精确放射治疗计划系统中快速三维重建方法的研究与应用

在放射治疗计划系统中,为了精确地照射靶区避开危及器官,有必要对勾画的二维轮廓信息进行三维重建。现有的三维重建方法难以在拟合真实度和实时性上同时满足临床需求。通过对等值面提取算法进行改进,本文设计了一种快速三维重建流程,并基于可视化开发包(VTK)加以实现。多套来自真实病人影像数据的测试结果表明,快速三维重建法得到的面模型表面光滑,有效避免了"阶梯"效应;面片和顶点数目大幅度削减;与一般的等值面提取算法比较绘制时间大大减少。在保证真实拟合原始解剖结构的前提下,文中的方法改善了重建效果、提高了绘制速度,不仅可应用在精确三维放射治疗计划系统中,也可扩展应用在其他领域。     

基于流固耦合的铅铋回路冷却器应力分析

基于流固耦合的方法对KYLIN-II液态铅铋回路中的冷却器进行了应力分析与强度评定.首先在ANSYS Fluent中进行计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)分析,获得了冷却器中准确的温度分布;然后将冷却器的温度以热载荷的形式导入ANSYS Mechanical软件中,并考虑流体的静压载荷,设计了两种不同工况,开展冷却器结构静力分析;最后基于JB 4732-95标准对计算结果进行应力分类和强度评定.结果表明,换热管与管壳连接处存在应力集中现象,但结构仍然满足强度要求,冷却器的结构设计方案合理、可行.     

基于ITK与VTK的配准融合方法的研究与应用

在精确放射治疗计划系统中,使用融合技术,可以充分利用多种医学影像的信息,为临床诊断提供更多、更准确的信息.为了保证融合的质量,在融合之前,必须进行配准.常用配准方法中,自动配准是目前的研究热点,然而精度与速度问题却制约了它在精确放射治疗计划系统中的应用.提出了一种结合ITK与VTK的基于互信息的多分辨率自动配准融合方法.详细描述了算法原理与实现流程,并基于实际病例影像数据进行了测试.测试结果表明,该方法的配准效果良好,在精度和速度上均可满足精确放疗的需求.     

基于可编程图形处理器的可视化技术在中子学分析中的应用研究

随着计算模型规模与复杂性的不断提高、中子学自动建模程序的发展,中子学计算后处理已逐渐成为中子学分析工作的瓶颈。FDS团队为提高中子学计算后处理效率,利用科学计算可视化等相关技术,自主研发了集数据管理、预处理与可视化分析于一体的中子学可视化系统SVIP-N;并基于可编程图形处理(programm able Graphics Processing Unit,GPU)实现了体数据的裁剪可视化等高级功能。以国际热核实验堆ITER的中子通量密度场为测试用例进行的测试与初步应用实践表明,SVIP-N显著简化了中子学分析工作的流程,提高了分析效率,为中子学计算后处理提供了直观、高效、实用的可视化分析环境。     

核电厂封闭空间内火灾火源功率预测模型及其实验验证

针对核电厂防火设计中使用的火灾区域模型模拟软件CFAST(Consolidated Model of Fire Growth and Smoke Transport)在火源模型方面的缺陷,提出耦合火源与热烟气层的热反馈相互作用的火源计算模型。为了验证新的火源功率计算模型的可靠性,基于核电厂保守性原则,分别进行了开放空间和封闭空间内横向四层电缆桥架电缆燃烧火灾实验。通过比较模型预测的火源功率和温度与实验测量值得到:相对于现有的区域模型软件的火源计算模型,新的火源功率计算模型使得整个火灾过程中火源的热释放速率预测精确度提高了11%;特别是在电缆火焰横向蔓延阶段,精确度提高了24.7%。更重要的是:因为区域模型软件CFAST火源计算模型忽略了烟气的热反馈作用,导致其基于开放空间火源热释放速率测量值计算的热烟气层温度小于实验测量值,该温度数据如用于防火设计将导致缺乏保守性;而修正后的火源计算模型通过耦合火源与热烟气层热反馈的相互作用,使得温度计算结果趋势性的大于实验测量值,使得预测结果趋于精确和保守。