记辅助iSCOUT图像引导定位系统在乳腺癌术后调强放疗应用研究

目的 探究体表铅点标记辅助iSCOUT图像引导定位系统在乳腺癌调强放疗摆位误差监测及校正的应用价值,并计算PTV外放边界为临床提供参考。方法 选取2019年间福建医科大学附属协和医院行乳腺癌改良根治术后调强放疗的 25例患者,利用体表铅点标记辅助iSCOUT系统基于金标配准算法进行图像引导定位,分别记录3个平移方向左右(x)、头脚(y)和腹背(z)的初始摆位误差以及图像引导校正后的残余误差统计分析,进一步比较图像引导校正前后误差对计划剂量的影响,最后计算合理的计划靶体积(PTV)外放边界。结果 25例患者在体表铅点标记辅助iSCOUT图像引导定位下进行150次摆位验证,x、y、z轴向残余摆位误差绝对值分别为(1.53±0.96)、(1.30±0.99)、(1.34±0.92)mm,均小于初始误差值的(2.63±2.12)、(2.41±2.45)、(3.07±2.77)mm (P<0.001)。残余误差导致的剂量偏差百分比也比初始误差的小,在PTV的D98%、D2%、Dmax,心脏 Dmax、健侧乳腺 Dmax、患侧肺及双肺 Dmean等具有显著差异,与原计划偏差百分比分别由2.18%、3.19%、10.66%、8.75%、48.21%、10.50%、3.66%降低到0.38%、0.23%、2.31%、0.04%、13.78%、6.35%、0.41%(P<0.05)。图像引导后PTV外放边界估算得x、y、z轴向外放边界分别为1.87、1.75、1.69mm。结论 体表铅点标记辅助iSCOUT图像引导定位系统在乳腺癌放疗体位验证及校正中的应用具有可行性和应用价值,且为临床PTV外放边界提供新的参考。     

高剂量格栅状放疗技术及应用

高剂量格栅状(Grid)放疗技术是通过格栅准直器或者MLC将照射野均匀分割成等间隔的小射线束,实施单次大剂量照射(10~25 Gy),在靶区内形成非均匀的高低剂量区,剂量学上表现为峰谷效应(peak-to-valley effect)。随着3DRT技术的出现,二维格栅状治疗技术演变为三维的点阵式(Lattice)治疗技术。它通过不同形式的三维聚焦,在肿瘤内部形成多个空间上呈点阵式分布的球状高剂量区,球状高剂量区之间的区域剂量迅速跌落,形成三维非均匀的适形剂量分布。和二维Grid技术相比较,三维Lattice技术可以产生更明显的峰谷效应,更大程度地降低了肿瘤周围正常组织的剂量。实验数据表明,该照射技术可以刺激旁观者效应,增加内皮细胞死亡和免疫原性远隔效应,从而增强对肿瘤细胞的杀灭,进一步提高对局部和远处肿瘤的控制。Lattice技术在中晚期大肿瘤的姑息治疗上有明显的潜力,但是仍需要更多放射生物学机制和临床数据的支持。     

新医科下图像引导放疗误差分析虚拟仿真教学培训系统的研发应用

目的设计并实现图像引导放疗误差分析虚拟仿真教学培训系统,提高放疗工作人员及相关专业学生的操作技能,进一步推动精准放疗的发展。方法借助unity 3D构建VR场景模型、C#语言和vs2017编译器进行编程,对立体定向放射治疗图像验证过程进行虚拟仿真设计,注重VR场景构建、学习提示、答题考核、虚拟软件页面及动作触发设计等内容的研发,分为教学模式和考核模式。采用线上评分系统记录使用情况,并上传到“实验空间”进行测试反馈,设计调查问卷分析系统的应用价值。结果完成系统的开发,从2019年11月上线截至2020年7月,实验浏览量14985人次,实验测试489人次,实验通过率86.7%。回收实验应用价值调查有效问卷84份,其中90.47%的人认为图像引导放射治疗虚拟仿真教学培训系统的开发是有必要的,90.48%的人觉得能掌握知识点。结论应用虚拟仿真技术对图像引导放疗误差分析系统进行设计研发,具有可行性及应用价值,值得推广。     

基于XR技术的医用直线加速器质量保证远程培训系统北大核心CSCD

目的研发一种用于医用电子直线加速器质量保证(QA)的多终端虚拟仿真远程培训系统,以提高放疗工作人员及医学生的QA操作技能,并降低培训辐射危险。方法运用Unity 3D扩展现实(XR)技术制作虚拟现实交互软件,基于放疗技术以及医用电子直线加速器质量控制内容搭建培训系统,开发多终端使用平台,并搭建远程控制模块。采用多角度评价体系,并设计调查问卷,分析该系统的应用价值。结果本系统还原医用电子直线加速器治疗室现场环境和实物,可实现对加速器5G远程控制,进行非现场的QA演示与指导。截至2022年3月1日,系统累计培训133人次,收回系统应用有效问卷76份,其中90.79%(69/76)的调查对象对系统显示的实验结果表示信任,并有88.16%(67/76)的调查对象认为该培训系统是必要的。结论本培训系统培训效果反映良好,从根本上降低了培训辐射危险,可为加速器QA培训模式的改革和进步提供参考。     

基于XR技术的医用直线加速器质量保证远程培训系统

目的研发一种用于医用电子直线加速器质量保证(QA)的多终端虚拟仿真远程培训系统, 以提高放疗工作人员及医学生的QA操作技能, 并降低培训辐射危险。方法运用Unity 3D扩展现实(XR)技术制作虚拟现实交互软件, 基于放疗技术以及医用电子直线加速器质量控制内容搭建培训系统, 开发多终端使用平台, 并搭建远程控制模块。采用多角度评价体系, 并设计调查问卷, 分析该系统的应用价值。结果本系统还原医用电子直线加速器治疗室现场环境和实物, 可实现对加速器5G远程控制, 进行非现场的QA演示与指导。截至2022年3月1日, 系统累计培训133人次, 收回系统应用有效问卷76份, 其中90.79%(69/76)的调查对象对系统显示的实验结果表示信任, 并有88.16%(67/76)的调查对象认为该培训系统是必要的。结论本培训系统培训效果反映良好, 从根本上降低了培训辐射危险, 可为加速器QA培训模式的改革和进步提供参考。