目的:开发并评估一种针对治疗计划系统（TPS）的调强放疗（IMRT）无监督自动计划方案，使其能够模拟人工进行治疗计划的自动优化。方法:回顾性分析2022年3月至2023年3月浙江省肿瘤医院已经完成放疗的25例胃癌患者资料，患者年龄40~60岁，其中训练集7例，测试集18例。所有患者均采用相同的临床处方剂量标准45 Gy分25次，并接受飞利浦大孔径腹部CT扫描，扫描层厚为5 mm。基于深度强化学习（DRL）框架，提出一种多智能体优化决策网络（MOPN），对多个优化目标进行调整，从而模拟临床人工计划设计的过程。所有病例的自动计划方案均借助Eclipse脚本应用程序接口（ESAPI）进行代码编程，由MOPN模型自动生成。利用Wilcoxon符号秩检验比较自动计划方案与人工计划方案在相关剂量学指标间的差异。结果:初始优化目标经过MOPN调整后，自动计划的平均得分由（576.1±221.2）分上升至（1852.8±294.9）分。与临床人工计划相比，MOPN自动计划在脊髓D max、肝D mean和肝V 5 Gy方面分别降低了21.4%、9.8%和11.5%。 结论:MOPN模型借助ESAPI工具完成了与TPS的数据互通，同时也实现了胃癌IMRT治疗计划的自动化设计。经过训练的MOPN模型可以模仿计划者在优化过程中的人为操作来调整多个目标，逐步改善计划质量。

目的:研究螺旋断层调强放疗(HT)靶区外沿纵向剂量跌落的变化规律及影响因素，以便对临床关于计划衔接、靶区预处理以及执行效率等方面的应用进行指导。方法:回顾性选取2019年12月份郑州大学第一附属医院放射治疗部收治的8例头颈部肿瘤患者资料作为研究对象，使用德国西门子SOMATOM Definition AS大孔径定位CT在获得层厚为1 mm的头颈部图像中勾画计划靶区和剂量跌落结构。在计划设计时射野宽度(FW)分别选择5.0、2.5和1.0 cm，螺距分布选择0.430、0.287和0.215，调制因子使用默认值1.8，剂量计算网格选择最精细0.195 cm×0.195 cm，其余计划参数都保持一致。按照不同参数分别进行计划设计，并将结果进行单因素方差统计分析。结果:研究显示同一射野宽度下不同螺距变化曲线重合，因而螺距对剂量跌落没有影响，不同射野宽度变化曲线相互独立说明射野宽度对纵轴双向剂量跌落有影响，靶区外沿纵向的剂量跌落速度与射野宽度成反相关系：即射野宽度越大剂量跌落速度越慢，半影区越大；反之射野宽度越小剂量跌落速度越快，半影区越小。当剂量跌落至处方剂量50%时距靶区纵向边界的距离近似约等于射野宽度一半，而对于距靶区边界不同距离处的剂量值可通过拟合公式计算得到。射野宽度和螺距对靶区的适形度指数(CI)和均匀性指数(HI)影响较小，相对而言射野宽度为2.5 cm时靶区最佳。总治疗出束时间随射野宽度和螺距的增大而逐步降低。结论:当靶区分段治疗需要考虑计划衔接、执行效率及沿纵向剂量跌落控制时，可选择最佳的射野宽度、螺距等计划参数或根据纵向剂量跌落公式对衔接处靶区进行内收处理，以达到理想的剂量分布。

目的:分析飞利浦大孔径CT六年运行故障原因，找出共性问题，制定相应保养方案并对未来几年故障发生率进行模拟预测。方法:收集2012-2018年间大孔径CT故障数据，使用SPASS 19.0软件中曲线估计功能分析故障发生次数与时间的关系，并做出预测；使用帕累托图分析功能分析故障类型。结果:6年共发生故障28次，其中刚使用半年内，故障发生率最高(5次)，随后趋于平稳。经曲线估计得到线性函数模型为 y＝-0.033 x＋2.099( R2＝0.003)，未来3年内每半年发生故障次数约2次。帕累托图显示发生数据采集故障16次，其中治疗床和供电电源系统故障分别为3次，占比达71%，是主要故障来源。 结论:大孔径CT故障统计分析有助于科室维修人员更好了解CT，制定有效保养方案，减少故障发生，并对未来故障发生率有个预判。

目的:使用精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸肽(RGD)修饰骨仿生支架并探究其应用于大鼠股骨缺损区的成骨性能.方法:通过三维(3D)打印技术制备聚乳酸-羟基磷灰石支架(PLA-HA),在其表面修饰甲基丙烯酰化明胶(GelMA)和RGD构建复合水凝胶支架PLA-HA/GelMA/RGD(PHD),扫描电镜(SEM)表征支架表面形貌,CCK-8实验评估骨髓间充质干细胞(BMSCs)增殖能力.将18只SD大鼠随机均分为3组(n=6)制备股骨缺损模型,分别植入PLA-HA/GelMA(PHG)、PHD支架,空白对照组不植入.于术后4周拍摄Micro-CT测算骨缺损面积和新生骨指标,并对缺损区的股骨样本进行HE染色和Masson三色染色观察组织学形态.结果:SEM观察到支架和水凝胶孔径明显,同时水凝胶稳健的连接到支架表面;CCK-8结果显示与PHG组相比,PHD组显示细胞增殖活性更佳.术后4周,Micro-CT三维重建图像显示空白组和PHG组新骨形成较少,PHD组骨缺损内部见大量新骨形成,同时定量分析发现该组骨体积分数、骨小梁厚度均显著大于空白组和PHG组.组织学染色结果显示PHD组形成连续且致密的骨组织.结论:负载RGD的PLA-HA骨仿生支架在体外具有促进成骨细胞增殖的能力,同时在体内诱导大鼠股骨缺损区新骨形成,成功地实现了早期骨缺损修复.

目的:在满足儿童放疗对模拟定位图像质量要求的前提下,通过模体扫描优化模拟定位CT参数设置,以降低放射辐射剂量.方法:使用CatPhan700模体模拟儿童体部,使用飞利浦24排大孔径螺旋模拟定位CT,在不同毫安秒(mAs)和不同管电压(kV)下扫描模体获取CT图像.mAs范围设置60～400 mAs,每间隔20 mAs进行1次扫描,kV设置80、100、120 kV.图像评价参数包括图像噪声N10和SD均值、均匀性、低对比度分辨率、高对比度分辨率和Air、Acrylic、50%bone、LDPE、20%bone、Teflon、Polystyrene、DelrinTM、Lung、PMP、Water等物质的HU值稳定性.读取模拟定位CT系统自动计算的CTDIVol和DLP以评价辐射剂量.结果:在100 kV条件下,随着mAs增加,CTDI和DLP均呈上涨趋势,数据拟合均为线性关系,斜率分别为0.0345和0.9324.随mAs增加,图像噪声呈非线性下降趋势,mAs从60增加到140 mAs时,N10和SD分别从0.25%和3.74 HU下降到0.14%和2.54 HU,当mAs≥180 mAs,N10在0.10%～0.12%波动,SD均值在2.0～2.5 HU波动,下降趋势明显变缓.当mAs从60 mAs增加到200 mAs时,图像低对比度分辨率迅速从0.53降低到0.29.图像均匀性、高对比度分辨率、不同物质HU值,受mAs影响较小.不同管电压扫描结果相比,100 kV、200 mAs的图像质量与120 kV结果相当,80 kV的图像质量无法达到临床要求.结论:为保证辐射剂量尽可能降低,对于模拟直径20 cm的圆柱体,管电压设置为100 kV时,mAs应选择在200 mAs.在实际儿童放疗模拟定位扫描中,可根据该模体结果和儿童的实际体型特征,微调扫描参数设置,以满足辐射防护最优化原则.

目的 评价3D打印含镁(Mg)聚己内酯(polycaprolactone,PCL)支架在大鼠颅骨缺损模型中的骨修复效果.方法 通过3D打印技术制备掺杂Mg微粒的PCL支架,以纯PCL支架为对照组,用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)观察两种支架的表面形貌,用能谱分析仪(energy dispersive spectroscopy,EDS)分析表面元素成分,并通过接触角仪和电子万能试验机对其材料学性能进行表征.此外,将PCL-Mg支架浸入磷酸盐缓冲液中,连续28 d检测镁离子的释放行为.本研究已通过单位伦理委员会审查批准.建立SD大鼠颅骨临界尺寸缺损模型,根据植入支架材料不同,15只SD大鼠分为3组:PCL组、PCL-Mg组和对照组(未作处理),每组5只.术后4周和8周进行micro-CT扫描检测分析,并在8周后获取颅骨缺损区样本及大鼠主要脏器进行组织学染色.结果 通过3D打印技术制备掺杂Mg微粒的PCL支架孔径为(480±25)μm,纤维直径为(300±25)μm,孔隙率约为66％.PCL-Mg支架含Mg 1.0 At％,表明Mg微粒的成功掺杂.PCL-Mg支架的接触角为68.97° ±1.39°,压缩模量为(57.37±8.33)MPa,相较PCL支架显示出更好的润湿性和机械强度.在术后4～8周的观察期内,与对照组及PCL组相比,在PCL-Mg组大鼠颅骨缺损区观察到最佳的新生骨形成,其骨再生指标新生骨体积、骨体积分数、骨表面积、骨表面积组织体积比、骨小梁厚度、骨小梁数和骨矿物密度均显著优于对照组、PCL组.另外,H&E染色、Glodner染色和VG染色结果显示PCL-Mg组诱导较多的矿化新生骨形成,同时主要脏器H&E染色提示良好的生物安全性.结论 PCL-Mg支架能够促进骨缺损的修复,为颌面部骨缺损修复提供了新的支架材料选择,具有潜在的临床应用前景.

目的:基于AccuLearning自动勾画训练系统探讨儿童全骨髓全淋巴照射(TMLI)靶区和危及器官自动勾画的可行性.方法:选取2018年至2022年期间30例接受TMLI照射的儿童患者进行研究.患者取仰卧位,采用飞利浦大孔径CT获取CT图像,对靶区和危及器官进行手动勾画和修改,将CT图像和勾画的靶区及危及器官轮廓传至AccuLearning系统,进行自动勾画模型的训练、验证和测试.对测试集中的6例TMLI患者自动勾画结果使用Dice相似性系数(DSC)、95%豪斯多夫距离和平均表面距离进行评估.结果:在6例测试集数据中,除晶体难以被自动勾画以外,其它各个靶区和危及器官中仅有1例患者的胃部DSC值为0.59,其余均大于0.70;6例患者胃的平均DSC值为0.76,其余各器官平均DSC值均大于0.80.结论:通过该模型自动勾画的靶区和危及器官经简单修改后可满足临床计划设计要求.

目的:制备一种精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸环肽(cRGD)修饰、Zn2+掺杂并负载双硫仑(DSF)的树枝状介孔硅纳米颗粒,初步研究其对结直肠癌CT26细胞的靶向杀伤作用.方法:采用水热合成法将Zn2+锚定在树枝状介孔硅纳米颗粒的骨架中,再将DSF负载在介孔孔道中,偶联靶向配体cRGD到纳米颗粒的表面,得到具有靶向功能的纳米颗粒DSF@Zn-DMSN-cRGD.采用透射电镜(TEM)检测DSF@Zn-DMSN-cRGD的表面形貌,通过能谱面扫得到元素映射图验证其中的元素分布,通过激光粒度仪检测其粒径与电位变化,使用红外光谱仪检测表面主要化学键.通过TEM观察载体Zn-DMSN在pH6.5和pH7.4的模拟体液中共培养后的形态,采用细胞摄取实验检测cRGD修饰的Zn-DMSN靶向CT26细胞的能力,采用CCK-8法、Calcein-AM/PI染色法和流式细胞术检测DSF@Zn-DMSN-cRGD对CT26细胞的杀伤能力及对细胞凋亡的影响.结果:TEM观察表明DSF@Zn-DMSN-cRGD表面具有多孔径,元素映射结果显示Zn元素和DSF成功负载在纳米颗粒表面,红外光谱仪检测结果表明cRGD成功偶联在DSF@Zn-DMSN介孔硅复合载体的表面,电位粒径结果显示粒径较未偶联cRGD前稍大,电位明显增加(P<0.000 1),TEM观察发现Zn-DMSN在微酸性环境中其骨架崩解明显增多,细胞摄取实验结果表明经cRGD修饰后的Zn-DMSN被CT26细胞内吞的效率显著增加(P<0.05).CCK-8法、Calcein-AM/PI染色法和流式细胞术检测结果说明DSF@Zn-DMSN-cRGD能够高效杀伤CT26细胞(均P<0.000 1)并诱导细胞发生凋亡(均P<0.000 1),而对正常地肠上皮细胞NCM460无明显损伤.结论:成功合成了一种掺杂锌、负载DSF并偶联cRGD的纳米颗粒DSF@Zn-DMSN-cRGD,其载体Zn-DMSN骨架具有良好的pH降解性,其中的cRGD能促进纳米颗粒被CT26细胞靶向内吞;在体外实验中,Zn-DMSN-cRGD能够对结直肠癌CT26细胞产生强烈的靶向细胞毒性.

背景:关节骨软骨缺损是目前骨科医生面临的难题,传统修复方法难以取得满意疗效,以羟基磷灰石-聚乙烯醇为基础的复合水凝胶材料是目前研究的一个方向.目的:制备羟基磷灰石-聚乙烯醇/胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶,表征其物理学特征,验证其植入体内后的组织相容性及细胞黏附增殖能力,探讨其对兔骨软骨缺损的修复效果.方法:利用3D打印技术制备圆柱状多孔聚乳酸支架(孔径分别为1.2,1.4,1.6,1.8 mm),再将聚乙烯醇及羟基磷灰石混合乳液灌入聚乳酸支架中,经过冻融及二氯甲烷溶解后制成羟基磷灰石-聚乙烯醇水凝胶.然后将胶原-壳聚糖-明胶混合液灌入羟基磷灰石-聚乙烯醇水凝胶中,利用京尼平进行交联,最后经乙醇清洗及冷冻干燥制成羟基磷灰石-聚乙烯醇/胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶,表征4组水凝胶的物理学特征,筛选性能最优的水凝胶进行后续实验.将羟基磷灰石-聚乙烯醇水凝胶、胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶分别植入SD大鼠皮下,苏木精-伊红与Masson染色观察材料表面的细胞黏附生长状况.在15只兔双侧膝关节股骨滑车制作骨软骨缺损(直径5 mm、深6 mm)模型,左侧植入复合水凝胶(实验组),右侧未植入任何材料(对照组),Micro-CT及组织学检测来评估其对骨软骨缺损的修复效果.结果与结论:①综合孔隙率、含水率、力学测试及扫描电镜结果,得出孔径1.2 mm的羟基磷灰石-聚乙烯醇/胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶更符合天然软骨的一般特性,用于后续实验;②苏木精-伊红与Masson三色染色显示,随着材料植入大鼠皮下时间的延长,两种材料周边黏附的细胞均明显增多,其中胶原-壳聚糖-明胶植入后的细胞增殖状况更好,可见大量细胞长入其形成的网状结构,且网状结构也逐渐降解;③在兔骨软骨缺损实验中,至术后8周时,Micro-CT检查显示实验组植入的材料和周围骨-软骨整合良好,其表面及内部均有部分骨长入,对照组软骨及软骨下层仍然存在明显的缺损,未形成有效修复;苏木精-伊红与甲苯胺蓝染色显示,实验组植入复合水凝胶4-8周后即与周围骨软骨发生整合,随着时间的延长材料表面逐渐有新生软骨形成,至12周时缺损处大部分被新生软骨覆盖,软骨下层也出现良好的骨长入;对照组至术后12周虽然深层骨缺损大部分修复、浅层的软骨及软骨下骨缺损也有一定程度修复,但主要被纤维组织及部分纤维软骨替代;④结果表明,羟基磷灰石-聚乙烯醇/胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶材料可仿生天然软骨的结构和功能,在动物实验中能有效修复骨软骨缺损.

影像技术的迅速发展使科学家和临床医生能够准确地了解疾病的发病机制和病理过程,并根据患者的情况制订个性化的治疗策略.将各种成像手段与造影剂相结合,可实现对疾病的精准诊断.金属有机骨架(MOFs)具有孔隙率高、孔径可调、易于后修饰等特点,在生物医学影像领域中得到了广泛的研究.本文选取了 MOFs 中较为经典的材料ZIF-8,从其高负载率与易修饰等角度出发,重点介绍了ZIF-8 与多种分子影像造影剂相结合所形成 ZIF-8 复合造影剂在光学成像、光声成像、磁共振成像、计算机断层扫描成像(CT)等不同医学成像平台的巨大应用价值,此外还阐述了 ZIF-8 应用于生物医学影像所面临的重大挑战,并对该领域未来的研究方向进行了展望.