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聲波信號有望用于質子閃療
[所屬分類:行業動態] [發布時間:2021-11-16] [發布人:網站管理員2] [閱讀次數:] [返回]
聲波信號有望用于質子閃(shan)療
作者：彭浩等 來源：《生物(wu)醫學物(wu)理與工程(cheng)快報》
山東拓普生(sheng)物(wu)工程有限公司 //ljxinglong.com
日前，武漢大(da)(da)學(xue)(xue)和中國科學(xue)(xue)技(ji)術大(da)(da)學(xue)(xue)醫(yi)學(xue)(xue)物(wu)理研究團(tuan)隊利用質(zhi)子(zi)治療過程(cheng)中發出的聲(sheng)波信號，實現(xian)三維劑(ji)量(liang)的在線監(jian)測(ce)，有望用于(yu)質(zhi)子(zi)閃療技(ji)術（FLASH）。論文以《基于(yu)質(zhi)子(zi)誘(you)導聲(sheng)波信號、小波變換和機器學(xue)(xue)習的三維劑(ji)量(liang)驗證》為(wei)題發表在《生(sheng)物(wu)醫(yi)學(xue)(xue)物(wu)理與工程(cheng)快報》上。
據項目負責人、武漢(han)大學(xue)(xue)物(wu)理科學(xue)(xue)與技術學(xue)(xue)院教授彭(peng)浩介紹，相(xiang)較于(yu)傳統的(de)(de)放療(liao)，質子(zi)(zi)治(zhi)(zhi)療(liao)一個明顯的(de)(de)優勢是(shi)，“布拉(la)格(ge)峰”的(de)(de)特性可(ke)以(yi)讓大多數能量沉積在腫(zhong)瘤靶區，減(jian)少對正常(chang)組織的(de)(de)損害。但(dan)是(shi)在臨床治(zhi)(zhi)療(liao)過程中，患者的(de)(de)解剖結構、質子(zi)(zi)束(shu)流、病(bing)人擺(bai)位(wei)等因素(su)可(ke)能會(hui)造成射程和(he)劑量的(de)(de)誤(wu)差，導致(zhi)“布拉(la)格(ge)峰”沉積的(de)(de)位(wei)置(zhi)發生改(gai)變，產生“打不準(zhun)”的(de)(de)痛點。尋找一種(zhong)能實時監(jian)測質子(zi)(zi)束(shu)劑量沉積的(de)(de)方(fang)法非常(chang)有意(yi)義, 尤其是(shi)結合FLASH閃療(liao)。一方(fang)面，FLASH的(de)(de)單束(shu)超(chao)高劑量率特性（＞40 Gy/s），可(ke)顯著提高聲波信號的(de)(de)幅度；另一方(fang)面，對FLASH而言，一些影(ying)響治(zhi)(zhi)療(liao)精度的(de)(de)隨機不確(que)定性不可(ke)以(yi)像在傳統治(zhi)(zhi)療(liao)中通過多天治(zhi)(zhi)療(liao)來平均，因而在線劑量驗證更(geng)為重要。
為解(jie)(jie)決(jue)(jue)這一難(nan)點，研(yan)究(jiu)人(ren)員采(cai)用(yong)了一種創新性(xing)的(de)解(jie)(jie)決(jue)(jue)方(fang)(fang)案：在(zai)(zai)(zai)患者身(shen)上安裝傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)，跟蹤治(zhi)療過程(cheng)中(zhong)組織(zhi)熱膨(peng)脹（能(neng)量(liang)沉積產生(sheng)）產生(sheng)的(de)聲波(bo)(bo)信(xin)號，得到人(ren)體(ti)內部劑量(liang)沉積的(de)情(qing)況。此(ci)前研(yan)究(jiu)利用(yong)時間反(fan)演方(fang)(fang)法，借助GPU加(jia)速，重建耗時可壓縮至分鐘。最新工(gong)作在(zai)(zai)(zai)此(ci)基礎上，團隊通(tong)過機器(qi)學習的(de)方(fang)(fang)法，利用(yong)小波(bo)(bo)變換有(you)(you)效的(de)完成特征提取，能(neng)進一步降(jiang)低所需(xu)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)數量(liang)和重建時間（秒鐘量(liang)級），并且模(mo)型(xing)(xing)表現出很好(hao)的(de)抗噪性(xing)。團隊通(tong)過在(zai)(zai)(zai)治(zhi)療前根(gen)據病(bing)(bing)人(ren)的(de)解(jie)(jie)剖信(xin)息和治(zhi)療方(fang)(fang)案訓練出個性(xing)化的(de)模(mo)型(xing)(xing)，在(zai)(zai)(zai)治(zhi)療過程(cheng)中(zhong)根(gen)據實時測量(liang)的(de)聲波(bo)(bo)信(xin)號，有(you)(you)望實時在(zai)(zai)(zai)線(xian)得到二維或三維劑量(liang)分布（2毫米(mi)左右驗證精度(du)）。目前方(fang)(fang)案尚需(xu)要解(jie)(jie)決(jue)(jue)的(de)兩大難(nan)點包括(kuo)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)和病(bing)(bing)人(ren)身(shen)體(ti)的(de)接觸，以(yi)及病(bing)(bing)人(ren)體(ti)內聲波(bo)(bo)傳(chuan)播參數的(de)準確獲(huo)取。
彭浩還提(ti)到，雖然短脈(mo)沖(chong)的(de)高能粒子束打出聲波信號(hao)的(de)原理在上世紀80年代首次被發現，但(dan)一直面臨(lin)的(de)挑戰是信號(hao)幅度小、信噪比低。隨著質子束技術的(de)進(jin)步(bu)，包括FLASH閃療以及低噪聲傳感(gan)器的(de)進(jin)展(zhan)，團(tuan)隊的(de)研究成果(guo)有望用于臨(lin)床。下一步(bu)，團(tuan)隊計劃在山東淄博萬杰(jie)醫(yi)院質子中(zhong)心、合肥(fei)離子醫(yi)學中(zhong)心來開展(zhan)實驗臨(lin)床測試。（來源：中(zhong)國(guo)科學報 溫才妃(fei) 李蕓）
相關論文信息：//doi.org/10.1088/2057-1976/ac396d
作者：彭浩等 來源：《生物(wu)醫學物(wu)理與工程(cheng)快報》
山東拓普生(sheng)物(wu)工程有限公司 //ljxinglong.com
日前，武漢大(da)(da)學(xue)(xue)和中國科學(xue)(xue)技(ji)術大(da)(da)學(xue)(xue)醫(yi)學(xue)(xue)物(wu)理研究團(tuan)隊利用質(zhi)子(zi)治療過程(cheng)中發出的聲(sheng)波信號，實現(xian)三維劑(ji)量(liang)的在線監(jian)測(ce)，有望用于(yu)質(zhi)子(zi)閃療技(ji)術（FLASH）。論文以《基于(yu)質(zhi)子(zi)誘(you)導聲(sheng)波信號、小波變換和機器學(xue)(xue)習的三維劑(ji)量(liang)驗證》為(wei)題發表在《生(sheng)物(wu)醫(yi)學(xue)(xue)物(wu)理與工程(cheng)快報》上。
據項目負責人、武漢(han)大學(xue)(xue)物(wu)理科學(xue)(xue)與技術學(xue)(xue)院教授彭(peng)浩介紹，相(xiang)較于(yu)傳統的(de)(de)放療(liao)，質子(zi)(zi)治(zhi)(zhi)療(liao)一個明顯的(de)(de)優勢是(shi)，“布拉(la)格(ge)峰”的(de)(de)特性可(ke)以(yi)讓大多數能量沉積在腫(zhong)瘤靶區，減(jian)少對正常(chang)組織的(de)(de)損害。但(dan)是(shi)在臨床治(zhi)(zhi)療(liao)過程中，患者的(de)(de)解剖結構、質子(zi)(zi)束(shu)流、病(bing)人擺(bai)位(wei)等因素(su)可(ke)能會(hui)造成射程和(he)劑量的(de)(de)誤(wu)差，導致(zhi)“布拉(la)格(ge)峰”沉積的(de)(de)位(wei)置(zhi)發生改(gai)變，產生“打不準(zhun)”的(de)(de)痛點。尋找一種(zhong)能實時監(jian)測質子(zi)(zi)束(shu)劑量沉積的(de)(de)方(fang)法非常(chang)有意(yi)義, 尤其是(shi)結合FLASH閃療(liao)。一方(fang)面，FLASH的(de)(de)單束(shu)超(chao)高劑量率特性（＞40 Gy/s），可(ke)顯著提高聲波信號的(de)(de)幅度；另一方(fang)面，對FLASH而言，一些影(ying)響治(zhi)(zhi)療(liao)精度的(de)(de)隨機不確(que)定性不可(ke)以(yi)像在傳統治(zhi)(zhi)療(liao)中通過多天治(zhi)(zhi)療(liao)來平均，因而在線劑量驗證更(geng)為重要。
為解(jie)(jie)決(jue)(jue)這一難(nan)點，研(yan)究(jiu)人(ren)員采(cai)用(yong)了一種創新性(xing)的(de)解(jie)(jie)決(jue)(jue)方(fang)(fang)案：在(zai)(zai)(zai)患者身(shen)上安裝傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)，跟蹤治(zhi)療過程(cheng)中(zhong)組織(zhi)熱膨(peng)脹（能(neng)量(liang)沉積產生(sheng)）產生(sheng)的(de)聲波(bo)(bo)信(xin)號，得到人(ren)體(ti)內部劑量(liang)沉積的(de)情(qing)況。此(ci)前研(yan)究(jiu)利用(yong)時間反(fan)演方(fang)(fang)法，借助GPU加(jia)速，重建耗時可壓縮至分鐘。最新工(gong)作在(zai)(zai)(zai)此(ci)基礎上，團隊通(tong)過機器(qi)學習的(de)方(fang)(fang)法，利用(yong)小波(bo)(bo)變換有(you)(you)效的(de)完成特征提取，能(neng)進一步降(jiang)低所需(xu)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的(de)數量(liang)和重建時間（秒鐘量(liang)級），并且模(mo)型(xing)(xing)表現出很好(hao)的(de)抗噪性(xing)。團隊通(tong)過在(zai)(zai)(zai)治(zhi)療前根(gen)據病(bing)(bing)人(ren)的(de)解(jie)(jie)剖信(xin)息和治(zhi)療方(fang)(fang)案訓練出個性(xing)化的(de)模(mo)型(xing)(xing)，在(zai)(zai)(zai)治(zhi)療過程(cheng)中(zhong)根(gen)據實時測量(liang)的(de)聲波(bo)(bo)信(xin)號，有(you)(you)望實時在(zai)(zai)(zai)線(xian)得到二維或三維劑量(liang)分布（2毫米(mi)左右驗證精度(du)）。目前方(fang)(fang)案尚需(xu)要解(jie)(jie)決(jue)(jue)的(de)兩大難(nan)點包括(kuo)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)和病(bing)(bing)人(ren)身(shen)體(ti)的(de)接觸，以(yi)及病(bing)(bing)人(ren)體(ti)內聲波(bo)(bo)傳(chuan)播參數的(de)準確獲(huo)取。
彭浩還提(ti)到，雖然短脈(mo)沖(chong)的(de)高能粒子束打出聲波信號(hao)的(de)原理在上世紀80年代首次被發現，但(dan)一直面臨(lin)的(de)挑戰是信號(hao)幅度小、信噪比低。隨著質子束技術的(de)進(jin)步(bu)，包括FLASH閃療以及低噪聲傳感(gan)器的(de)進(jin)展(zhan)，團(tuan)隊的(de)研究成果(guo)有望用于臨(lin)床。下一步(bu)，團(tuan)隊計劃在山東淄博萬杰(jie)醫(yi)院質子中(zhong)心、合肥(fei)離子醫(yi)學中(zhong)心來開展(zhan)實驗臨(lin)床測試。（來源：中(zhong)國(guo)科學報 溫才妃(fei) 李蕓）
相關論文信息：//doi.org/10.1088/2057-1976/ac396d
