基于C8051F023的多叶光栅叶片控制模块的设计

多叶光栅是精确放射治疗必需的设备之一。目前临床上多使用多叶光栅代替传统挡铅完成三维适形治疗和静态调强治疗,动态调强治疗所要求的对多叶光栅叶片速度控制的实时性和高精度一直难以实现。针对动态调强对叶片控制的要求,以C8051F023为核心处理器,结合专用电机驱动芯片NJM3771D2,设计了多叶光栅叶片控制模块。并发展了PID闭环控制方法,对多叶光栅叶片的运动位移和速度进行了实时反馈测速、分析和PWM输出调节,实现了对多叶光栅叶片运动位移和速度的精确控制,满足多叶光栅动态调强对叶片的控制要求。此模块设计结构简单,稳定可靠,控制精度高,将应用于具有动态调强功能的多叶光栅系统的实现中。     

基于PMAC的多叶准直器装置运动控制系统研究

分析了适形放射治疗的多叶准直器装置的工作原理,将PMAC多轴运动控制卡应用于多叶准直器装置,并对其运动控制系统进行了研究,使多叶准直器装置叶片根据病灶的形状能够准确到达相应的位置,并且运行稳定、操作方便.     

多叶光栅适形放射治疗系统图像图形处理软件研究与开发

论述了多叶光栅适形放射治疗系统图形图像处理子系统的组织结构和程序流程,提出并建立了系统数据结构;该数据结构能较好地描述系统数据的层次关系和表达重建的几何模型,针对输入的CT或MRI图像,提出了自动分割与手工勾画轮廓的方法,可对分割出的组织重建其三维几何模型,并对模型表面网络进行简化处理,实现治疗射束的设置及多叶光栅轮廓的计算。     

基于多算法比较的静态调强射野分割优化研究

文章通过比较具体临床算例下Galvin、Siochi、Luan 3种典型精确放疗多叶光栅射野分割算法输出结果,研究不同算法对多叶光栅叶片序列优化效果。通过采用3种叶片序列算法比较总子野个数和总机器跳数结果来改进临床多叶光栅叶片序列输出的方法,可以根据不同临床需求获得放射治疗时间较短或光子利用率较高的子野分割效果,是一种有效的叶片序列优化策略,在治疗计划系统中有广阔的应用前景。     

IMRT治疗计划的多目标优化问题

针对形调强放射治疗(IMRT)治疗计划逆向设计的需要,建立了IMRT治疗计划的多目标优化模型.该模型将病灶和健康组织辐照剂量作为约束条件,以剂量均匀性和健康组织与病灶的剂量梯度差作为目标函数.以该模型为基础,采用遗传算法实现了IMRT治疗计划系统优化.经实例计算,获得的剂量分布和病灶形状相比具有较好适形性,且健康组织剂量和病灶组织剂量有很大差别,治疗增益比高.此外,采用的遗传算法能较快收敛,实例计算证明了该模型的适用性和算法的有效性.     

基于正交设计法的潜水泵空间导叶水力优化

运用正交设计法,对井用潜水泵空间导叶进行优化设计,选取潜水泵空间导叶的进口宽度、导叶叶片轴向长度及导叶叶片出口边与导叶场域出口轴向距离,以扬程、效率及轴功率作为评价指标,基于正交设计法设计了9组方案.通过数值计算及极差分析结果表明:导叶叶片轴向长度对潜水泵扬程和轴功率影响显著,导叶进口宽度对潜水泵效率变化较为敏感,保证一定的导叶叶片与导叶场域出口距离能改善潜水泵性能.基于多目标优化设计,可以确定本次研究的最佳方案组合为空间导叶进口宽度25 mm、导叶叶片轴向长度101 mm及导叶叶片出口边与导叶场域出口轴向距离20 mm.通过分析前三级叶轮效率、导叶出口静压及流线分布图看出,优异的空间导叶设计使导叶内部流体状态较好,保证叶轮效率维持较高水平,同时泵内流体保持较好的流动稳定性.     

基于组合优化策略的离心泵叶轮优化设计

为了缩短水力机械的水力设计周期和提高设计效率,提出了一种水力机械全三维的优化设计体系,实现了叶片参数化设计、网格划分、CFD计算和后处理的过程全自动集成。采用了遗传算法(GA)全局探索、响应面(RSM)近似建模和二次序列规划方法(SQP)局部寻优的二阶组合优化策略,达到了高效优化设计水力机械叶轮的目的。利用该优化设计平台,以离心泵叶轮水力效率最大化为目标函数,以影响叶片形状的多个几何参数为设计变量,对离心泵叶轮进行了优化设计。优化设计后叶轮水力效率由原来的89.8%提高到92.4%。     

基于网格变形的叶片多目标气动优化设计

压气机叶片的传统优化设计存在设计变量多和优化周期长等不足.为此,文中利用非均匀有理B样条基函数建立了转子流场网格自由变形参数化方法,并结合改进的拉丁超立方试验设计、Kriging响应面模型及NSGA-Ⅱ多目标遗传算法构建了转子叶片的气动优化设计体系.计算结果表明:在98%的堵塞质量流量工况下,优化后的叶片总压比提高了0.33%,等熵效率提高了0.83%;优化后压气机转子形状为前倾型叶片,提升了转子性能,降低了激波损失;与传统优化设计方法相比,文中优化体系的设计变量明显减少,缩短了优化设计周期.     

全身伽玛刀及其适形调强治疗

介绍了立体定向伽玛射线全身治疗系统(全身伽玛刀)的基本原理、关键技术及特点,推导了全身伽玛刀的剂量计算模型,并以此为基础探讨了其在适形调强放射治疗方面的应用.该设备采用多束伽玛射线旋转聚焦,能对肿瘤病灶自动定位、可在治疗过程自动更换焦点大小、对体部肿瘤病灶进行自动辐照,是一种自动化程度高、安全可靠、具有完全自主知识产权的大型放射治疗设备.在IMRT治疗计划系统配合下,能进行体部及其他部位肿瘤的精确适形调强治疗.该设备目前已在全国50多家医院使用,疗效显著.     

26例鼻咽癌整体挡铅与MLC照射野比较分析

近年来,随之放疗技术的发展,适形放疗技术被广泛应用,医用直线加速器普遍配备标准MLC,MLC的应用使放射治疗效率大大提高,也使静态和动态调强放疗技术的实施成为可能。本研究利用我院两种型号加速器MLC所形成的照射野,结合26例鼻咽癌患者使用的整体挡铅射野,分析各自形成的剂量半影,比较其优劣为使用同类型放疗设备的同行提供借鉴,更好的使用现有设备。     

原发性肝癌三维适形和调强放疗的基础和临床研究

报告三维适形（3-dimensional conformal radiation therapy, 3DCRT）和调强放疗（intensity-modulated radiation therapy, IMRT）治疗原发性肝癌（HCC）的基础和临床研究,建立了3DCRT和IMRT放疗HCC的技术,进行3个临床试验,获得了令人鼓舞的3年总生存率：28 ％～33 ％。治疗并发症主要是放射性肝病（RILD）,此并发症的死亡率为76 ％,预防RILD最有效的方法是把对正常肝脏的放射剂量限制在安全的范围内。我国的HCC病人大都伴有肝硬化,伴发的肝硬化损害了肝脏对放射损伤的修复和肝脏再生的能力,他们的放射耐受剂量是（全肝平均剂量）：Child-Pugh A病人23 Gy,Child-Pugh B病人6 Gy,这个耐受量显著低于目前国际上通用的30 Gy。研究建立了用于预测我国HCC病人放疗中发生RILD发生概率的Lyman数学模式,其参数明显不同于国外的模式,并将一整套适合我国国情的HCC放疗技术成功地进行了临床实践,证实了放疗可以作为不能手术肝癌的一种治疗选择。     

医用直线加速器获取锥形束CT的图像空间扩展技术

提出了一种改进的锥形束CT(CBCT)图像获取流程,并在此基础上开发算法实现了CBCT图像的空间扩展.对实现算法进行了详细描述,并从放射剂量学角度对用于放射剂量计算可行性进行验证,相同放疗计划下对比胸部计划CT和扩展CBCT剂量计算结果表明,全肺受照射剂量大于等于20Gy的相对体积平均相差0.5%±0.22%,全肺平均受照射剂量平均相差(38.2±8.82)cGy,因此认为扩展后CBCT图像用于放射剂量计算与计划CT无显著差异.该技术拓宽了锥形束CT在影像引导放射治疗中的应用范围,提高了肿瘤放射治疗的精度,为开展自适应放疗、准确评价放疗计划提供了科学手段,有广泛的临床应用前景.由此带来的更多低剂量辐射对患者正常器官及皮肤造成的损伤有待进一步开展临床研究.     

周剂量顺铂和奈达铂同步放疗治疗中晚期宫颈癌72例临床分析

目的评价三维适形放疗同步顺铂或奈达铂治疗中晚期宫颈癌患者的近期疗效及不良反应.方法随机将收治的72例组织学明确的中晚期宫颈癌患者分为两组,分别采用顺铂30 mg/m2每周1次或奈达铂30 mg/m2每周1次,两组放疗开始即同步化疗,比较两组患者有效率和副反应发生率.结果顺铂组与奈达铂组的有效率分别为91.7%和94.4%,两组比较无统计学意义(P0.05);顺铂组的胃肠毒性发生率高于奈达铂组(27.8%,11.5%,P0.05);顺铂组的Ⅲ/Ⅳ度骨髓抑制发生率低于奈达铂组(19.4%,30.5%,P0.05).结论周剂量顺铂和奈达铂同步放疗治疗中晚期宫颈癌的近期疗效无差异,副反应均可以耐受.     

基于保角变换法的地震裂缝波场研究

针对实际地层中的裂缝形状,提出了两种裂缝模型,一种是广义四边形裂缝模型,另一种是角形裂缝模型。基于保角变换,对单个裂缝的波场进行了研究。首先,对物理域中的裂缝区域施加保角变换,将其变换为计算域中的上半平面,对物理域中的裂缝边界条件进行保角变换为计算域中的边界条件;其次,在计算域中求出裂缝边界及其附近的波场;最后,通过保角变换的反变换得到物理域中裂缝边界波场变化规律。提出的保角变换法对研究单个和多个任意形状的裂缝波场之间的定量关系以及勘探地球物理中的非均质问题提供了新的思路。     

田间条件下UV-B辐射增强对大豆叶片相关反射光谱指标的影响

本实验在室外大田条件下,模拟紫外线-B(UV-B)辐射增强条件,研究了两种不同辐射剂量对花期大豆叶片相关反射光谱指标的影响。结果发现,两种剂量的UV-B辐射处理导致叶绿素相对含量、光化学植被指数(PRI)和叶片相对水含量均显著降低,但未见剂量效应;导致花青素相对含量显著升高,且存在剂量效应;高剂量的UV-B处理导致类胡萝卜素相对含量显著升高,而低剂量UV-B处理下未见显著影响;对植物衰老反射指数(PSRI)则均无显著影响。实验表明不同剂量的UV-B辐射能诱导紫外防护色素花青素含量和类胡萝卜素含量增加,但均显著抑制了大豆叶片的叶绿素相对含量、PRI和叶片含水量,最终使得光合作用受到抑制。     

安装在曲面平台上的共形阵快速计算方法研究

对于安装在曲面平台上的共形阵列,提出了一个有效的远场方向图计算方法.从远场叠加原理开始,用一个包含单元互耦影响的有源单元方向图技术来描述阵列辐射特性.利用有源单元方向图技术结合坐标转换理论来研究曲面共形阵,将所有的单元划分为不同的部分,将一个大的阵列计算问题分成各类简单的子阵问题的叠加,极大地降低了计算负担.数值结果验证了提出的方法的正确性.     

三维适形放射治疗犬自发性前列腺增生的扫描电镜观察

目的:研究三维适形放射治疗后前列腺增生组织细胞超微结构的变化,探讨三维适形放射治疗的作用。方法：选择7～15岁老年犬自发性BPH模型10只,随机分为2组。应用3-DCRT直接照射前列腺。以90％的等剂量曲线包绕整个前列腺,单次剂量2Gy,总剂量14Gy,应用6MV-X线完成照射。对照射前、照射后1、3月前列腺组织切片扫描射电镜观察,比较照射前、后组织形态学变化。结果：与照射前比较,照射后扫描电镜下可见,前列腺腺体萎缩,腺体之间间距增大,腺细胞脱落形成空洞。平滑肌萎缩,以纤维组织为主,纤维纤细。结论：3-DCRT可以使腺体和间质萎缩从而缩小前列腺体积改善尿路梗阻和下尿路症状。     

基于叶片图像的植物识别方法

 基于计算机的植物自动识别是植物识别分类学的发展趋势,本文提出了一种基于植物叶片图像的植物自动识别方法。该方法在对叶片图像进行亮度校正、中值滤波和阈值分割等预处理后,计算植物叶片的偏心率、圆形性、圆形度指标、方向角、最小矩形宽轴/长轴、最佳椭圆短轴/长轴6个形状特征参数和植物叶片的二阶矩、对比度、相关、熵、逆差矩5个纹理特征参数,再使用径向基人工神经网络设计了植物自动识别的分类器。通过对3种植物的60个叶片图像进行实验,仅用植物叶片形状特征进行植物识别的平均正确识别率为70.83%,利用植物叶片形状特征和纹理特征进行植物自动识别的平均正确识别率为83.3%,并得到了径向基人工神经网络的参数。实验结果表明,植物叶片图像的纹理特征能够提高植物自动识别的平均正确率,基于植物叶片图像的植物自动识别是切实可行的,研究成果为深入研究植物自动识别分类系统奠定了一定的理论基础。