目的:提出一种新型脉冲神经元模型及其网络，描述其建模方法，并用计算机模拟验证其性能。方法:在充分考虑生物学适应性（激活电位阈值和不应期开关），及其对尖峰放电脉冲产生及其传导的动态调节机制基础上，在新型脉冲神经元模型中引入了突出后电位多通道滤波器，实现了输出电流及神经元突触强度的动态调节。提出基于自适应最小均方（LMS）的误差反向传播（BP）学习算法，并将其应用于尖峰放电神经网络的调节。结果:在自发噪声下，新型脉冲神经元模型的尖峰放电间期信号直方图满足泊松分布。通过2个新型脉冲神经元的简单连接，可以形成多种复杂的尖峰放电模式。新型脉冲神经元模型具有自发本征噪声的特征，能够形成复杂的周期尖峰放电模式。对于输入噪声控制，该模型的不应期与门限电位适应性参数的稳定性较好。刺激电流-尖峰放电脉冲频率间的线性关系较好。结论:所提出的新型脉冲神经元模型在自发噪声条件下能产生多种模式的振荡和相干振荡，这与生物神经元极其相似，能实现复杂的噪声信号处理。所采用的具有不同频带的多通道突触后电位滤波器，能使一些突触后电位信号变得平稳。所提出的基于于自适应LMS的BP学习算法克服了尖峰放电信号的瞬态变化特性导致的误差驱动学习算法无法应用的问题。

虚拟现实(VR)是一种可以创建和体验虚拟三维场景的计算机仿真系统，能够为用户提供多感官信息。近年来，随着5G、人工智能、大数据、云计算等技术的快速发展，VR技术在眼科领域的应用迎来了新的机遇和挑战。在视力、调节功能、立体视等视功能评估方面，VR结合红外眼动跟踪、双眼分视、人机交互等技术能够完全控制呈现给用户的画面，为实现个性化、自动化诊断提供了可能，并能够有效降低人力成本。在斜视、弱视诊疗方面，VR再结合其环境沉浸性、三维成像等技术，能够为用户提供丰富的画面，减少了斜视眼位测量、弱视眼间抑制量化上的检测技术难度；并可以通过模仿斜视聚散训练、弱视知觉训练等范式，提高斜视正位训练、弱视知觉训练和立体视训练的趣味性和依从性。增强现实技术与计算机生成的视觉增强、全息成像、三维音频提示和自适应光学相结合，可有效弥补低视力人群的视觉缺损，提高其生活质量。在近视防控领域，VR技术的利弊目前尚有争议，但仍具备潜在的应用价值。本文就虚拟(增强)现实技术在视功能评估与重建中的应用现状进行综述，并对其可能面临的挑战进行分析，以期推动医工融合在眼科诊疗领域的发展。

目的:探讨3D打印模板辅助标准化施源器在宫颈癌影像引导自适应近距离治疗(BT)中的应用。方法:对23例外照射(45 Gy分25次)后宫旁受侵袭范围较大的Ⅲ B期宫颈癌患者行MRI引导自适应BT，处方剂量为7 Gy/次，共4次。根据外照射前后MRI中肿瘤消退情况确定BT范围，预估应用标准化腔内联合组织间插植(IC＋IS)施源器剂量欠量区域。对欠量区域虚拟经会阴组织间插植针道，并优化植入角度、间距、深度等。应用图形设计软件设计辅助插植模板，并使用3D打印技术打印辅助模板，并与标准化施源器结合紧密。在全麻条件下超声引导完成IC＋IS，术后对患者行MRI定位扫描。将定位MRI传入治疗计划系统进行靶区和危及器官勾画，并给予IC＋IS治疗计划设计优化，最终完成计划评估及治疗。 结果:3D打印个体化插植模板平均打印时间为(3.5±1.0) h，辅助模板共引导植入插植针382根，单分次(4.2±1.5)根，剂量权重比为(16.49±9.50)%。靶区EQD 2Gy，α/ β＝10剂量高危靶区D 90%为(90.45±3.03) Gy，中危靶区D 90%为(66.46±3.68) Gy。膀胱、直肠、小肠、乙状结肠的D 2cm 3EQD 2Gy，α/ β＝3分别为(82.69±2.60)、(73.20±2.52)、(69.35±3.32)、(69.39±3.27) Gy，均满足临床剂量要求。1年和2年局部控制率、无远处转移生存率、总生存率分别为96%和87%、87%和70%、96%和78%。 结论:利用3D打印技术制作的辅助插植施源器可以有效弥补现有标准化施源器在Ⅲ B期宫颈癌临床BT时大体积靶区剂量的不足，为晚期宫颈癌BT提供了较为有效的方法。

目的:初步探讨MR加速器呼吸导航引导肝癌立体定向体部放疗（SBRT）的流程、可行性及应用优势。方法:回顾分析2021年9—12月10例使用MR加速器接受呼吸导航引导，行SBRT的肝癌患者临床数据。所有患者均行CT模拟定位和Unity MR定位，采集平扫、增强和4D CT，及T 1 3D、T 2 3D MR影像。选择4D CT呼气末端图像设计参考计划，治疗前采集呼吸导航（呼气末端）T 2 Navigator MR图像，并结合实时监控2D MR影像调整或修改靶区位置和形状，选择合适的在线自适应计划流程。目测定位CT、T 2 3D MR和T 2 3D Navigator MR图像显示肿瘤的清晰度；统计靶区体积变化；比较自适应计划和参考计划的剂量学差异；评估患者疗效和不良反应。 结果:在自由呼吸状态下，T 2 3D Navigator MR图像质量明显优于常规T 2 3D MR图像，可更清楚显示肿瘤及其边界。10例患者采用位置适应（ATP）和形状适应（ATS）自适应计划分别为37分次和22分次，3例患者肿瘤消退明显。自适应计划的靶区平均适形指数（CI）与参考计划无差异，但靶区外剂量跌落稍慢（ P<0.05），尤其是ATS计划较明显。ATP自适应计划的正常肝平均受量与参考计划基本一致，但平均机器跳数明显增加，且差异有统计学意义（ P<0.05）。ATS自适应计划的平均机器跳数、平均子野数和正常肝D mean和V 10 Gy比参考计划有所降低，V 5 Gy轻微增加，但均无显著差异。7例患者进行放疗后1个月和3个月疗效评价，野内病灶控制较好，放疗不良反应轻微，未见≥3级不良反应。 结论:MR加速器的呼吸导航提高了自由呼吸状态下肿瘤和MR影像的目测清晰度，在肝脏肿瘤的精准自适应放疗特别是立体定向自适应放疗中展现了优势。

目的:探讨人工智能(AI)辅助联合低剂量扇形束计算机断层扫描(FBCT)引导的在线适应性放疗(OART)治疗宫颈癌的可行性及安全性。方法:在联影uCT-ART平台予11名宫颈癌(10名术后辅助，1名根治性放疗)患者行高年资放疗医师主导触发的OART。分析AI辅助低剂量FBCT引导的OART治疗宫颈癌的可行性，包括评估自动分割轮廓质量、自动放射治疗计划、OART在线剂量学分析、OART流程时长；以及11名宫颈癌患者的放疗相关不良反应分析。结果:在297个分次治疗中，经高年资放疗医师判断，共启动81次OART，人均启动OART 7.4次。OART流程平均总时长为18.97 min OART调整平均时长为15.87 min。11例患者在定位CT上经AI辅助勾画工具自动分割感兴趣区域(ROI)，得到ROI auto经高年资放疗医师修改及审核后得到ROI edit，其中临床靶区(CTV)的Dice相似系数为0.85 ± 0.04，不劣于前期模型0.89 ± 0.02( P>0.05)，95%豪斯多夫距离为(5.64 ± 1.60)mm，优于前期模型构建的(6.28 ± 2.31)mm( t＝－2.34， P<0.05)。OART启动后轮廓勾画策略为优先采用CTV刚性拷贝/OAR自动分割＋高年资放疗医师修改。OART计划的计划靶区(PTV)剂量分布更为紧凑，且剂量整体更接近处方剂量；OART计划中OAR剂量控制更贴近临床要求，OAR受照剂量显著低于影像引导放疗(IGRT)计划；适形指数CI与均匀性指数HI优于手动计划。在OART过程中，分次间靶区体积变化范围主要集中在±5%的范围内，而OAR体积变化范围波动较大，且无明显规律。消化系统、泌尿系统、造血系统发生急性不良反应均为PRO-CTCAE 1～2级，未见3级及以上的不良反应发生。 结论:本研究描述了基于uCT-ART的OART系统在宫颈癌放疗的成功实施，证实了OART临床应用的可行性与安全性。

目的:对肺癌和食管癌患者在放疗过程中行基于电子射野影像装置(EPID)的在体剂量验证，探讨影响在体剂量验证结果准确性的因素，并推荐应用在体剂量验证的流程及规范。方法:单纯随机抽样法选取2022年5月至2022年8月在金华市中心医院放疗科行食管癌和肺癌放疗的患者32例(其中，肺癌14例，食管癌18例)，在uRT-TPOIS计划系统上制作动态调强放疗(dIMRT)及EPID在体剂量验证( In vivo EPID)计划，使用uRT-linac 506c直线加速器进行治疗。治疗过程中行在体剂量验证，其中，肺癌病例行 In vivo EPID的分次共238次，执行图像引导放疗(IGRT)共80次，食管癌病例行 In vivo EPID的分次共414次，执行IGRT共105次。设置阈值并获取每个射野的2D γ通过率，分析低于阈值的分次射野，并结合在线CT影像及三维重建剂量结果，进一步分析影响γ通过率下降的主要因素。 结果:肺癌、食管癌3 mm/5%γ通过率均值分别为95.1%±5.7%、96.5%±4.5%；3 mm/3%γ通过率均值为91.5%±8.4%、92.2%±4.9%；2 mm/2% γ通过率均值分别为：79.1%±14.1%、83.7.2%±8.2%，病种之间通过率差异无统计学意义( P > 0.05)。靠近0°/180°射野组(A组)的γ通过率高于靠近90°/270°射野组(B组)(3 mm/5%， Z ＝ －25.4， P < 0.05；3 mm/3%， Z ＝ －26.8， P < 0.05)。通过IGRT纠正摆位误差，可显著提高γ通过率(IGRT和非IGRT下，3 mm/5%γ通过率均值为96.3%±5.1%、96.0%±4.9%， Z ＝ －5.50， P < 0.05；3 mm/3%γ通过率均值92.3%±8.0%、91.3%±7.7%， Z ＝ －9.54， P < 0.05)。肿瘤及正常组织体积变化和运动变化、定位和治疗前准备充分与否等都会影响在体剂量验证的结果。 结论:放疗过程中进行EPID在体剂量验证能避免错误照射，但需规范EPID在体剂量验证流程，以避免人为因素等导致的通过率降低。

康复机器人的控制策略既要适应不同运动功能水平的患者,又要提高患者康复训练的自主性,而现有的控制策略往往只考虑一个方面.该研究提出的自主自适应控制策略就同时解决了这2个问题.首先该控制策略根据人机协同运动过程中的轨迹追踪误差,切换到对应的工作模式(包括挑战、自由、助力和机器支配模式).其次,为了激发患者的自主性,将肌肉骨骼模型估算患者的主动力矩与系数的乘积作为机器输出力,系数根据工作模式可自适应变化.为了验证该策略的有效性,团队使用踝关节康复机器人完成了2名健康人和4名偏瘫患者的实验,实验结果表明,该控制策略能够自适应地根据患者的运动表现调整机器输出力,同时尽可能地鼓励患者自主完成动作任务.该控制策略在康复领域具有较高的应用价值.

目的 采用近红外光谱技术结合化学计量学快速检测复方甘草酸苷制剂的质量.方法 利用标准正态变量变换和二阶导数进行预处理;分别采用连续投影算法、遗传算法和竞争自适应重加权算法对特征波长进行筛选;对筛选后的特征波长建模,并比较模型效果.结果 竞争自适应重加权算法筛选后的波长建模效果最好,甘草酸苷、盐酸半胱氨酸、甘氨酸的含量预测模型的测定系数分别为0.9501、0.9522、0.9549,校正标准偏差分别为0.482、0.502、0.544,预测标准偏差分别为0.689、0.732、0.832.预测值可显著解释测量值.结论 竞争自适应重加权算法的预测效果较好,结果可靠,可用于快速检测复方甘草酸苷制剂的质量.

点阵激光治疗仪广泛使用基于模拟PID控制器的驱动器来控制振镜,将激光脉冲以点阵图形的方式扫描人体组织表面,以实现预期的治疗效果.然而,这类振镜驱动器由无源元件和运算放大器组成,它们只能单向接收点阵激光治疗仪中控系统的扫描定位指令,并且通常只能通过比较电路对振镜进行简单的故障诊断,这可能会降低点阵激光治疗仪的安全性.针对这些问题,该研究首先分析并总结了振镜可能出现的各种故障机理,以及这些故障对点阵激光治疗仪安全运行的影响.接着,在数字振镜驱动器的基础上,针对传统振镜系统故障诊断策略的不足,提出了自适应限位保护、线圈断路故障诊断、基于二次握手的通信超时故障诊断以及振镜控制超时故障诊断策略.这些策略的实施提高了点阵激光治疗仪扫描手具的整体安全性.最后,通过实验验证了这些保护策略的有效性.

目的:设计一种便携式颈部肌肉训练器,以提高飞行员颈部周围肌肉力量及颈部稳定性,减少颈部疾病的发生.方法:该训练器基于自行开发的自适应导纳力跟踪控制算法设计,由硬件和软件组成.其中硬件包括阻尼发生器、传动系统、固定夹持装置、头戴式末端、控制系统、电源和通信总线,软件为采用Android Studio集成开发环境开发的手机App.结果:采用该训练器可以实现颈部屈伸和旋转训练,训练后飞行员的颈肩活动角度增大、颈椎曲度改善、各肌群的力量强度增强.结论:该训练器具有便携、实时反馈、成本较低等优点,可实现对颈部肌肉的针对性训练.