应用OBI系统分析胸部肿瘤调强放疗的摆位误差

目的：应用机载影像系统（on boardinmger,OBl）分析胸部肿瘤调强放射治疗时分次间的摆位误差,并依此计算CTV外扩PTV边界的大小。方法：应用Varian-21EX医用直线加速器治疗47例胸部肿瘤。每周治疗前获取锥形束断层扫描（cone beam computed tomography,CBCT）图像,将CBCT图像和计划CT图像及其靶中心匹配,计算平移和旋转误差。结果：平移误差左右（x）方向为（-0．3194±3．6943）mm,头脚（y）方向为（0．4851±6．2636）mm,前后（z）方向为（0．4144±5．2818）mm;旋转误差冠状面（c）为（0．2080±1．4925）°,矢状面（s）为（0．0922±1．2976）°结沦：对于胸部肿瘤调强放疗（IMRT）,临床靶体积（CTV）到计划靶体积（PTV）的外放边界在左右方向宜为7mm,头脚方向宦为11mm,前后方向宜为10mm。考虑到旋转误差,与靶区比较长时靶区两端外放要更大一些.     

基于自适应非局部均值的CBCT投影数据去噪算法

为了准确地获取放疗摆位信息,并减低临床患者 所接收的辐射剂量,提出了一种基于非局部均值(NLM)的锥形束计算层析(CBCT)投影数据去 噪算法。首先,计算在不同投射角度下获取的CBCT投影数据的噪声标准差、边缘信息和纹理 子块的平均梯度值的均值,确 定与该角度投影数据相适应的滤波强度值;然后,采用改进的NLM算法对投影数 据进行去噪处理;最后,经过三维重 建获得较高质量的CBCT图像。还对基于子块分割的噪声估计算法进行了改进,使其更适 用于CBCT投影数据的噪声估 计。实验结果表明,本文算法能够有效估计投影数据的噪声水平,去噪效果优于其它几种算 法,在去除噪声的同时,还能很 好地保留图像的细节信息,并可增强图像的对比度,有利于准确获取摆位信息和医生的临 床诊断。     

线激光平行检测阵列弹幕武器弹着点测试方法

针对弹幕武器的立靶密集度测试难题,提出了一种基于线激光平行检测阵列组合的测试方法。研究了在平行检测阵列结构下实现弹丸定位的测量原理,推导了弹着点坐标解算公式,给出了弹着点坐标解算的程序流程,并分析了检测阵列精度导致的输出误差,研究了坐标计算误差与坐标位置及靶面大小的分布关系。当规则靶面面积从3 m3 m扩展到10 m10 m时,排除极小部分高误差区域后的x坐标固有误差绝对值从1.56 mm变成5 mm,增加了3.44 mm,y坐标测量固有误差为2 mm。对规则靶面面积为1 m1 m样机的模拟坐标测试结果表明,当采用的阵列精度为1.6 mm时,x坐标最大误差为3.6 mm,y坐标最大误差为2.8 mm。该测试方法有效光幕面积大、测量精度高、布靶难度小。     

嵌入式物体自动跟踪系统的研究

针对眼角膜内皮细胞分析仪手动定位跟踪眼球,提出了一种基于嵌入式自动定位跟踪系统的设计方法,采用图像处理与红外测距相结合的方法,对目标物体进行了实时定位跟踪实验,实现了对目标物体的自动定位跟踪,x、y轴定位误差不超过7个像素点,z轴定位误差不超过3mm。经临床证实该方法具有高可靠性、实时性和可实施性。     

基于锥形束CT下颌骨外轮廓提取的研究

目的：在法医学鉴定中,采用单一的自适应阈值分割方法对锥形束CT下颌骨图像进行轮廓的提取,常产生区域断裂现象。因此需要对单一的分割方法进行改进,从而提高下颌骨外轮廓提取的精度。方法：腐蚀-重构和膨胀-重构等数学形态学的方法与阈值分割方法的组合使用可以明显克服上述缺陷。结果：通过单一的分割方法与组合改进方法分别对300幅锥形束CT下颌骨图像进行阈值分割并对比分割效果,直接采用自适应闽值分割方法有228幅图像获取下颌骨外轮廓失败,而改进的方法仅有53幅图像无法扶得下颌骨外轮廓。结论：改进方法能够明湿抑制锥形束CT下颌骨图像在分割过程中出现的局部区域断裂观象。     

声阵列与光探测组合测试弹着点坐标的研究

在立靶密集度测试中,为构建更大的测试靶面(10m×10m),且要求测试系统具有较高的精度,在声探测阵列中增加了光探测器,组成了一种新的测量模型。该模型既具有声阵列能构成巨大测试靶面的特点,又通过引入光探测来提高测试系统的精度。推导了该模型的测量公式,并进行误差分析和仿真,得到了x坐标误差为5mm、y坐标误差为15mm的理论测试精度。     

锥形束CT和全颌曲面断层片在根尖区牙根外吸收诊断中的对比研究

目的:比较锥形束CT(cone-beam computed tom CT)和全颌曲面断层片(全景片)在根尖区牙根外吸收(根尖吸收)诊断中的差异.方法:选取80颗单根前磨牙,用以模拟4种不同程度的根尖吸收:无(完整的牙根)、轻度(根尖区表面1.0mm直径和深度的洞形)、中度(1.0mm牙根缩短)、重度(3.0mm牙根缩短).模拟完成后,对所有牙齿拍摄CBCT和全景片获取两组X线图像.两名正畸医师通过对图像资料的分析独立地评估所有根尖吸收的严重程度.结果:采用CBCT和全景片评估轻度根尖吸收的正确率分别为100％和27.5％,差异有统计学意义(P＜ 0.001);评估全部根尖吸收的正确率分别为81.9％和64.4％,差异有统计学意义(P＜0.001).结论:相比于全景片,CBCT对根尖吸收具有更高的敏感度.在正畸临床中,CBCT可用于对根尖吸收进行早期诊断,从而为继续或修正当前的正畸治疗提供必要的参考意见.     

基于双目视觉的医疗机器人摆位系统测量方法

为了实现精确放疗过程中精确定位和肿瘤位置的精确测量,建立了基于双目视觉的医疗机器人摆位测量系统,并对系统所采用的摄像机标定方法、标记点识别及其三维坐标计算、摆位系统的位置验证等算法进行研究。建立基于双目视觉的医疗机器人摆位测量系统;提出了一种对摄像机采用基于平面棋盘格和立体标定模板相结合的摄像机标定新方法;采用Roberts梯度算子对图像分割的方法,识别标记点中心并计算其三维坐标;通过比较基于双目视觉计算和三维坐标测量仪器测量的各个标记点三维坐标的摆位误差,实现放疗过程中位置验证和精确摆位。实验结果表明:摄像机的标定精度为36.5×10-3 mm和各个标记点的三维坐标平均偏差为δX=0.573mm、δY=0.495mm、δZ=0.430mm,测量方法可获得较高的标定精度和摆位精度,能满足精确放疗对高精度摆位系统的临床需求。     

原型装置主放光路稳定性实验研究

为了研究高功率固体激光器光束指向的漂移情况,根据原型装置打靶误差预算中各部分的权重,分析了主放光路输出光束允许的角度漂移误差,即主放输出光束的角漂不超过10.6μrad。实验中选取了其中的一束,主放远场测量系统在37min内共采集到了144发次的远场图像,在MATLAB编程中使用阈值法和重心法处理每帧远场图像,将光束的漂移量在x和y方向上分解,利用均方根的概率统计方法,计算得到了主放输出光束的角度漂移误差,x方向为3.47μrad,y方向为4.09μrad。实验结果表明,主放光路的稳定性达到了设计指标,能够满足打靶要求。     

一种激光直写式光刻光路系统

针对曲面栅网器件的光刻工艺,提出了一种可动态调焦的激光直写式光刻系统,该系统将紫外激光器的光束经过整形扩束、动态z向调焦、x/y振镜、聚焦等单元使器件上相应位置涂覆的光刻胶直接感光,再经过显影、刻蚀等工艺直接制作出相应器件. 它可以应用到一些精度要求不太高的平面或非平面器件的光刻加工工艺, 取代传统的使用掩模版的光刻工艺或其它的加工工艺.     

基于非局部自相似图像块字典学习的伪CT图像预测

随着PET/CT技术的日益发展,其被广泛应用于现代放射治疗。但在采集数据过程中,对人体放射时间较长,辐射当量较大,增加了患者的痛苦,因此人们希望减少CT扫描中X射线的辐射。为解决这一问题,本文提出基于非局部自相似图像块字典学习的伪CT图像预测方法。首先,对训练CT与MRI图像进行图像分块,通过块匹配算法聚类CT图像块,并提取CT与MRI图像块的多尺度特征。其次,通过字典学习,获得MRI图像与CT图像的映射关系矩阵,并对CT图像块进行预测。最后,通过重构算法,从目标MRI图像中得到预测CT图像。仿真实验证明了提出算法相对基于图谱集算法的有效性,以及在现代放射治疗中利用MRI图像替代CT图像的应用前景。      

应用锥形束CT研究上颌阻生尖牙不同牵引方式前后牙根的吸收

目的:应用锥形束CT研究上颌埋伏阻生尖牙在两种牵引方式矫治前后牙根长度的变化量,为口腔正畸临床选择牵引上颌阻生尖牙的开窗方法提供参考。方法选取29例上颌埋伏阻生尖牙患者,分成2组,行口腔颌面外科开窗,一组18例患者共18颗上颌埋伏阻生尖牙采用开放式开窗进行开放式牵引,另一组11例患者共14颗上颌阻生尖牙采用闭合式开窗进行闭合式牵引,所有患者均采用相同的直丝弓矫治器进行相同的正畸治疗,对牵引前后上颌阻生尖牙及上颌对侧尖牙牙根长度的变化进行CBCT分析,采用SPSS16.0软件对测量数据进行配对T检验。结果:开放式牵引组和闭合式牵引组的上颌阻生尖牙以及对照侧尖牙矫治前后均有轻度的牙根吸收,但是差异没有统计学意义(P0.05)结论:上颌阻生尖牙采用开放式牵引和闭合式牵引后牙根均有不明显的吸收。     

连续时间LTI系统零输入响应的探讨

连续LTI系统的零输入响应求解是系统分析中的基本问题,本文根据作者多年的教学实践,分析了多数信号与系统教材中系统零输入响应分析的某些不足。提出若描述系统的微分方程含有输入激励x（t）的导数或高阶导数,则其零输入响应不仅与系统的初始状态y（k）（0-）有关,还与x（k）（0-）有关。因此,在建立分析系统的数学模型时,应给出t〈0时的激励信号或x（k）（0-）。在计算零输入响应时,应综合考虑y（k）（0-）和x（k）（0-）。     

锆钛酸锶钙陶瓷材料主晶相组份与介电性能

采用固相法制备了CaxSr（1-x）〔Ti（1-y）Zry〕zO3（CSTZ锆钛酸锶钙）陶瓷,研究CSTZ系统陶瓷材料的组成与介电性能的关系。结果表明：当x为0.45,y为0.88,z为1.05时,主晶相CaxSr（1-x）〔Ti（1-y）Zry〕zO3形成完全互溶钙钛矿型固溶体。可获得具有理想介电性能、不含Pb和Cd等有害杂质的抗还原高频MLCC瓷料。     

ECG电流调制技术在冠状动脉CTA中的应用价值

目的：评价心电图（electrocardiograph,ECG）电流调制技术在冠状动脉CTA中的应用价值。方法：84例行冠状动脉CT血管造影（CT Angiography,CTA）检查的患者随机分为A、B两组,每组42例,A组采用传统方式扫描,B组采用ECG电流调制技术。对两种扫描所得图像的质量、噪声、CT剂量指数（CT dose index,CTDl）有效剂量（effective dose ED）进行统计学分析。结果：两组图像质量评分及噪声评分分别为：A组（3.58±0.22）分和（23.13±3.45）分,B组（3.56±0.25）分和（23.27±3.32）分,两组间差异不明显（P〉0.05）。A组CTDI和ED分别为：（93.03±4.32）mGy和（35.53±2.01）mSv,B组为（58.36±3.24）mGy和（20.00±2.77）mSv,B组的辐射剂量较A组明显降低（P〈0.01）。结论：在不明显影响图像质量的情况下,ECG电流调制技术能有效降低冠状动脉CTA辐射剂量,可以作为冠状动脉CTA的常规辅助技术。     

钴60多野适形放射治疗晚期非小细胞肺癌临床研究

目的：探讨立体定向放射治疗晚期非小细胞肺癌的近期疗效和放疗副反应。方法：采用钴60多野适形放射治疗系统（-刀）治疗58例（82个病灶）晚期非小细胞肺癌患者。50%等剂量线覆盖PTV,95%等剂量线包绕100%GTV,照射剂量以50%等剂量线作为处方剂量,单次剂量3Gy至5Gy,1次/天,5次/周,共照射8次至14次,总剂量30Gy至50Gy。结果：55例78个病灶根据CT复查肿瘤退缩情况确定CR为21.8%,PR为69.2%,总有效率为91.0%;临床获益率为76.5%;1年以上生存率为38.5%。结论：SRT使肿瘤局部受到准确照射,周围正常组织损伤小,近期疗效满意。     

三维CT重建下的国人腕舟骨测量

目的：为新型生物材料腕舟骨假体的设计和置入提供理论数据。方法：健康成年男女各50例在CT下进行双侧腕关节扫描;获取腕关节DICOM格式文件,利用MIMICS软件重建腕舟骨,并根据腕舟骨假体的设计要求进行测量。结果：舟骨最大长度（26.16±2.72）mm、舟骨体部最大宽度（13.99±1.72）mm、舟骨体部最小高度（7.52±0.53）mm、舟骨结节宽度（13.37±1.68）mm、舟骨结节高度（8.82±0.93）mm、桡舟关节面角度（151.86±6.36）度、舟骨背侧最大角度（133.12±5.85）度、头舟关节面纵向最大角度（138.00±5.05）度、头舟关节面横向最大角度（170.27±5.09）度、背侧近远长度比值（1.15±0.091）。结论：腕舟骨的相关参数均是设计新型生物材料假体和置入的关键指标,可以根据这些数据进行适合国人假体的设计。     

Integrating Diagnostic B-Mode Ultrasonography Into CT-Based Radiation Treatment Planning

This paper presents methods and a clinical procedure for integrating B-mode ultrasound images tagged with position information with a planning computed tomography (CT) scan for radiotherapy. A workflow is described that allows the integration of these modalities into the clinic. A surface mapping approach provides a preregistration of the ultrasound image borders onto the patient's skin. Successively, a set of individual ultrasound images from a freehand sweep is chosen by the physician. These images are automatically registered with the planning CT scan using novel intensity-based methods. We put a particular focus on deriving an appropriate similarity measure based on the physical properties and artifacts of ultrasound. A combination of a weighted mutual information term, edge correlation, clamping to the skin surface, and occlusion detection is able to assess the alignment of structures in ultrasound images and information reconstructed from the CT data. We demonstrate the practicality of our methods on five patients with head and neck tumors and cervical lymph node metastases and provide a detailed report on the conducted experiments, including the setup, calibration, acquisition, and verification of our algorithms. The mean target registration error on nine data sets is 3.9 mm. Thus, the additional information about intranodal architecture and fulfillment of malignancy criteria derived from a high-resolution ultrasonography of lymph nodes can be localized and visualized in the CT scan coordinate space and is made available for further radiation treatment planning.     

Integrating diagnostic B-mode ultrasonography into CT-based radiation treatment planning.

This paper presents methods and a clinical procedure for integrating B-mode ultrasound images tagged with position information with a planning computed tomography (CT) scan for radiotherapy. A workflow is described that allows the integration of these modalities into the clinic. A surface mapping approach provides a preregistration of the ultrasound image borders onto the patient's skin. Successively, a set of individual ultrasound images from a freehand sweep is chosen by the physician. These images are automatically registered with the planning CT scan using novel intensity-based methods. We put a particular focus on deriving an appropriate similarity measure based on the physical properties and artifacts of ultrasound. A combination of a weighted mutual information term, edge correlation, clamping to the skin surface, and occlusion detection is able to assess the alignment of structures in ultrasound images and information reconstructed from the CT data. We demonstrate the practicality of our methods on five patients with head and neck tumors and cervical lymph node metastases and provide a detailed report on the conducted experiments, including the setup, calibration, acquisition, and verification of our algorithms. The mean target registration error on nine data sets is 3.9 mm. Thus, the additional information about intranodal architecture and fulfillment of malignancy criteria derived from a high-resolution ultrasonography of lymph nodes can be localized and visualized in the CT scan coordinate space and is made available for further radiation treatment planning.