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两参数指数模型用于IMRT剂量验证的实验研究

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两参数指数模型用于IMRT剂量验证的实验研究

作者：曹明娜南方医科大学

学位级别：硕士

放射治疗与手术、化学药物治疗组成了肿瘤的三大治疗手段。国内外统计表明,约有70%的癌症患者需要不同程度(单纯放射治疗或与手术、药物配合治疗)地接受放射治疗。放射治疗的根本目的是提高肿瘤治疗的治疗增益比,即最大限度的提高肿瘤... 详细信息

放射治疗与手术、化学药物治疗组成了肿瘤的三大治疗手段。国内外统计表明,约有70%的癌症患者需要不同程度(单纯放射治疗或与手术、药物配合治疗)地接受放射治疗。放射治疗的根本目的是提高肿瘤治疗的治疗增益比,即最大限度的提高肿瘤的局部控制率和降低周围正常组织的放射并发症概率。近年来,放疗技术不断进步,三维适形放射治疗(3-Dimensional Conformal Radiation Therapy,3D-CRT)作为一种治疗技术,在照射方向上,照射野的形状与靶区的投影形状一致,使得高剂量区分布的形状在三维方向上与靶区的形状一致,当适形放射治疗同时满足对射野内诸点的输出剂量率能按要求的方式进行调整,使靶区内及表面的剂量处处相等时,称之为调强放射治疗(Intensity Modulated Radiotherapy, IMRT),其临床应用越来越广泛。IMRT很好的遵循了放疗的四大原则：靶区剂量准确、邻近正常组织受照剂量小、靶区剂量分布均匀、保护关键器官。但是,IMRT的计划设计和实施是一个复杂的系统过程,在包括CT定位、靶区和重要器官的勾画、加速器物理参数和多叶准直器叶片位置的确定和到位控制、病人体位设置等的准确性、重复性与稳定性等方面的任何微小误差,都可能导致治疗失败。ICRU第24号报告指出,原发灶根治剂量的精确性应好于±5%,靶区剂量偏离最佳剂量±5%时,就有可能使原发灶肿瘤失控或并发症增加,从而可能导致治疗计划的失败。因此,调强放射治疗严格的质量保证QA(QualityAssurance)和质量控制QC(Quality Control)是实现精确放疗的保障,而剂量验证是其中很重要的一个方面。对于射野注量分布均匀的常规照射或三维适形放射治疗,可以采用手工计算核对,测量一点或几点剂量的方法来验证治疗计划和实施剂量的准确性。但调强放射治疗多是利用MLC的运动来实现调强的,每一个照射野内通过MLC的运动会产生一定数量的子野,而每一个子野的形状、加速器跳数各不相同,它们之间关系复杂,所有这些子野合成以后的剂量分布较为复杂,这是与三维适形放射治疗不同的,因此,临床上为了保证调强放射治疗射野输出剂量的准确性,必须对IMRT计划进行精心的剂量学验证。放射治疗的最终目标是给予肿瘤最大的照射而正常组织接受尽可能低的照射,提高病人的生存质量是关键。由于IMRT高度适形及实现过程复杂,每个子野的形状及加速器跳数都不同;在治疗过程任何一个环节出现误差都可能导致治疗的失败,对病人带来不可挽回的伤害,为了确保剂量的准确性和病人的安全性,在每次实施治疗计划时都要对剂量进行验证,因此IMRT的效率比较低。剂量学验证主要包括两个方面：绝对剂量验证和相对剂量验证。绝对剂量验证是指将调强放射治疗计划移植(指通过治疗计划系统将原调强放射治疗计划丝毫不动地加载到体模,与原计划不同的仅仅是实施的对象是体模,而原计划实施的是病人,只要针对体模实施的治疗计划能通过剂量验证,那么就可以验证其在病人身上实施就是准确的)至体模,产生一个质量保证计划,选取其中-点,这点的剂量是否和按此质量保证计划照射时相应点上的测量值一致。相对剂量验证是指此质量保证计划中某一平面上的剂量分布是否和实际照射时对应平面上的剂量分布测量值一致。目前,以模体内剂量实测为基础的验证,仍然是最为常用的个体化IMRT计划的剂量学验证方法,其中点剂量验证和平面剂量验证结合使用可以较为全面地验证IMRT的剂量分布。胶片、热释光剂量计、BANG明胶剂量计是剂量验证的有效工具,但使用或分析比较费时费事;二维电离室矩阵和电子照射野影像装置(Electronic Portal Image Device, EPID)是目前较先进的实时二维验证系统,可以迅速获取复杂的二维数据,但目前对EPID的剂量学特性了解还比较局限,其在剂量验证方面的应用还需进一步的完善和研究。针对IMRT实施中的散射线比较明显以及MLC叶片穿透率等问题,曾经提出的解决方法有改进的Clarkson积分法(利用TMR外推到零野来计算散射线的分布)、基于笔形束核的卷积算法等。也有很多文献提出利用笔形束核及蒙特卡洛算法来独立验证加速器跳数来进行剂量验证。本文建立一种两参数指数模型,通过此模型可以较容易的将原射线和散射线分开,并得到散射线的微分解析式,根据所得到的原射线和散射线剂量分布就可以计算出任意射野中心轴参考点的剂量。模型是基于百分深度剂量(Percentage Depth Dose, PDD)或组织体模比(Tissue Phantom Ratios, TPR)和相对输出因子(Relative Output Factors)等测量数据,对治疗计划中复杂的剂量算法提供二次验证,模型产生的剂量预测值与治疗计划的预测

关键词：剂量验证指数模型原散射线分离 IMRT

大豆疫霉定量磷酸化蛋白质组学的分析和PsMPK7功能分析及互作蛋白的筛选

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大豆疫霉定量磷酸化蛋白质组学的分析和PsMPK7功能分析及互作蛋白...

作者：曹明娜南京农业大学

学位级别：硕士

大豆疫霉(Phytophthora sojae)是植物病原卵菌的代表性物种之一,它引起的根腐病是大豆生产上的毁灭性病害之一,每年给全球大豆生产造成上几十亿美元的经济损失。大豆疫霉虽然在菌丝形状上与低等真菌相似,但在进化关系上却与真菌相差甚远... 详细信息

大豆疫霉(Phytophthora sojae)是植物病原卵菌的代表性物种之一,它引起的根腐病是大豆生产上的毁灭性病害之一,每年给全球大豆生产造成上几十亿美元的经济损失。大豆疫霉虽然在菌丝形状上与低等真菌相似,但在进化关系上却与真菌相差甚远,在致病机制上与真菌存在很大差异。因此,研究疫霉菌相对独特的致病分子机制,将有利于设计与开发特异的作物疫病防控药剂。由于疫霉菌的遗传操作较为困难,利用传统的功能基因的研究方法耗时耗力、成本高、效率低。因此我们借助高通量的蛋白组学与转录组学分析,来帮助我们提高鉴定重要基因的效率。本研究首先对大豆疫霉菌丝阶段、孢子囊阶段以及菌丝侵染大豆阶段进行了磷酸化蛋白组的测定,获得了许多在孢子囊阶段或侵染阶段被磷酸化的蛋白质。在此基础上,发现大豆疫霉中的一个在菌丝阶段、侵染阶段以及孢子囊阶段都能被磷酸化的MAPK蛋白,即PsMPK7。为了研究该基因的功能,首先对该基因的模型进行校正后,对PsMPK7进行基因沉默,发现了该基因不仅参与大豆疫霉的致病力、有性生殖以及对外界胁迫的应答之外,而且影响了胞外的漆酶活性。用酵母双杂交与亲和纯化的方法对其互作蛋白进行了筛选与验证。本文主要内容如下:大豆疫霉菌丝、孢子囊以及侵染大豆阶段的定量磷酸化组数据分析:对本次定量磷酸化蛋白组数据分析后发现,侵染阶段共鉴定到4577个磷酸化位点,孢子囊阶段共鉴定到3353个磷酸化位点。在菌丝阶段与侵染阶段的混合样品中共检测到42个效应分子(包括28个RxLR,5个NLP,7个CRN和2个elicitin类效应分子),同时鉴定到14个ABC转运蛋白、20个转录因子以及107个蛋白激酶等被磷酸化。在菌丝阶段和孢子囊阶段的混合样品中鉴定到16个效应分子(1个NLP和15个RxLR类效应分子)、9个ABC转运蛋白、15个转录因子以及47个蛋白激酶被磷酸化。对其磷酸化水平进行分析后发现,侵染阶段、孢子囊阶段的菌丝与菌丝阶段相比,有的蛋白磷酸化的水平发生了变化,有的并未变化,还有的蛋白只在混合样品中的一个阶段被磷酸化,而无法对其磷酸化水平进行定量。本研究率先对大豆疫霉被磷酸化的蛋白进行了定量磷酸化组鉴定,结果为研究植物病原卵菌与寄主的互作提供了基础数据。PsMPK7的功能分析及互作蛋白的筛选:在定量磷酸化蛋白质组中,检测到了PsMPK7在菌丝阶段、孢子囊阶段和侵染阶段都被磷酸化。PsMPK7在转录组中显示在游动孢子,休止胞以及休止胞萌发阶段均上调表达。将PsMPK7的基因模型校正清楚之后,利用基因沉默的方法对PsMPK7的功能进行了研究,结果发现PsMPSK7沉默后致病力减弱,卵孢子产量下降,而且突变体影响了菌株对外界胁迫的耐受性。本研究我们发现该基因的沉默也影响了漆酶的活性。我们用酵母双杂交的方法分别验证了4个MEK与PsMPK7激酶区域的互作,发现彼此都不互作。但这并不意味着它们真的就不互作,产生这种结果的原因可能有:1.大豆疫霉中MEK与MAPK的磷酸化互作只是瞬时的,用酵母双杂交这种体系不适合验证它们之间短暂瞬时的互作;2.大豆疫霉的MAPK和MEK之间不存在直接互作关系,在大豆疫霉MAPK信号通路中有可能存在某些中间蛋白参与到两者的互作中;3.不完整的蛋白也有可能是它们被验证不互作的原因。接下来将基因的全长连上3xFlag标签,通过亲和纯化的方法在大豆疫霉的体内筛选与之互作的蛋白。鉴定到的113个蛋白,包括:蛋白激酶、14-3-3类蛋白、actin蛋白等。由于时间有限,候选蛋白与PsMPK7的互作及其生物学意义还有待进一步验证和解析。

关键词：大豆疫霉定量磷酸化蛋白组酵母双杂交亲和纯化蛋白互作

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放疗过程中肿瘤演化的数理模型

生物医学工程学杂志 2012年第6期29卷 1094-1097页

作者：梁保辉文万信汪百真曹明娜詹蔚蚌埠医学院医学影像系蚌埠233030 苏州大学医学部放射医学与公共卫生学院苏州215123

肿瘤放疗剂量分割方案对放疗的疗效起到了重要作用,本研究采用数学方法描述放疗中肿瘤细胞的变化过程,研究剂量分割方案如何影响肿瘤细胞。在临床放射生物学中的线性-二次(LQ)模型常被用于描述细胞的辐射生物效应,将LQ模型结合氧效应与... 详细信息

肿瘤放疗剂量分割方案对放疗的疗效起到了重要作用,本研究采用数学方法描述放疗中肿瘤细胞的变化过程,研究剂量分割方案如何影响肿瘤细胞。在临床放射生物学中的线性-二次(LQ)模型常被用于描述细胞的辐射生物效应,将LQ模型结合氧效应与肿瘤放射生物学理论中的再增殖和再氧合现象,同时考虑死亡肿瘤细胞的消亡过程,建立肿瘤放疗演化的数学模型,模拟几种常用的剂量分割方案,分析放疗过程中肿瘤的变化规律,为根据放射生物学的特性而优化肿瘤放疗计划的分割方案服务。

关键词：数学模型肿瘤放射治疗辐射生物效应

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短时应用心率变异性分析系统

生物医学工程学杂志 2015年第4期32卷 767-772页

作者：石波陈法圣张根选曹明娜曹阳蚌埠医学院医学影像学系蚌埠233030 中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083 深圳迪美泰数字医学技术有限公司深圳518067

本文设计了一种短时(5min)应用心率变异性(HRV)的分析系统,主要由心电采集模块(ECGAU)和HRV分析模块(HRVAU)两个部分组成。ECGAU采用低倍数放大、高分辨率模数转换、数字滤波和无线传输等技术,具有抗干扰能力强、体积小、重量轻、方便... 详细信息

本文设计了一种短时(5min)应用心率变异性(HRV)的分析系统,主要由心电采集模块(ECGAU)和HRV分析模块(HRVAU)两个部分组成。ECGAU采用低倍数放大、高分辨率模数转换、数字滤波和无线传输等技术,具有抗干扰能力强、体积小、重量轻、方便携带等特征;HRVAU主要是基于Matlab平台完成R波的检测以及HRV时域、频域和非线性指标的分析。初步验证结果表明,本系统性能可靠,可以用于静息、运动等多种状态下的短时HRV分析。

关键词：心率变异性短时心电图

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医学影像设备学实践性教学结构设置探讨

西北医学教育 2008年第3期16卷 484-485页

作者：曹明娜蚌埠医学院电子教研室

现阶段医学影像设备技术含量高、更新快，存在设备昂贵、部分电路资料保密使有关线路资料少、内部程序固化等问题。医学影像设备学实践性教学的手段及效果直接影响学生对本门课程的理解和掌握，针对医学影像设备学实践教学中存在的实验... 详细信息

现阶段医学影像设备技术含量高、更新快，存在设备昂贵、部分电路资料保密使有关线路资料少、内部程序固化等问题。医学影像设备学实践性教学的手段及效果直接影响学生对本门课程的理解和掌握，针对医学影像设备学实践教学中存在的实验教学设备陈旧、肤浅、师资水平不足等问题，结合本教研室该课程实验教学的开展情况，探讨医学院校医学影像设备学实验整体构架的设置方法。

关键词：医学影像设备实践教学方法

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医学影像技术专业教学模式和教学方法研究

现代医用影像学 2013年第3期22卷 250-251页

作者：汪百真曹明娜蚌埠医学院医学影像学系 233000

目的:根据医学影像技术专业的培养目标,课程特点,研究适合医学影像技术专业的教学模式和教学方法,构建稳定、高效的教学框架和教学进程。以"双中心"为基本教学模式,多媒体演示和计算机网络技术为基本教学方法,组合应用多种教学手段,开... 详细信息

目的:根据医学影像技术专业的培养目标,课程特点,研究适合医学影像技术专业的教学模式和教学方法,构建稳定、高效的教学框架和教学进程。以"双中心"为基本教学模式,多媒体演示和计算机网络技术为基本教学方法,组合应用多种教学手段,开展教、学结合、教、学互动的教学实践,达到教学的最优效果。

关键词：教学模式教学方法多媒体演示计算机网络技术

医学影像技术学专业《放射物理与防护》课程的教学探索

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继续医学教育 2017年第4期31卷 20-22页

作者：梁保辉蔡汉飞曹明娜蚌埠医学院医学影像学系安徽蚌埠233030

《放射物理与防护》是医学影像技术专业的基础课程,与其他专业课程关系紧密,根据医学影像技术本科专业和课程特点,介绍讨论本课程教学的体会和思考,以进一步提高本课程的教学效果,提高学生创新意识和能力。

关键词：放射物理放射防护课程教学医学影像技术

大豆疫霉PsMPK1沉默突变体的基因表达谱分析

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南京农业大学学报 2016年第3期39卷 386-393页

作者：叶文武张萌曹明娜翟春花李爱宁王源超南京农业大学植物保护学院江苏南京210095

[目的]促有丝分裂原蛋白激酶(MAPK)是真核生物细胞信号转导途径中的关键蛋白激酶,对植物病原菌的生长发育与侵染致病具有重要作用。我们前期发现1个MAPK基因Ps MPK1参与调控大豆疫霉的细胞壁完整性、菌丝生长、游动孢子形成,以及对大豆... 详细信息

[目的]促有丝分裂原蛋白激酶(MAPK)是真核生物细胞信号转导途径中的关键蛋白激酶,对植物病原菌的生长发育与侵染致病具有重要作用。我们前期发现1个MAPK基因Ps MPK1参与调控大豆疫霉的细胞壁完整性、菌丝生长、游动孢子形成,以及对大豆的致病性等生物学性状。本文旨在进一步探究Ps MPK1如何调控大豆疫霉的上述性状。[方法]利用数字基因表达谱技术对大豆疫霉Ps MPK1沉默突变体在游动孢子囊阶段的基因表达情况进行分析。[结果]样品间基因表达水平的整体相关性分析和实时定量PCR结果表明:数据具有较高的可靠性。与野生型菌株相比,Ps MPK1沉默突变体中分别有1 451个显著下调和981个显著上调的基因,占所有被检测基因的23%。与之相比,被检测的细胞壁相关基因和分泌蛋白编码基因中,显著差异表达的基因比例更高(分别占37%和28%),且大部分基因为下调表达(分别占87%和78%)。显著下调表达的分泌蛋白编码基因中,37个基因可能与侵染过程相关,主要编码Rx LR、NLP和CRN等家族的效应分子,CBEL蛋白,富含半胱氨酸蛋白,氧化还原相关蛋白以及水解酶等。[结论]首次通过转录组学方法揭示了特定的功能基因Ps MPK1沉默后大豆疫霉基因组的转录变化,鉴定了可能与Ps MPK1信号途径相关的基因和基因家族,为进一步研究大豆疫霉中MAPK的调控网络奠定了基础。

关键词：大豆疫霉促有丝分裂原蛋白激酶细胞壁致病性效应分子转录

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一种用于调强适形放疗剂量验证模型的研究

医疗卫生装备 2011年第6期32卷 29-31页

作者：曹明娜周凌宏南方医科大学生物医学工程学院广州510515 蚌埠医学院医学影像系安徽蚌埠233000

目的:为了提高调强适形放疗治疗效率,保证调强适形放疗治疗计划临床实施的正确性,建立并应用两参数指数模型,以验证调强适形放疗的剂量准确性。方法:利用德国西门子公司Primus直线加速器6 MV X线,测定百分深度剂量及射野相对输出因子;... 详细信息

目的:为了提高调强适形放疗治疗效率,保证调强适形放疗治疗计划临床实施的正确性,建立并应用两参数指数模型,以验证调强适形放疗的剂量准确性。方法:利用德国西门子公司Primus直线加速器6 MV X线,测定百分深度剂量及射野相对输出因子;根据患者的CT图像资料,设计患者治疗计划,并移植到模体中,重新计算出体模中过等中心点横截面上的剂量分布;将模体移放到加速器治疗床上,调用模体调强适形放疗计划对模体进行照射;使用Capintec0.65 cc PR-06C Farmer型(AE帽)电离室测量出体模内等中心点的吸收剂量,然后与使用两参数指数模型预测的中心轴上的剂量值相比较。结果:空间绝对吸收剂量的测量值与模型预测值的偏差小于3%,符合ICRU第24号报告指出的原发灶根治剂量的精确性应好于5%的要求。结论:两参数指数模型用于验证调强适形放疗剂量是可行的。

关键词：两参数指数模型调强放射治疗绝对剂量验证