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。     

虚拟现实技术在放疗技术教学中的应用

目的 基于现有的放疗技术课程教学模式理论与实践的矛盾,探讨虚拟现实(VR)技术在放疗技术创新课程中应用的必要性和可行性。方法 在深入分析现有学科教学模式的特点下,引入VR技术,基于VR设计软件、眼镜、操作手柄等搭建专用的可交互平台,可通过手机端增强现实(AR)、头盔端AR、触摸屏、PC虚拟仿真以及VR虚拟仿真等多种形式的课程学习,并进行放疗六大流程的实训测试,分析该技术在放疗技术人才培养中的可行性。结果 经过软硬件的设计及测试结果分析,线上教学可应用编写交互程序,搭建虚拟体验场景,制作课程资源库,构建实训类课程和教学体系等实现;线下实践测试可应用在反馈整个流程的模拟学习,具有可行性及开发价值,可应用于放疗技术的理论和实践教学中,使教学更加简便、生动直观。结论 VR技术与放疗技术的人才培养相结合,可通过平面及虚拟仿真技术进行线上及线下课程的理论和实践教学,具有方便快捷,效率高的优点,值得大力推广。     

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。     

支气管镜智能导航金标植入技术虚拟仿真教学实验软件的研发应用

目的探讨支气管镜智能导航金标植入技术的虚拟仿真教学软件在放射治疗领域临床应用的必要性和可行性。方法使用Unity3D引擎开发3D虚拟操作及交互系统,运用3Dmax、Maya等工具,以SQL作为数据库支持,场景采用现在主流的次时代制作流程,针对金标植入中的重难点系统分为12个步骤,10个知识点进行仿真展示演练,采用内部测试与远程评价测试,通过获取每位测试者的测试情况,根据测试结果进行系统应用价值的分析。结果截至2022年5月1日,系统访问量高达2 409,参与实验测试人数425人次,实验完成率为100%,实验通过率为96.5%,获得167位实验者评价,涵盖福建医科大学多级医学影像技术系、医学影像学等相关专业学生及放疗相关工作人员,获得一致好评。结论支气管镜智能导航金标植入技术的虚拟仿真教学实验软件在学生的教学和相关专业人员的培训中具有应用价值。     

基于深度学习的儿童肺炎检测模型建立及应用

目的:基于深度学习根据儿童胸部X光正位数字影像构建肺炎自动判别模型,辅助临床诊断,提高影像诊断效率。方法:首先通过选取公开数据集5 856张儿童胸片（肺炎4 273张,正常1 583张）,分为训练集、验证集和测试集,基于Resnet-50神经网络构建儿童肺炎自动判别模型,利用验证集选取最优模型,在测试集上做内部独立验证。进一步收集6家医疗单位共611张儿童胸片（肺炎300张,正常311张）进行外部验证,并根据验证结果对模型进行微调后再次测试,使模型更适合临床使用。结果:基于深度学习技术和公开数据集数据构建儿童肺炎自动判别模型,准确率为98.48%,精确率为99.54%,召回率为98.81%,F1-score为98.86%,AUC为0.999。外部验证初始结果准确率为59.90%,选用部分外部验证数据微调模型后,独立测试准确度提升至85.00%。结论:基于深度学习根据公开数据集构建肺炎自动判别模型具有可行性,准确率达98.48%,在实际临床使用时应根据具体使用条件选取适量数据集对模型进行微调。     

经皮肝穿刺植入可回收金标在射波刀追踪治疗的实验研究

目的评估一种肝脏金标植入新方法在兔肝脏内固定及取出的可行性, 以期用于射波刀金标追踪治疗。方法分为活体实验和离体实验。活体实验对10只家兔麻醉后, 经皮肝穿刺植入3颗金标, 10 d后植入设有外置套管和固定细线的第4颗金标, 以射波刀分别对参照组(第1颗和第2颗)和套管组(第1颗和第4颗)配准后追踪, 施照结束后, 评估金标植入成功率、配准精度及取出的安全性。离体实验在离体的肝脏进行金标拉力测试, 测量弹簧圈金标和无弹簧圈金标取出时所受阻力。结果实验过程中金标没有出现远处转移的情况, 植入与回收成功率均为100%。操作过程家兔未发生明显相关并发症和术后并发症。所有金标均成功追踪, 套管组的配准平移偏差在头脚方向和前后方向高于参照组(Z=-11.77、-4.57, P<0.05), 而左右方向低于参照组(Z=-2.52, P<0.05)。金标拉力测试结果显示弹簧圈金标拉力为(2.23±0.85)N,无弹簧圈金标拉力为(0.81±0.13)N, 差异有统计学意义(Z=-2.31, P<0.05)。结论螺旋线圈结构金标在穿刺针道内的固定效果好, 细线限制了金标肝外远处移位,...     

光学引导跟踪系统在放疗应用中的准确性研究

目的初步探究体表光学引导跟踪系统(OGTS)在肿瘤放射治疗应用中的追踪精度。方法分为模体验证及临床验证, 模体验证采用专用设备, 利用OGTS记录光学标记点在反光球平台上从指定位置移动到目标位置的位移值, 将该位移值与模体中固定距离比较, 以计算系统的准确性与重复性。临床验证通过选取45例放疗患者进行OGTS跟踪准确性和重复性研究, 其中头部、乳腺、直肠肿瘤患者各15例。每例患者均获取随机3个治疗分次下图像引导校正摆位前后图像引导定位系统(IGPS)和OGTS的值, 分别记录每次误差校正的平移值。治疗前用IGPS修正患者摆位误差并获取相关数据, 以IGPS校正平移误差的结果为金标准验证OGTS监测患者位置平移的准确性, 计算综合平移偏差。结果模体测量结果显示, 跟踪准确性的综合平移偏差最大值为0.18 mm, 跟踪重复性综合平移偏差的标准差为0.03 mm。临床试验结果统计显示, IGPS与OGTS追踪精度仅在头部z方向上差异有统计学意义(t=2.21, P<0.05), 而在头部其他方向及乳腺、直肠的3个平移方向差异均无统计学意义(P>0.05)。综合平移偏差分析表明, ...     

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。