含瓦斯煤体受载微破坏模型及失稳判识准则

煤体内孔隙和骨架分布对煤储层内气体运移及瓦斯动力灾害的发生具有重要的影响。为进一步探索含瓦斯煤体微观破坏机理,针对含瓦斯煤的微观破坏过程,对其微破坏形式展开详细的研究。采用原子力显微镜对加载前后突出煤样和非突出煤样表面进行了原位测试,结果表明:不同煤样受载后,煤样表面结构均会发生变化,闭孔孔径有所减小,部分孔隙遭到破坏,相邻闭孔之间有连通趋势。加载前煤样孔隙呈无规律分布,加载后孔隙连通性增强,开孔孔喉数量有所增加。煤样加载后由于孔隙的连通导致突出煤样煤骨架模量降低,而非突出煤样由于本身强度较高,施加载荷导致煤体内部结构被压实,弹性模量略有增加。定义了煤体微观破坏类型及概念,分析了煤体孔隙及煤骨架周边应力分布特征,揭示了不同情况下含瓦斯煤体微观破坏机制。同时,对闭孔微气爆的影响因素展开讨论,狭长型椭圆孔端部孔壁处所受应力更大,更容易发生闭孔微气爆。描述了开孔微损伤的2种发生形式,揭示了孔隙“瓶颈效应”的制约对微破坏发生的机理。明确了原生缺陷结构为煤骨架的薄弱环节,并对其发生破裂的演化规律进行分析。基于线弹性断裂力学、弹塑性力学以及渗流力学等理论知识,提出了应力扰动作用下孔隙破坏和煤体失稳判识准则,总结了含瓦斯煤体微观破坏特征及其诱导煤与瓦斯突出的机制,并对煤与瓦斯突出的研究方向提出展望。

Varian On-Board Imager(OBI)常规测量方法及质量保证

目的:通过建立一套OBI系统的常规测量方法,探讨放射治疗中利用OBI系统进行摆位验证的质量保证(QA)内容。方法:利用质量保证工具和体模对VarianIX加速器的OBI系统进行每日、每周、每月、每年的常规测量,完成质量保证项目检测。结果:OBI系统的操作安全性,几何准确性和图像质量均在允许范围内。OBI系统的等中心准确性测量误差平均为0.1cm、SAD检查结果为85.1cm、Blade的位置检测误差为0.08cm,均在允许的误差范围之内,安全性检查、OBI和CBCT模式的图像质量检查均正常。结论:定期的质量保证检测表明,VarianIX的OBI系统性能稳定可靠,满足临床使用要求。

基于射频身份识别的放射治疗监护系统的设计

目的:研制一种放射治疗监护系统,监测放疗患者在加速器机房放疗过程中的呼吸、体温、脉搏和血氧饱和度等生理参数,解决放射治疗中可能存在的安全隐患问题。方法:采用传感器、RFID等技术,监测和评估患者放疗过程中的生理参数,借助软硬件开发平台进行系统研发与测试。结果:采用RFID技术的放射治疗监护系统,可实现对放疗患者治疗中的安全监护。结论:将RFID技术应用到放射治疗的安全监护中,能有效监测患者放疗时的生理参数,避免了医疗事故的发生。

基于PWM的热疗温度控制系统设计

目的:研制一种用于盆腔炎治疗仪的热疗温度控制系统。方法:采用基于单片机的PWM方法控制温度。系统由加热丝加热,在整个周期T内加热丝加热时间随系统温度不同分3个不同阶段:在温度较低时,加热丝加热的占空比为100%;在系统温度进入到一定阶段时,将所需温度和当前温度的差值经PID算法获得一个控制量,由该控制量来决定加热丝加热的占空比,系统温度越是接近所需温度,加热丝加热的占空比越是接近于0;若系统温度超过预定值,则整个周期加热丝不加热。结果:系统温度控制精度达到±0.2℃,超调为±0.3℃,响应时间为500s。结论:本方法温度控制精度高,超调较小,响应时间适中,能满足治疗仪热疗的恒温要求,且简单易行,成本较低。

计算网格大小对Eclipse治疗计划系统剂量计算的影响

目的：探讨治疗计划系统（TPS）中不同大小计算网格对靶区剂量以及危及器官（OAR）受量的影响,为临床应用提供依据。方法：10例接受固定野调强放射治疗的鼻咽癌患者,采用3A（AAA）算法,对每例患者分别制作计算网格为2.50 mm的对照组和计算网格分别为5.00、4.00、3.00、2.00和1.25 mm的实验组共6种治疗计划;采用笔形束（PBC）算法,对每例患者分别制作计算网格为2.50 mm的对照组和计算网格分别为10.00、5.00和1.25 mm的实验组共4种治疗计划。利用剂量体积直方图,分析不同计算网格大小对靶区剂量最大值、最小值、均值和适形度指数、均匀度指数,以及脑干受量最大值、左晶体受量最大值、左视神经受量最大值、视交叉受量最大值和脊髓受量最大值的影响。结果：与对照组比较,采用3A算法,计算网格变大,靶区剂量最大值、均值和适形度指数变大,均匀度指数变小,OAR左晶体受量最大值变小（P〈0.05）。采用PBC算法,计算网格变大,靶区剂量最大值、最小值、均值和适形度指数变大,均匀度指数变小,OAR左晶体受量最大值和脊髓受量最大值变小,视交叉受量最大值变大（P〈0.05）。结论：靶区的剂量分布以及OAR的受量随计算网格的变化而改变,选择合适的计算网格大小,可精确评估靶区及OAR受量。在临床使用中,计算网格一般应选择2.50~5.00 mm,推荐使用2.50 mm。

IMRT联合后程立体定向放射治疗局部中晚期非小细胞肺癌的近期疗效分析

目的:比较适形调强放射治疗(intensity modified radiotherapy,IMRT)联合后程立体定向放射治疗(stereotactic body radiotherapy,SBRT)与单纯IMRT治疗局部中晚期非小细胞肺癌的疗效。方法:将90例局部中晚期非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)患者随机分成试验组和对照组,各45例。试验组采用IMRT联合后程SBRT,先行IMRT,常规分割剂量至50 Gy/5周,再采用SBRT推量17.5 Gy/1周;对照组采用IMRT,常规分割剂量至70 Gy/7周。在放疗结束3~6个月后行肺部增强CT检查,采用实体瘤治疗疗效评价标准(response evaluation criteria in solid tumors,RECIST)评价完全缓解率(complete remission,CR)和部分缓解率(partial remission,PR)。按照放射治疗肿瘤学组(radiation therapy oncology group,RTOG)标准评价正常组织急性反应。结果:试验组治疗的有效率(CR+PR)明显高于对照组,分别为84.44%和66.67%,2组之间有统计学差异(P=0.05)。试验组的放射性肺炎发生率要低于对照组,分别为4.44%和13.33%,但2组之间无统计学差异(P=0.138)。2组放射性食管炎发生率分别为44.44%和48.89%,2组之间亦无统计学差异(P=0.822)。放射性脊髓炎均未发生。结论:IMRT联合后程立体定向放射治疗局部中晚期非小细胞肺癌安全有效,疗效优于单纯IMRT放疗,且引起的急性组织反应少,故临床上值得推广应用。

TomoDirect技术在乳腺癌术后胸壁放疗中的应用

目的:探究螺旋断层固定野调强放疗(TD)技术在乳腺癌改良根治术后胸壁放疗中的应用,为临床提供指导。方法:收集本院10例乳腺癌根治术后患者(左乳5例、右乳5例),利用Eclipse10.0、Tomo Therapy计划系统,分别制作适形固定野调强放疗(IMRT)、容积弧形调强(Rapid Arc)、螺旋断层调强放疗(HT)、TD计划。比较4种计划在靶区适形度(CI)、剂量均匀性(HI)和危及器官的剂量分布、机器跳数(MU)的差异。结果:Rapid Arc的CI达到0.86±0.01(左)、0.81±0.03(右),HT的HI低至0.04±0.00(左)、0.04±0.00(右),与其它技术相比,均有统计学差异(P<0.05)。患侧肺、总肺的V_(20)、V_(30) 在Rapid Arc中值最低,为11.64±0.45、4.53±0.35(左),19.25±6.11、9.19±3.60(右);左侧病例中患侧肺V_5在TD中最低,为41.61±3.97,右侧病例中患侧肺V_5在HT中最低,为40.08±2.47。对健侧肺而言,TD占明显优势,不仅V_(20)、V_(30) 为0,其V_5值也低至0.56±0.18(左)、3.84±1.93(右)。左侧病例的心脏V_(30) 在Rapid Arc中最低,为1.75±0.21;心脏V_(10)则在TD中占优势,为25.27±0.96,与其它技术相比(P<0.05)。脊髓的最小值在IMRT中最低,平均值和最大值在TD中最低(P<0.05)。身体低剂量区在IMRT、TD计划中最低(P<0.05)。MU则在IMRT、Rapid Arc中最小。结论:作为一种乳腺癌术后胸壁放疗的新技术,TD在危及器官保护上有一定优势,临床中可与其他3种技术配合使用。

电子射野影像系统在放疗中的质量保证应用

目的:把电子影像射野系统(EPID)应用到放疗质量保证的多个方面,从而保障病人得到精确放疗。方法:根据不同目的采用EPID不同模式拍片,如单曝光,双曝光,开始-中途-结束,连续拍片等模式,将获得的图像与目的图像进行比较。结果:对于患者的正位和侧位图像能较好的控制摆位误差;能简洁快速地验证光野和射野一致性;能大概地验证治疗计划系统(TPS)中调强射野的注量图;能检验多叶准直器(MLC)的到位精度。结论:充分合理地利用EPID,可在放疗中进行多项质量保证,保证精确放疗。

基于匹配点插值算法的半球模型电阻抗三维图像重建

目的:为了得到头颅和乳腺电阻抗成像的三维图像,更好地诊断脑部及乳腺肿瘤病变位置,改变以往的图像二维显示方式,对半球模型电阻抗二维重构图像结果进行三维重建。方法:对浸泡在半球形水槽中电导率为2.1 S/m的半锥形异物模型重构得到二维图像,根据电阻抗图像数据特点,对图像数据作预处理以便插值使用。使用匹配点插值算法对二维电阻抗图像进行插值,形成三维重建模型。结果:插值结果可以体现层数据间的过渡,三维重建结果体现了原模型的位置信息。结论:该算法能够实现电阻抗的三维成像,并能确定异物模型的位置,便于肿瘤疾病的诊断,满足电阻抗成像的实时监护要求。

样本熵在预测阵发性房颤中的研究

用样本熵的方法分析已验证具有阵发性房颤的25例对象,分别分析他们阵发性房颤前期以及远离发病期的两段10min心电数据的心率变异性。结果发现这25例对象在这两段时期内的样本熵值有明显的差异,发病前期的两种熵测度明显小于远离发病期时的值。这个熵的减小趋势,蕴藏着一个重要的信息,可能能预测阵发性房颤的偶发事件。

RapidArc技术应用于早期鼻腔NK/T细胞淋巴瘤调强放疗的剂量学研究

目的:研究RapidArc技术应用于早期鼻腔NK/T细胞淋巴瘤调强放疗的剂量学特性。方法:选取10例早期鼻腔NK/T细胞淋巴瘤患者,在其CT模拟定位图像勾画靶区及危及器官,分别设计3D-CRT计划和RapidArc计划,以3D-CRT计划为参考,评估RapidArc计划计划靶体积(PTV)及危及器官的剂量学参数。结果:2种治疗计划均能满足处方剂量要求,与3D-CRT计划相比,RapidArc计划PTV的最大剂量(Dmax)减小5.49 Gy(t=12.784,P=0.000)、平均剂量(Dmean)减小1.32 Gy(t=8.416,P=0.000)、适形指数CI90%变好(t=12.805,P=0.000)、适形指数CI95%变好(t=10.138,P=0.000)、均匀指数HI变好(t=7.817,P=0.000);左视神经Dmean增加4.94 Gy(t=-2.494,P=0.034),右视神经Dmean增加7.79 Gy(t=-3.031,P=0.014),左眼Dmax减少5.83 Gy(t=4.470,P=0.002),右眼Dmax减少6.43 Gy(t=4.756,P=0.001),左腮腺Dmax减少7.69 Gy(t=3.076,P=0.013),右腮腺Dmax减少6.93 Gy(t=2.478,P=0.035)。结论:早期鼻腔NK/T细胞淋巴瘤患者采用RapidArc技术可获得优于3D-CRT计划的靶区剂量分布,同时更好的保护了部分危及器官,其疗效还需进一步临床评估。

不同放疗剂量对人唾液腺腺样囊性癌细胞生物学行为的影响

目的 :探讨不同放疗剂量对人唾液腺腺样囊性癌(SACC-83、SACC-LM)细胞生物学行为的影响。方法 :采用不同放疗剂量(0、2、4、6、8、10 Gy)作用SACC-83、SACC-LM细胞并继续培养48 h,CCK-8检测细胞存活,流式细胞仪检测细胞凋亡和细胞周期,细胞划痕实验观察细胞迁移能力变化。采用SPSS19.0软件包对数据进行统计学分析。结果:放疗对SACC-LM细胞的细胞存活率、细胞凋亡率、异倍体、细胞迁移力的影响较SACC-83显著(P<0.05);与其他放疗剂量相比,SACC-83细胞在6 Gy剂量照射下细胞存活率最低,细胞凋亡比例及异倍体比例最高,细胞迁移能力最弱。结论:SACC-LM细胞放疗敏感性较SACC-83更高,SACC-83细胞对6 Gy剂量放疗最为敏感。

地面井卸压的煤层气开发新模式

中国煤层气资源丰富,分布广泛,勘探开发利用前景广阔。为了增强煤层气开发技术与我国复杂煤层气地质条件的匹配性,提高煤层气单井产量,在深入分析我国煤层气产量低的普遍性和差异性地质制约因素的基础上,对煤层气开发模式进行了研究,并提出了一种地面井卸压的煤层气开发新模式。研究结果表明:①地面排水降压采气开发模式对浅部硬煤层及含水煤层具有良好适应性,煤层气与煤炭协调开发模式仅适用于煤矿区煤层气开发;②基于煤层切割卸压原理,综合地面煤层气开发方式与矿井下瓦斯抽采方式,创新提出了地面井卸压的煤层气开发模式,该模式在地面进行定向钻孔并沿井筒创造卸压空间,充分改变地应力状态进而诱导岩层移动,改善储层渗流条件,提高储层压降传递效率,促进煤层气解吸、运移和产出;③地面井卸压开发模式可适用于松软破碎煤层以及高地应力的深部煤层气开发,具有良好的技术基础以及广泛地质适应性等优势;④在地面井卸压开发模式基础上,提出了针对我国不同煤层地质条件的煤层气开发模式布局。结论认为,地面井卸压的煤层气开发模式在定向井分段切割卸压开发煤层气以及大直径定向井卸压联合垂直井开发煤层气方面具有较好的应用前景,该煤层气开发模式有助力我国煤层气产业的发展。

高校实验室安全管理模式分析与本质安全化信息系统建设

从多个角度深入分析了实验室安全管理难点,并从人、物、环、管4个角度对高校实验室的隐患进行了辨识;以本质化管理理念与PDCA闭环管理模式为基础,提出了包含4级组织管理、4级安全培训、4级风险管控、4级隐患排查的“4×4”管理体系;以高校实验室的“0死亡到0伤害到0事故到0隐患”目标,构建了包含组织管理、安全培训、实验室管理、危化品管理、风险隐患“一张图”、隐患排查与整改6个模块的实验室本质安全化信息系统,切实提升了高校实验室安全管理信息化水平。

基于仪器化压入实验的煤体微纳尺度非均质力学响应特征

煤炭是我国的主体能源,煤矿井下冲击地压、煤与瓦斯突出等灾害的频繁严重影响煤炭的安全生产.煤体是典型的混合物,其内部不同组分的力学性质差异较大,使其在外部扰动的作用下容易产生内部应力集中,导致煤体的失稳、破坏,形成煤矿动力灾害.本文以非均质煤体为研究对象,利用微焦CT、扫描电子显微镜和纳-微米压入实验,研究了煤体微纳尺度的非均质结构和力学性质,实验研究结果表明:煤体是有机物和多种矿物组成的混合物,矿物以点填充、丝状填充和条带状侵入等结构存在于煤体有机物中,不同的矿物填充或侵入区域中矿物含量和结构具有差异,这导致煤体微纳尺度的物理力学性质具有非均质性;纳米尺度压入实验可以捕捉矿物在有机物中的填充或侵入结构,测量煤体混合物中矿物和有机物单组分的力学参数,识别两者力学性质的巨大差异;微米尺度的压入实验可以表征煤体混合物整体的力学性质,矿物填充量越多,煤体混合物的力学性质越强,同时煤体混合物微观尺度的破裂模式会受到矿物填充结构的影响.研究结果揭示了煤体微观结构和力学性质的非均质特征,探讨了煤体混合物的非均质结构可能引起的脆性破坏,为煤矿井下冲击地压和煤与瓦斯突出等动力灾害的预测与防治提供了理论基础.

宫颈癌术后延伸野螺旋断层放疗与固定野调强放疗剂量学比较

目的:探讨宫颈癌术后延伸野螺旋断层放疗(helical therapy,HT)与固定野调强放疗(intensity-modulated radiation therapy,IMRT)计划靶区和危及器官(organ at risk,OAR)的剂量学特点。方法:收集重庆大学附属肿瘤医院2016年11月至2018年4月宫颈癌术后需行延伸野放疗的患者20例,由同一名医生勾画靶区和危及器官(膀胱、直肠、肠袋、股骨头、脊髓、肾脏),同一名物理师分别进行HT和IMRT计划设计。比较2种计划的靶区适形度指数(conformal index,CI)、均匀指数(homogeneity,HI)、OAR限量参数。结果:靶区HI指数HT组(0.06±0.02)明显好于IMRT组(0.09±0.03),差异有统计学意义(P=0.000);但靶区CI指数HT组(0.78±0.05)略低于IMRT组(0.92±0.04),差异有统计学意义(P=0.000)。OAR限量肠袋V40 Gy参数HT组[(120.97±83.46)cm3]大于IMRT组[(77.06±76.29)cm^3],且差异有统计学意义(P=0.000),其他限量HT组均优于IMRT组。靶区的剂量跌落指数(gradient index,GI)HT组明显优于IMRT组,差异有统计学意义(P=0.000),体内剂量在30%~50%范围内跌落更明显。结论:宫颈癌术后延伸野放疗采用HT和IMRT均能满足临床需求,但HT靶区均匀性更好。当对特定危及器官有更高保护需求时,HT更具有优势。

不同变质程度煤岩微表面电性特征

为进一步研究煤岩电磁辐射产生机理,通过原子力显微镜研究了不同变质程度煤岩微表面电势及电荷密度等电性参数的变化规律,将煤岩表面微观电性特征研究推进到微纳米尺度。结果表明:煤体表面在细观或宏观统计层面上显弱电性或电中性,但在纳米尺度下对外显示一定的电性特征;计算得到了煤体表面电荷密度,不同煤样的表面电荷密度差异明显,在79. 95～312. 97μC/m2变化;煤的变质程度对表面电性参数存在重要影响:随变质程度的升高,煤表面负电势经历了先缓慢下降又快速升高的变化趋势,表面电荷密度呈现出先减小后增大的"V"型曲线变化。研究煤岩微结构的电性特征,对从微观层面进一步揭示煤岩电磁辐射机理、瓦斯吸附和解吸过程,乃至煤岩物质特性等具有重要意义。

螺旋断层放疗在早期年轻宫颈癌患者保卵巢根治术后放疗中的剂量学研究

目的:比较螺旋断层放疗(helical tomotherapy,TOMO)和调强放射治疗(intensity-modulated radiotherapy,IMRT)在早期年轻宫颈癌患者保卵巢根治术后放疗中的剂量学特点。方法:共纳入宫颈癌保卵巢根治术的早期年轻患者21例,同一患者均分别采用TOMO和IMRT两种照射技术设计放疗计划,比较2种计划靶区剂量的适形度(conformity index,CI)和均匀性(homogeneity index,HI),靶区和危及器官(organs at risk,OARs)的剂量学分布以及机器跳数(monitor unit,MU)、治疗时间(delivery time,DT)。结果:采用TOMO放疗技术的肿瘤靶区CI为0.894±0.006,HI为1.082±0.006,均优于IMRT(0.855±0.008,1.106±0.006)(P=0.000,P=0.023),差异有统计学意义。对于卵巢的保护,TOMO计划的V5仅有17.20±0.18,明显小于IMRT计划(38.92±0.70),差异有统计学意义(P=0.000);Dmean(4.21±0.03)也低于IMRT计划(4.82±0.04)。对于其他正常器官,TOMO同样具有剂量学优势,但是TOMO需要更多的治疗跳数(7 729±42),而IMRT的平均治疗跳数为(1 974±23),差异有统计学意义(P=0.000)。两者的治疗时间相当。结论:TOMO技术能获得更好的靶区适形度和均匀性,对于卵巢及盆腔正常器官的保护更优,是早期年轻宫颈癌患者保卵巢根治术后放疗的最好选择。

输尿管支架在宫颈癌术后放疗中的辐射剂量学探讨

高密度植入物会对放疗剂量分布造成影响,本研究探讨放疗时安置输尿管支架的辐射安全性。收集2016年11月~2018年4月在重庆大学附属肿瘤医院安置输尿管支架行术后放疗且宫颈癌患者15例。每位患者行CT定位、靶区勾画和放疗计划设计,实际治疗组为支架组;应用密度填充技术将CT图像上输尿管支架高密度HU值替换为尿液HU值,逐个复制支架组计划,以相同优化参数设计放疗计划,为无支架组。采用蒙特卡罗方法验算两组计划,得到计划靶区(Planning target volume,PTV)和危及器官(Organs-at-risk,OARs)的γ通过率。比较两组靶区适形度指数(Conformal index,CI)、均匀性指数(Heterogeneous index,HI)和OARs受量。结果表明:两组计划γ通过率均满足临床要求;支架组与无支架组靶区CI分别为0.88±0.03和0.90±0.03(p<0.05);两组HI差异无统计学意义(p>0.05);支架组靶区D_(2%)、D_(98%)、D_(mean)和OARs受量高于无支架组,仅小肠及输尿管受量差异有统计学意义(p<0.05);输尿管支架对靶区及OARs剂量贡献率<5%。放疗时安置输尿管支架对宫颈癌术后靶区及OARs辐射剂量有一定影响,其贡献率<5%,临床影响较小,辐射相对安全。

微结构对软硬煤瓦斯吸附特性的影响

针对3组不同变质程度的软硬煤样,采用等温吸附实验分析了不同软硬煤的瓦斯吸附特性;通过低压液氮吸附实验,研究了不同软硬煤的孔隙结构特征,从煤的物理微结构(孔隙结构)角度分析了不同软硬煤的瓦斯吸附控制机理;同时对不同软硬煤样进行了红外傅里叶光谱(FTIR)实验,研究了不同软硬煤的表面化学微结构特征及其对瓦斯吸附行为的微观作用机理.研究结果表明:不同软硬煤样的瓦斯吸附能力差异明显,随煤阶的升高,VL从17.35cm3/g增加到37.89cm3/g,pL在0.88~1.75 MPa范围内变化;肥煤和焦煤软煤的瓦斯吸附量均明显高于同种变质程度的硬煤,而无烟煤则正好相反;软煤的总比表面积始终明显大于对应的硬煤,不同软硬煤样的孔径分布峰值均出现在3~10nm的微孔范围内,微孔所占孔比表面积比例均大于50%,是比表面积的主要贡献者;肥煤和焦煤软煤较同阶硬煤拥有更大的比表面积和更少的含氧官能团,具有超前演化的特征,展现出了更好的瓦斯吸附性能;而无烟煤软煤较硬煤的成熟度更低,含氧官能团含量更高,导致其瓦斯吸附量小于相应的硬煤.煤体瓦斯吸附行为不仅受孔隙结构的影响,还与化学结构紧密相关,在实际应用中应同时予以考虑.