《医学物理学》中超声波的教学及神奇超声刀

在医学院开设的物理学课程里,关于“超声波”在医学的应用讲得比较多的是超声多普勒血流仪．目前,超声热疗技术取得了巨大的进展,超声热疗技术的发展为人类同肿瘤的斗争提供了一种新技术,尤其是高强度聚焦超声技术应用于肿瘤治疗的前景十分广阔．这一部分内容,医学院的物理课程中不应予以忽视．下面谈两个问题：     

超声物理在肿瘤治疗中应用的研究

 恶性肿瘤是一种直接威胁人类生命安全的疾病,每年有成千上万的人遭受此类疾病的折磨。对肿瘤的防治,尤其是恶性肿瘤,是当前国内外研究的重要的课题。防治和治疗肿瘤的物理方法有:放疗(光化学的局部用药形式)、化疗(光子刀、伽玛刀等是放疗的局部应用形式)、光动力学疗法(光激活血卟啉抗肿瘤)等,这些方法各有利弊,其中放疗、化疗对人体有很强的副作用。1978年美国学者等首先提出光动力学疗法(简称PDT)诊治肿瘤已应用于临床。但由于光的穿透能力差,该法应用主要集中在人体表面浅层肿瘤治疗,对深部、中晚期肿瘤治疗具有一定困难。     

硼中子俘获治疗的蒙特卡罗方法模拟

用通用蒙特卡罗程序MCNP模拟了粒子在人脑中的输运过程. 吸收剂量率主要来自以下四个反应:¹⁰B(n,α)⁷Li,¹⁴N(n,p)¹⁴C,¹H(n,γ)²D,快中子弹性散射反应.对肿瘤区的贡献主要来自硼中子吸收反应.结果表明,超热中子比热中子适合于深肿瘤的治疗,而热中子对浅肿瘤的治疗有优越性,比如皮肤癌.同确定论方法的结果相比,蒙特卡罗方法不失为一种模拟中子俘获治疗的好工具.     

超声波的生物物理学效应及其作用机理

 超声波是指频率高于20kHz的机械波。超声波的应用,在世界上仍然是一个较新的研究领域。19世纪末,科学家逐渐知道了超声波的某些基本性质,直至本世纪初,法国物理学家朗之万（P.Langevin）才开始将超声波应用于实际。他于1917～1918年,用超声技术探测德国潜水艇,获得成功。1927年,德国的一些科学家开始致力于超声波的生物学作用研究,其后一年,即试验用超声波治疗慢性耳聋;1938年起,德国医生逐渐用超声波治疗坐骨神经痛、神经丛炎、肌肉痛等,取得效果;1942年,还试用超声波作脑部探查。1949年召开了第一次国际医学超声会议,超声波从此在医药学的各个领域都有应用,并取得飞速发展,产生了超声     

国际电工委员会超导专门技术委员会(IEC/TC90)成立

IEC/TC90 是国际电工委员会(IEC)第 90技术委员会(TC90)的简写,它是一个关于“超导电性”的专门技术委员会,成立于1989年6月13日.由于高温超导体的出现,超导领域的研究工作极其活跃,极需建立这方面的标准.IEC的一个专门小组在东京举行会议,提出了TC90的工作范围.日本承担了TC90秘书处的任务. 1990年5月在日本东京举行了TC90的第一次会议,有七个国家的13位代表参加.会议由TC90的主席 D1 Robert　A.Kamper( 美国国家技术研究所、联邦商业部)主持,讨论和决定了TC90的工作范围,决定成立两个工作组和每二年举行一次会议。1.TC90的工…     

亚微微秒脉冲

自从第一代微微秒范围的光脉冲问世以来这十年间脉冲发生技术不断改进,现在足以能通过连续波染料激光锁模产生0.3微微秒的短脉冲。这类脉冲为研究物质的光学性质提供了迄今所达到的最高分辨率。 关于连续波染料激光器被动锁膜的第一个报告是在1972年国际量子电子学会议上发表的。其后,F.O,Nei等取得了类的似结果。在早期研究工作中,短脉冲曾达到1.5P.S(微微秒)到1974年,人们用连续工作的罗丹明6G激光和以倾腔结构工作的DODC1激光获得了微微秒脉冲。贝尔实验室     

高强度聚焦超声(HIFU)——一门多学科的研究课题

高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,简称HIFU)已作为一种无创外科工具而应用于门诊治疗肿瘤。文章介绍了它的基本原理、有关的研究现状和存在的问题,以及对今后研究工作的建议。文章特别强调高强度聚焦超声是一门多学科的综合研究课题,需要各方面的科学工作者通力协作。     

会议报道

第一届全国超声波冶疗学术会议于1991年10月20—23日在泰安市召开。会议由中国超声医学工程学会治疗学会主办。 参加会议的94位代表来自全国20个省市。会议共交流论文135篇,其中20篇在大会上宣读,其余在分组会上或书而交流。论文内容广泛,有介绍国内外超声波治疗的进展:有实验研究结果,有临床应用。临床应用范围广泛,涉及内科疾病、外科疾病、妇产小儿科疾病、眼科疾病、耳鼻喉科疾病、口腔科疾病等的超声波治疗。 木次会议的特点是论文内容新、适用性好、层次高。杨永辉教授和徐衡主任医师从不同的方面分别介绍了超声波疗法在国外应用的新进展,赵彼得教授等     

利用四维质子束诊治肺肿瘤

对肿瘤细胞常用的是X射线辐射治疗，现在荷兰科学家Engelsman M博士在2005年7月中旬在美国西雅图召开的美国医学物理会议（AAPM）上第一次报告了利用质子束来治疗肺肿瘤方面的工作，他在报告中阐述了使用质子束作辐射治疗的方法，以及在4个病人身上作出的实验效果．他指出，利用质子束治疗的最大优点是既能破坏癌细胞，又不会对健康组织带来任何伤害，因此这是一项辐照治疗方面的有效手段．     

质子与重离子肿瘤治疗的进展

简要介绍了质子与重离子肿瘤治疗的历史和现状.现在,全世界有质子治疗中心23家,治疗肿瘤患者总数为39 612人;重离子治疗设备有3台,治疗肿瘤患者4 511人（包括He离子治疗2 054例病人）.     

中能重离子剂量深度曲线计算

重离子束应用在治疗肿瘤上具有优越的深度剂量分布特点.发展精确计算剂量的物理模型理论成为其应用的关键,为此,首先从生物细胞的化学组成成分、放射生物学的特点和物理剂量计算的要求对理论计算的介质进行了选择.利用现有计算核反应部分截面和修正的总截面经验公式,同时考虑了不同影响理论计算的因素,提出了中能重离子理论计算深度剂量分布的方法,其计算结果与实验数据符合很好,可应用在重离子治癌和生物学效应研究中.     

质子治疗的物理特性和工作原理(下)

 在“质子治疗的物理特性和工作原理(上)”中我们介绍了质子本身物理特性和形成治疗用质子流的物理方法。为实现这种质子治疗,必需有一套比常规X和电子直线加速器复杂,而且规模更大的质子治疗系统与装置。质子治疗系统是由许多分系统组使质子束射程再大一些,照射更深的病灶。每次增加一个ΔE,一直增加到E2能量(对应为SOBP的后峰时)才能照射到肿瘤的最深层。这种将质子束变为I(E,t),使能量由E1逐步增加能量步距ΔE直到E2能量的装置,叫能量调制器。由于在最深处肿瘤成,每一个分系统又由许多专用设备,都要涉及专门的技术与学科。     

首个人兽嵌合体问世

<正>首个人兽杂合体成功问世,是有由人和猪的嵌合体。美国索尔克研究所(Salk Institute)的吴军和同事在以前小鼠大鼠嵌合体工作的基础上,设法将人类细胞置入发育中的猪胚胎。这些细胞随后被植入成年猪体内,待3~4星期后取出胚胎进行研究。尽管他们的研究工作备受争议,但是却论证了人类细胞能够在宿主动物体内生存发育,有望找到更好的人类器官移植供体来源,而不再依赖于人体器官捐献。     

超声治癌与无损测温研究

至今已有很多关于超声治癌的研究。热疗已上升为治疗癌肿的主要方法之一。文中简述了热疗的历史发展，生物物理学基础和超声热疗的技术面貌，报道了对肿瘤或前列腺烧疗的高强度相控聚焦超声技术，它可在１０ｓ以内使肿瘤内升温超过７０℃。     

碳点用于荧光成像介导的原位膀胱癌靶向光动力/光热治疗

膀胱癌是泌尿系统中最常见的肿瘤之一.目前,化疗与手术切除等治疗手段不能有效治愈该肿瘤,并且上述两种治疗方式会产生副作用,降低患者的生活质量.光疗则为膀胱癌提供了一种新的治疗手段.在本工作中,以靶向膀胱癌细胞的小肽PLZ4修饰多功能碳点,得到了兼具靶向膀胱癌细胞及光动力/光热治疗功能的PLZ-4碳点(PCDs).细胞实验...     

重离子束治疗肿瘤临床研究

文章综述了重离子束在物理学、生物学、临床治疗等方面的优势,以及在放射生物学方面的基础实验研究内容。分析总结了国内外重离子束辐照治疗肿瘤的临床研究结果。其中,日本已接受治疗了约6 000 名不同类型的肿瘤患者,并取得较高的局部控制率和生存率;德国在头颈部肿瘤临床治疗方面取得了巨大的成功;在兰州重离子研究装置(HIRFL) 肿瘤治疗终端上,中国科学院近代物理研究所联合甘肃省肿瘤医院及兰州军区总医院对肿瘤患者的重离子治疗已进入临床试验阶段。甘肃省肿瘤医院治疗结果显示:43 例患者通过影像学检查评价疗效,客观有效率(CR+PR)为71.4%,主要急性放射损伤为1-2 级皮肤反应(红斑形成和脱皮),发生率为61.9%,治疗1 个月后随访结果显示重离子束(12C6+)对深部肿瘤具有较好的局部控制作用,且无严重不良反应发生。This article reviews the advantages of heavy ion in physical, biological and clinical aspects, discusses the radio-biological basis of experiment research, and summarizes clinical results of heavy ion beam treatment on tumor at home and abroad. Japan has accepted and treated about 6000 cancer patients of different types with high local control rates and survival ones. Germany has achieved great success in head and neck tumor clinical treatment. Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences (IMP-CAS), Tumor Hospital of Gansu Province and Lanzhou General Hospital of PLA have begun clinical trial on heavy ion treatment of deep-seated tumors after the shallow-seated tumor therapy has been done at HIRFL (Heavy Ion Research Facility in Lanzhou). The treatment results of Tumor Hospital of Gansu Province show that the objective response rate (CR+PR) is 71.4% and the rate of 1-2 levels radiation injury to skin reactions (erythema and desquamation) is 61.9% when we evaluate the 43 patients by means of maging. The results of case follow-up after treatment in 1 month indicate that the deep-seated tumor therapy with heavy ion beam has high local control rates without severe adverse effect.     

关于τ轻子质量测量的初步结果

 随着关于.轻子质量测量的初步结果的报道见诸报端,有更多的高能物理界同行及广大爱好者关心在北京正负电子对撞机(BEPC)上运转的大型探测器--北京谱仪(BES)上完成的τ轻子质量的测量情况.我代表北京谱仪合作组(BES Collaboration)的同事们向大家作个简单的介绍.     

pH响应型碳点的荧光机制和生物医学应用

碳点(CDs)作为一种新型的零维碳基纳米材料,由于其优异的荧光性质、良好的生物兼容性、低细胞毒性以及丰富的表面官能团等性质,在荧光传感和生物医学领域具有巨大的应用潜力。特别是针对肿瘤弱酸性的微环境特点,设计pH响应型碳点来实现对肿瘤的特异性治疗将尤为重要。本文对近年来基于pH响应型碳点的研究工作进行了系统的调研,综述了pH响应型碳点的荧光机制及其在pH传感、生物成像及癌症治疗等生物医学领域的应用,并对pH响应型碳点目前面临的主要挑战以及未来发展的方向进行了展望。     

靶向肿瘤因子c-MYC基因启动区G4-DNA的小分子药物设计及核磁共振研究进展

肿瘤基因MYC在人类70%癌细胞中高表达,抑制其转录是治疗肿瘤的有效手段.c-MYC启动子区P1近端的核酸酶超敏元件Ⅲ₁(NHE Ⅲ₁)控制MYC基因近90%的转录激活.NHE Ⅲ₁区域富含碱基G序列并且形成G-四链体(G4),调控c-MYC基因转录,是抗肿瘤药物靶标.但G4-DNA和G4-RNA的三维结构高度相似,小分子与其他G4(如端粒G4、mRNA G4、c-Kit G4等)的非特异性作用会产生小分子药物“脱靶”效应,同时小分子药物会诱导其他G4形成从而干扰正常细胞的功能,造成靶向c-MYC G4抗癌药物设计困难.本文综述了近些年靶向肿瘤因子c-MYC G4-DNA的小分子药物研究进展,及核磁共振(NMR)技术在G4-DNA和G4-RNA结构确定中的作用,为靶向c-MYC G4-DNA的小分子药物设计等相关研究工作提供参考.     

考虑冷热刀刀头温度响应对制定肿瘤治疗计划的影响

本文对冷热联合治疗肿瘤过程中在体生物组织的温度响应进行了深入的数值研究。组织被当作非理想材料,在一定的温度范围内冷冻和融化,并且考虑了未冻结组织和未损伤组织区域的血液灌注及代谢产热的影响。对比考虑和不考虑冷热刀刀头温度响应两种情形的计算结果表明,拟定治疗计划中若不考虑刀头温度响应,则有可能会造成冷热剂量的不足,从而无法彻底杀灭肿瘤。