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基于GATE/STIR软件包的核医学仿真平台
采用基于Mont Carlo方法的GATE软件包,设计了GE Discovery LS型PET系统的仿真模型.在此基础上,依据Discovery LS的探测环几何,在ROOT环境下进行了相关辅助工具的开发,实现了GATE列表格式原始符合数据到Interfile3.3格式正弦图数据的离线转换,从而完成仿真平台各环节间的数据接口.以原型系统的实验测试数据为参考,通过仿真分析初步确认了所构建仿真系统的近似度与有效性.结果表明,仿真数据与实验数据能够较好地吻合,真实系统的主要特性在核医学仿真平台中得到了再现.
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非结构化电子病历关系抽取的机器学习
目的:实现电子病历(EMR)病程记录中关系抽取的机器学习.方法:利用文本工程通用框架(GATE)的应用实例组件批处理学习进程资源(Batch learning Process Resource)进行机器学习.结果:机器学习关系抽取的结果符合预期要求,具有较好的实用性.结论:利用Batch learning PR可以在EMR大段文章中快速自动获取所需的关系信息.
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PET/CT显像中飞行时间技术对图像质量的评估
目的:研究飞行时间(TOF)技术对PET/CT图像质量的影响,并通过蒙特卡罗方法模拟验证TOF技术的优越性.方法:使用拥有TOF技术的飞利浦Gemini TF型号PET/CT,通过模体扫描分析不同采集计数下TOF重建和non-TOF重建图像的对比度变化.使用蒙特卡罗方法建立PET/CT仪器几何模型和物理过程,模拟PET/CT活度-计数特性曲线和不同时间分辨率下的信噪比(SNR).结果:从模体实验所获得的图像比较中可以直观地看到,与non-TOF图像比较,TOF图像更加清晰,其均匀性、病灶轮廓区分度、鉴别小病灶的能力和病灶与本底的对比度等均明显优于non-TOF重建图像,特别是在低计数采集条件下,对比度可提高10％.蒙卡模拟PET的计数特性表明,符合计数和SNR随着活度的增大而增大,但在高活度区域随机符合计数过多并且SNR增长缓慢.SNR和时间分辨率成反比关系,时间分辨率越小,SNR越高,520 ps时间分辨率的SNR相较1000ps时间分辨率的SNR提高约50％.结论:使用TOF技术的PET/CT可以明显提高图像质量,减少扫描时间和注射用药剂量.
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从更换Gate选取来评估"API技术"中的凋亡细胞存在
目的:研究"API技术"中的凋亡细胞存在并评估"API技术"和常规亚G1峰细胞凋亡检测法的一致性.方法:以0.15 μmol·L-1喜树碱诱导MOLT-4细胞凋亡,结果分析从流式细胞术的FL2-W/FL2-A坐标和DNA直方图中选取细胞凋亡域Gate来评估"API技术"中细胞凋亡域的存在.并分别比较由"API技术"分析获得的细胞凋亡率和由DNA直方图分析得到的细胞凋亡率之间的差别.结果:采用不同的Gate选取方法在"API技术"中找到相同的细胞凋亡域,而"API技术"中的细胞凋亡域与前述两种方法找到的细胞凋亡域并不吻合,由"API技术"分析的细胞凋亡率为(24.75±3.45)%,由传统DNA直方图获得的细胞凋亡率为(5.56±1.17)%,两者之间差异存在极显著性(n=8, P<0.01).结论:"API技术"和亚G1峰检测法的细胞凋亡域不一致,"API技术"对细胞周期特异性凋亡的检测结果与亚G1峰检测结果也不一致.
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GATE在核医学成像和放射治疗中的蒙特卡洛模拟
目的:探讨GATE在核医学成像SPECT和PET、光子和质子放射治疗中的蒙特卡洛模拟,并利用GATE平台研究碳纤维床板对光子放疗时剂量的影响.方法:首先模拟运行GATE V6.1提供的三个例子,分别对应于SPECT、PET和RT,其中RT又分为光子治疗和质子治疗.对SPECT和PET模拟中光子的散射情况进行统计分析,详细比较RT模拟中光子束和质子束在水模体中的能量沉积特性.然后在GATE平台上编程模拟了光子治疗束分别在有碳纤维床板和无床板时射入水模体中,比较并分析这两种情况下水模体中的剂量分布差异.结果:GATE V6.1的三个例子模拟中,SPECT中的未散射光子稳定在36％左右,PET中未散射的真符合计数稳定在44.5％左右,RT模拟中质子相比于光子在深度方向上有明显的剂量分布优势,而光子在横向方向的剂量分布稍好于质子.在碳纤维床板对光子放疗时剂量影响的模拟中,有碳纤维床板相对于无床板时,水模体的表层剂量有明显的提高.结论:GATE能够稳定准确的对核医学成像SPECT和PET及放射治疗过程进行蒙特卡洛模拟.它可以为放射治疗剂量验证、临床放射治疗计划以及核医学成像引导放射治疗的研究提供强大帮助.
