摘要：目的:定量评价集成压缩气流系统扫描头辅助口内三维扫描仪(intraoral 3D scanners,IOS)获取的液体干扰表面数据精度,为集成压缩气流系统扫描头的临床应用提供精度数据。方法:选择《YY/T 1818—2022牙科学口腔数字印模仪》中标准模型作为扫描对象,利用ATOS Q 12M得到三维扫描数据,作为扫描正确度评价的真值。基于现有扫描仪结构,研究设计了一种新型扫描方案,以解决液体导致IOS精度下降的问题。设计新型扫描头,并集成扫描系统与压缩气流系统,实现口内三维扫描仪在液体干扰表面的高精度数据采集。以常规标准扫描方式作为对照组,探究扫描镜头遮挡、气流、液体介质、新型扫描头对扫描过程及精度的影响,并设置4组实验,且每组扫描15次,以评价基于压缩气流系统扫描头辅助IOS获取液体干扰表面的精度数据。选用Elite和Primescan两款扫描仪作为精度数值的参考。结果:在正确度和精密度两方面评价中,被液体干扰表面的扫描精度显著下降[正确度:18.5(6.5)vs.38.0(6.7),P<0.05;精密度:19.1(8.5)vs.31.7(15.0),P<0.05];使用集成压缩气流系统的新型扫描头辅助口内三维扫描仪,扫描精度显著提升[正确度:22.3(7.6)vs.38.0(6.7),P<0.05;精密度:25.8(9.6)vs.31.7(15.0),P<0.05]。结论:集成压缩气流系统的扫描头可以辅助提高IOS液体干扰表面数据的精度。

摘要：目的:建立一种可实现三维颌面点云数据智能配准的本体-镜像关联深度学习算法,基于颌面动态图结构的配准网络(maxillofacial dynamic graph registration network,MDGR-Net)模型,实现三维颌面对称参考平面的自动化构建,以期为口腔临床数字化设计与分析提供参考。方法:收集2018年10月至2022年10月就诊于北京大学口腔医院无显著颌面畸形临床患者400例,通过数据增强的方式获得2000例三维颌面数据用于MDGR-Net算法训练与测试,其中训练集1600例、验证集200例、内部测试集200例,MDGR-Net模型包含构造本体与镜像点云(X和Y)中关键点的特征向量,基于特征向量获取点云X和Y中关键点的对应关系,以及通过奇异值分解(singular value decomposition,SVD)计算旋转和平移矩阵R,t。基于MDGR-Net模型实现本体点云与镜像点云的智能配准,获得本体-镜像联合点云,并采用主成分分析(principal component analysis,PCA)算法获得MDGR-Net关联法对称参考平面。基于决定系数(coefficient of determination,R 2)指标对内部测试集平移及旋转矩阵进行模型评价,并对200例内部测试集与40例外部测试集临床数据,基于MDGR-Net关联法与“真值”迭代最近点(iterative closest point,ICP)关联法构建的三维颌面对称参考平面进行角度误差评价。结果:基于200例内部测试集三维颌面数据测试MDGR-Net旋转矩阵R 2为0.91,平移矩阵R 2为0.98。在内部与外部测试集上,角度误差平均值分别为0.84°±0.55°、0.58°±0.43°,临床构建40例三维颌面对称参考平面仅需3 s,在正畸骨性Ⅲ类、高角、安氏Ⅲ类错牙合畸形受试者表现最佳。结论:基于点云智能配准的MDGR-Net关联法为口腔临床三维颌面对称参考平面构建提供了新的解决方案,可显著提升诊疗效率和效果,降低专家依赖性。

摘要：目的设计一种联合深度学习剂量预测和参数迭代优化算法的容积调强放射治疗(VMAT)全自动计划方法。方法选取2018年6月至2021年1月北京大学肿瘤医院既往165例直肠癌患者的VMAT计划开展研究,其中145例用于训练和验证深度学习模型,该模型用于预测危及器官的剂量,20例用于研究比对自动计划和人工计划的质量。该方法从危及器官的预测剂量分布中提取关键的剂量体积直方图(DVH)值作为初始优化参数(IOPs),利用治疗计划系统可编程接口自动创建VMAT计划,通过设计迭代优化算法自动调节优化参数(OPs)。结果剂量预测模型训练后能有效预测出20例测试计划危及器官的关键DVH值,与参考值相比差异均无统计学意义(P>0.05)。20例VMAT自动计划均能满足临床处方剂量要求,对于PTV和PGTV的适形性指数(CI),人工计划与自动计划比较差异均无统计学意义(P>0.05);而PGTV的D1和均匀性指数(HI),自动计划均高于人工计划,分别为0.6 Gy和0.01,两者比较差异均有统计学意义(t=-7.05、-6.92,P<0.05)。自动计划比人工计划的膀胱平均V_(30)下降2.7%(t=3.37,P<0.05),股骨头和危及器官辅助结构(Avoidance)的平均V_(20)分别下降8.37%和15.95%(t=5.65、11.24,P<0.05),并且膀胱、股骨头、Avoidance的平均剂量分别降低了1.91、4.01和3.88 Gy(t=9.29、2.80、10.23,P<0.05)。测试的20例直肠癌患者病例的自动计划平均时间为(71.82±25.48)min。结论本研究利用直肠癌病例验证了一种联合剂量预测和参数迭代优化算法的VMAT自动计划方法的可行性。相比于人工计划,VMAT自动计划无需人工干预,在提高计划设计效率、计划质量和临床资源利用率等方面有很大的应用潜力。

摘要：目的利用治疗当日低剂量单能锥形束CT(CBCT),合成与治疗当日解剖结构一致的双能物质分解图像(MDI),为在线自适应放疗(ART)和剂量重建等临床应用场景提供定量图像基础。方法通过改变4D Extended Cardiac-Torso(XCAT)解剖结构输入参数,构建70组男性和女性仿真人体数据,并按照5∶1∶1比例划分为训练集、验证集和独立测试集。其中每组数据包括治疗前的双能CT(DECT)以及发生生理形变后的CBCT,后者反映放疗过程中的患者变化。使用迭代分解算法对双能CT进行物质分解,分别得到骨分解图(MDIB)和软组织分解图(MDIST)。构建基于断层图像的2D CycleGAN网络实现从CBCT到MDI的模态转化,并保留CBCT所代表的放疗当天真实解剖结构。网络以CBCT、MDIB和MDIST为输入,输出为治疗当日的MDIB与MDIST。为测试集患者构建与CBCT解剖结构相同的DECT并获得MDIB与MDIST作为真值,定量评估模型合成双能物质分解图的性能表现。结果在仅使用传统方案约13.8%的投影数量和辐射剂量情况下,测试集中的10套单能稀疏重建CBCT被模型成功转换成了与放疗当日解剖结构一致的MDIB与MDIST。合成的MDIB和MDIST与真值相比,结构相似性指数(SSIM)分别为0.983±0.006和0.988±0.005;均方根误差(RMSE)分别为0.017±0.005和0.019±0.004;峰值信噪比(PSNR)分别为35.515±2.081和34.409±1.510。模型训练耗时约18 h 51 min,合成每张MDI图像耗时约0.65 s。结论基于低剂量稀疏重建CBCT,本研究构建的2D CycleGAN网络可以实现跨模态、高保真的双能物质分解图像转化,有望在现有临床平台上为在线自适应放疗、离子放疗计划设计、剂量重建与监控等应用场景提供新型智能成像方法。

摘要：目的探索高分辨率眼前节相干光断层扫描(HR-OCT)及血管成像(AS-OCTA)对眼表鳞状上皮瘤(OSSN)患者眼表以及血管形态的成像、分析能力与一致性。设计回顾性病例系列。研究对象2017年9月至2021年1月北京大学第三医院眼科的OSSN患者7例(7眼)。方法在治疗前后对OSSN病灶区进行HR-OCT及AS-OCTA的图像采集。由3名高年资眼科医生背靠背于统一显示器下对HR-OCT与AS-OCTA结果进行判读并计算一致性系数(ICC),评估测量的可靠性。主要指标局部病灶治疗前后的影像学特征及ICC值。结果HR-OCT观察到治疗前病灶区域正常和异常上皮之间的清晰分界、增厚的高反射性上皮以及病变和下层组织之间的切割平面,高反射性上皮评分者间一致性系数为0.942(95%CI:0.805-0.989,P<0.001),经手术切除肿物及局部化学治疗后可发现HR-OCT中异常高反光区病变消退;AS-OCTA能够明显识别异常血管,显示病灶处血管呈局灶样或海扇样,部分血管分支成叶脉状或末端膨大形成袢环样结构,血管形态评分者间一致性系数为0.824(P<0.001),经治疗后异常血管分支可消退或部分消退,可残留斑片状无血管区域。此外,HR-OCT与AS-OCTA能够评估广泛侵袭患者的角结膜血管异常。结论HR-OCT及AS-OCTA可用于观察OSSN病灶及异常血管结构特点,具有良好的成像分析一致性且适用于广泛侵袭患者,是相关血管性眼表疾病非侵入性全面评估与客观监测的潜在有力工具。

摘要：目的:提出一种关于RPM放疗呼吸门控系统束流时间延迟性能的参考质控方法,给出参考条件下VB与EDGE加速器的时间延迟测量结果。方法:首先设计梯形质控呼吸曲线并加载运动模体,利用定位CT扫描由运动模体驱动的W-L模体,然后设计用于束流出束和截止延迟测量的两类质控计划,最后在加速器上执行质控计划,使用EPID采集模体的静态参考图像与运动测量图像,通过分析致密金属球在运动图像和参考图像中的位置差,反推束流的时间延迟,分别在VB与EDGE两台加速器上做方法验证。结果:VB与EDGE加速器的束流出束时间延迟均小于100 ms,截止时间延迟基本一致,VB加速器约为14 ms,EDGE约为22 ms。10FFF各剂量率的出束时间延迟基本一致,而6FFF、6 MV和10 MV则随剂量率的变化略有增加。4个能量各剂量率的束流截止时间延迟均较小且相对一致,部分能量有随剂量率变大而延迟缩小的趋势。结论:本研究提出的RPM束流时间延迟参考质控方法和条件具有较高的测量可信度和较强的临床实操性,测量结果表明RPM呼吸门控系统响应灵敏,研究结果为呼吸门控系统的时间延迟质控提供了重要的方法学指导与数据参考。

摘要：类弹性蛋白多肽(elastin-like polypeptide,ELP)是一种衍生于天然弹性蛋白,可人工合成的多肽聚合物。ELP具有特殊的温度响应性,它会随温度的变化表现出可逆相转变行为,并且当它与其他小分子或多肽偶联时,该温敏特性可以被充分保留。借助基因工程可以人工合成ELP与ELP融合蛋白,精确调控ELP的结构与功能,在其序列中添加反应性氨基酸或多肽。同时,ELP由天然氨基酸组成,其生物相容性好,易于生物降解,免疫原性低,无毒性作用。基于以上优势,ELP已被广泛应用于蛋白的表达纯化、体外诊断、药物递送和组织工程等生物医药领域。本文结合国内外研究报道,简要介绍了ELP的设计原理、理化特性和生物合成方法,并列举了一些ELP应用于药物递送系统中有代表性的工作,最后总结了该研究领域面临的挑战和问题。

摘要：生物电阻抗可用于人体成分测量,具有重要的临床意义与应用价值,现阶段的生物电阻抗测量设备仍存在成本高昂、设备笨重的问题。因此,提出了一种便携式生物电阻抗测量系统,其由控制电路、电流发射电路与阻抗测量电路组成,通过微控制器STC12C5A60S2对直接数字频率合成器AD9833、鉴相器AD8302等微型模块的有效控制,实现对不同频率下人体生物电阻抗的精准稳定测量。研究结果表明,该系统在设计复杂度与实现成本远低于商用人体生物电阻抗仪的前提下,实现了与之类似的测量精确度,有望为生物电阻抗测量装置的小型化、便携化、低成本化发展提供新的思路。

摘要：随着数字化技术在口腔医学中的日益成熟和普及,其应用已涉及口腔医学各个临床专业,“数字化”已成为口腔医学重要的发展方向之一。目前口腔医学数字化技术的发展现状如何?其在各口腔临床专业的应用情况如何?这些都是口腔医生开展临床和科研工作较为关注的问题。本文从技术角度对目前口腔医学涉及的各种数字化技术进行梳理分类,重点展开介绍口腔医学三维数据获取技术、口腔计算机辅助设计技术、口腔计算机辅助加工技术和口腔手术实施技术,对其技术原理、技术特点、口腔二级学科应用情况和国产化技术发展现状进行详细阐述和评论,并简要介绍了口腔数字化材料、口腔虚拟仿真教学和口腔多源数据管理等其他技术,以期为口腔医生的临床和科研应用提供参考。

摘要：目的:以放疗科的临床和科研工作需求为导向,开发和验证一种基于Web爬虫技术的电子病历信息聚合工具。方法:基于Selenium框架和Python编程语言,设计一种基于Web爬虫的病历信息聚合工具,并列举两个实际应用场景:回顾性研究中的数据准备工作以及聚合报告新入院患者的常规临床检查结果作为例子进行说明。测试该工具对临床工作流程的益处,比较自动化方法和手动方法的效率和准确性。结果:与人工方法相比,自动信息聚合工具表现出优秀的效率和准确性。对于第一个场景,自动化工具从3541例患者中提取出110例放射性肺炎的病例,平均每例患者耗时54 s;而人工方法提取出相同数量的病例,平均每例患者耗时90 s。对于另一个例子,自动化方法平均每例患者耗时10 s,而人工方法平均每例患者耗时75 s。结论:本工作开发的工具可以在较低访问权限下实现临床和科研工作所需的数据检索、分类汇总等特殊功能,具有安全、高效、准确、跨平台、易拓展等优势。