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HexaMotion系统模拟三维呼吸运动对乳腺癌根治术患者胸壁浅表剂量分布的影响
目的:用HexaMotion系统模拟乳腺癌根治术患者三维呼吸运动,并结合金属氧化物导体场效应晶体管,研究呼吸运动对乳腺肿瘤放射治疗时胸壁浅表剂量分布的影响.方法:调研57例乳腺癌患者胸壁在X、Y和Z方向的平均运动幅度,结合RPM系统测量9例乳腺癌患者的平均呼吸振幅,利用呼吸运动产生器合成三维运动曲线,再将呼吸曲线文件输入ScandiDoseHexaMotion软件,驱动Delta4模体模拟病人的呼吸运动.为模拟左(右)乳腺癌患者胸壁内侧、中间、外侧测量位置,在Delta4处于机架角为0°、30°(330°)和60°(300°)下十字铅丝投影下的位置固定MOSFET剂量仪,执行计划,测量模体在静止与运动状态下的剂量,评估呼吸运动对乳腺胸壁浅表剂量分布的影响.结果:模体在静止和平均运动振幅状态下的相对剂量差异基本在±3％左右,整体在±5％以内,且在0°、30°(330°)和60°(300°)静止与运动状态下测量值的差异无显著意义(P值分别为0.73、0.28和0.52);胸壁运动振幅在一定范围内,混合调强计划对胸壁浅表剂量分布影响不大,但随着振幅增加,当运动振幅增加到cm数量级,胸壁浅表剂量分布明显增加.结论:呼吸曲线振幅轻微的改变并不会造成胸壁浅表剂量明显的变化,但随着呼吸运动振幅的显著增加,胸壁浅表剂量分布也随之增加.
关键词： HexaMotion系统 MOSFET探测器 呼吸运动 乳腺癌 浅表剂量 -
基于体表标志点的肿瘤呼吸运动跟踪方法
目的:探讨一种基于体表标志点的肿瘤呼吸运动跟踪方法,避免放疗过程中植入式的肿瘤跟踪对患者造成的损伤.方法:利用双目视觉系统对体模表面标志点进行实时跟踪,根据双目视觉原理,得出标志点的三维坐标运动情况;同时利用瓦里安微焦斑X线机和飞利浦移动式C臂组成的正交X线图像采集装置获取离散时刻下肿瘤图像,通过两幅图像肿瘤的二维坐标计算出其三维坐标;再采用粒子群优化(PSO)后的小二乘支持向量机(LSSVM)方法拟合出任意时刻肿瘤的三维坐标,实现肿瘤的实时定位与跟踪.结果:双目视觉系统能够准确计算出标志点的三维坐标,并能实时跟踪体表标志点;LSSVM-PSO避免了常规LSSVM交叉验证选取参数方法带来的盲目性,得到优拟合参数,拟合出任意时刻下肿瘤坐标值与实际值之间不超过1.8mm,拟合精度高,能够很好跟踪肿瘤运动.结论:基于体表标志点的肿瘤跟踪是一种很好的替代植入式跟踪方法,可以减少呼吸运动对精确放疗产生的影响以及避免手术植入标志点造成不必要的损伤.
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基于自回归模型功率谱估计预测放射治疗中靶区的呼吸运动
目的:基于自回归模型功率谱估计提出一种预测放射治疗中靶区呼吸运动的方法,为解决实时跟踪放疗中系统延迟问题提供参考.方法:通过X射线连续透视影像获取肺癌患者靶区呼吸运动信号,利用自回归模型功率谱估计的Burg方法预测靶区呼吸运动,比较预测误差Bpredicted和系统延迟误差Eshifted,分析预测算法的有效性.结果:用Burg方法预测10例肿瘤患者呼吸运动信号,-Epredicted=(0.6±0.3)mm,-Eshifted=(2.5土1.3)mm,-Epredicted＜-Eshifeed(P＜0.01).结论:用Burg方法预测靶区呼吸运动是有效的,可以作为临床运用的一种选择.
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基于4D-CT和Mimics软件模拟分析肺癌肿瘤的呼吸运动规律
目的:利用Mimics10.01软件和4D-CT 10个呼吸时相的肺部三维模型,研究肺部肿瘤的呼吸运动规律.方法:选择1例左上肺癌患者,在肿瘤上、中、下部植入3个金标,间隔为6mm,4D-CT扫描相位排序后重建10个呼吸时相的CT图像.将10个时相的CT图像依次导入Mimics10.01软件中,采用阈值分割、区域生长的方法提取肺部区域,重建左右肺的三维模型.测量10个呼吸时相的左右肺体积和表面积;吸气末与呼气末时相之间左肺三维模型之间的偏差也进行了分析.在每个时相的CT图像上读取植入3个金标的位置坐标,求出金标在X、Y、Z方向上质心的坐标.结果:从吸气末到呼气末左、右肺体积的变化范围分别为12.8％和12.4％,左、右肺表面积的变化范围为6.6％和6.7％.3个金标的质心变化幅度在左右、头脚、前后方向分别为2mm,1mm和2.7 mm.结论:利用4D-CT的图像和Mimics软件重建得出的肺模型可以方便地计算肺体积以及靶区的运动范围,有利于根据患者的靶区运动特征实现个体化治疗.
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4D-CT重建及其应用研究新进展
概述了不同4D-CT重建方法的优缺点及其改进方法,4D-CT在放疗中主要用于研究靶区和正常组织的运动规律、探讨胸腹肿瘤靶区与腹压的关系、分析靶区与内外标记的相关性、勾画肿瘤靶区、设计精确的4D放疗计划、比较剂量分布和进行图像引导放疗.4D放疗计划设计大多采用单相位CT、平均密度投影CT、大密度投影CT进行.4D-CT数据量约1000张～1500张,使靶区勾画成为4D放疗的首要难题,基于呼吸运动的B-样条拟合模型和迭代模型重建的连续4D-CT可实现靶区自动勾画和计划设计自动化,在4D放疗计划制定的各个环节都需要进行变形图像的配准,4D-4D图像配准能提高4D图像引导放疗的精度.
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放疗靶区呼吸运动对CT模拟定位图像重建的几何体积精度的体模实验研究
目的:研究放射治疗病人的不同呼吸运动状态对CT模拟定位扫描的图像重建精度的影响以及对放射治疗计划设计和评估的影响.方法:使用动态体模模拟放疗患者肺部靶区的呼吸运动,测试和计算不同运动周期和幅度下用于治疗计划设计的CT扫描的图像重建几何体积的变化.体模运动单元包含1 cm和2 cm的两个统一密度的球体和边长3 cm的正方体,分别设定在沿CT定位床轴向以±1 cm和±2 cm的幅度作运动周期为3 s,4 s,5 s,6 s和10 s的匀速振动.CT扫描条件为螺距1.5,层厚5 mm,扫描速度1 Slice/s.在CT模拟定位工作站上对扫描的原始数据进行三维图像重建,以自动阈值勾画方式计算模拟靶区体积大小,并与体模的实际几何体积比较确定误差.结果:(1)在体模运动方向有明显的几何体积误差,且可能形成明显的成像间隙.(2)重建的模拟运动靶区体积变化与其物理体积大小和运动状态相关.在选定的CT扫描参数和靶区体积的运动状态下,CT扫描图像重建的体积误差大达66.7%,在振幅为2 cm时相隔2 cm的模体图像甚至可能发生部分重迭.(3)靶区图像的几何中心可能发生偏差,从而造成治疗计划设计的射野中心偏差.结论:在呼吸运动幅度和周期分别大于2 cm和4 s时有必要对定位患者采取呼吸限制方式进行CT模拟定位扫描或根据实际测量结果评估靶区体积误差可能带来的计划误差.
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呼吸运动对靶区三维重建的影响
目的:自制运动体模,探讨呼吸运动对耙区三维重建的影响.方法:用VEXTA步进电机、YT-H200B型步进电机驱动器、导轮、有机玻璃球、低密度度泡沫等设计能模拟肿瘤随呼吸运动的体模;取不同螺距、层厚和运动周期组成10个不同的扫描序列在GE LightSpeed 16 CT上扫描,然后在GE AdvantageSim 6.0上采用体绘制技术(volume rendering)对所获得CT图像进行三维重建,用三维工具软件测量不同扫描条件下各靶体积大小,计算动态与静态扫描靶区重建体积的相对偏差.结果:静态体模同一靶区在层厚与螺距不同时,扫描后三维重建的靶区外观无明显可见变化,重建靶区的体积差异可忽略;在不同运动状态下扫描,同一靶区重建图像的外形差异明显,重建靶体积的相对偏差大近90%;同一运动状态下,各靶区重建体积变化随靶而异;外形较小的靶区重建体积相对偏差变化范围为-39.8%～89.5%,外形较大的靶区重建体积相对偏差变化范围是-18.4%～20.5%.结论:呼吸运动对靶区重建的响影极大,三维放疗计划设计所依赖的CT图像,必须是肿瘤靶区处于相对静止状态下扫描的图像,否则,适形射野和剂量体积直方图将严重失真.
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介入式治疗中靶区呼吸运动实时跟踪技术
对靶区呼吸运动实时跟踪技术研究进展进行报道.首先阐述了传统的内外呼吸信号获取方法,详细比较目前呼吸信号提取方法,提出使用CO2浓度获得呼吸运动信号的方法.随后主要研究了内外信号关联模型,对现阶段的关联模型进行分类,分析、比较了其优缺点.在仿真和实际应用中,研究者发现呼吸替代信号的精度很大程度上影响关联模型的精度,而简单的关联模型不能够描述复杂的呼吸运动,需要建立复杂关联模型对其进行更加精确地描述.后分析靶区呼吸运动实时跟踪技术存在的问题以及未来发展趋势.
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GA-BP算法与SVM在呼吸运动估计中的效果比较
目的:比较遗传算法优化的误差反向传播算法(GA-BP)和支持向量机(SVM)对于呼吸运动估计的效果,为临床放疗中的呼吸运动估计提供参考.方法:在MATLAB平台下分别采用GA-BP算法和SVM对德国吕贝克大学机器人与认知系统研究所公开的两组可免费下载的实验数据进行计算,并对两种算法的估计精度和实时性进行比较分析.结果:在GA-BP算法中,测试数据中90％的估计结果均方根误差小于1.09 mm;在SVM中,90％的估计结果均方根误差小于1.72 mm.两种算法单次估计的时间都小于0.3 ms,均满足临床使用需求.结论:在呼吸运动估计中,两种算法均能满足临床实时性需求,且GA-BP算法估计结果的均方根误差小于SVM.
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基于角速度的人体呼吸信号研究
利用惯性传感器的角速度信息研究一种方便且低成本的呼吸信号采集方法,并使用呼吸二氧化碳浓度采集装置搭建同步采集信号的验证平台.采用中值滤波的方法从原始信号中提取出呼吸波形,并通过交点检测技术提取出呼吸频率和呼吸相位参数.所获取的呼吸角速度波形与呼吸二氧化碳浓度波形进行对比分析,验证参数的有效性.测试结果表明,本方法可以较准确地检测呼吸波形并提取呼吸参数,为呼吸监测提供了一种有效的方法.
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危重哮喘发作致心脏骤停救治成功1例
1 病例摘要男,23岁,未婚,炊事员,因晚餐进食荔枝,烧鸭后突发极度呼吸困难伴昏迷8分钟于2001年6月25日19点20分,由同事急送我院时,颜面青紫,双侧瞳孔直径约6.0mm,对光反射消失,呼吸运动消失.心跳停止.
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纳洛酮在急诊抢救中的应用
盐酸纳洛酮,为羟二氢吗啡酮的衍生物,是阿片受体纯拮抗剂而无激动活性.与阿片受体的亲和力较吗啡和脑啡肽为强,能竞争性阻止并取代阿片样物质与受体结合,对阿片受体的三种亚型均有拮抗作用,小剂量主要作用于与呼吸有关的μ受体,大剂量作用于与神志、体温有关的κ、δ受体 [1].调节感知与运动、睡眠与觉醒、心血管功能与呼吸运动等,起着神经递质和调节作用.易透过血脑屏障,静脉用药迅速起效,作用持续 45～90分钟,适当剂量可达 1～4小时.随着近几年的深入研究,急诊抢救中的应用越来越广.现结合文献综述如下:
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婴儿胸内异位肝脏一例报告
胸内异位肝罕见,笔者曾遇1例,现报告如下:患儿:男1岁半,因"发热10天"就诊,伴咳嗽、流涕、鼻塞,无气促,无发绀.查体:T:36.8℃P:105次/min R:31次/min,神志清,呼吸平稳,生长发育一般.咽充血,双侧扁桃腺Ⅰ°肿大,气管稍向左移位,双侧胸廊无畸形,右侧肋间隙稍增宽,呼吸运动对称,叩诊右下肺浊音(右前五肋以下为浊音区),听诊右下肺呼吸音消失.腹平软,未及肝脾,肝区叩诊为鼓音.
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磁共振血管影像一一冠心病的一种新的筛查方法?
MRI--实际上,是磁共振"血管影像”.(MRA)--目前广泛应用于大血管病的评估.但这种有价值的方法亦能用于评估小血管,如肾动脉等.扫描时间仅5～8秒. 肾动脉的大小与冠状动脉相似,但它不像冠脉这么活动.冠脉MPA的难题是心脏是动的.包括呼吸运动和心脏本身的活动.为此MRA需要十分高的分辨率.目前冠脉MPA可行,但资料还不"过硬”.
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基于非参数回归的呼吸运动预测方法在实时跟踪放疗中的应用
目的 在实时跟踪放疗中,需要通过预测来补偿系统延迟的影响.但由于呼吸运动的不规则性,利用传统的方法很难满足要求,本研究提出应用非参数回归模型进行预测.方法 采集11名受试者的呼吸运动数据,然后运用非参数回归数学模型进行预测,并与自回归模型和BP神经网络的预测结果进行比较.进一步地,针对预测过程中出现的“异常状态”提出了一种改进的非参数回归方法.后将预测算法与测量系统相结合,验证算法实时预测的有效性.结果 经测试表明,在不同的预测长度下,非参数回归法在预测精度和实时性两方面均有很好的表现,改进的方法能大幅减小“异常状态”的预测误差,且与测量系统结合后,算法同样能实时准确的进行预测.结论 非参数回归法在呼吸运动预测中准确度高、实时性好,能满足实时跟踪放疗的要求.
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肿瘤靶区呼吸运动实时反向跟踪系统在精确放疗中的应用研究
目的 在胸腹部肿瘤的精确放射治疗过程中,为了减少呼吸运动对肿瘤靶区精确定位的负面影响,使肿瘤靶区的呼吸运动范围尽可能缩小,以减少正常组织的受照范围,提高胸腹部肿瘤放射治疗定位精度.方法 采用研制的逆向跟踪系统,通过图像引导的方式实时跟踪肿瘤靶区的呼吸运动,以此获取到靶区在某一特定时间段内的位移量,并尽可能快速地转化为相对于肿瘤靶区进行逆向运动的反馈信号,通过控制治疗床的运动,近似实现肿瘤位置对照射野中心的相对静止.结论 能够有效地减少肿瘤靶区的呼吸移动对定位照射精度的影响,较好地满足了精确放射治疗的要求.与其他呼吸控制方法相对比,本方法具有避免延长照射时间、病人在治疗过程中可以自由呼吸、CT扫描时间短等优点.
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肺黏液腺腺瘤1例
患者,男,74岁,因反复咳嗽、咳脓痰、咯血5年,气促2年,加重10 d于2012年10月13日入院.患者自诉5年前受凉感冒后出现咳嗽、咳黄脓痰,量中,伴腥臭味,偶有咯血及痰中带血,秋冬季及季节变化时易反复发作,予抗感染治疗后症状稍可缓解.近2年来开始出现气促,活动后呼吸困难,无喘息发作,闻及刺激性气味不诱发及加重.此次10 d前受凉后再次发作,咳大量白脓痰,不伴发热,感气促,呼吸困难较为明显,活动后加重,双下肢无水肿,夜间尚能平卧.发病以来,患者神志清楚,精神尚可.患者平素体健,有“冠心病”病史,无其他相关遗传性疾病史.体格检查:一般情况良好,体温36.4℃,脉搏110次/min,呼吸23次/min,血压110/66 mmHg.专科检查:桶状胸,胸骨无压痛,肋间隙变宽,呼吸运动两侧对称,语颤两侧对称,未触及胸膜摩擦音,双肺叩诊呈清音,两肺呼吸音清,右肺可闻及干湿性哕音.
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食管及支气管旁多发性神经纤维瘤1例
患者,男,49岁,因吞咽梗阻感1年余,于2012年10月11日入院.患者1年余前无明显诱因出现吞咽困难,偶伴恶心、呕吐、反酸.当时未予重视,症状逐渐加重.体格检查:胸廓对称无畸形,胸骨无压痛,肋间隙正常,呼吸运动两侧对称,未触及胸膜摩擦感,两肺呼吸音清,未闻及干湿性啰音.X线食管吞钡检查:两肺野未见实变影,与心影重叠处见一稍高密度软组织块影.
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肺吸虫病合并旋毛虫病1例
患者,男, 16岁,原籍重庆,1年前来深圳居住,因眼睑水肿、胸痛1个月于2010年10月21日入院.患者于2010年9月中旬无明显诱因出现双侧眼睑水肿、左下胸痛,无咳嗽、咳痰,无畏寒、发热、肌痛,无盗汗、咯血、体重下降,无恶心、呕吐、腹泻等.体格检查:体温36.0℃, 心率65 次/min, 眼睑水肿,全身未及皮疹和皮下包块,口唇无紫绀,胸骨无压痛,左胸廓饱满,左下肺呼吸运动及语颤减弱,左下肺呼吸音消失,腹软,无压痛及反跳痛,肝、脾未见异常,双下肢无水肿,无杵状指(趾).
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先天性巨大肺囊肿误诊肺大疱1例
患者,女,19岁.体检发现右肺肺大疱1 d.体格检查:生命体征稳定,无气促,无紫绀,气管左偏,胸廓无畸形,右肺呼吸运动度、语颤减弱,叩诊右上肺鼓音,右肺呼吸音明显弱于左侧.入院常规检查无异常,胸片:右中上肺野见一巨大无肺纹理区,未见明确边界,右中下肺野肺纹理粗乱,两肺门影不浓.纵隔左移,心影大小形态正常.两膈面光滑,肋膈角锐利,考虑右中上肺巨大肺大疱形成.未行CT检查.梁建辉,通讯作者.电话:020-34152247
