基于SSA-CNN模型的双排开孔圆筒防波堤透射系数预测

双排开孔圆筒防波堤是一种新型环境友好型防波堤,对其消浪特性的研究具有重要工程意义。随着人工智能的发展,基于机器学习技术求解防波堤水动力学问题成了一种新的研究范式。本文提出基于麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)优化卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)模型,实现对双排开孔圆筒防波堤透射系数的智能优化预测。结果表明:(1)确定波高、波周期、波长、波速、排间距、开孔率、水深为影响透射系数的关键因子;(2)当SSA-CNN模型的种群数量为10时,对波浪透射系数预测的R2值达到0.9909,平均相对误差相比单一的CNN模型降低了5.07%。研究成果为利用神经网络研究波浪透射问题提供了一种新的优化预测模型。

锥形束CT分析发泡胶个体化头枕在头颈部肿瘤调强放射治疗中的应用

目的:探讨发泡胶个体化头枕在头颈部肿瘤调强放射治疗体位固定中的应用价值。方法:选取92例头颈部肿瘤患者,共进行589次锥形束CT(CBCT)扫描,其中44例患者采用发泡胶个体化头枕体位固定(个体化组),进行了252次CBCT扫描,48例患者采用标准化头枕体位固定(标准组),进行了337次CBCT扫描。分析摆位误差,对误差结果进行分析并记录成小结供以后摆位时参考,记录两组患者的摆位误差结果并进行统计学分析。结果:个体化组在X、Y和Z轴的线性误差分别为(0.85±0.68)mm、(1.17±0.87)mm和(1.00±0.81)mm,旋转误差分别为(0.52±0.45)°、(0.72±0.49)°和(0.57±0.47)°;标准组在X、Y和Z轴的线性误差分别为(1.15±0.90)mm、(1.48±1.20)mm和(1.08±0.81)mm,旋转误差分别为(0.68±0.52)°、(0.77±0.55)°和(0.60±0.44)°;个体化组在X、Y轴的线性误差、X轴的旋转误差小于标准组,差异有统计学意义(P值分别为0.000、0.001、0.000)。小结前标准组Y轴的线性误差大于小结后(P=0.001),个体化组小结前与小结后的线性误差和旋转误差差异均无统计学意义(P>0.05)。结论:相对于标准化头枕,个体化头枕可以减少X、Y轴的线性误差及X轴的旋转误差,个体化头枕体位固定稳定,摆位可重复性高,可在临床中推广应用。

头颈部肿瘤患者在放射治疗中发生幽闭恐惧症的综合干预

目的探讨头颈部肿瘤接受调强放射治疗时合并幽闭恐惧症患者的心理状态及其有效干预措施。方法 2015年1月-2017年3月某三甲医院肿瘤科收治的718例头颈部肿瘤行调强放射治疗患者中22例出现不同程度的幽闭恐惧症。根据其临床症状及体征,分析其心理状态,并进行心理疏导,安排经验丰富且固定的治疗师,优化放射治疗计划,给予适宜的面膜固定以及口服镇静剂等方法进行干预。结果 22例患者首次CT定位均未成功,进行综合干预后16例(72.7%)患者第2次定位成功,5例(22.7%)患者第3次定位成功,1例(4.6%)患者放弃定位。干预后患者的呼吸频率、脉搏、血压较干预前有明显改善。结论有效的干预措施可减轻幽闭恐惧症患者的症状,提高CT定位与治疗摆位的成功率,保证患者顺利完成整个疗程的放射治疗。

锥形束CT对鼻咽癌两种体位固定方式摆位误差的验证分析

目的测量并比较分析鼻咽癌两种固定方式的摆位误差,并确定其计划靶区(planning target volume,PTV)外放边界。方法 73例鼻咽癌患者采用头枕+头颈肩热塑面罩固定35例和发泡胶+头颈肩热塑面罩固定38例均实施调强放射治疗,在治疗摆位纠正前进行锥形束(cone beam computed tomography,CBCT)扫描共429次,其中头枕+头颈肩热塑面罩固定组201次,发泡胶+头颈肩热塑面罩固定组228次。将获得的CBCT图像和计划CT图像匹配,得到X、Y、Z轴方向上的平移及旋转误差,并对摆位误差进行分析。结果头枕+头颈肩热塑面罩固定组在X、Y、Z轴上的平移误差分别为(0.11±0.08)、(0.15±0.12)、(0.12±0.10)cm,旋转角度误差分别为0.59°±0.53°、0.84°±0.62°、0.61°±0.51°,外放边界分别为0.33、0.46、0.37 cm;发泡胶+头颈肩热塑面罩固定组的平移误差分别为(0.09±0.07)、(0.13±0.09)、(0.11±0.10)cm,旋转角度误差分别为0.55°±0.49°、0.69°±0.51°、0.58°±0.46°,外放边界分别为0.28、0.39、0.35 cm。采用发泡胶+头颈肩热塑面罩固定组和头枕+头颈肩热塑面罩固定组在Y轴上的平移及旋转角度误差数据差异均具有统计学意义(P<0.05)。结论采用发泡胶+头颈肩热塑面罩固定鼻咽癌患者,可减小其在Y轴(头脚)方向的平移及旋转误差。CBCT可精确地测量出摆位误差,对外放边界的确定有指导意义。

波浪与新型双排开孔圆筒防波堤相互作用三维数值模拟

双排开孔圆筒防波堤是基于圆筒、板式结构的一种复合式新型结构型式;基于不可压缩两相流模型建立三维数值波浪水槽,通过RNG k-ε湍流模型进行湍流封闭,并采用TruVOF方法捕捉自由液面,开展波浪与双排开孔圆筒防波堤相互作用数值模拟,探究相对排间距、开孔率对新型双排开孔圆筒防波堤消浪性能的影响,分析了后排开孔圆筒防波堤附近的复杂水动力现象和流动特性.结果表明,在本文研究工况范围内,沿程平均波高随相对排间距的增大先增大后减小,随开孔率的增大而增大,周期对沿程平均波高的影响没有明显规律;当B/D=9,e=23.11%时,新型双排开孔圆筒防波堤消浪效果最优,反射系数在0.4~0.46之间,透射系数在0.3~0.35之间,耗散系数在0.8~0.85之间;自由液面破碎、水气掺混、环状涡运动演化是新型双排开孔圆筒防波堤紊动耗能消波的主要原因;相对排间距会引起后排防波堤附近涡量分布以及剪切层形态的变化,从而导致不同的紊动特性,影响双排开孔圆筒防波堤消浪特性.研究结果可以为新型双排开孔圆筒防波堤工程设计与消浪机理研究提供理论支撑.

基于竖缝隔板的大底坡鱼道水力优化数值模拟

为了优化大底坡竖缝式鱼道池室水力特性,在验证物理模型的基础上,构建三维水动力数学模型,考虑5种大底坡坡度对竖缝有无隔板及竖缝隔板不同安装高度的池室水力分布进行了数值模拟分析。结果表明,竖缝设置隔板能有效减小池室最大流速和平均湍动能;当底坡为1/20时,池室最大流速下降率为10.16%~14.84%,平均湍动能下降率为21.88%~42.19%,主流最大流速衰减率为61.24%~61.82%,池室内形成了小流速、低湍动的Ω形连续性水流;改变竖缝隔板安装高度会影响隔板上下水深处的竖缝流速大小,但对隔板上下水深处的流速、湍动能、应变率的分布规律无显著影响。

子宫颈癌图像引导放疗不同时期分次内误差的研究

目的通过直线加速器自带的锥形束CT(cone beam CT,CBCT)采集的图像信息研究子宫颈癌图像引导放射治疗(image guided radiation therapy,IGRT)疗程中不同时期分次内误差的变化规律。方法 20例行IGRT治疗的子宫颈癌患者在疗程的初期(放疗开始第1周内)、中期(放疗开始第2～3周)和后期(放疗开始第4～5周)采用CBCT扫描分别获得X轴(左右)、Y轴(头脚)、Z轴(前后)、绕X轴旋转、绕Y轴旋转和绕Z轴旋转6个方向上的治疗前、后摆位分次内误差,并对不同时期的分次内误差进行LSD多重比较。结果 20例子宫颈癌患者IGRT疗程初期、中期和后期3个时期共获得180次(各60次)分次内误差。在X轴、Y轴和绕X轴旋转方向上,初期和后期分次内误差均高于中期[(0. 26±0. 14) cm、(0. 24±0. 13) cm vs (0. 19±0. 10) cm,(0. 30±0. 20) cm、(0. 29±0. 20) cm vs (0. 19±0. 11) cm,(1. 38±0. 53)°、(1. 37±0. 65)°vs (1. 10±0. 90)°,均P <0. 05]。Z轴方向上,初期分次内误差高于中期[(0. 19±0. 18) cm vs (0. 14±0. 10) cm,P <0. 05]。结论子宫颈癌IGRT疗程中X轴、Y轴和绕X旋转方向上,初期和后期分次内误差较中期大,Z轴方向初期较中期大,这为自适应放疗靶区外扩边界和合理安排CBCT扫描时间提供依据。

鼻咽癌调强放疗中摆位误差的变化趋势:基于千伏级锥形束CT的前瞻性研究

目的:基于千伏级锥形束CT(kV-CBCT)分析鼻咽癌调强放射治疗(IMRT)中分次间摆位误差的变化趋势,提高放疗准确性。方法:64例鼻咽癌患者进行调强治疗,治疗过程中共进行9次kV-CBCT扫描来确定患者的位置,根据前三次摆位误差的规律来指导后续治疗中患者体位的摆放。分别将第1~3、4~6和7~9次kV-CBCT扫描中患者的位置信息设为A、B和C组。比较三组的摆位及靶区边界误差的差异。结果:A组在X(左-右)、Y(头-脚)和Z(前-后)轴方向上的平移和旋转误差分别为(0.58±1.49)、(0.82±1.96)、(0.53±1.64)mm和0.60°±0.50°、0.82°±0.58°、0.62°±0.53°,B组分别为(0.28±1.08)、(0.44±1.35)、(0.11±1.15)mm和0.68°±0.70°、0.80°±0.52°、0.63°±0.49°,C组分别为(0.32±1.23)、(0.42±1.51)、(0.25±1.24)mm和0.61°±0.53°、0.62°±0.53°、0.60°±0.50°。A、B、C三组在X、Y、Z轴上计划靶区的外放边界(MPTV)分别为2.49、3.42、2.47mm,1.46、2.05、1.08mm和1.66、2.11、1.49mm。A组与B、C两组在X、Y、Z轴上的平移误差的差异有统计学意义(P<0.05),而B、C两组间的误差差异无统计学意义(P>0.05)。结论:在鼻咽癌调强放射治疗中,基于kV-CBCT扫描分析摆位误差的规律,能较好地降低后续治疗中的摆位误差。

髋关节发育不良髋臼骨囊性变的特征

目的观察髋关节发育不良（DDH）继发骨性关节炎时髋臼骨囊性变的位置和大小，为全髋关节置换术（THR）中髋臼重建提供参考。方法回顾性分析2007年6月—2008年11月我院行THR的DDH患者的临床资料，共38例（45髋）；以同期行THR的38例（45髋）原发性髋关节骨性关节炎作为对照组，在髋关节正位x线片和螺旋CT扫描片上观察髋臼骨囊性变的位置，测量骨囊性变的大小。结果DDH组髋关节正位片发现16侧髋臼存在骨囊性变，螺旋CT扫描片发现21侧髋臼存在骨囊性变，髋臼冠状面测定囊变面积为（4．7±5．1）mm2。对照组髋关节正位片发现6侧髋臼存在骨囊性变，螺旋CT片发现10侧髋臼存在骨囊性变，囊变区面积为（1．3±2．4）mm2，两组间骨囊性变的发生率和面积差异均有统计学意义（P值均〈0．05）。结论DDH继发骨性关节炎的髋臼存在高发的骨囊性变。在THR髋臼重建过程中应对其进行刮除植骨，否则可能影响到髋臼假体的稳定性。

球囊扩张复位骨水泥固定跟骨骨折的研究进展

跟骨骨折是生活中常见骨折之一,可导致长期的关节疼痛及行走功能障碍,严重影响患者生活质量。最经典的外侧L型切口切开复位钢板内固定术,能最大程度地恢复距下关节面的对位关系并恢复跟骨形态,改善患者长期预后,但该治疗方式常伴随严重的软组织并发症。球囊扩张复位骨水泥固定术是近年被用于治疗跟骨骨折的一种微创治疗方法,能极大地降低软组织并发症的发生风险,并有效地对骨折进行复位与固定,以减少跟骨骨折带来的不良影响。本文就球囊扩张复位骨水泥固定术在跟骨骨折中的应用做一综述。

光学表面监测系统在胸部肿瘤调强放疗的初步应用

目的探讨光学表面监测系统在胸部肿瘤调强放疗的摆位精度及其应用价值。方法选取28例胸部肿瘤患者,应用体表标记与激光灯进行治疗前摆位,治疗前行锥形束CT(CBCT)扫描,扫描时通过光学表面监测系统获取表面影像,并与参考影像配准,记录x(左右)、y(头脚)与z(前后)轴的平移误差与旋转误差;扫描后CBCT图像与计划CT图像配准并记录x、y与z轴的平移误差与旋转误差,校正误差后治疗。应用Pearson法分析两组摆位误差的相关性,计算两组摆位误差的系统误差(Σ)与随机误差(σ);应用Bland-Altman法评估两种影像系统的一致性,并计算95%的可信区间。结果两组摆位误差有较好的相关性,相关系数在x、y、z轴分别为0.79、0.62、0.53,光学表面监测系统(OSMS)的Σ/σ(mm/mm)在x、y与z轴分别为0.7/1.5、0.9/1.8、0.9/1.5;CBCT的Σ/σ(mm/mm)在x、y与z轴分别为0.8/1.6、1.3/1.9、0.7/1.5;95%的可信区间在x、y与z轴的平移方向分别为(-2.0~2.3)、(-3.4~3.6)与(-3.3~2.4)mm,旋转方向分别为(-2.0~1.6)°、(-2.0~1.4)°与(-1.6~1.6)°。结论OSMS是一种有效的图像引导工具,能快速准确地验证患者位置,提高摆位精度,可用于胸部肿瘤患者调强放疗的治疗摆位。

医用直线加速器场所室内空气环境监测结果

目的观察医用直线加速器机房的基础空气环境与治疗出束期间治疗室内可吸入颗粒物(PM2.5)与总挥发性有机化合物(TVOC)的浓度变化情况。方法2019年2—3月采用米家空气质量检测仪对武汉市华中科技大学同济医学院附属同济医院肿瘤科放疗中心医用直线加速器控制室与治疗室的基础空气环境进行测量对比,同时测量治疗出束期间治疗室内PM2.5、和TVOC浓度变化。结果医用直线加速器治疗室和控制室的PM2.5浓度分别为(37.20±14.90)和(39.90±22.90)μg/m^3,明显低于室外环境(140.78±32.91)μg/m^3,室内TVOC值分别为(1.165±0.922)和(2.489±1.554)mg/m^3;在治疗出束期间治疗中心30~60 cm范围内,PM2.5指数明显升高,检测最大值范围区间(179.10~716.00)μg/m3,与照射野大小显著相关,3×3、5×5与10×10 cm射野大小的PM2.5指数最大值分别为304.70、449.00与和826.00μg/m^3,且与照射剂量有相关性。结论医用直线加速治疗室内PM2.5和TVOC的浓度与照射相关,不间断空气交换能有效降低治疗室内空气污染物浓度水平,放射治疗中照射所产生有害物质的浓度变化与应对措施,需引起放射工作人员重视。

IntegraBiteTM口含器在颅内肿瘤中的放疗摆位误差分析

[目的]探讨颅内肿瘤放疗采用热塑面膜体位固定时用Integra BiteTM口含器增加口腔固定点的意义。[方法]选取2016～2017年收治的40例颅内肿瘤患者,采用常规热塑面膜体位固定20例（A组）,采用热塑面膜与Integra BiteTM口含器联合固定法20例（B组）,应用锥形束CT（Cone-beam CT）对患者治疗前摆位进行验证,对A、B两组X（左右）、Y（头脚）、Z（前后）轴的线性误差及旋转误差进行比较。[结果]A、B两组在X、Y和Z轴的线性误差分别为（0.94±0.78）mm与（1.07±0.74）mm（P=0.155）、（1.78±1.32）mm与（1.24±1.04）mm（P=0.000）、（1.05±1.14）mm和（0.79±0.70）mm（P=0.023）;旋转误差分别为（0.60±0.47）°与（0.51±0.49）°（P=0.126）、（0.82±0.55）°与（0.70±0.54）°（P=0.087）、（0.76±0.53）°与（0.76±0.59）°（P=0.967）;B组在Y与Z轴的线性误差小于A组,差异有统计学意义。[结论]相对于常规固定方式,用Integra BiteTM口含器增加口腔固定点可以减少Y与Z轴的线性误差,患者的体位重复性更好,可提高颅内肿瘤的治疗精准度。

盆腔放疗患者双下肢真空垫辅助固定的精度比较

探讨盆腔放疗患者双下肢采用常规真空垫固定,真空垫辅助腘窝固定及真空袋辅助脚踝固定的效果。方法 回顾分析54例盆腔肿瘤放疗患者,其中采用常规真空垫固定18例(常规组),辅助腘窝固定18例(腘窝组),辅助脚踝固定18例(脚踝组)。前三次每次进行锥形束CT扫描并图像配准,以后每周一次,记录左右方向X、头脚方向Y和腹背方向Z的3个维度的线性误差,以及分别对应3个绕轴旋转维度Rx、Ry、Rz的误差,三组数据进行分析比较。结果 在左右方向线性X、左右方向绕轴旋转Rx、腹背方向绕轴旋转Rz误差存在统计学意义(p<0.05),两两比较,腘窝组和脚踝组在X轴线性上的摆位误差分别为(0.204±0.147)cm、(0.148±0.114)cm。两者有统计学差异(p<0.05),常规组,腘窝组和脚踝组在绕轴Rx上误差分别为(1.061±0.832)°、(1.323±0.804)°、(0.942±0.745)°三组均存在统计学差异(p<0.05),常规组,腘窝组和脚踝组在绕轴Rz上误差分别为(1.134±0.525)°、(0.506±0.405)°、(0.330±0.259)°三组存在统计学差异(p<0.05)结论 盆腔放疗患者采用真空垫辅助固定双下肢较常规真空垫固定可以提高治疗精度,而辅助固定脚踝的效果优于辅助固定腘窝。