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X射线计算机断层摄影成像物理指标检测与评价的研究
本文就北京市的CT机成像物理性能检测工作,对检测设备、检测方法、检测结果评价分析进行了研究.经过大量实测研究取得了一些可行性结论,例如:MTF=10%时的空间分辨力与视觉模块图像分辨力相当,实测对比度与视觉可分辨孔径乘积评价扫描系统的密度分辨力是科学的可行的;CT值均匀度对模体尺寸的依赖性是用于婴幼儿扫描C T机的重要指标;50mGv剂量限值是检测评价密度分辨力的基本条件.研究结果用于北京市CT机成像物理性能检测评价,取得了满意的物理成像性能质控效果.作者还对今后的检测评价提出了新建议.
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浅谈Bolus两种设计方法及其优劣
Bolus是用组织替代材料制成的组织补偿模体,直接放在射野入射侧的患者皮肤上,用于改变患者皮肤不规则轮廓对体内靶区或重要器官剂量分布的影响,提供附加的对线束散射、建成或衰减.1 材料与方法选取2013年1月份在我院接受三维适形放疗的1例大腿骨肉瘤患者进行研究.
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一种用于模体预测的改进吉布斯采样算法
当前有许多用于预测模体的算法,但没有一种算法能有效地应用在所有场合.依据位置权重矩阵的模体模型,提出一种改进的吉布斯采样算法来识别模体.该算法有效地克服了吉布斯采样算法的局部收敛性,并且可以直观地控制预测模体的保守度.同时引入了模体库的概念,并通过分析模体库数据,提高了模体预测的灵活性和准确率.设计了仿真数据,并选择了已被生物实验验证过的模体数据,证实本算法的可行性和有效性.与当前常用的基于吉布斯采样改进的算法比较,本算法有效地提高了模体预测的准确性、灵活性和稳定性.
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基于矩估计的生物序列模体的贝叶斯检验
针对生物序列模体的显著性检验问题,提出了一种基于矩估计的贝叶斯检验方法.将模体的显著性检验转化为多项分布的检验问题,选取Dirichlet分布作为多项分布的先验分布,并采用矩估计方法估计Dirichlet的超参数,后应用贝叶斯定理得到一个贝叶斯因子,用于评价模体检验的统计显著性,这种方法克服了传统多项分布检验中构造检验统计量并计算其在零假设下确切分布中的困难.选择JASPAR数据库中107个转录因子结合位点和100组随机模拟数据进行实验,采用皮尔逊积矩相关系数作为评价检验质量的一个标准,实验结果优于传统的模体检验的一些方法,例如快速傅里叶方法.
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生物医学时间序列中的模体
时间序列(time series)是一组有序的、随时间变化的数值序列[1,2].在社会、科学、经济、技术等领域中广泛存在着大量的时间序列.在医学领域,随着现代医学测量手段和技术的发展,记录了大量的时间序列,从而导致医学数据资料爆炸式增长.面对海量的医学数据,人们迫切地需要高能力和自动化的数据分析方法对它们进行有效的分析,而数据挖掘技术可以从缺乏先验信息的海量数据中发现隐含的、有意义的知识.因此,人们将数据挖掘技术大量应用于生物医学领域的时间序列,发现隐藏在这些海量数据背后的有学术价值的医学信息,并为临床诊断和疾病治疗提供有效的帮助.
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不同型号双源CT冠状动脉成像参数及图像质量的 对比分析
目的:比较Siemens Definition、Definition Flash及Definition Flash Stellar 3台双源CT回顾性心电门控扫描的辐射剂量及图像质量.方法:在回顾性心电门控扫描条件下,采用不同管电压+恒定管电流和不同管电压+智能调控管电流2种方式对标准Catphan 500模体进行扫描.所得各组数据分别采用不同层厚、不同卷积核参数的滤波反投影算法(FBP)及迭代重建算法(SAFIRE)进行重建.记录各组模体图像的剂量长度乘积(DLP)、CT值、图像噪声(SD),并对空间分辨力及密度分辨力模体模块进行评价.同时,由2名放射科医师对3台CT机的冠状动脉CTA图像进行回顾性分析,记录DLP及SD,并对图像质量进行评价.结果:模体扫描结果显示,辐射剂量与管电压、管电流呈正相关;噪声值与管电压、管电流呈负相关;DLP、CT值及空间分辨力组间差异均无统计学意义(均P>0.05);噪声值及密度分辨力组间差异均有统计学意义(均P<0.05),管电压越低,密度分辨力差异性越明显.相同管电压条件下,不同层厚、不同卷积核参数的FBP及SAFIRE图像的噪声值大小为0.75If26SAFIRE<0.75Bf26FBP<0.6If26SAFIRE<0.6Bf26FBP<0.5If26SAFIRE<0.75If46SAFIRE<0.75Bf46FBP<0.6If46SAFIRE<0.5If46SAFIRE<0.6Bf46FBP.回顾性分析冠状动脉CTA图像结果显示:DLP在组间差异无统计学意义(P>0.05),噪声值及图像评分在组间差异均有统计学意义(均P<0.05).结论:Siemens双源CT的辐射剂量、图像质量及重建参数之间存在一定的客观规律;总体辐射剂量在3台Siemens双源CT回顾性心电门控扫描模式中改善不明显,但在相同扫描条件下,辐射剂量越低,图像质量改善越明显;图像质量易受卷积核参数影响,建议合理选择重建参数,同时开启管电压和管电流调控技术进行扫描.
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用PrecisePLAN系统分析锥形束CT图像体积精度
目的 建立检测SynergyTM锥形束CT图像体积精度的方法.方法 分别将QUASARTM模体中心置于SynergyTM系统CBCT的中心及沿加速器头脚方向偏离等中心5、8、10 cm处进行扫描,在三维重建图像中测量不同模体的体积,并与FBCT结果和原标称值进行对比,从而检验CBCT的体积精度,并用Precise PLAN系统进行分析.结果 中球在中心处与偏中心5、8 cm处测量的平均值与标称值相差1.5%.小球在中心处与偏中心5、8、10 cm处测量的平均值与标称值相差8.1%.大立方体在中心处与偏中心5、8、10 cm处测量的平均值与标称值相差0.8%.小立方体在中心处与偏中心5、8、10 cm处测量的平均值与标称值相差2.9%.结论 在SynergyTM锥形束CT有效扫描重建范围内,重建体积精度满足临床要求,并且与偏离锥形束CT中心的距离无关.
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针对患者调强放射治疗计划的剂量学验证
目的建立针对调强放射治疗患者的剂量学验证方法.方法对100例患者进行的剂量验证共有3个测量项目:一是采用小灵敏体积的电离室在仿人形模体中测量靶区剂量参考点(一般是射野等中心点)的绝对剂量,二是采用胶片测量一个治疗计划的所有射野在仿人形模体内形成的复合剂量分布,三是采用胶片或半导体探测器阵列在干水模体中测量单个射野的强度分布.由于完成全3个测量项目占用机器的时间过长,实际操作时采用自适应的方式,即首先测量靶区剂量参考点的绝对剂量,如果剂量误差在允许范围内,则不再进行其他的测量;如果剂量误差超出允许范围,则增加两个电离室测量点,并采用胶片测量横断面的剂量分布和(或)射野强度分布.结果93%患者的计划可以顺利实施,其他患者的计划需要调整铅门位置或完全重新设计.87%患者计划的剂量误差在临床可以接受的范围内,其他患者的计划需要对射野机器跳数进行修正;修正系统误差后,有96%患者计划的剂量误差在临床可以接受的范围内.结论利用已有的设备条件建立了患者调强放射治疗计划的剂量学验证方法,这种方法随着设备条件的改善和经验的积累还会进一步完善.针对患者的计划进行剂量学验证是很有必要的.
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3DCT扫描模式与运动肿瘤靶体积相关性研究
目的 研究3DCT在不同扫描速度下获取的运动肿瘤靶区体积及中心位置变化,并确定接近ITV的扫描速度.方法 利用QUASAR呼吸运动模体进行研究,模体内有3 cm×3 cm×3 cm立方体模拟肿瘤运动.以4DCT获得的靶体积为金标准.设置模拟肿瘤运动振幅为0.5、1.0、2.0cm,每一振幅设20、15、10次/min呼吸频率,在每种条件下行不同速度3DCT扫描,扫描12 cm径向长度用时分别为6.6、12.8、31.7 s.计算出3DCT上的靶体积及中心位置,与相应4DCT结果比较.3DCT扫描运动肿瘤靶体积的准确率用靶区长度(30±2) mm的次数/总扫描次数评价.结果 3DCT扫描的准确率为6.8％.扫描时间为6.6、12.8、31.7s时的准确率分别为13％、4％、2％.在振幅为0.5、1.0、2.0 cm下靶区中心位置分别为(318.9±2.75)、(683.2±3.22)、(682.9±4.83) mm;以31.7s扫描时所得靶体积落在ITV-10 mm范围内概率较大,分别占50％、78％、56％.结论 3DCT快速扫描是某一系列随机时相的融合,反映真实肿瘤体积的准确性低.获得的影像中心位置具有随机性,振幅越大或扫描速度越快中心位置变化随机性就越强.
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3DCT和4DCT扫描下不同运动频率对运动中大体肿瘤体积的影响
目的 探讨不同运动频率下基于3DCT和4DCT扫描所构建的运动肿瘤体积和中心点坐标位置差异.方法 利用Modus公司呼吸运动平台和8个不同形态和体积模体模拟肺部肿瘤运动,在10、15、20次/min运动频率下分别行3DCT和4DCT扫描,依次勾画3种运动频率下GTV10、GTV15、GTV20和IGTV 10、IGTV15、IGTV20并得到中心点坐标位置,对GTV10、GTV15、GTV20 、IGTV10、IGTV-15、IGTV20、中心点坐标位置值行Friedman检验.结果 GTV10、GTV15、GTV20分别为(12.41±14.26)、(10.38±11.18)、(12.50±15.23) cm3(P=0.687),x轴位置值分别为(-8.2±96.2)、(-8.6±96.1)、(-8.6±95.7)mm (P=0.968),y轴为(108.2±25.0)、(110.4±22.5)、(109.0±24.2)mm (P=0.028),z轴为(65.2± 13.7)、(65.4±13.4)、(65.4±13.2) mm (P=0.902).3种运动频率下IGTV分别为(17.78±19.42)、(17.43±19.56)、(17.44±18.80) cm3(p=0.417),x轴位置值分别为(-7.7±95.9)、(-7.9±95.6)、(-7.9±95.1)mm (P=0.325),y轴为(109.4±24.5)、(109.6±24.1)、(109.2±24.3) mm(P=0.525),z轴为(65.5±13.3)、(65.6±13.4)、(65.5±13.3) mm (P=0.093).结论 胸部肿瘤模拟定位时,呼吸运动频率对4DCT扫描靶区构建无明显影响;不同呼吸频率下所构建的3D靶体积大小差别不明显,但对靶区中心点y轴位置影响明显.
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三维适形治疗计划系统在非均质模体中的计算精度研究与探讨
三维治疗计划系统(treatment planning system,TPS)是采用三维水箱和均匀水模体测量机器数据并按一定数学模型拟合而成的参数进行剂量计算,但患者解剖部位是非均匀组织,TPS模型算法对不均匀组织能否进行准确的密度修正呢?为此探索非均质模体验证和分析Pinnacle3 TPS光子线数学模型进行剂量计算的精度.
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应用EP ID代替胶片法对MLC的质控研究
目的：研究EPID代替胶片对加速器MLC的质控方法并探讨其在任意机架角度下的可行性。方法采用RIT113软件对EPID影像和EBT3胶片影像数据进行分析。以EBT3胶片射野边缘50％等剂量曲线位置定义MLC叶片实际位置，在同一射野条件下EPID影像数据中找到MLC叶片实际位置所对应百分剂量值，从而完成EPID到EBT3胶片的替代过程。结果加速器机架角0°时，以EBT3胶片确定的MLC叶片位置处EPID影像对应的期望百分剂量值为44％，大MLC位置误差为0?12 mm。任意机架角度时，EPID影像数据通过与0°结果做距离一致性分析比对，半径为0?5 mm时所有像素点均通过。结论采用EPID代替胶片对加速器MLC叶片到位质控方法可行，且其精度满足临床要求并适用于任意机架角的测量，具有广泛推广和借鉴意义。
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模拟呼吸运动分析肺癌VMAT剂量影响
VMAT是一种能提高靶区剂量适形度的新技术，与静态IMRT技术相比，在保证计划质量的同时能减少单次治疗时间。但呼吸运动会导致肺部肿瘤和器官位置变化，影响靶区和OAR的受照剂量。笔者利用ArcCHECK模体和呼吸运动平台模拟呼吸运动分析肺癌VMAT计划剂量影响，为肺癌VMAT计划设计和评价提供参考。
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三维运动模体的4 DCBCT与4 DCT图像配准
目的：研究4DCT 与4DCBCT 对三维运动模体的成像和配准精度。方法对CIRS008A模体进行4DCT和4DCBCT扫描。用直径1、2 cm小球模拟不同大小肿瘤，设置小球在三维方向作正弦运动（上下、前后和左右方向振幅分别为±1?0、±0?4、±0?2 cm），运动周期为4 s。勾画图像中的10个时相靶区、IGTV、MIP 及平均密度投影（ MeanIP ）的靶区并测量体积。对4DCT 与4DCBCT图像靶体积与小球静止体积VS 及运动体积VD 相比较；刚性配准后分析4DCT与4DCBCT图像靶区的匹配度（ MI）。结果图像中各时相的靶体积均＞VS。小体积小球的4DCT与4DCBCT图像各时相体积均值相对于VS 的变化（35?03％和32?62％）大于大体积小球22?66％和17％）。 ITV和MIP靶区体积略＞VD ，MeanIP靶区体积＜VD。小体积小球各时相靶区的平均MI （66?76％）小于大体积小球MI （82?21％）；同时IGTV、MIP、MeanIP的MI （77?39％、75?90％、74?47％）也小于大体积小球的IGTV、MIP、MeanIP （90?29％、89?28％、82?74％）。结论在肿瘤体积较小、运动幅度较大的情况下，谨慎使用4DCT与4DCBCT进行相互间配准比较。
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90例胰腺癌患者螺旋断层治疗剂量验证结果分析
HT 系统代表了放疗的一种全新技术，其治疗原理类似于计算机螺旋断层 CT，可以实现高适形度的剂量分布［1］。为保证照射剂量准确以及治疗计划成功实施，患者疗前剂量验证成为质量保证中关键一环。现将本科2012年应用ArcCHECK 模体对胰腺癌患者 HT 剂量验证结果分析如下，以期今后临床工作中能更严格地执行 QA。
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三维超声图像引导系统质控评价体系建立
目的：分析三维超声 IGRT 系统（3DUS－IGRT）日常工作的稳定性和精确度，为软组织肿瘤放疗的临床运用提供依据。方法用专用校准模体对3DUS－IGRT 系统进行连续1年的校准与质控，探索超声引导设备日常质控的方法并监测其稳定性和精度。结果模体位置误差在3DUS－IGRT 系统的模拟定位工作站（Sim 工作站）与图像引导工作站（Guide 工作站）均≤1 mm。结论三维超声 IGRT 系统在整套严格且正确的校准与质控支持下性能稳定，能为软组织肿瘤精确放疗提供新的影像引导方法。
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瓦里安 CBCT 在 ICRP 标准人女性模体胸部 IGRT 剂量及风险
目的：利用蒙特卡洛模拟和 ICRP110标准女性模体定量研究瓦里安 CBCT 默认参数胸部扫描的剂量分布和辐射风险。方法利用 EGSnrc／BEAMnrc 模拟 CBCT 千伏射线源材料、厚度、结构等建立模型。标定 MCSIM 程序以计算 ICRP 模体在标准胸部参数扫描（110 kV、20 mA、262 mAs）后的剂量分布，其中绝对剂量转换系数依照 TG－61规范在球形模体中获得。通过水模体中的PDD、Profile、CTDI 以及 Alderson 仿真模体中的点剂量测量验证蒙特卡洛模拟结果。利用 BEIR Ⅶ等模型评估辐射风险。结果按照3％／1 mm 标准，PDD 和 Profile 的不确定度均＜2％。 CTDI 模体测量与计算值差异＜2.9％，Alderson 模体内差异≤0.05 cGy。 ICRP110模体的左肺、右肺、左乳、右乳、心脏、甲状腺、气管、松质骨、密质骨的 Dmean 分别为1.28、1.39、1.74、1.80、1.46、0.48、0.88、0.85、1.84 cGy。单次扫描对应的缺血性心脏病、乳腺癌、肺癌、甲状腺癌、气管癌的相对风险值分别为1.001、1.009、1.019、1.000、1.008。结论CBCT 成像在影像引导胸部放疗过程中的累积剂量及其远期风险不可忽略且应被合理管控。
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自制模体对CT机的定位光标进行测试
CT机的断层扫描有3种定位方法:第1种是外定位光标法,定位光在扫描场以外,位置确定后,将扫描床的位置恢复至零位,这时外定位光标所确定的位置就移动至扫描场中;第2种是扫描场中间的定位光标;第3种是在显示器中显示的定位像上,选取断层扫描位置的定位线光标.理论上讲,这3种定位方法,都应在扫描层厚切片的中间位置,并且重合.
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术中放疗的吸收剂量测算方法的研究
目的研究和比较水、固体水及有机玻璃3种模体的术中放疗吸收剂量的测算方法.方法对于3种模体,使用固定在水模体中的电离室对加速器的电子束术中放疗限光筒进行吸收剂量的测算,首先选定参考限光筒对所有能量的电子束在源皮距SSD=100 cm,水模内射束中心轴上特定深度,通过调整加速器使1 cGy=1 MU,然后使用术中放疗及参考限光筒在相同的辐照条件下进行测量,即测量术中放疗限光简的输出因数.对于水模体,计算出各限光筒的吸收剂量cGy对应的加速器输出MU数值.并据此计算出固体水模体和有机玻璃模体的各限光筒吸收剂量cGy对应的加速器输出的MU数值.结果相对于水模体,有机玻璃模体的测量误差为0.27%.固体水为0 45%.结论对没有专用测量水箱和固体水的医院使用有机玻璃模体进行吸收剂量的测量不失为一种切实可行的方法.
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常用放射诊断X射线剂量仪对模体散射线影响的比较
医疗照射已成为公众所受人工电离辐射照射的大来源[1].为了提高医用X射线诊断质量,保障受检者的健康安全,卫生部于2006年颁布了<放射诊疗管理规定>[2].为执行这一规定,应开展医用诊断X射线的质量控制检测.在实际检测中,由于使用的诊断剂量仪探测器类型和检测几何条件的不同,其检测结果可能存在着散射线的影响.
