人工智能辅助染色体核型分析技术在产前诊断中的应用研究

背景染色体异常是导致出生缺陷的常见原因,核型分析仍是产前诊断染色体异常的重要方法,也是出生缺陷防控的有效手段,但目前核型分析尤其是染色体图像分割分类主要依靠人工,费时费力。人工智能(AI)是核型分析的一种新方式,研究其在产前染色体核型诊断中的价值具有重要意义。目的探讨AI在产前染色体核型诊断中的应用效果和临床价值。方法选取2020—2022年在无锡市妇幼保健院医学遗传与产前诊断科接受介入性产前诊断、行羊水染色体核型分析的1000例孕妇。采用双线模式:一线AI阅片后,由1名遗传医师审核,二线由另1名遗传医师应用Ikaros核型分析工作站阅片,记录各自的诊断结果及所需时间。样本的最终诊断结果以一线的人工审核和二线的人工阅片结果为准。结果1000例羊水样本中,AI诊断正常核型735例、非整倍体233例、结构异常0例、嵌合体32例。AI辅助遗传医师的诊断结果与遗传医师应用Ikaros系统的诊断结果完全一致,正常核型、非整倍体、结构异常、嵌合体分别是689、233、45、33例。与AI辅助遗传医师相比,AI诊断具有强一致性(Kappa值=0.895,95%CI=0.866~0.924,P<0.01)。AI诊断准确率为95.4%,灵敏度为95.4%,阳性预测值为100.0%。其中,诊断正常核型、非整倍体、结构异常、嵌合体的灵敏度分别为100.0%、100.0%、0、97.0%;阳性预测值分别为100.0%、100.0%、0、100.0%。AI平均诊断用时少于AI辅助遗传医师和Ikaros辅助遗传医师(P<0.001);AI辅助遗传医师平均诊断用时少于Ikaros辅助遗传医师组(P<0.001)。结论AI分析羊水核型的自动化程度高,但识别染色体结构异常的能力有待提高,建议采用AI联合遗传医师阅片的方式应用于临床,以保证产前诊断的质量并提高效率。

不同级别肿瘤中心医师对鼻咽癌调强放疗靶区和危及器官勾画差异比较

目的:评估不同级别肿瘤中心医师对鼻咽癌调强放疗计划靶区和危及器官勾画的个体化差异,为多中心放疗临床试验的质量控制提供数据参考。方法:随机抽取12例不同TMN分期的鼻咽癌患者,3名同一市级肿瘤中心医师以手工方式勾画每例患者的靶区(GTVnx)和危及器官(OAR)。以国家区域级肿瘤中心放疗专家手工修改和确认的靶区(GTVnx)和OAR勾画结构作为标准勾画。采用绝对体积差异比(△V_diff)、体积最大/最小比(MMR)、离散系数(CV)和体积相似性指数(DSC)分别比较不同级别肿瘤中心(市级与国家区域级)医师之间和市级肿瘤中心3名医师之间的器官勾画差异,并进一步比较不同级别肿瘤中心医师对不同TMN分期的鼻咽癌放疗计划器官的勾画差异。结果:不同级别肿瘤中心(市级与国家区域级)医师之间勾画GTVnx体积差异明显,3名医生中的最大△V_diff、MMR和CV分别为97.23%±83.45%、2.19±0.75和0.31±0.14,平均DSC<0.7。同时,他们之间对于左右视神经、视交叉、脑垂体等小体积OAR勾画差异也较大,平均MMR>2.8,CV>0.37,DSC<0.51;但对于脑干、脊髓、左右眼球、左右下颌骨等大体积OAR的勾画差异相对较小,平均的△V_diff<42%,MMR<1.55,DSC>0.7。相比于不同级别肿瘤中心医师之间的勾画差异,市级肿瘤中心3名医生勾画差异有一定的减小。另外,不同级别肿瘤中心医师之间对不同分期的鼻咽癌靶区勾画也存在差异,相对早期患者(I或II期)的靶区勾画,他们之间在对晚期患者(III或IV期)靶区勾画的差异更小,平均△V_diff和DSC值分别为(98.31%±67.36%vs 69.38%±72.61%, P<0.05)和(0.55±0.08 vs 0.72±0.12, P<0.05)。结论:不同级别肿瘤中心医师勾画鼻咽癌放疗计划靶区和OAR存在差异,尤其对早期患者靶区(GTVnx)和小体积OAR的勾画。为确保多中心临床试验的准确性,建议对不同级别医师进行统一培训并审核其勾画结果,以减少差异对治疗结果的影响。

鼻咽癌调强放疗摆位误差对剂量分布影响的研究

目的探讨鼻咽癌(NPC)调强放射治疗(IMRT)中摆位误差对靶区和危及器官物理剂量的影响。方法对6例鼻咽癌患者,应用瓦里安Trilogy直线加速器的机载影像系统(On-Borad-Imager),实时采集CBCT图像,治疗前行CT扫描取得实际图像,将CBCT图像与计划系统的模拟定位CT图像靶中心匹配。采用瓦里安专用的分析软件计算x(左右)、y(头脚)、z(腹背)方向偏移误差,并通过Eclipse 8.6 Version治疗计划系统研究误差在鼻咽癌放疗中对剂量分布的影响。结果系统误差(均差mean)±随机误差(标准差stdev)在x、y、z方向分别为(-0.52±1.2)mm、(-0.22±2.54)mm、(-0.53±1.21)mm,颈部转移淋巴结(GTVnd)总剂量分布变化为0.32%～12.34%,鼻咽原发肿瘤(GTVnx)剂量变化为-0.25%～0.32%,左晶体剂量变化为-12.45%～0.13%,右晶体剂量变化为-17.87%～-0.08%,脊髓剂量变化为-0.18%～8.20%,脑干剂量变化为-5.40%～6.55%。结论鼻咽癌IMRT摆位误差是难以避免的,应用OBI-CBCT系统,进行实时摆位误差校正,尽可能减少系统误差和随机误差,提高摆位精度,使靶区及周围正常组织器官剂量分布准确,为临床放疗提供质量保证。

不同射野角度的鼻咽癌调强放疗计划的比较研究

目的研究不同射野角度的鼻咽癌调强放疗靶区和周围正常组织、危及器官的计划剂量学分布的差异。方法选择11例鼻咽癌患者行调强放疗,每例患者按照相同的处方剂量要求在治疗计划系统中设计3套计划:7野均匀分布为A计划(每野角度间隔51°);前7野为B计划(每野角度间隔42°);非共面7野为C计划(其中共面5野均分,每野间隔72°,非共面2野床角90°,机架角330°及30°)。计划均采用相同的处方剂量条件进行优化,比较3组计划靶区和危及器官的剂量分布、剂量体积直方图(DVH)、靶区适形度指数(CI)、平均剂量Dmean、最小剂量、最大剂量等参数。结果 3组计划靶区的剂量分布基本相同。对于脑干、脊髓所接受的D1剂量,3组计划之间差别较小,均在耐受剂量范围以内,B计划稍大于A计划、C计划。颞叶D33的剂量A计划比B计划、C计划分别降低9.28%、12.38%。对于颞颌关节、腮腺等并行器官所接受的D50剂量,C计划分别低于A计划、B计划,颞颌关节C计划分别比A计划、B计划降低30.47%、33.29%。口腔黏膜的受照平均剂量,C计划分别比A计划、B计划增加10.49%和10.85%。结论鼻咽癌7野调强放疗可以满足靶区的剂量需求,设计个体化的最优调强放疗计划时,应考虑肿瘤体积的大小和生长部位,选择合适的设野和优化条件,有望获得较好的剂量分布,且可明显降低正常组织并发症的发生率。

276例不良孕产及核型异常患者染色体核型分析

目的通过276例有不良孕产史且核型异常患者外周血染色体核型分析,探讨不良孕产史与染色体核型异常的关系。方法收集276例不良孕产史且核型异常患者的临床资料,抽取患者外周血,进行淋巴细胞PHA培养,收集淋巴细胞,胰酶消化吉姆萨染色G显带,分析核型。结果 276例核型异常标本中染色体多态性为173例,占62.68%,平衡异位为62例,占22.46%;性染色体异常为21例,占7.61%。结论染色体异常是导致不良孕产史的重要原因。对其进行核型分析是非常必要的。

鼻咽癌三维适形放疗与常规放疗剂量分布对比的研究

目的对比分析鼻咽癌采用的三维适形放疗(3D-CRT)和常规放疗在照射靶区和周围正常组织、危及器官剂量的分布。方法选择6例首治鼻咽癌,首程常规面颈联合野,在放疗后程全组患者进行CT模拟定位,用三维计划系统为每位患者设计3D-CRT方案,同时再设计双耳前野及双耳前野+鼻前野等3种方案作对比研究。通过3种方案剂量体积直方图(DHV)和剂量截面分布图所显示的数据,评价靶区最小剂量、靶区内平均剂量靶区适合度、危及器官剂量、重要器官剂量。结果 3D-CRT与常规双耳前野放疗方案比较,危及器官50%体积受量差异无统计学意义(P>0.05),其余指标比较差异均有统计学意义(P<0.01)。3D-CRT方案与双耳前野+鼻前野的三野方案比较,所有指标比较差异有统计学意义(P<0.01)。结论在鼻咽癌放疗后程,采用3D-CRT比两种常规放疗能有效地保护脑干、颈髓,同时提高靶区适合度、靶区内最小剂量以及靶区平均剂量,并能减少腮腺、颞颌关节和咬肌的平均剂量和50%体积受量,使其尽可能少照射。

利用拍摄射野验证片测量鼻咽癌放射治疗实施过程的误差

目的探讨鼻咽癌放射治疗过程中通过拍摄射野验证片来实施质量控制和分析误差产生的相关因素。方法利用双曝光照相技术拍摄验证片,将验证片上标记点的影像("+"字金属点)连成参考坐标系,与计划片对比,测量和分析验证片与计划片之间的误差。结果等中心处位移矢量,偏转角度,射野内解剖骨性结构及周围危及器官(OAR)射野形态变化大于3mm的位移或绕射束中心旋转轴的变化大于3度,不予治疗查找原因。判断出是放射治疗时摆位误差,抑或是挡块制作时形状和位置的误差,加以针对性纠正。结论拍摄验证片是较有效的放射治疗质量控制方法,同时可验证患者个体化射野不规则挡块的位置和形变。具有"+"连接注入五个铅金属点的有机玻璃刻度板的使用,使射野验证片参考标记点可量化到具体数据,对分析误差尤为重要。

容积调强放射治疗多叶准直器质量保证方法

目的:研究容积调强放射治疗模式下多叶准直器质量保证的方法。方法:检测容积调强多叶准直器(Multileaf Collimator,MLC)叶片运动到位精度,分析Rapid Arc在不同条件下MLC误差变化。选取6例直肠癌容积调强病人,自编软件采集MLC治疗日志文件,读取实际治疗时每条弧各个控制点的MLC各个叶片的位置,代替计划文件中的叶片位置信息,重新导入治疗计划系统并进行三维剂量重建。与治疗计划比较,分析叶片位置误差及其导致的剂量学差别。结果:MLC的到位精确度分析显示,各分次的MLC图像极度吻合,匹配良好;6例容积调强病人叶片位置误差均<2 mm,大部分误差集中在0.05 mm^1 mm范围内。MLC叶片位置误差对计划靶区V45的影响较大,差异有统计学意义;叶片误差对小肠、膀胱、股骨头等危及器官的影响较小,差异无统计学意义。结论:MLC叶片位置精度影响到治疗计划剂量的精度,需要进行严格的质量保证。

基于模糊纹理谱的胶囊内窥图像识别

受消化道蠕动和光照等因素的影响,常用计算机辅助分析方法对胶囊内窥图像的识别结果不佳。为此,提出一种基于模糊纹理谱的胶囊内窥图像识别方法。在图像的各个分量上引入模糊纹理谱,分别提取特征向量,并利用BP人工神经网络进行训练和识别,对不同分量图像采用投票原则确定最终识别结果。实验结果表明,该方法对内窥图像中正常图像和肿物图像的识别率达到92%,可有效辅助临床医生对胶囊内窥图像的筛查工作。

CBCT在盆腔肿瘤放疗摆位中的临床应用

目的应用Vrian Trilogy锥形束CT(CBCT)分析盆腔部调强放射治疗中的摆位误差,为设计放疗临床靶区(CTV)外放到计划靶区(PTV)提供数据参考。方法 30例盆腔肿瘤患者均采用调强放疗技术,真空袋固定,首次治疗均需行CBCT扫描,以后每周扫描1次,将CBCT图像和计划CT图像进行自动及手动匹配,获得X(左右)、Y(头脚)、Z(前后)方向的偏移数据,以判断摆位的准确性。结果患者首次摆位后行CBCT扫描,其在X、Y、Z方向上的误差分别为(1.73±0.62)mm、(5.63±0.13)mm、(2.81±0.52)mm;经纠正后的误差明显降低,且与首次摆位后的误差相比,有统计学意义(P<0.05);但在治疗过程中的再次摆位误差较纠正后显著增加(P<0.05);根据MPTV的计算公式(M=2.5∑总+0.7总σ),纠正前X、Y、Z方向的MPTV分别为4.58 mm、11.82 mm、6.45 mm,纠正后X、Y、Z方向的MPTV分别为1.78 mm、2.84 mm、2.14 mm。结论使用CBCT扫描系统,能较准确、高效地修正摆位误差,提高治疗精确度,并为治疗单位准确设定计划靶体积(PTV)提供了依据。

早期鼻咽癌Rapid Arc和IMRT计划的剂量学对比

目的:分析和比较早期NPC患者IMRT和Rapid Arc两种治疗技术的剂量学差别。方法:选取10例早期NPC病例分别对10例病例做IMRT和Rapid Arc计划,肿瘤计划靶区分为PTVnx、PTV60。PTVnx处方剂量为70 Gy,PTV60为60 Gy。比较两种方法的DVH图,等剂量分布和治疗时间。结果:两种不同计划中的靶区分布,PTVnx分布差异不大,但是RapidArc计划中的PTV60高剂量区明显多于IMRT计划。对其它正常组织来说,脊髓、脑干、腮腺、颞叶、视神经有着显著性差异。结论:对于早期NPC病人,Rapid Arc技术在剂量学上比IMRT技术有其更多的优势,不仅可以缩短治疗时间,而且其它一些正常组织也可减少受照剂量。

全中枢神经系统调强放疗技术的应用

目的探索调强放射治疗技术在改善全中枢放疗整体靶区剂量分布均匀性方面的应用价值.方法对6例全中枢放射治疗患者,分别采用常规适形技术（CRT）和调强射野叠加逆向优化技术进行计划设计.对比2种方法靶区、正常组织剂量分布和衔接区域剂量均匀性差异.结果调强组的靶区整体剂量覆盖和剂量均匀度均得到显著改善.靶区体积各项指标D98%、D2%、V95%、V110%分别为IMRT（95.2%、113.8%、98.1%、11.9%）,优于常规组（89.7%、124.1%、88.6%、25.4%）,脊髓剂量均匀性由57.7% ～118.5%提高到96.5% ～108.8%,各项指标差异均具有统计学意义,P值均〈0.01.±5mm的头脚方向摆位误差引起衔接区域脊髓中轴剂量变化范围从常规组的160% ～35% 降低到110% ～95%.结论采用调强射野叠加优化技术可明显改善靶区剂量适形度和均匀性,并能有效减小摆位误差对衔接区域剂量的影响.

等中心偏移误差对容积调强放疗计划的剂量影响

目的:通过移动等中心模拟系统误差,探讨系统误差在鼻咽癌容积调强放疗中对剂量分布的影响。方法:分别制定10例鼻咽癌容积调强放疗计划,在治疗计划中移动等中心,假设在每次治疗时所有的射野都向同一方向偏移,分别模拟进床1mm,2mm,3mm;升床1mm,2mm,3mm;左移床1mm,2mm,3mm,在不改变优化条件的情况下,重新计算剂量分布。同时,用γ分析法比较原计划和移动等中心后的计划的冠、矢状位通量分布的差异。结果:脊髓随着各方向摆位误差的增加,最大剂量在不断增加;左侧腮腺随着各方向误差的增大不断增加;脑干随着x、z方向误差的增加,最大剂量也在增加,随着y方向误差的增加,最大剂量却在下降;右侧腮腺随着y、z方向误差的增加,平均剂量不断增加,随着x方向误差的增加,平均剂量在下降。PTV60、PTV70靶区的D_(95)剂量学统计中,没有明显规律,差异也没有统计学意义。在3mm误差范围内,PTV60、PTV70靶区Dmean随着各方向误差的增大,没有明显变化。在进行平面剂量比较时,通过γ分析法显示:单方向3mm的摆位误差,(1%,1)的通过率在85%左右,(2%,2)的通过率在92%左右,(3%,3)的通过率在98%左右,其中y方向摆位误差比x、z方向对剂量影响更为敏感一些。结论:当摆位误差在3mm以内时,腮腺、脑干、脊髓的剂量变化受到摆位误差的影响较大;靶区剂量受到的影响不明显,通过γ分析法也能证明这一点,而且y方向摆位误差比x、z方向对剂量影响更为敏感一些。

MRI/CT融合与增强CT对鼻咽癌靶区勾画的比较

目的评估MRI/CT影像融合对鼻咽癌靶区勾画的精确性。方法对2009年1月～2009年6月收治的初治鼻咽癌患者32例,分别基于MRI/CT融合图像及增强CT图像勾画GTV并计算比值,定义比值介于0.9与1.1之间为两种靶区勾画方法体积接近,否则为差异明显。结果两种靶区勾画方法体积接近的仅8例,占25%,而75%的病例,两者体积差异明显。差异明显病例与其鼻咽肿瘤在MRI及CT影像中所显示的侵犯范围不同有关。结论由于MRI在显示鼻咽肿瘤方面明显优于CT,但却不能完全替代CT,MRI/CT影像融合能把MRI与CT图像结合,互补不足,其显示鼻咽肿瘤的情况优于单独的MRI或CT图像,故MRI/CT融合图像能提高靶区勾画的准确性,更利于精确放疗的实施。

鼻咽癌常规放疗迟发性反应与改进放疗技术的建议

目的：分析经改用面颈联合野后的迟发性反应状况及原因，并提出改进常规放疗技术的一些建议。方法：收集1997年3月至2006年3月初治鼻咽癌206例资料。患者给予60Co或6MV—X线放疗，第一阶段采用面颈联合野＋下颈前切野，第二阶段耳前野＋颈前大切线野照射，第三阶段再次缩小耳前野，颈部行深部x线小野照射至根治剂量。受损器官或组织的迟发性反应参照RTOG／EORTC的SOMA分级标准判断。结果：全组206例鼻咽癌患者出现不同程度的唾液腺损伤，且不可逆转。颈部软组织的迟发性反应检出率85．9％。后组颅神经损伤44例，占颅神经损伤的84．6％。结论：面颈联合野二野照射方法，其高剂量区分布于两侧的颞底部、颞颔关节、腮腺、颈部Ⅱ区软组织等处；颈前大切线野，其上界与耳前野的后下角相重叠，使该区照射剂量过高。两者是造成鼻咽癌常规放疗迟发性反应发生率仍较高的基本原因。鼻前面颈联合野三野照射方法可明显改善剂量分布。

线虫PCR:直接针对秀丽线虫进行PCR扩增基因组DNA的新方法

目的:直接针对秀丽线虫进行PCR反应,以便快速扩增基因组DNA,从而提高钓取目的基因和鉴定基因组是否发生突变的效率。方法:根据生物信息学分析,针对不同基因设计单重或多重PCR引物;在不含Taq DNA聚合酶的PCR反应体系中加入蛋白酶K消化秀丽线虫染色体中的组蛋白,然后加入Taq酶,直接针对野生型或突变型秀丽线虫个体进行PCR反应,无须提前制备基因组DNA。结果:用该方法能直接从秀丽线虫体内的基因组DNA中扩增出目的基因片段,与常规预先制备基因组DNA为模板的扩增产物条带位置一致,且特异性更高。同时,针对不同基因的多重PCR亦能扩增出理想的目的基因片段。结论:直接针对秀丽线虫进行PCR能够实现基因组DNA的快速扩增和鉴定,在保证反应特异性的同时,还能显著提高PCR反应的灵敏度,为秀丽线虫基因组的快速鉴定提供了一种便捷方法。

鼻咽癌放疗后鼻腔副鼻窦复发的影响因素

目的回顾分析鼻咽癌放疗后鼻腔副鼻窦复发的特点,探讨局控失败原因和治疗建议。方法对初治鼻咽癌放疗后出现鼻腔副鼻窦复发的26例患者的临床资料进行分析。结果单腔窦复发11例,多腔窦复发15例;原位复发46.2%,邻近部位复发42.3%,远隔部位复发11.5%;在剂量分布上,野内复发11.5%,边缘复发65.4%,野外复发23.1%,复发再治中位生存期仅13个月。结论鼻咽癌放疗后鼻腔副鼻窦复发预后差,死亡率高,生存期短;多腔窦复发的颅内侵犯,远地转移及颈淋巴结转移率均明显高于单腔窦复发,预后更差。放射剂量分布欠合理是局控失败的主要因素。建议采用鼻前面颈联合野加双侧面颈联合野的三野照射技术,可明显改善鼻腔及副鼻窦的剂量分布。

高校师资队伍人才结构浅析及对策

高等院校的主要任务是培养社会所需要的合格人才。高校教师又是决定教学、科研质量的主导性因素。因而,师资队伍的内部结构是否合理,直接关系到这支队伍整体效能的发挥。特别是随着改革开放的深入发展,社会主义市场经济的大潮冲击着高等教育的今天,更显得十分紧迫。

鼻咽癌调强放疗中解剖结构改变对剂量学的影响

目的:研究鼻咽癌调强放疗中正常组织结构的改变及其对腮腺、脊髓、脑干剂量的影响。方法:选取10例初治鼻咽癌患者,全程行调强放射治疗。在疗中第五周再做一次CT扫描,CT扫描条件尽量与初次保持一致。把新的CT图像传输到Eclipse计划系统,与第一次CT原始图像进行融合。在新的CT图像上勾画腮腺、脊髓、脑干,找准与原始CT图像对应的中心点。移植原始计划到新的CT图像上,进行剂量计算。比较分析腮腺和轮廓的变化以及其对腮腺、脊髓、脑干剂量的影响。结果:靶区中心层面外轮廓平均横径由原来的14.52cm缩小到了14.04cm(P=0.003),左侧腮腺体积缩小了19%(P=0.001),右侧腮腺体积缩小了11%(P=0.004);左侧腮腺平均剂量增加了6.1%(P=0.005),右侧腮腺平均剂量增加了4.8%(P=0.005),脊髓最大剂量(D1%)增加了4.7%(P=0.002),脑干最大剂量(D1%)c差别无统计学意义。结论:IMRT治疗过程中鼻咽癌患者出现腮腺缩小,外轮廓横径缩小,导致腮腺平均剂量增加,脊髓最大剂量增加。对于腮腺体积变化较大或消瘦较快的患者,应重新行CT扫描,然后执行新的计划,最大程度使患者得到精确的放射治疗。