0.5T永磁MRI系统及相关技术的研究进展

发展了一套高性能0.5T永磁MRI系统,包括具有人体尺寸和创新结构的磁体、具有特点的前放、收发开关、RF线圈、有源匀场线圈和主磁场温度稳定系统等。针对该系统,研发了SE、GE、FSE和灌注、扩散成像序列;基于非均匀场理论,发展了反缠绕相位校正、T1和T2值的误差校正等新方法.系统地研究了并行RF线圈的设计和重建算法;完成了介入和手术导航系统的顶层设计及若干关键技术。用QA和QC的规则进行的测量证明,系统达到了预期技术指标。我们在商用设备上开发的SS-FP、扩散谱成像等序列,以及DCE-MRI药物代谢动力学等方法也正在探索如何在0.5T永磁系统上实现的可能性.这些工作扩展了研究项目的内容,提高了研究的整体水平。

基于MRI术中成像的神经外科手术导航系统关键技术

神经外科手术导航系统是借助医学影像提供的信息提高手术的精度和安全性的一种技术手段。基于开放式MRI术中成像的神经外科手术导航系统和X-射线成像导航系统相比,没有放射性,能够采集人体解剖学、生理学,甚至心理学信息以及它们对应的病理学信息等。因此,基于开放式MRI的神经外科手术导航系统是影像导引手术导航的发展方向。本文介绍了基于开放式MRI影像引导神经外科手术系统的工作流程和相应的关键科学技术问题。其流程包括术前的准备工作、术中成像和导航以及术后成像和评价。关键科学技术问题包括多模态影像数据的采集和集成分析、器械的导航和定位,以及制定手术评价标准等。

基于医学影像计算机辅助诊断的分割方法

本文在综合介绍目前基于医学影像的计算机辅助诊断(MICAD)研究工作的基础上,重点分析了MICAD主要使用的图像分析和处理技术。作为例子重点介绍了MICAD对图像分割的要求,介绍了目前我们正在开展的最小近邻算法(KNN)和模糊最小紧邻算法(FKNN)进行图像分割的工作,并提出了如何用相邻像素的信息,进一步提高分割的准确性的思路,为后面的计算机自动识别提供依据。而计算机自动识别是基于医学影像的计算机辅助诊断过程自动化的基础。

医学物理学科是医学影像和肿瘤治疗等大型医疗装备研发的源头学科

按照世界卫生组织(WHO)的宣示,支持人类健康的基础学科主要是物理,化学和信息学。化学是药物的基础;物理是医疗器械的基础;而诊断和治疗依靠的是病人的信息。因此,医学和物理融合后形成的新学科:医学物理学科是医疗器械(包括医疗仪器和医疗装备)原始创新研发的源头学科。自从伦琴1895年发现X-射线并迅速在疾病诊断领域应用以来,以医学影像设备为代表的仪器装备是当今诊断领域内发展速度最快、技术最为复杂的一类大型医疗设备;自从居里夫人在19世纪末发现镭的天然放射性同位素并很快用于肿瘤治疗以来,以放疗为代表的各种装置是肿瘤治疗仪器和设备中使用最为广泛和效果最好的肿瘤治疗装置。虽然上述复杂的医疗装备的研发需要多学科人才的共同努力,但是处于这些学科核心地位的是医学物理学科。世界上50多年来已经形成并快速发展的医学物理学科已经定义了自己的学科的主流领域:医学影像物理和放疗物理,医学物理的领域还在不断扩大。关于这方面的认识已经越来越被人们所接受。从医疗器械装备有关高新技术产业发展的需要,强调重视医学物理源头学科并建立研发基地和临床实习基地的重要性。

医学影像物理和技术

医学影像物理和技术是医学物理学的重要分支 ,重点解决成像、图像处理与分析以及医学图像在临床应用中的物理问题、算法和软硬件设计。治疗中的医学影像可以用于制定治疗计划、在治疗过程实施影像监督 ,以及通过对治疗监督时采集的数据的图像重建实现对治疗计划的验证。广泛用于疾病诊断、治疗、教学和科研的医学影像是人体信息的载体。当前医学影像的世界前沿是功能成像 ,主要内容是对人的生理和心理功能的成像。无论生理还是心理成像 ,都和人体内的生物大分子合成及其行为特征以及基因的表达有关 ,所以 ,对人体内生物大分子和基因反义核酸水平上的动态成像是整个成像领域研究的前沿。这些成像方法和技术的发展以及在医疗机构中的广泛使用 ,将引起医学领域新的革命并促进医疗机构的重大改革。

医学物理研究进展

医学物理的目标是用物理学的理论和方法为改善人类的健康服务．它的发展涉及把物理学应用于疾病的预防、诊断、治疗和康复等许多方面．医学物理研究的领域很广,物理学研究的各个层次,从声、光、热、电、磁到核物理和核技术,以及理论力学、热力学统计物理、电动力学和量子力学为代表的四大力学涵盖的理论和方法也是医学物理发展的基础．在应用中又使得这些理论和方法得到进一步的发扬光大．在技术层面上,很多新技术,例如超声技术、激光技术、纳米技术、电磁波技术、磁共振技术、同位素技术、光源和射线探测技术等等,也都是医学物理的关键技术．目前医学物理发展最快的是以下4个领域:物理诊断学、物理治疗学、医学物理仪器装备和医学物理信息学．

伽玛刀剂量的Monte Carlo计算

应用MonteCarlo模拟方法，计算了Leksell型的伽玛刀在人脑体模中的剂量分布曲线，其中包括单源和多源情况。

用于裂变研究的多参数测量系统

介绍了一台用于裂变研究的多参数测量系统。描述了裂变源、微型裂变室、中子探测器、实验安排以及降低测量本底的措施。系统适用于精确测量自发裂变中子能谱和裂变碎片特性 。

开展SPECT影像MonteCarlo模拟和高性能低价格SPECT的研制

在ＳＰＥＣＴ的硬件和软件研制中，ＭｏｎｔＣａｒｌｏ模拟是重要的手段，我们正在研制高性能低价格的ＳＰＥＣＴ，本文介绍这个领域的研究工作。

北京大学的医学物理和工程研究(英文)

除了有六个附属医院外,北京大学与医学物理和工程研究有关的最早的单位是北京大学重离子物理研究所。这个研究所是1983年经国家教育部批准成立的,主要从事核技术及应用方面研究工作。1994年底因当时的国家科委和国家教委对基础性研究所改革试点的需要,经过国内同行严格评估之后批准建立了医学物理研究方向,开始了这方面的研究工作,开始了该领域的教学科研工作,包尚联是这个学科方向的发起者和具体组织者。为了建立和医学临床之间的合作关系并把重点放在肿瘤的诊疗上面,我们于1997年和北京大学医院联合成立了北京大学肿瘤物理诊疗技术研究中心。而北京医疗器械研究所是国内从事医用电子直线加速器的专业研究所,最近已经改造为企业,是国内的同行业内的领头企业。为了更好地和医疗工业的发展有机结合,北京大学的医学物理学科又于1999年左右开始和北京医疗器械研究所合作,并于2001春天经北京市组织的严格评估之后批准建立了北京市重点实验室:医学物理和工程。这个实验室的成立标志我们的研究方向和国民经济的紧密结合。至此,我们共有五个研究方向:核磁共振成像;核医学成像;医学图像处理;放疗物理和技术;电子直线加速器为主的医疗仪器的关键技术、工艺和整机的优化设计等工程研究和发展。

医学物理学科、医疗机构和数字医疗核心装备事业

纵观世界医学物理学的发展历史和未来趋势,医学物理应该覆盖包括发明创造新的医疗仪器和设备的基础研究、新产品设计和制造,到使用这些仪器设备的各个环节。而国内还没有建立起有利于医学物理学科发展的环境,为此北京大学医学物理和工程北京市重点实验室的包尚联教授,在征求了海外的同行和朋友的意见后,提出了自己的见解,并撰写了此文。

医学成像及其在功能疾病和肿瘤诊疗中的应用

在医学成像物理和技术的研究领域，功能成像的发展速度惊人，主要是为了满足脑功能成像研究和脑功能性疾病诊断的需要。医学影像正向定量和计算机辅助诊断的方向发展，在很多领域，尤其是肿瘤诊断方面发挥越来越大的作用。北京大学医学影像学研究为适应学科的发展及其应用方面的需求，在这些国际上前沿领域的发展中进行了探索，取得进展。

中子活化技术在人体组份研究中的应用

综述了人体组份无创伤测量的新进展。中子诱发的瞬发 γ射线、缓发 γ射线测量和体内天然放射性 40 K测量成功地用于人体内化学元素的含量和人体组份。获得的关于处于正常生理状态的人体内分水、蛋白质、骨矿物、脂肪等信息对于研究人体的成长、衰老、骨质疏松、营养失调以及与人体组份变化有关的疾病非常有价值。讨论了相关的测量技术。

医学影像物理学的现状和发展

本文对医学影像物理学的内容、方法、现状和今后发展的趋势进行了综合评述。文中分析了不同成像模式所提供的人体信息的意义和它们的局限性。医学影像物理学既是人体无创伤可视化科学的基础,为设计医学影像诊断和治疗的新仪器和新设备提供相应的技术路线;又可以直接为合理使用现有影像设备更好地为疾病诊断和治疗提供服务。在中国,这个领域还很落后,应该把医学影像物理学的发展放到一个重要的位置,因为这是一个可以直接造福人民、又是高技术产业的知识源头,以医学影像学为基础的产业,无论是医疗行业本身,还是为了促进医疗仪器行业的发展都有重要意义。文章强调了不同学科之间的融合和渗透的重要性,呼吁中国的医院设立医学物理师的岗位,并建议我国应该在若干所大学的应用物理学科中设立医学物理分支学科,北京大学物理学院已经在应用物理系内设立了本科专业。

新世纪医学影像学及其影像诊断设备的发展趋势

本文介绍医学影像学发展的几个趋势：时间分辩率和空间分辩率进一步提高，各种分辩率水平上成像设备的集成；结构成像和功能动态成像的结合；成像设备和治疗设备的集成。这些发展趋势使得医学影像设备向更高档和更综合方向发展。与此相关，为了满足社区医疗服务、专科医院以及大医院中专门科室的需要，专门化的和普及型的成像设备将会越来越普遍。

肿瘤亚临床病灶的探测和处理对诊疗设备的要求

报道了对肿瘤亚临床病灶的探测和治疗设备的需求。提出肿瘤亚临床病灶的早期发现和病灶边界的显示方法提出,增强医院中的医生和医学物理工作者的结合迫在眉睫。

医学影像的新进展

以无创伤的医学成像手段直接获得人体信息是医学成像始终不渝的目标。完整表达人体信息,应该包括人体分子水平、细胞水平信息以及人体解剖学信息、生理学信息和脑认知心理信息。世界卫生组织把支持人类健康的学科归结为物理、化学和信息学。物理学和医学结合后发展起来的学科是以医学物理为切入点,提供测量从分子到人的整体,从微观到宏观的信息,从而成为范围非常广泛的医疗仪器和设备的源头学科。医疗器械已逐步成为发展人类自己并保持自身健康的不可或缺的工具。人体内包含了各种无机和有机分子,其中特别重要的DNA分子,蛋白质分子以及神经递质,调节基因表达的各种分子,由于分子的多样性形成了人体复杂性问题,其中不仅包括这些分子的结构和功能的多样性更重要的是这些分子在一刻不停的相互作用。人体内部物质相互作用是生命现象的重要组成部分,人体微观物质的运动,神经递质的强大作用,调控分子在基因表达方面的作用,大脑在工作方面存在的大量信息等都可以归结到人体信息学里去。《医学影像的新进展》一文从以上出发,从分子成像是医学成像事业的未来,应当进一步发挥分子核医学成像在早期诊断方面的优势;磁共振成像在脑认知功能成像方面的优势,四维动态X-射线成像,医用超声波成像的应用快速扩大,近红外光学成像正在研究5个方面为我们介绍了医学影像的最新进展。

磁共振谱成像及其在肿瘤诊疗中的应用

本文在分析磁共振谱成像(MRSI)的特点,以及能够提供的肿瘤病理信息的基础上,就如何在MRI设备上用MRSI技术开展肿瘤诊疗的条件、关键技术和方法进行了介绍,并举例说明,为有意开展这方面工作的医院提供发展思路。

数字医学影像核心装备

本文归纳和总结了数学医疗核心装备及其医疗软件业的现状和发展 ,并就中国这个领域内存在的问题 ,以及对解决这些问题的思路提出了自己的看法。

6MV医用电子直线加速器轫致辐射谱研究

用衰减法对6MV医用电子直线加速器的轫致辐射X射线能谱进行测量,并利用模拟电子 光子耦合输运的Monte Carlo程序EGS4对已知的治疗头几何结构、靶材料和电子源等特征的医用电子直线加速器轫致辐射谱进行研究。实验测量结果和EGS4模拟计算结果符合较好。