刘裕良；段禾祯；胡道坤；林晓汕；彭金浩
简述3D打印技术的基本方法和原理及其在医学应用中的发展,主要概述3D打印技术在肝脏外科中的应用,如何应用于术前规划、术中手术和术后评估.观察脉管结构的空间位置、界定肝切除术的切除面、辨认和处理肝切除术面内脉管以及关键部位解剖定位,评估肝体积、脉管直径大小.3D打印模型可对肝静脉和门静脉、胆管等脉管进行空间精确定位,准确反应脉管正常与变异,更准确反应肝脏体积,准确反应脉管直径大小等信息,准确界定肝切除术面,并有助于辨认和处理肝切除面的内部脉管,有助于手术操作的顺利完成,可减少手术时间,改善预后.
作者：方兆山；刘星星 刊期： 2015年第03期
目的:研制内镜下经蝶鞍底重建预制模块.方法:在尸头上建立鞍底缺损模型并模拟神经内镜下经蝶入路修补脑脊液鼻漏手术.分别采用多层重建修补法(A组)和填充高吸水生物树脂的预制模块(B组)进行修补.记录两组修补重建的操作时间,修补次数和修补成功次数.在修补成功后,在不同压力条件下,连续观察8d,记录其有效时间.结果:A组手术操作时间为(40.7±11.8) min,B组为(30.4±7.0) min;B组用时明显少于A组(P=0.000).两组修补成功率分别为82.5％和93.8％,差异无统计学意义(P=-0.151).在不同压力下,两组的有效时间差异均无统计学意义(P＜0.05).结论:模拟手术时填充高吸水生物树脂的预制模块能有效、可靠地修补重建鞍底,并可节约操作时间.
作者：邱明兴；彭玉平；樊俊；李煜 刊期： 2015年第03期
目的:研究64排螺旋CT设备对结直肠病症实施诊断的有效性.方法:任意抽选2013年11月—2014年7月到本院接受检查的病人94例,在CT设备下运用扫描方式为病人建立结肠成像,并通过检视成像判断病症.结果:94例病人接受CT扫描检查后,病症均得到准确的诊断,其中有55例病人成像诊断确定为结＼直肠癌症患者,其余39例病人均患有肠外病症,CT检查结果和手术中病理观察结果基本一致(P＞0.05).结论:在CT扫描下,通过影片成像技术开展诊断工作能够准确判断出结直肠病变病人所患的具体病症,医疗机构应普及CT成像诊断方案.
作者：梁健 刊期： 2015年第03期
目的:采用超声心动图检测法初步探讨电磁脉冲(Electromagnetic Pulse,EMP)辐照对大鼠左心室心功能的影响.方法:14只健康雄性SD大鼠随机分为两组,每组7只.在锥形平板GTEM小室内接受EMP辐照,EMP辐照参数为:场强200 kV/m,脉冲前沿3.5 ns,脉宽14 ns,重复频率l Hz,正常对照组进行假辐照.两组大鼠于辐照前及辐照后6h、2d和3d,采用超声心动图检测大鼠左室舒张末期容积(LVEDV)、左室收缩末期容积(LVESV)、每搏输出量(SV)、左室射血分数(EF)、短轴收缩率(FS)和心动周期(CC)等形态学与功能学指标,采用SPSS软件进行两因素多水平重复测量数据的方差分析.结果:两组大鼠左心室心功能各项指标辐照前基础值无显著性差异;辐照因素、时间因素及照射-时间交互作用对大鼠心功能指标LVEDV、LVESV、SV、EF、FS、CC等的影响未见显著性差异.结论:该条件下的EMP辐照不足以造成大鼠心功能的明显改变,超声心动图是一种安全、无创、可重复性强的评估大鼠心功能的方法.
作者：李宝丰；郭国祯；任东青；崔凯；陈蓓；章莹；夏虹 刊期： 2015年第03期
对比度和边缘是二维图像的两个重要特性,为了提高图像的对比度和增强图像的边缘,本文提出了一种基于边缘系数增强和对比度提升的Curvelet变换图像增强方法.该方法首先对图像进行Curvelet变换得到低频系数和中高频系数,对低频系数采用自适应处理方法,使得低频系数按照原区间分布的概率重新调整分布区间,使低频系数的分布更加均匀,反变换后的图像对比度提高;对中高频系数先用传统的非线性增益函数进行增强处理,然后利用Curvelet系数的映射特性提取出和当前处理系数表达同一区域、同一方向的系数集合,计算这个集合的绝对值之和并与设定的阈值做比较,大于阈值则认为当前系数是边缘系数,之后对其进行进一步增强,这个处理方法能够提高边缘保护指数;后进行Curvelet反变换得到增强后的图像.实验结果表明,与传统的Curvelet变换图像增强方法相比,运用本文方法增强的图像在主观观察上细节较清晰,边缘比较明显,客观指标中的对比度提升了20％左右,边缘保护指数提升了25％左右.
作者：徐效文；王阿记 刊期： 2015年第03期
目的:为了有效治疗慢性心律失常等疾病,心脏起搏器被广泛应用于病人治疗方案当中.心脏起搏器的心电处理电路能否安全有效地采集到病人心电信息,决定着心脏起搏器的性能.针对其功耗低、体积小等要求,设计一种应用于心脏起搏器的心电处理电路.方法:根据心电信号的特点,以MCP6042为核心设计出由带通滤波放大电路和比较电路组成的心电处理电路.带通滤波放大电路可对心电信号进行放大并滤除干扰信号而获得可用信号,然后将可用信号送给比较电路进行处理,输出单片机能够识别的信号.结果:以模拟心脏仪提供实验条件,该电路能够从淹没在噪声中的微弱心电信号里提取出供心脏起搏器应用的心律信号,微弱的心电信号幅值仅为0.5 mV,且电路工作电流小于1μA.结论:该心电处理电路结构较为简单,具有体积小、功耗低的突出优点,性能也十分稳定,具有实用价值.
作者：熊显名；周光达 刊期： 2015年第03期
目的:自制一套口腔电子线限光筒,并对其剂量学参数进行测定分析.方法:自行设计并采用低熔点铅制作一批简易的用于口腔癌治疗的电子线限光筒,利用三维水箱、射束分析系统软件等进行测试分析,得出在一定的源皮距条件下,各型号限光筒的百分深度剂量、离轴比等,分析其特点及规律.结果:采用9 MeV电子束时测量的斜口口腔筒有效治疗深度(R85)为2.32 cm,射野为3.24 cm,采用12 MeV电子束时测量的有效治疗深度为2.88 cm,射野为3.14 cm;采用9MeV电子束时测量的平口口腔筒有效治疗深度为2.34 cm,射野为3.06 cm,采用12 MeV电子束时有效治疗深度为2.91cm,射野为3.05 cm.结论:该限光筒操作简便,制作成本低,适用于表浅、小的口腔癌治疗.
作者：姚二华；梁平；刘光贤；段继梅；杨永林；刘建民；王志伟；梁健宁 刊期： 2015年第03期
目的:三维适形放射治疗是目前肺癌放射治疗的标准方法,研究怎样优化计划才能设计符合治疗要求的IMRT放疗计划.方法:随机选择1例肺癌患者,进行CT扫描、靶区和危及器官的勾画,用放射治疗计划系统进行IMRT计划设计,对计划进行优化直到找到优解或满足临床医生所设定的条件,优化过程中通过改变照射野数目、射野角度、调强参数和各目标函数等多次实验达到临床医生能接受的标准.结果:在保证靶区剂量的同时,能很好地控制肺V20,大大降低了病人治疗后患放射性肺炎的几率,而且能保证脊髓、心脏等重要器官未超过耐受剂量.结论:该计划是一个能被临床医生所接受的计划.IMRT放疗技术主要是通过提高肿瘤靶区的适形度以增加照射剂量,同时减少正常组织照射体积和剂量,增加肿瘤控制而不增加正常组织照射量的方式来提高肺癌放疗增益比.
作者：史贵连；叶福丽 刊期： 2015年第03期
目的:单中心上下半野照射为胸中上段食管癌放射治疗提供一种更好的照射方式.通过比较6种不同治疗方案的剂量学分布,比较出靶区覆盖度高、均匀性好、适形度高、正常组织受照量又小的治疗方式.方法:选择20例胸中上段的食管癌病人,采用6种治疗方案,A方案为常规5野适形照射,B方案为常规5野调强照射,C方案为常规3野调强照射;单中心上下半野照射也分3种,D方案为上段5野调强照射,下段3野适形照射;E方案为上段5野调强照射,下段3野调强照射;F方案为上段5野调强照射,下段5野调强照射.比较6种不同方案的靶区受照剂量和正常组织的受照剂量.结果:在6种方案中,单中心上下半野技术的3种方案的靶区覆盖度很好,其中D、E两方案不光肺的低剂量区指标比较低,而且平均肺剂量也较低;E方案的适形指数要高于D方案.结论:对胸中上段食管癌来说,单中心上下半野照射的D、E方案是剂量学比较有优势的方案,能够大程度地提高靶区剂量,而又让肺组织的受照剂量降到低.
作者：曾彪；张九堂；席许平；韩亚骞；杨雯娟；师颖瑞 刊期： 2015年第03期
目的:设计调强放疗计划时,多叶准直器(MLC)角度默认为0°.本文以食管癌为例,探讨调MLC角度对调强计划的子野数(静态调强)或控制点数(动态调强)和机器跳数的影响.方法:选择10例已放疗的食管癌患者CT图像作为研究对象,在MLC角度不变(0°)和MLC角度调整至叶片运行方向(X轴)与靶区长轴垂直时分别以静和动态调强方式设计计划,分别比较静和动态调强下两种准直器角度下计划子野数或控制点数和机器跳数差异.结果:MLC运行方向与靶区长轴垂直时与MLC角=0°时对比,子野数平均减少21±8,控制点数减少79±21,机器跳数平均减少幅度分别为130±31和89±19.子野数或控制点数和机器跳数均不同(P=0.000).结论:在食管癌调强放疗计划设计时调整MLC角度使其运行方向垂直于靶区长轴,在不影响靶区和危及器官受量情况下,可明显减少子野数或控制点数和机器跳数,提高加速器的治疗效率.
作者：陈恩乐；吴魁；董事；邱恩毅；陈增边；沈洁 刊期： 2015年第03期
目的:分析聚碳酸酯材质的医用制品的应力分布状况,以及对在高油脂使用环境下的应力集中导致的制品开裂原因进行分析,探索主要的解决的方法.方法:用聚碳酸酯材质的一次性腹腔穿刺器套管做样本,用含厚脂肪的猪肉来模拟高油脂环境,利用偏振光应力仪和数字图像应力仪对样本进行应力分布状况检测.改变样本的制造过程中的模具温度、料筒温度、退火工艺以及结构特征等主要因素,进行各种试验,后以综合的改进方案进一步验证.结果和结论:为避免聚碳酸酯材质的医用制品由于内应力分布不均,从而在高油脂环境下产生开裂的问题,必须在产品结构设计、注塑工艺、后处理等主要生产环节综合考虑.在产品结构设计方面,尽量避免结构(如壁厚、直径等)突变现象,从而减少取向内应力;在注塑工艺方面,模具温度较高为好,一般需要超过120℃,料筒温度应该适当,不宜太高或太低,一般在290℃左右(上下偏差10℃)为好;退火工艺方面,提高退火温度比延长退火时间效果更好,退火温度以110℃左右(上下偏差10 ℃),退火时间超过1h效果较好.综合考虑上述各种因素后,可以降低或消除聚碳酸酯材质的医用制品的内应力分布不均,避免在高油脂使用环境下产生开裂,确保产品在临床应用中的安全性.
作者：勾成俊；颜志坦；姜瑶；张志轩；勾成明 刊期： 2015年第03期
目的:为防止血液净化设备的漏血风险,研制了一种新的漏血检测器.它可以克服简单漏血检测器不能辨别颜色容易误判的缺点,以及一般可辨颜色漏血检测器结构复杂的不足.方法:用白色发光二极管产生稳定亮度的光源,以颜色传感器TCS3200作为光检测元件,用单片机进行控制、换算、判断、报警和通讯,构建漏血检测器系统.将测得的RGB信号转换为HSL信号,确定漏血判断的参数,并分析阈值获取的条件和方法.结果:得到亮度等信号对于0.1％的漏血浓度变化具有明显的分辨力,饱和度、色度信号对于在0.5％的临界漏血浓度附近的红色变化都能辨别.可见,亮度可以作为漏血判断的依据,同时色度作为防止误判的参考.结论:此漏血检测器灵敏度高,安全可靠;对于非漏血因素引起的回路透光率变化有防止误判能力;能自适应器件老化、表面污损、透析管透光率变化等因素造成的亮度变化;有频率检测、数值换算、均值滤波、发光自检、双向通讯等智能化功能;硬件结构简单,调试简便,抗干扰能力强.
作者：程海凭；王艳；王选；刘志锋 刊期： 2015年第03期
介绍了一种基于快速自由形变的弹性配准算法,并将其应用到放疗患者不同分次间的CT图像中,为进一步分析肿瘤及危及器官的变化及累加剂量提供技术支持.通过Matlab软件编写三维全自动弹性配准程序,应用此程序对鼻咽癌放疗患者不同分次时的两组三维CT图像进行仿真实验验证,并与基于传统Lucas-Kanade光流场模型的三维弹性配准相比较.基于快速自由形变的弹性配准算法配准前后对比,小均方误(MSE)减少了19.8％,相关系数(CC)提高了7.1％;Lucas-Kanade光流场模型算法配准前后对比,MSE减少了37.8％,CC提高10.6％.两种配准方法均取得较好的配准效果,基于传统的Lucas-Kanade光流场模型的三维弹性配准的评价参数好于快速自由形变配准法算法,但快速自由形变配准法算法配准时间只是传统的Lueas-Kanade光流场模型的0.576倍.不过上述两种算法对于细微差别处,仍显得精度不够,如要应用到在线自适应放疗中仍需进一步提高形变的精度与进一步减少配准时间.
作者：庞皓文；孙小扬 刊期： 2015年第03期
目的:探讨经阴道子宫输卵管超声造影中联合负性造影剂对宫腔病变的诊断价值.方法:对407例不孕症患者采用微泡型造影剂进行经阴道子宫输卵管超声造影后联合负性造影剂再次进行宫腔造影,观察宫腔整体形态有无异常、宫腔内膜面光整程度及有无病变并记录病变的位置、大小、形态、回声、与内膜的关系等.其中对59例造影结果与宫腔镜进行对照.结果:从407例微泡型造影剂造影中发现宫腔病变71例,阳性率17.4％,其中子宫畸形17例,内膜息肉33例,粘膜下肌瘤1例,宫腔粘连38例,子宫切口憩室7例.从407例负性造影剂造影中发现宫腔病变166例,阳性率40.8％.其中子宫畸形15例,内膜息肉33例,粘膜下肌瘤2例,宫腔粘连109例,子宫切口憩室7例.两种造影剂对内膜息肉和宫腔粘连的发现率比较,差异具有统计学意义(P＜0.001),而对子宫畸形、粘膜下肌瘤及切口憩室的发现率诊断比较,差异无统计学意义(P＞0.05).与宫腔镜对照(Kappa值=0.781),负性造影剂造影诊断宫腔内病变的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值分别为98.1％、80.0％、98.1％、80.0％.结论:负性造影剂可清晰显示宫腔内病变,尤其对体积较小的内膜息肉及宫腔粘连的诊断优于正性造影剂,经阴道子宫输卵管超声造影中联合负性造影剂可提高宫腔病变的诊断符合率.
作者：范丽；王莎莎；程琦；朱贤胜；王泓；凌茵 刊期： 2015年第03期
目的:在调强放射治疗过程中,采用同样的放射治疗手段,通过头颈肩+发泡胶联合的定位方式,与传统单纯的头颈肩面罩固定方式对比,大限度地减少摆位过程中的随机误差,达到精确治疗的效果.方法:随机抽取食道癌病人60例,30人为一组,分为单纯的头颈肩面罩定位和头颈肩+发泡胶联合定位两组.应用Varian Trilogy直线加速器对每一位患者进行一周一次的CBCT扫描,采取两组患者所有的摆位误差数据进行对比分析.结果:单纯的头颈肩定位方式摆位平均误差Z方向约0.287 cm.而采用头颈肩+发泡胶定位,Z方向误差0.187 em.两组数据对比之下,头颈肩+发泡胶联合定位的方式有明显优势,尤其是在Z轴上,大大减少了摆位的随机误差,明显提高了放射治疗的精确性.结论:治疗体位的精确性对于放射治疗的效果为重要,通过改良定位装置,严格按照CBCT验证后的数据进行摆位,能够有效地减少摆位的随机误差,保证了放射治疗的精确度,使正常组织受到少的照射,提高肿瘤局部控制率,减少放疗副反应和后期并发症.
作者：刘裕良；段禾祯；胡道坤；林晓汕；彭金浩 刊期： 2015年第03期
目的:针对心肺复苏过程中患者体征差异导致的胸阻抗(Thoracic Impedance,TTI)变化值和胸外按压深度间的非线性关系,利用TTI变化值,结合患者体质量、胸围等体征差异,建立基于支持向量机的预测模型,预测胸外按压过程中的按压深度,对胸外按压质量进行反馈.方法:采用10头家猪电诱导心脏骤停的实验数据,其中一半实施高质量按压,另外一半实施低质量按压.实验采集了胸外按压前120 s的数据,包括体质量、胸前后径、胸左右径、心率、平均动脉压以及胸外按压过程中的TTI变化值.为建立模型,从每头猪的大量数据中随机选择10组数据,重新组成一组包含100组数据的新数据,并从这些数据中选出等量的高质量按压和低质量按压数据,用其中的70％进行训练,得到支持向量机的预测模型.将余下30％的数据作为预测数据,以得到测试结果.结果:设按压深度大于或等于35 mm时为按压足够,小于35 mm时为按压不足,重复50次,平均预测正确率为97.07％,高预测正确率为100％,低预测正确率为89.29％.结论:通过支持向量机预测模型,以TTI信号预测心肺复苏过程中按压深度具有一定的可行性.
作者：张和华；吕洋；苌飞霸；尹军；李勇明；李永勤 刊期： 2015年第03期
目的:为了解决胶囊内窥镜的定位问题,为活检和喷药提供方位信息,提出了反馈式交流励磁跟踪方法.基于Levenberg-Marquardt算法对初值的依赖和局部优化能力以及人工蜂群算法的随机性和全局优化能力,提出了一种改进的人工蜂群算法和Levenberg-Marquardt算法相结合的新型混合全局算法来解决定位问题.方法:根据方位跟踪原理建立跟踪模型,然后用此算法求解跟踪数学模型,求得胶囊的位置和方向信息.采用Visual Studi0 2010进行了算法仿真实验,本文选择根据实际情况从螺旋线上有规律的选取100个点,并将100个(x,y,z,d,β)方位坐标的代入模型公式得到对应的100组电压值,然后再利用本文提出的混合算法求得100组电压值对应的100组方位值.以此方法来验证算法的正确性和高效性.结果:实验结果表明该定位算法能成功求解磁跟踪非线性方程组,且位置和方向误差均极小,迭代次数也在允许范围之内.结论:此算法充分利用了LM的局部寻优能力和ABC的全局寻优能力,不但克服了LM对初始向量选择的依赖,补偿了ABC算法定位效率不高的缺点,而且算法的求解精度高,收敛速度快,具有很好寻优能力.
作者：杨菲；郭旭东；翟刚 刊期： 2015年第03期
心电和脑电是反映一个人生理特征的两个重要指标,通过采集一个人的心电信号和脑电信号,可以判别他的情绪和生理的变化,进而分析不同情况下决策的变化.本文设计并开发了一套多路并行测量人体心电和脑电信号的仪器,主要完成了信号的采集、滤波、放大,以及AD转换,并通过蓝牙传输模块,将数据传输至电脑,后在电脑上显示所采集的信号.本系统主要有心电脑电信号采集模块和信号传输模块,信号采集模块以ADS 1198为核心,主要完成信号的采集、滤波、放大和AD转换功能.信号传输模块由MC9S 12XS 128单片机和蓝牙模块组成,主要完成数据的传输功能.本文采用了陷波滤波器的方法消除了50 Hz工频干扰,加入前端放大模块,增加了系统的放大倍数,同时,借助采样定律计算得出了合适的采样频率,以保证采样的快速和准确.本文设计的仪器,通过电极直接接触人体,能够多路并行采集人体的心电和脑电信号,采样结果通过蓝牙模块传输至电脑,在电脑端直接显示所采集到的人体信号,采集结果快速准确,在系统正常工作情况下,整个系统的电流维持在50 mA—65 mA,功耗低,采用1600mAh的锂电池完全可以满足大规模试验的功耗要求.这种仪器的主要特点是占用空间小,功耗低,多路并行,便于大规模实验.经测试成功后投入实验使用,并取得了良好的效果.
作者：赵家骏；沈惠璋；王翌清 刊期： 2015年第03期
目的:应用三种探测器测量外置微型多叶准直器的射野相对输出因子(Relative Output Factor,ROF),并与蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)方法的计算结果进行比较,对结果予以分析评估.方法:在6MV、15MV X线条件下,采用cc01、cc13、SFD三种探测器在IBA第二代蓝水箱中测量医科达APEX外置微型多叶准直器0.49 cm×0.49 cm～11.3 cm×11.3 cm照射野的ROF值;采用商业化的蒙特卡罗XVMC (X-Ray Voxel Monte Carlo,XVMC)源程序计算上述几何条件下的ROF,并与测量值进行比较.结果:对于cc01探测器,0.49 cm×0.49 cm照射野条件下,ROF测量值与MC计算值相对偏差较大,射线能量6MV时为21.11％,射线能量15MV时为11.34％.对于cc13探测器,照射野面积为0.49 cm×0.49em、0.98 cm×0.98 cm时,测量值与MC计算值偏差很大,射线能量6 MV时分别达到53.17％和15.03％,射线能量15MV时分别达到49.66％和15.85％.对于SFD探测器,由于其内径仅为0.6 mm,各个射野面积条件下测量结果基本不受空腔尺寸的影响,各个射野面积条件下其测量值与MC计算值吻合均较好.结论:测量外置微型多叶准直器小照射野ROF值时,由于缺侧向电子平衡和边缘剂量梯度多大,需要谨慎选择探测器.本研究证实,不同的探测器对ROF值的准确性存在较大的影响.选择灵敏区体积极小的半导体探测器并注意测量的几何条件,可以准确地测量小照射野的ROF值.
作者：张富利；王雅棣；许卫东；蒋华勇；高军茂；刘清智；王平；陈建平；赵一虹 刊期： 2015年第03期
目前调强放射治疗计划设计主要有两种方式:一种是基于射束元方式的分步法,即先优化得到射野剖面的强度分布、再据此优化生成子野;另一种是子野直接优化的方法,该法直接用多叶准直器叶片位置及叶片运动参数作为为子野优化参数进行优化计算.本文通过一个模拟例子和一个临床实例对这两种设计方式进行研究,以进一步分析设计方式不同对治疗计划结果的影响.通过对两种具体的不同设计方式下各病例的治疗计划的比较得到了与现有文献完全相反的结论,经分析认为现有文献中关于两种设计方式的比较结论值得商榷,二者的比较应以选择合适的设计流程为前提.同时发现,基于子野直接优化方式的结果对多叶准直器初始叶片位置有较强依赖性;另外,采用本文所采用的基于射束元方式的调强放射治疗过程,将不需要考虑强度的平滑化处理,由该方式产生的子野中有相当比例可以忽略而被舍弃,但对小子野仍需要慎重对待,不可随意删除,子野直接优化方式中之所以存在子野数目需求问题,很大程度上也是由于小子野被忽略;此外,对于子野的权重优化需要选择合适的优化算法.因此自动生成子野的算法值得进一步研究;基于分布法的设计方式在如何选择合适的分群强度级和如何筛选子野的问题上也值得进一步研究;对于一个优秀的治疗计划系统,应该具备两种调强放射治疗计划设计方式,在临床应用上,应根据具体情况,选择合适的设计方式.
作者：陈炳周；路俊哲；侯氢 刊期： 2015年第03期
中国医学物理学杂志
主管:南方医科大学
主办：南方医科大学;中国医学物理学会
