Beta样条中形状控制参数对的匹配与应用

本文对 Beta样条中形状控制参数β1 和β2 独立变化及参数对匹配规律进行了研究 ,分析了形状控制参数在 Beta样条反算拟合时对曲线形状的影响 ,并在实际中有效地应用 ,取得较好的效果。

直肠癌术前容积调强放射治疗计划子野形状控制参数优化研究

目的通过对比美国Varian公司Eclipse治疗计划系统(版本号15.5)光子优化算法中子野形状控制(ASC)参数对直肠癌术前容积调强放射治疗(VMAT)计划的剂量学评价指标和治疗计划传递精度的影响,旨在探索适合该病例的优选ASC参数,从而为后期治疗提供剂量学保障。方法选取2019-03-12-2019-08-05在北京大学肿瘤医院放疗科进行直肠癌术前VMAT治疗的20例患者资料,计划肿瘤靶区(PGTV)和计划靶区(PTV)处方剂量分别为50.6 Gy/22次和41.8 Gy/22次。治疗计划方案均采用常规单个全弧的布野方式,保持其他优化目标函数和正向剂量计算算法不变的条件下,仅修改6个ASC可选调制强度参数Off、Very low(VL)、Low(L)、Moderate(M)、High(H)和Very high(VH)后进行无监督自动优化计算并生成6组治疗计划,通过对比子野复杂性指数(ACM)、跳数、平均剂量体积直方图(MDVH)、靶区的均匀性指数(HI)、适形度指数(CI)、D_(mean)以及股骨头(FH)、膀胱(UB)的D_(mean)、D50%等剂量学评价指标,以Off组为参考,正态性检验后采用配对样本t检验或相关样本非参数检验对比分析并确定适合该病例的ASC参数设置。结果6组治疗计划获得可比拟的靶区MDVH,均可满足临床要求;FH和UB的MDVH与ASC参数调制强度呈正相关;对于HI参数,相对于Off组,HI_(PTV)的M组(t=-4.114,P=0.001)、H组(t=-3.068,P=0.006)和VH组(Z=-2.725,P=0.006)差异有统计学意义,而HI_(PGTV)除了L组以外差异均有统计学意义,t值分别为-2.199、-3.020、-3.065和-3.517,P值分别为0.040、0.007、0.006和0.002;对于CI参数,仅CIPTV数据的VH组(t=-4.057,P=0.001)、CIPGTV的M组(Z=-2.091,P=0.037)和VH组(Z=-2.165,P=0.030)差异有统计学意义;对于D_(mean)参数,PTV的M组(t=-3.549,P=0.002)和VH组(Z=-3.667,P=0.002),PGTV的M组(t=-2.645,P=0.016)、H组(t=-3.480,P=0.003)和VH组(t=-3.616,P=0.002)等强调制条件下差异有统计学意义,而除了危及器官UB的VH组(t=-2.477,P=0.023)、FH的H组(t=-2.498,P=0.022)和VH组(t=-4.379,P<0.001)之外,差异均无统计学意义,提示该调制水平对靶区和危及器官的D_(mean)比较敏感;D_(50%UB)各组数据差异均无统计学意义,而D50%FH的H组(t=-2.670,P=0.015)和VH组(t=-4.502,P<0.001)差异有统计学意义;ASC参数调制强度与ACM呈负相关且差异有统计学意义(t值分别为6.223、7.117、9.173、11.186和12.094,均P<0.001),与跳数相关性较小但相对于Off组差异均有统计学意义,Z值分别为-2.800、-2.875、-3.024、-3.621和-3.659,P值分别为0.005、0.004、0.002、<0.001和<0.001。结论对于直肠癌术前VMAT计划方案,在无监督自动优化前提条件下,6个ASC参数可获得满足临床要求的计划方案;ASC调制强度的增大虽然降低了ACM参数,但不利于FH和UB的保护。综合考虑计划质量和潜在的计划交付精度影响,本研究推荐较高的调制参数,M或H。

CE-Bézier可展曲面的设计与形状调整

为了解决工程中可展曲面位置与形状难以调整和控制的问题,基于3D射影空间中点和平面间的对偶性这一重要思想,提出了2种直接、简单有效的可展曲面设计新方法.首先,构造了一组含有2个形状参数α、γ的三次多项式调配函数,并定义了一种带2个形状控制参数的CE-Bézier曲线族,然后利用这种带参数的CE-Bézier调配函数生成了具有CE-Bézier基的控制平面,并由该控制平面来进行可展曲面的设计,同时给出了在CE-Bézier基函数下可展曲面的参数表示形式.由新方法生成的可展曲面不仅具有灵活的局部形状可调性和更强的描述能力,而且保留了Bézier曲面的特性,特别是当α、γ都取值为1时,所生成的可展曲面即为Bézier可展曲面.2种可展曲面设计方法的应用实例表明,该设计方法不仅简单、有效,而且易于控制曲面形状,从而为可展曲面的设计提供了一种新途径.

带参数的二次三角样条曲线扩展

为获得精确的二次曲线和二次曲面,构造新的三角多项式基函数—带双参数的二次三角多项式样条基,并由此定义带双参数二次三角多项式样条曲线。该曲线继承均匀TC-B样条曲线的优点,具有与其相类似的性质,能精确表示圆弧和椭圆弧等二次曲线,可扩展应用于空间的旋转曲面。此外,形状控制参数的引入会使其在工业设计中具有更大的灵活性和更广的应用范围。

带参数Coons插值曲面的图像插值方法

提出一种根据图像边缘特征调整插值曲面形状的图像插值方法首先把数字图像构造为分片双三次Coons曲面;然后引入曲面形状控制参数,调整曲面的形状以符合图像的边缘特征;最后对插值曲面进行重采样实验结果表明,该方法可以大大改善传统图像插值方法的平滑作用,保持插值图像边缘清晰。

二次均匀TC-B样条曲线的扩展

构造了一种新的三角多项式基函数——带参数的均匀二次TC-B样条基,并由此定义了曲线——带参数的均匀二次TC-B样条曲线。该曲线继承了均匀TC-B样条曲线的优点,有着与其相类似的性质,例如凸包性、几何不变性、变差缩减性等。同时它还能精确表示圆弧、椭圆弧等二次曲线,推广到空间即可以表示旋转曲面。此外,由于引入了形状控制参数,使其在工业设计中具有更大的灵活性和更广的应用范围。

锈蚀箍筋约束混凝土本构模型修正研究

为进一步研究锈蚀箍筋约束混凝土的本构模型,本研究对26组加速腐蚀钢筋混凝土棱柱体试件进行轴压试验,得到了各组试件的应力-应变曲线,分析箍筋锈蚀率、配箍特征值、纵筋是否锈蚀等因素对锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变曲线的影响规律。同时,基于笔者课题组早期建立的锈蚀箍筋约束混凝土本构模型,引入修正系数,对曲线形状控制参数和峰值点参数的表达式进行修正和回归分析,并最终建立了锈蚀箍筋约束混凝土的修正本构模型。结果表明:经已有试验数据验证,该修正模型更加准确、合理,且考虑了箍筋与纵筋的同时锈蚀,可更广泛地应用于锈蚀钢筋混凝土构件剩余承载力的研究。

基于Halcyon 3.0海马保护全脑放疗计划中不同子野调制参数的剂量学评估

目的评估基于Halcyon 3.0直线加速器不同子野调制参数的应用对海马保护全脑放疗(HA-WBRT)计划的剂量学影响。方法选取13例上海中医药大学附属曙光医院放疗科使用Halcyon 3.0直线加速器行全脑放射治疗患者,根据射束形状控制器(ASC)调制能力差异划分6组HA-WBRT计划类型:ASC关闭组(AO)、ASC极低组(AVL)、ASC较低组(AL)、ASC中位组(AM)、ASC较高组(AH)及ASC极高组(AVH)。统计评估不同子野调制参数对于靶区适形性(CI)、均匀性(HI)、海马区等危及器官受照剂量和计划执行效率的影响,并使用ArcCHECK和Portal Dosimetry两种剂量验证工具综合分析不同子野调制参数计划中射束剂量沉积精准性的差异。结果6组计划均能满足临床治疗要求。6组间靶区的CI和HI值相近,差异无统计学意义(P>0.05)。危及器官的受照剂量方面,AVH组对于危及器官的保护效果更好。其中AVL组中脑干D_(max)低于AO组,但视交叉D_(max)高于AO组(F=6.26、8.04,P<0.05);AH组中眼球D_(max)小于AO组,但视神经D_(max)高于AO组(F=2.04、1.37,P<0.05);AVH组中脑干、眼球和眼晶状体的D_(max)均小于AO组(F=6.26、2.04、2.02,P<0.05)。其他危及器官剂量学指标差异均无统计学意义(P>0.05)。6组计划中ArcCHECK验证及Portal Dosimetry验证的γ通过率在2%/2 mm模式分析结果均>98%,3%/3 mm模型分析结果均为100%。ArcCHECK的γ通过率相较于Portal Dosimetry整体偏低。6组间计划跳数最大差异<15,不同子野调制参数计划的执行效率无显著区别。结论基于Halcyon 3.0直线加速器能够完成符合临床治疗标准的HA-WBRT计划,不同子野调制参数对于计划的剂量学参数优化明显,其中AVH参数能够更好地减少危及器官的受照剂量;且不同子野调制参数对剂量沉积精准性及执行效率的影响均不显著,都符合临床治疗剂量验证标准。

锈蚀箍筋约束混凝土本构模型研究

为研究锈蚀箍筋约束混凝土的本构模型,对箍筋锈蚀率、箍筋直径、箍筋间距、混凝土保护层等不同的混凝土棱柱体轴压试验数据进行了分析,得到各试件的混凝土应力-应变曲线;根据应力-应变曲线的形状和走势,并通过与现有约束混凝土本构模型的对比分析,提出了锈蚀箍筋约束混凝土本构模型的表达式;运用MATLAB软件对锈蚀箍筋约束混凝土的应力、应变数据进行非线性拟合,得到锈蚀箍筋约束混凝土本构模型的形状控制参数;最后对锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变曲线形状控制参数、峰值点参数进行了回归分析,建立了锈蚀箍筋约束混凝土本构模型及其峰值点参数的计算模型。