放射生物LQ模型的数理基础及其剂量修正改进算法研究

. .. .低剂量X射线CT重建算法研究毕业论文1 引言1.1 概述医学影像技术是诊断疾病的重要手段, 它以非常直观的图像形式向人们展示了人体部的结构形态或脏器功能, 并且随着影像学诊断飞跃进步和介入医学的成功应用，己成为临床诊断与医学研究中不可缺少的工具[1]。

1895年，德国人伦琴发现了X射线。

三天后，他的夫人偶然看到了自己手的X射线造影，从此用X射线进行医学诊断的放射学走上了历史舞台。

1917年，奥地利数学家Radon在其发表的论文中提出了CT图像重建的基本数学理论[2]，他系统地论证了由积分值确定被积函数的整套理论方法，为CT技术的形成和发展提供了可靠的理论依据。

但是限于当时的技术条件，该方法未能在实际中应用，他的论文也未能被世人重视。

随着科学技术的进步，特别是计算机技术的发展，图像重建问题重新引起了人们的兴趣，相继有不少学者进行了卓有成效的创造性研究。

1963年，美国科学家A.M.Cormack教授首先提出了用X射线投影重建断层图像的计算方法。

1972年，英国EMI公司中央研究所工程师G..N.Hounsfield从实验技术角度解决了吸收值的问题，研制成功了诊断头颅用的第一台电子计算机X射线断层摄影装置。

自此之后，人们才真正实现了人体断层成像。

这一新式的射线显像技术在1974年被正式命名为Computed Tomography(计算机断层成像技术)，简称CT，即通过对物体进行不同角度下的射线投影测量而获取物体横截面信息的成像技术。

CT的问世在放射学界引起了爆炸性的轰动，被认为是继伦琴发现X射线后，工程界对放射学诊断的又一划时代的贡献。

从此，放射诊断学进入了CT时代[1]。

1.2 课题研究的背景、意义及研究概况在医学CT中，图像重建算法大都使用滤波反投影重建算法，当代X射线CT系统中几乎都用这种方法构成系统。

然而由该算法本身的非局部性特征，使得要重建物体的某一断面必须对物体进行180度全方位扫描以采集完整的数据，在数据质量高的情况下才能重建出准确清晰的图像，如果得到的数据不完整，重建的效果将急剧恶化。

低剂量CT结合迭代靶重建技术在健康体检筛查早期肺癌中的应用价值廉艳东;潘宇宁;黄求理【摘要】目的探讨低剂量CT结合迭代靶重建(IR)技术在健康体检筛查早期肺癌中的应用价值.方法选取行肺部低剂量CT检查的健康体检者100例(有结节病变者优先选取),与同期行常规剂量CT检查的普通患者100例进行比较.由2位经验丰富的放射科医师独立进行图像解读与评价,并对结节性质进行定性诊断,再与病理切片进行对照;测量并比较两组图像噪声、CT值、信噪比(SNR)、辐射剂量参数[剂量长度乘积(DLP)、容积剂量指数(CTDIvol)、有效剂量(ED)].结果低剂量组DLP、CTDIvol、ED均明显低于常规剂量组(均P＜0.05).2位医师对低剂量组、正常剂量组的主观图像质量评价结果一致,均符合诊断要求;两组纵隔窗、肺窗主观图像质量评价结果比较,差异均无统计学意义(均P ＞0.05).低剂量组图像噪声、SNR均高于常规剂量组(均P＜0.05);两组CT值比较差异无统计学意义(P＞0.05).低剂量组中有肺结节病变者57例,其中确诊为早期肺癌7例,炎性病灶20例,钙化及瘢痕结节30例;CT诊断结果与病理诊断结果相符.结论低剂量CT结合IR技术可在健康体检筛查早期肺癌中推广应用.%Objective To evaluate the application of low-dose CT imaging combined with iterative reconstruction (IR) technique in screening for early lung cancer.Methods One hundred subjects receiving health check-up underwent low-dose CT with IR (study group) from December 2014 to December 2015,and 100 subjects underwent conventional dose CT scan in the same period (control group).The CT findings were read and evaluated by two senior radiologists independently.The CT value,SNR and radiation dose parametersDLP,CTDIvol,ED were compared between the two groups.Results There was no significant difference in the subjective image quality between two groups (P＞0.05).The SNR and noise in study group were higher than those in control group (P＜0.01),while there was no significant difference in CT value between two groups (P ＞0.05).The dose (1.21 ± 0.35)mSv of study group was reduced by 60％compared with the control group (2.97 ±0.60)mSv.All the images met the diagnostic criteria and no lesions were missed.Fifty-seven pulmonary nodules were detected in total 500 subjects undergoing low-dose chest CT,including 7 cases of early lung cancer diagnosed by both imaging and pathology,20 cases of inflammatory lesions,30 cases of calcification and scar nodules.Conclusion The low-dose CT scan combined with iterative reconstruction technique is feasible to be used for the diagnosis of lung nodules.【期刊名称】《浙江医学》【年(卷),期】2017(039)006【总页数】4页(P456-458,462)【关键词】低剂量CT;迭代靶重建技术;肺癌;健康体检;应用价值【作者】廉艳东;潘宇宁;黄求理【作者单位】宁波大学医学院;315211 宁波市第一医院影像科;315211 宁波市第一医院影像科【正文语种】中文随着CT技术的快速发展，其对细微病变的灵敏度和分辨率不断提高，在健康体检中的应用日益广泛。

鲁棒性优化的原理、评估方法及应用-放射医学论文-基础医学论文-医学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要：质子治疗过程容易受射程偏差、摆位偏差、患者解剖结构改变等不确定因素的影响，质子调强放疗的鲁棒性优化是将这些不确定因素考虑进计划的制定过程中，增加治疗计划鲁棒性的一种方法，在临床中有广泛的应用。

鲁棒性优化的方法主要有4种：（1）概率法；（2）最差剂量法；（3）添加约束项；（4）多CT优化。

本文综述了这4种方法的原理、优缺点和临床应用情况。

同时，还介绍了治疗计划鲁棒性的评估方法。

虽然目前剂量体积直方图束是最常用的评估治疗计划鲁棒性的方法，但是，剂量体积直方图束不能反映质子调强放疗计划对解剖结构改变的鲁棒性，因此，还急需建立一个简单易用并能被广泛接受的鲁棒性评估方法，方便质子调强放疗计划的对比和评估。

关键词：质子调强放射治疗; 鲁棒性优化; 鲁棒性评估; 综述;Abstract：The intensity modulated proton therapy（IMPT）process is susceptible to factors such as range uncertainties, setup uncertainties and anatomical changes. The robust optimization of IMPT is a method to increase the robustness of treatment plan by taking these uncertainties into consideration in the process of optimization, which is widely used in clinical practice.There are four methods for robust optimization:（1）probability method;（2）worst dose method;（3）adding constraints;（4）multiple CT optimization. This paper reviews the principles, advantages and disadvantages of these four methods and their clinical application, and it also introduces the evaluation methods for robustness. Although the dose volume histogram（DVH）bands is the most commonly used method to evaluate the plan robustness, DVH bands cannot reflect the robustness of IMPT plan with anatomical changes. Therefore, it is urgent to establish a simple and widely accepted robustness evaluation method to facilitate the comparison and evaluation of IMPT plans.Keyword：intensity modulated proton therapy; robust optimization; robustness evaluation; review;前言质子调强放疗（Intensity Modulated Proton Therapy,IMPT）相比于传统的光子调强放疗（Intensity Modulated Radiation Therapy,IMRT）有剂量上的优势[1,2,3,4]，但是，IMPT的剂量线梯度大，容易受不确定因素的影响[5]。

数理基础科学在医学研究中的应用与突破在现代医学研究领域中，数理基础科学正发挥着越来越重要的作用。

数学、物理学和统计学等学科的理论和方法不仅为医学提供了深入的思考和精确的分析工具，还推动了医学研究的突破和进步。

本文将探讨数理基础科学在医学研究中的应用，并展望其可能带来的未来突破。

一、数学在医学研究中的应用1. 生物数学在人体生理模型中的应用生物数学通过建立人体生理系统的数学模型，分析人体内各种生物过程的动力学，并预测不同变量之间的复杂相互作用。

生物数学为医学研究提供了全新的角度，例如通过建立心血管系统的数学模型，预测心脏病的发作机制，优化治疗方案。

此外，生物数学还可以应用于人体内药物代谢与排泄的建模与优化，提高药物疗效。

2. 图像处理与医学影像诊断数学在医学影像诊断领域中扮演着重要的角色。

图像处理技术能够提高医学影像的质量，并进行特征提取和分析。

例如，利用数学模型对医学影像进行去噪、边缘检测等处理，可以提高纹理、边缘和细节的识别和分析能力，帮助医生更准确地诊断疾病。

3. 统计学在临床试验设计与分析中的应用统计学在临床试验设计和分析中起着关键的作用。

通过合理的样本大小估计、实验设计和数据分析方法，统计学能够准确地评估药物疗效和副作用的发生率，为临床医学的决策提供科学的依据。

统计学方法还可以应用于疾病流行病学研究，分析疾病发生的原因和趋势，为疾病预防和控制提供参考。

二、物理学在医学研究中的应用1. 医学成像技术物理学为医学成像技术的发展做出了重要贡献。

例如，放射学中的X射线、CT扫描和核磁共振成像（MRI）均依赖于物理学原理，通过对人体内部组织的不同物理特性进行探测，获得高质量的医学影像，实现对患者的无创检查和诊断。

2. 生物物理学在疾病机制研究中的应用生物物理学研究生物系统的结构和功能，并探索生物过程中的物理机制。

在疾病的研究中，生物物理学为了解病理生理学的基础提供了解释。

例如，在癌症研究中，生物物理学研究细胞的力学性质和生物电特性，揭示了癌细胞的不同于正常细胞的特征，为癌症的诊断和治疗提供了新的思路。

等效剂量EQD2的计算和临床应用作者：周志孝1 王中和2来源：（1上海交通大学医学院新华医院放疗科提要2Gy分次放射等效剂量相当于常规2Gy分次放射的“等效生物剂量”（Equivalent Dose in 2 Gy/f，EQD2）。

以EQD2作为标准等效剂量，解决了不同分割放疗的等效剂量计算问题。

本文重点介绍EQD2的计算公式和临床应用，重点介绍在非常规放疗方案疗效判断和要害器官的EQD2评估方面的应用。

文章也介绍了EQD2在临床实际应用中的修正方法。

LQ模型(linear quadratic model，LQ)由细胞存活曲线直接推导而得出，近20多年来对放射生物理论研究和临床放疗实践产生了重大影响，并日趋广泛地应用于放射生物学研究和临床放射治疗(1)。

等效剂量的概念和基于L-Q模式的数学推导公式，是具有实用价值的生物剂量换算模型，使不同时间－剂量－次数或不同分割顺序的生物剂量标准化比较变得简便。

本文重点介绍2Gy分次放射等效剂量（EQD2）的计算和临床应用。

一、生物剂量与等效剂量的概念(2)根据国际原子能委员会第30号报告定义，“生物剂量”是指对生物体辐射响应程度的测量。

“生物剂量”与“物理剂量”是两个不同的概念。

每次照射剂量越大，生物效应越大，尤其是晚反应组织。

这种差别在物理剂量图上无法表现出来。

等效剂量（isoeffect dose）也称为标化总剂量(normalized total dose，NTD)，这里指生物效应剂量（biological effective dose, BED），以区分于物理范畴的概念“等效均匀剂量”（equivalent uniform dose，EUD）。

二、放射等效剂量（EQD2）(3)2Gy分次放射等效剂量（EQD2）即相当于常规2Gy分次放射的“等效生物剂量”（Equivalent Dose in 2 Gy/f，EQD2）。

以EQD2作为标准等效剂量，解决了不同分割放疗的等效剂量计算问题，如超分割、大分割放疗技术，或在常规放疗一定剂量后（如50Gy）改为一日2次的超分割放疗。

求解黑体辐射反演问题的改进CD共轭梯度法宿金平;朱志斌【摘要】为了求解黑体辐射反演问题,提出了一种基于经典的共轭梯度法的改进CD共轭梯度算法.通过正则化方法,将不适定的Fredholm方程问题转换为一个良态的目标函数的最小化求解问题.在Wolfe线搜索条件下,证明了该算法的收敛性.数值实验表明,该算法是有效的.%In order to solve the problem of black body radiation inversion, an improved CD conjugate gradient algorithm is proposed in this paper based on the classical CD conjugate gradient method.The ill posed Fredholm equation problem is transformed to a perfect objective function minimization problem by regularization method.The convergence of the algorithm is proved under the conditions of Wolfe line search.Numerical experiments show that the algorithm is effective.【期刊名称】《桂林电子科技大学学报》【年(卷),期】2018(038)006【总页数】4页(P496-499)【关键词】黑体辐射反演;改进的CD共轭梯度法;Wolfe线搜索【作者】宿金平;朱志斌【作者单位】桂林电子科技大学数学与计算科学学院, 广西桂林 541004;桂林电子科技大学数学与计算科学学院, 广西桂林 541004【正文语种】中文【中图分类】O244在物理研究中，黑体辐射反演是一个基本的问题。

放射治疗等效剂量转换的微机程序设计
王鹏程;毛建军;冯圣平
【期刊名称】《泰山医学院学报》
【年(卷),期】2002(023)003
【摘要】目的编写可实现不同分割照射治疗技术间等效剂量转换微机程序.方法根据线性二次模型,并考虑肿瘤增殖效应修正,利用Visual Basic 6.0编写生物等效剂
量自动转换计算程序.结果由于考虑了细胞增殖效应,所编写得程序方便、快捷、实用,实现了放射治疗等效剂量转换,运算结果可靠.结论应用等效剂量转换程序可准确、直观计算放疗等效剂量.
【总页数】2页(P212-213)
【作者】王鹏程;毛建军;冯圣平
【作者单位】泰山医学院放射系,山东,泰安,271000;潍坊市人民医院放疗科,山东,潍坊,261041;泰山医学院放射系,山东,泰安,271000
【正文语种】中文
【中图分类】R144.1
【相关文献】
1.三维适形放射治疗非小细胞肺癌的等效生物剂量研究 [J], 苏加利;刘利民;黄炜;
李军
2.放射治疗处方剂量(MU)计算程序设计 [J], 邱小平;黄妙云;王建华
3.等效均匀剂量优化方法在前列腺癌患者放射治疗中的应用 [J], 王沛沛; 顾宵寰;
李金凯; 曹远东; 王亭亭
4.等效均匀剂量在乳腺癌保乳术后调强放射治疗优化中的应用 [J], 孙博; 陈星宇; 王俊杰
5.微机在放射治疗临床剂量计算及治疗计划制定中的应用 [J], 周志孝
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