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ArcherQA系统在磁共振引导在线自适应放疗计划独立验算中的应用研究

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中华放射医学与防护杂志 2024年第5期44卷 379-385页

作者：陈美宁丁寿亮李永宝王彬程博裴曦黄晓延刘红冬中山大学肿瘤防治中心放疗科华南肿瘤学国家重点实验室肿瘤医学协同创新中心广东省恶性肿瘤临床医学中心广州510060 中国科学技术大学核医学物理研究所合肥210027

目的探究将ArcherQA系统用于Elekta Unity 1.5T磁共振加速器上开展的磁共振引导自适应放疗计划独立验算的可行性。方法利用均匀水模体验证了ArcherQA在磁场下的剂量计算精度,然后利用抽签法随机选取32例在Unity上接受磁共振引导在线自... 详细信息

目的探究将ArcherQA系统用于Elekta Unity 1.5T磁共振加速器上开展的磁共振引导自适应放疗计划独立验算的可行性。方法利用均匀水模体验证了ArcherQA在磁场下的剂量计算精度,然后利用抽签法随机选取32例在Unity上接受磁共振引导在线自适应放疗的患者,包含脑、纵隔、肝、肾、椎体等5个治疗部位、32个离线计划,177个在线计划。分别比较ArcherQA独立验算结果与ArcCheck测量结果、Monaco计划系统计算结果的γ通过率(3 mm/3%、2 mm/2%,阈值10%),定量评估ArcherQA系统对Unity在线计划独立验算的准确性和效率。结果ArcherQA系统可以较为准确地计算出磁场下光子线的剂量分布,在3 mm/3%标准下,水模体中方野验证结果γ通过率均高于99%。在更严格的2 mm/2%标准下,除20 cm×20 cm射野外,其他方野的γ通过率也都超过95%。对于治疗计划验证,ArcherQA计算的结果与ArcCheck测量数据,以及Monaco计划系统的计算数据都表现出较好的一致性,在3 mm/3%标准下平均γ通过率可达到99%以上,2 mm/2%标准下平均γ通过率也超过97%。ArcherQA的在线计划独立验算效率较高,177个在线计划独立验算所需的时长范围为50~150 s,平均时长约为108 s。结论ArcherQA可以准确并高效地计算出磁场下光子线的剂量分布,能够用于磁共振引导自适应放疗中离线和在线治疗计划的独立验算,是一种有效的补充验证手段,为患者治疗计划安全提供保障。

关键词：磁共振引导放疗在线自适应放疗独立验算 ArcherQA

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直肠癌调强放疗的临床计划质量优化和评估

中国医学物理学杂志 2024年第2期41卷 133-138页

作者：黄霖刘懿梅陈美宁黄劭敏邓小武彭应林张煜南方医科大学生物医学工程学院广东广州510515 潮州市中心医院肿瘤科广东潮州521000 中山大学肿瘤防治中心/华南肿瘤学国家实验室/肿瘤医学协同创新中心放疗科广东广州510060

目的:采用Plan IQ软件评估直肠癌调强放射治疗临床治疗计划和再优化计划的质量,为调强放疗计划筛选和优化提供方法和工具。方法:回顾性随机选取20例接受调强放疗的直肠癌患者,调强放疗技术(IMRT)和旋转容积调强技术(VMAT)计划各10例。(1... 详细信息

目的:采用Plan IQ软件评估直肠癌调强放射治疗临床治疗计划和再优化计划的质量,为调强放疗计划筛选和优化提供方法和工具。方法:回顾性随机选取20例接受调强放疗的直肠癌患者,调强放疗技术(IMRT)和旋转容积调强技术(VMAT)计划各10例。(1)临床治疗计划设计(TP):IMRT计划采用5野等间距照射,VMAT计划采用2个360°弧旋转照射。处方剂量为PTV1:50 Gy/25 f;PTV2:45 Gy/25 f。所有计划均采用直接机器参数优化,且要求95%等剂量线能覆盖100%靶区体积,危及器官(OARs)参考耐受剂量标准来限制。计划完成后由医生审核确认,并经过计划剂量验证后实施治疗。(2)治疗计划再优化设计(RP):由1名有10年经验的计划设计者对20例TP计划进行重新优化,保持照射技术和照射野条件不变,根据个人经验重新调整计划优化条件和参数,直到OARs剂量尽可能低,且不影响PTV的目标覆盖率。用Plan IQ软件分别对TP和RP计划质量进行量化评估。两组计划之间剂量DVH参数和计划质量指数(PQI)行非参数的Wilcoxon符号秩检验。结果:RP计划的各DVH参数均优于TP计划,其中PTV1的D_(max)、小肠的V_(45 Gy)和D_(max)以及结肠的V_(45 Gy)的差异具有统计学意义(P<0.05)。IMRT组、VMAT组和所有患者的RP计划的质量评分均高于TP计划,差异具有统计学意义(P<0.05),其PQI分别为(88.55±3.35 vs 86.61±4.63,P=0.005)、(89.72±3.15 vs87.21±3.04,P=0.028)和(89.14±3.22 vs 86.91±3.22,P=0.001)。结论:计划再优化可以进一步提高直肠癌调强放疗的临床计划质量,Plan IQ软件为放疗计划质量控制和优质计划筛选提供了一种有效工具。

关键词：直肠癌调强放疗计划放疗计划质量控制 PlanIQ 计划筛选

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

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中国医学物理学杂志 2024年第3期41卷 265-272页

作者：陈美宁刘懿梅彭应林谢秋英石锦平黄荣赵充邓小武周美娟南方医科大学公共卫生学院放射医学系/国家药监局化妆品安全评价重点实验室/广东省热带病研究重点实验室广东广州510515 中山大学肿瘤防治中心/华南肿瘤学国家重点实验室/广东省鼻咽癌诊治研究重点实验室广东广州510060 佛山市第一人民医院放疗科广东佛山528010

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(... 详细信息

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DSC2.8,CV>0.37,DSC0.7。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。

关键词：鼻咽癌调强放射治疗器官勾画绝对体积差异相似性系数离散系数

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压气机引气模拟方法及引气结构的数值研究

推进技术 2022年第3期43卷 87-95页

作者：陈美宁曾瑞慧高国荣冯锦璋中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241

为研究引气对于压气机设计的影响,以高压压气机引气级为研究对象,通过对比源项引气模型与构建真实引气结构两种数值仿真方法的差异,并用构建真实引气结构的数值仿真方法分析了不同引气结构对压气机性能和流场的影响。仿真分析结果表明:... 详细信息

为研究引气对于压气机设计的影响,以高压压气机引气级为研究对象,通过对比源项引气模型与构建真实引气结构两种数值仿真方法的差异,并用构建真实引气结构的数值仿真方法分析了不同引气结构对压气机性能和流场的影响。仿真分析结果表明:两种数值仿真方法计算得到的压气机引气级的性能和局部流场均存在较大的差异,在压气机气动设计分析中应该采用构建真实引气结构的数值仿真方法。引气结构和主流道的夹角对主流区域叶尖位置的流场和压气机引气级的性能有较大影响,并且对引气管路内的流动分离程度也有较大影响,当此夹角为45°时,主流区及引气管路内的流动损失均最小。

关键词：压气机引气引气结构非定常数值仿真

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叶根倒角对轴流涡轮转子流场的影响

航空动力学报 2011年第9期26卷 2075-2081页

作者：王大磊朴英陈美宁清华大学航天航空学院北京100084

通过对某一亚声速轴流涡轮转子进行数值模拟,研究了涡轮转子根部倒角对涡轮叶栅流场的影响.研究结果表明:叶根倒角改变通道内的涡系结构,使叶栅通道内的流动重新分布,并降低了涡轮效率.当叶片根部存在较小半径的倒角时,倒角使叶片前缘... 详细信息

通过对某一亚声速轴流涡轮转子进行数值模拟,研究了涡轮转子根部倒角对涡轮叶栅流场的影响.研究结果表明:叶根倒角改变通道内的涡系结构,使叶栅通道内的流动重新分布,并降低了涡轮效率.当叶片根部存在较小半径的倒角时,倒角使叶片前缘近轮毂处的分离程度加剧,分离涡强度增加,并导致前缘马蹄涡和下通道涡强度和范围都增加,下通道涡增强导致叶片尾缘处通道下方静压降低,而通道上方静压相应升高,通道上半部流道前后压差减小,上通道涡的形成和发展受到抑制,上通道涡强度和分布范围都减小.随着倒角半径的增加,根部前缘分离程度先略有增加,然后减小,导致马蹄涡和下通道涡的强度先增加后减小,上通道涡强度先减小后增加.倒角还会使轮毂附近尾迹的强度和范围都加强,使尾迹损失增加.

关键词：航空发动机涡轮倒角数值模拟二次流

总压进气畸变对压气机转子气动影响的数值模拟

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航空动力学报 2009年第8期24卷 1792-1798页

作者：陈美宁朴英王大磊清华大学航天航空学院北京100084

对压气机转子Rotor37在总压畸变进口条件下的流场进行了三维数值模拟.分别计算了整周1×120°,2×60°,4×30°三种低压入口条件下的特性参数,详细分析了总压畸变对转子流场参数的影响,并比较了三种低压入口时的转子特性.计算结果表明:... 详细信息

对压气机转子Rotor37在总压畸变进口条件下的流场进行了三维数值模拟.分别计算了整周1×120°,2×60°,4×30°三种低压入口条件下的特性参数,详细分析了总压畸变对转子流场参数的影响,并比较了三种低压入口时的转子特性.计算结果表明:周向总压畸变会引起入口参数分布的不均匀,在转子出口处产生总温畸变.相同整周畸变角度,随着畸变区域个数的增加转子流量降低,效率下降,稳定裕度增加.稳定边界压比仅与每个畸变区的大小有关,随着畸变区扇形角的增加,稳定边界压比损失增加.

关键词：压气机总压畸变数值模拟

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高压涡轮转子间隙泄漏流动的非定常特征研究

航空动力学报 2012年第11期27卷 2569-2576页

作者：王大磊朴英陈美宁清华大学航天航空学院北京100084

利用数值方法求解三维非定常雷诺平均Navier-Stokes方程模拟某跨声速高压涡轮流场,研究了某跨声速高压涡轮流场的非定常特征,通过详细分析动静干涉对间隙泄漏流动的影响,进一步明确了泄漏流周期性变化的规律和成因.研究发现:静子尾缘燕... 详细信息

利用数值方法求解三维非定常雷诺平均Navier-Stokes方程模拟某跨声速高压涡轮流场,研究了某跨声速高压涡轮流场的非定常特征,通过详细分析动静干涉对间隙泄漏流动的影响,进一步明确了泄漏流周期性变化的规律和成因.研究发现:静子尾缘燕尾波的外侧分支外尾波是间隙内部流动结构变化的主要原因,间隙泄漏涡的周期性变化则受外尾波和尾迹的共同影响.外尾波深入转子通道内部周期性经过间隙,在间隙前缘附近产生很强的逆压梯度,使间隙前部流动方向明显改变而产生大范围分离.外尾波导致间隙泄漏流量明显增加并周期性震荡.在静子尾迹和外尾波共同作用下,泄漏涡强度出现波动且涡的位置前后移动,使泄漏涡呈现明显的非定常性.

关键词：航空发动机涡轮间隙泄漏流非定常数值模拟

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处理机匣对跨声压气机进气畸变的响应

航空动力学报 2010年第11期25卷 2578-2583页

作者：陈美宁朴英王大磊清华大学航天航空学院北京100084

对带处理机匣的压气机转子Rotor 37在总压畸变进口条件下的流场进行了三维数值模拟.分别计算了光壁、斜缝处理机匣和带背腔斜缝处理机匣在有畸变和无畸变进气时的转子特性参数,分析了均匀进气时斜缝处理机匣的扩稳机理,并比较分析了两... 详细信息

对带处理机匣的压气机转子Rotor 37在总压畸变进口条件下的流场进行了三维数值模拟.分别计算了光壁、斜缝处理机匣和带背腔斜缝处理机匣在有畸变和无畸变进气时的转子特性参数,分析了均匀进气时斜缝处理机匣的扩稳机理,并比较分析了两种处理机匣在畸变进气时对压气机的稳定性影响.结果表明:在均匀进气时两种处理机匣都具有较好的扩稳作用,但在畸变进气时带背腔斜缝机匣的扩稳作用比均匀进气时的扩稳作用减弱,而无背腔斜缝机匣会使压气机的稳定裕度下降.

关键词：压气机进气总压畸变处理机匣扩稳机理数值模拟

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某型航空发动机风扇串列叶栅的数值模拟

航空动力学报 2010年第5期25卷 1117-1122页

作者：陈美宁朴英王大磊清华大学航天航空学院北京100084

利用全三维定常和非定常数值模拟方法研究了某型航空发动机风扇在设计转速下的特性和流场结构,分析了串列叶栅的匹配特性.计算和分析发现,串列叶栅叶根处流动分离严重,流动损失较大,设计点附近串列叶栅的总压损失系数约为0.147,近失速... 详细信息

利用全三维定常和非定常数值模拟方法研究了某型航空发动机风扇在设计转速下的特性和流场结构,分析了串列叶栅的匹配特性.计算和分析发现,串列叶栅叶根处流动分离严重,流动损失较大,设计点附近串列叶栅的总压损失系数约为0.147,近失速时串列叶栅的总压损失系数约为0.215.结果表明,此型号发动机的串列叶栅效率较低,串列叶栅和相应的动叶在叶根处的匹配特性差;非定常研究表明串列叶栅根部载荷随时间波动剧烈.

关键词：航空发动机风扇串列叶栅匹配特性数值模拟