该文研究了1.5 T/3.0 T磁共振(magnetic resonance imaging,MRI)环境下2个相邻的骨科植入物的射频场相互耦合对射频致热的作用.当患者佩戴多个相邻的植入物时,这些植入物之间的相互作用可能会增加射频致热.采用骨板和骨钉作为例子,通过基于惠更斯原理的数值模拟计算并提取热点位置的入射和散射电场向量的振幅和方向,以分析其他相邻植入物的影响.结果表明,不仅入射场的存在会导致强耦合效应,强散射场也会起作用,通过惠更斯源可以得到器械之间产生的一阶和二阶散射场,如果在一定区域内,一阶和二阶电场项相互叠加,则双植入物系统的射频致热风险会增加.

目的:初步研究放疗同期联合肿瘤治疗电场(TTF)治疗恶性胶质瘤时，TTF阵列对放疗摆位精度的影响。方法:使用kV级锥形束CT(CBCT)以及X射线容积成像系统(XVI)，分别对29例常规放疗患者和12例TTF同步放疗患者进行放疗摆位验证分析，在左右(Lat)、头脚(Lng)和胸背(Vrt)、侧旋(Roll)、侧倾(Pitch)和旋转(Rtn)6个方向上评估放疗摆位中心和治疗计划中心的误差。根据摆位误差数据重新确定计划中心点，并在不改变射野参数的条件下，重新计算剂量分布，评估计划靶区(PTV)和临床靶区(CTV)的 V40、 Dmean、 D98%、 D2%，以及头皮组织的 Dmean、 D20 cm 3、 D30 cm 3。 结果:行TTF同步放疗的患者在佩戴TTF阵列时，摆位误差朝脚方向平均增加了2 mm，最大增加了3.5 mm；朝背方向平均增加了1.3 mm，最大增加了2.7 mm；Roll和Rtn方向的摆位误差均向一侧增加了1.1°。PTV的 V40最大下降了4.78%， D98%最大下降了6%，头皮的 Dmean最大增加2.6%， D20 cm 3最大增加3.2%， D30 cm 3最大增加3.5%。CTV及PTV其余剂量参数偏差均在2%以内。 结论:TTF阵列对患者的Lng和Vrt方向的摆位误差有较明显的影响，并且增加了Roll和Rtn方向的摆位难度，Lat方向和Pitch方向无明显误差；摆位误差过大会明显降低PTV的剂量。

人工耳蜗植入(CI)后电极阵列产生电刺激时,耳蜗内电流电压分布情况可通过电极记录并体现为阻抗或跨阻(impedance/transimpedance).跨阻矩阵(transimpedance matrix,TIM)测量是利用人工耳蜗遥测功能的一种客观测量工具,具有操作简便、数据处理快捷、结果准确的特点,近年来在人工耳蜗植入术中应用已有报道,并在术中电极位置的评估、术后心理物理响度及神经兴奋扩散的测量等方面展示出相应的应用潜力.本文将介绍跨阻矩阵测量的原理与方法,并回顾跨阻矩阵测量在人工耳蜗植入领域应用的主要研究进展.

在磁共振检查中,植入物与射频场相互作用会引起周围人体组织发热,甚至造成组织损伤.评估植入物射频热效应需要进行植入物电磁建模、电磁模型验证和虚拟人体仿真.其中,构建用于电磁模型验证的测试环境是射频热效应评估的重要环节.研究建立了包括射频发生系统、电磁场量测系统和机械臂定位系统的硬件环境,使用基于Python的软件开发平台实现了自动化控制软件环境,形成了高精度、自动化的集成测试环境.研究结果表明,该测试环境形成的电场与计算机仿真得到的电场具有较好的一致性,可以用于植入物射频热效应评估.

在MRI检查中,植入物射频致热会对植入物佩戴者造成安全性影响.在人体中各组织电导率差异显著,而介质电导率又会对射频电场的分布造成影响,因此,需要对不同介质电导率的射频致热进行研究.该文从分析MRI射频致热的原理出发,构建了鸟笼线圈、ASTM标准体模和导线模型,并选取了数个人体中的典型组织电导率作为实验中的介质电导率.之后在64 MHz频率下计算导线的功率沉积.结果表明,介质电导率不会对电场和功率沉积的分布造成影响,不同电导率下热点分布不变;介质电导率越小,导线功率沉积越大,导线射频致热的温升越大;电导率与功率沉积的变化近似线性.而在2 W/kg全身特定吸收率的限值下,电导率减小,导线功率沉积急剧变大.

背景:目前心脏消融手术中主要使用三维磁场定位和三维电场定位两种导管定位方法,但所需设备均较昂贵.目的:将超声探头与消融导管组合起来提出一种新的消融导管定位方法.方法:通过人体全身解剖数据集获取人体心脏的三维数据,建立心内膜表面的三维矢量模型;设计计算定位用超生探头的基本参数及扫描策略,编制相应的仿真计算软件;以所建的三维心内膜矢量模型为照射目标,通过仿真计算获得超声探头的探测数据;对仿真得到的探测数据进行数据处理,获得由探测数据重建的目标表面特征;将重建的目标表面特征与所建矢量模型的表面特征进行匹配,最终反求确定探头的位置.结果与结论:基于解剖数据集建立了精确的心内膜三维模型,并通过对其的模拟超声照射获得了超声曲面探测数据,重建的曲面模型精度高,与所建的心内膜三维模型上的目标区域有较好的匹配性,反求出的探头位置与其理论位置误差满足定位精度要求.利用超声成像技术实现对消融导管探头的术中定位方法,能够实现导管探头在心脏中的精确定位,为手术实施提供精确可靠的导航作用.

改良电休克和磁休克均是重度抑郁症的有效治疗方法,改良电休克治疗疗效较好但会使患者产生认知和记忆障碍的副作用,而磁休克治疗几乎不会产生副作用,但疗效相比于改良电休克较弱.为研究造成这两种不同结果的原因,本文对比了改良电休克和磁休克治疗方法在真实大脑中产生的电场强度及其空间分布的差异,并通过有限元方法对由磁共振成像得到的真实头模型进行改良电休克和磁休克治疗的电场强度仿真计算.改良电休克治疗仿真的电极位置使用双边刺激的标准位置,磁休克治疗仿真的线圈形状为圆形线圈.使用电场强度与神经激活阈值的比值分布评估大脑中的刺激强度及刺激的聚焦性.结果显示,改良电休克治疗在脑区中产生的刺激强度比磁休克治疗更强,且激活脑区范围更广;其在灰质区域的刺激强度是磁休克治疗的 17.817 倍,在白质区域的刺激强度是磁休克治疗的 23.312 倍,在海马组织中产生的刺激强度是磁休克治疗的 35.162 倍.改良电休克治疗激活了超过 99.999％ 的脑区,然而磁休克治疗只激活了 0.700％ 的脑区.因此,与磁休克治疗相比,在脑区中产生的刺激强度更强、激活脑区范围更广可能是改良电休克治疗疗效更好的原因.另一方面,改良电休克治疗在海马组织中产生的高强度刺激可能是造成认知和记忆障碍副作用的原因.基于本文研究结果,期待未来可以研究更精确的临床量化治疗方案.

目的 探讨二甲双胍对生物电场诱导的肺癌H1975细胞定向迁移和增殖的作用及其分子机制.方法 利用外加直流电构建了生物电场诱导肺癌H1975细胞定向迁移的实验模型,观察不同电场梯度及实验分组下H1975细胞的迁移及增殖情况.实验分组:空白对照组、二甲双胍处理组(5 mmol/L二甲双胍预处理48 h)、电场处理组(100 mV/mm加电处理lh)、二甲双胍联合电场处理组(5 mmol/L二甲双胍预处理48 h后,100 mV/mm加电处理1h).采用ImageXpress细胞成像微孔板检测仪采集肺癌H1975细胞运动图像,使用Image J软件分析细胞运动速度及运动定向性变化;Ki67荧光染色法检测细胞增殖能力;Western blot、免疫荧光法检测增殖和上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)相关蛋白的变化.结果 在不同水平电场刺激作用下,H1975细胞的运动能力及定向性随着电场强度升高而不断增强(P＜0.05),电场刺激还可增强细胞增殖能力并诱导EMT.在加入二甲双胍与电场联合处理后,细胞运动速度较电场处理组下降(P＜0.05),趋电性减弱(P＜0.01),细胞增殖能力受到抑制,同时E-cadherin表达水平较电场处理组升高(P＜0.01)、Vimentin表达水平降低(P＜0.05),提示二甲双胍能够逆转电场诱导的EMT.Western blot结果显示电场刺激可上调p-AKT、p-ERK、p-STAT3的表达水平,而加入二甲双胍后可下调相关蛋白的表达.结论 二甲双胍可通过抑制AKT/ERK信号通路及逆转EMT,抑制生物电场诱导的肺癌H1975细胞迁移和增殖.

1例男性,91岁患者因三度房室传导阻滞,交界区逸搏(38次/分)伴头晕,拟安置起搏器,术前发生室性心动过速,经直流电转复,决定及时行起搏器安置术,当时全数字血管造影成像系统故障无法在X线下完成,遂采用在EnSiteNavX三维电解剖系统指导下植入了双腔起搏器.

磁共振成像(MRI)中复杂的电磁场环境会对携带植入物的受试者造成重大影响,其中射频场下的组织发热问题尤为明显.为了确保受试者的安全,需要了解MRI环境下组织温度的分布及其随时间的变化.该研究在分析MRI环境下组织温升原理的基础上,构建了MRI系统中产生射频场的鸟笼线圈、ASTM标准/改进仿体和单腔心脏起搏器有限元模型,采用时域有限差分(FDTD)的方法进行仿真.首先按照国际标准化组织提出的标准验证了模型构建及仿真方法的正确性,之后在64 MHz,2 W/kg的环境下计算组织电场、SAR和温度场的分布及随时间的变化.特别比较了有血液热交换和无血液热交换(标准/改进仿体)时的组织温度差异.仿真结果表明:在电极头,导线尾端和机壳附近存在电场和SAR的热点区域;在仿体两侧处存在SAR值较高的区域,并且离线圈距离越近,SAR越高.温度场分布与SAR分布相似;在导线尾端和机壳之间的区域热量堆积严重,温度最高.同时血液热交换可一定程度减小温升.