《科學(xué)通報》2025年11月下旬刊（“醫(yī)學(xué)物理專輯”） | 文章速遞

封面圖片主體是一個處于掃描狀態(tài)的人體模型, 采用透明線框結(jié)構(gòu), 象征精準(zhǔn)的物理建模與體內(nèi)結(jié)構(gòu)可視化. 背景中疊加的數(shù)據(jù)矩陣、光線軌跡與虛擬實驗場景, 象征人工智能與大數(shù)據(jù)在醫(yī)學(xué)物理中的融合應(yīng)用. 封面圖片不僅展示了影像科學(xué)、放射治療等前沿研究方向, 也傳達(dá)出醫(yī)學(xué)物理作為連接基礎(chǔ)科學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)的重要橋梁, 在未來智慧醫(yī)療體系中所扮演的關(guān)鍵角色. 詳見本期專輯.

醫(yī)學(xué)物理專輯

編者按

醫(yī)學(xué)物理: 多學(xué)科交叉的新興領(lǐng)域

蔡璟, 耿立升, 殷芳芳

觀點

中國醫(yī)學(xué)物理現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)和未來

潘玉藤, 楊波, 邱建峰, 邱杰

醫(yī)學(xué)物理作為融合醫(yī)學(xué)、物理學(xué)和計算科學(xué)的交叉領(lǐng)域, 在癌癥治療、核醫(yī)學(xué)等方面具有重要作用. 近年來, 我國在教育體系、職業(yè)規(guī)范和技術(shù)創(chuàng)新上取得進(jìn)展, 但學(xué)科體系不完善、認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)缺失等問題仍制約其發(fā)展. 未來需完善學(xué)科框架和認(rèn)證體系, 加強人才培養(yǎng)和科研轉(zhuǎn)化, 深化國際合作, 提升自主創(chuàng)新能力, 為實現(xiàn)“健康中國”目標(biāo)和提升全球醫(yī)療科技影響力提供支撐.

放射治療質(zhì)控原理: 前瞻性思考

李振江, 崔永斌, 尹勇

當(dāng)前, 放射治療質(zhì)量控制的核心目標(biāo)正從傳統(tǒng)的誤差控制逐步邁向以療效為導(dǎo)向的智能決策. 本文從技術(shù)演進(jìn)的角度重新審視質(zhì)控體系的本質(zhì)與未來發(fā)展方向. 從圖像引導(dǎo)、劑量驗證及標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議(如AAPM TG-142)的傳統(tǒng)質(zhì)控展開, 進(jìn)一步論述了以人工智能、實時影像引導(dǎo)放療、區(qū)塊鏈等多學(xué)科為基礎(chǔ)的現(xiàn)代質(zhì)控方向.

進(jìn)展

超高劑量率放療(FLASH-RT)生物效應(yīng)影響因素分析

朱紅玉, 胡安康, 查皓, 陳若彤, 鄧小武

超高劑量率放療(FLASH-RT)可以有效殺傷腫瘤, 同時顯著減少正常組織輻射損傷, 這種“高效低毒”的生物效應(yīng)受到多種因素的影響. 本文結(jié)合已發(fā)表的研究數(shù)據(jù), 系統(tǒng)分析了多種物理參數(shù)及生化參數(shù)變化對FLASH-RT生物效應(yīng)的影響, 以期為未來FLASH-RT的研究設(shè)計及臨床轉(zhuǎn)化提供參考.

核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備進(jìn)展

洪浩, 耿建華

目前, 核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備技術(shù)發(fā)展迅速, 新技術(shù)的應(yīng)用使設(shè)備的空間分辨率、靈敏度等性能不斷提升, 圖像質(zhì)量顯著提高. 全環(huán)SPECT/CT、長軸PET/CT、高TOF分辨率PET/CT及PET/MR等更多先進(jìn)核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備(尤其是國產(chǎn)核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備)投入臨床使用, 在疾病精準(zhǔn)診療中發(fā)揮越來越重要的作用.

空間分割放射治療技術(shù)的進(jìn)展及展望

宋英杰, 王文宇, 馬攀, 戴建榮

空間分割放射治療技術(shù)(SFRT)通過將高度不均勻的劑量分布集中在腫瘤特定區(qū)域靶區(qū)內(nèi), 激活免疫應(yīng)答與旁觀者效應(yīng), 在殺傷腫瘤的同時顯著減少正常組織損傷. 本文系統(tǒng)綜述了SFRT的進(jìn)展與臨床潛力, 詳述了柵格、晶格、微束及小束放療的技術(shù)參數(shù)、生物學(xué)機(jī)制及臨床應(yīng)用現(xiàn)狀. 結(jié)合Flash超高劑量率放療、質(zhì)子/重離子精準(zhǔn)靶向及生物標(biāo)志物引導(dǎo), SFRT有望突破技術(shù)瓶頸, 為復(fù)雜腫瘤提供更高效、個性化的治療策略.

評述

生物磁傳感: 技術(shù)與應(yīng)用

郭弘, 吳騰, 孫晨曦, 趙苾盈, 楊瀟

生物磁傳感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對生物體內(nèi)部生理狀態(tài)的無創(chuàng)性監(jiān)測, 為疾病的診斷、治療的監(jiān)控以及生命科學(xué)和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究開辟了新路. 本文綜述了生物磁傳感技術(shù)的演進(jìn)歷程及未來發(fā)展趨勢.

腫瘤粒子治療的現(xiàn)狀及進(jìn)展

李琰, 李凱文, 耿立升

粒子治療, 包含帶電粒子束的外照射和基于中子反應(yīng)或放射性核素的內(nèi)照射, 憑借布拉格峰效應(yīng)與獨特的生物學(xué)特性, 在有效殺傷腫瘤的同時能顯著降低對正常組織的損傷. 本文綜述其物理與生物學(xué)優(yōu)勢、放射生物學(xué)基礎(chǔ)、臨床應(yīng)用進(jìn)展及前沿技術(shù), 為理解粒子精準(zhǔn)放療體系提供參考.

放射治療的臨床試驗與設(shè)計

Yunfeng Cui, Ying Xiao

本文探討了臨床試驗在推動放射治療進(jìn)步中的關(guān)鍵作用, 并提供了設(shè)計、實施和分析這些試驗的詳細(xì)指南; 強調(diào)了標(biāo)準(zhǔn)化方案、倫理考量和可靠的數(shù)據(jù)分析等關(guān)鍵要素, 同時指出了參與者多樣性和新興技術(shù)等臨床試驗所面臨的挑戰(zhàn), 并對未來著重于提高試驗的效率和可持續(xù)性進(jìn)行了討論.

全球醫(yī)學(xué)物理發(fā)展?fàn)顩r

程智楓, 曾子毅, 楊子, 周德軍, 張禮賢, 李泳怡, 蔡璟

本文概述了全球醫(yī)學(xué)物理領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀、主要方向及挑戰(zhàn), 重點分析了教育、認(rèn)證和技術(shù)等方面的差異. 從區(qū)域視角出發(fā), 探討了歐洲、亞太和非洲等地區(qū)在醫(yī)學(xué)物理發(fā)展中的特點與挑戰(zhàn), 并重點討論了美國、英國和日本等國家的實踐經(jīng)驗. 美國通過嚴(yán)格的教育與認(rèn)證體系確保臨床安全; 英國在放射治療技術(shù)中發(fā)揮重要作用; 日本推動認(rèn)證制度并鞏固職業(yè)地位. 中國在快速發(fā)展的過程中, 正致力于提升教育體系和國際合作, 推動醫(yī)學(xué)物理的發(fā)展與創(chuàng)新.

揭開醫(yī)學(xué)圖像分析算法的黑箱: 醫(yī)學(xué)圖像分析中可解釋人工智能的最新進(jìn)展

楊振宇, 張日暉, 張雷, 劉蔓居, 段曉雨, 殷芳芳

可解釋人工智能(XAI)旨在提升醫(yī)學(xué)圖像分析模型的透明性和可信度, 從而增強臨床醫(yī)生對AI輔助決策的信任. 本文系統(tǒng)綜述了現(xiàn)有XAI方法的分類、定義、部分?jǐn)?shù)學(xué)框架及其在醫(yī)學(xué)影像診斷、病灶分割和治療效果評估等領(lǐng)域的最新進(jìn)展, 探討了XAI當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)和未來研究方向.

人工智能在現(xiàn)代放射治療流程中的研究與應(yīng)用

宋昊宇, 范嘉偉, 王佳舟, 方應(yīng)濤, Lei Ren, 胡偉剛

本文回顧了人工智能(AI)在現(xiàn)代放射治療流程中的研究與應(yīng)用, 涵蓋了診斷、模擬定位、靶區(qū)勾畫、計劃制定等多個流程環(huán)節(jié). 通過選取近3~5年的112篇高影響因子文獻(xiàn), 探討了AI技術(shù)如何提升放療的精準(zhǔn)度與效率, 如AI輔助診斷提高精確度、深度學(xué)習(xí)實現(xiàn)無標(biāo)記定位、AI模型優(yōu)化治療計劃等. 最后, 討論了AI在放療中面臨的挑戰(zhàn)并進(jìn)行了未來展望, 強調(diào)了其在現(xiàn)代放射治療中的重要性與發(fā)展?jié)摿?

人工智能在放射影像中的應(yīng)用

朱佳瑞, 滕琳, 宋立明, 劉晨陽, 陳衛(wèi)興, 趙馬陽, 肖昊男, 王穎慧, 職少華, 楊龍, 孫鴻飛, 任格, 秦文健, 蔡璟, 沈定剛

本文綜述了人工智能(AI)在放射影像處理中的應(yīng)用, 涵蓋診斷、配準(zhǔn)、分割、生成與重建五大領(lǐng)域. 文章詳細(xì)介紹了AI技術(shù)在提升放射影像分析精度、處理速度及信息融合方面的進(jìn)展, 并探討了當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn), 如高質(zhì)量標(biāo)注數(shù)據(jù)的依賴、模型泛化能力與可解釋性. 通過總結(jié)代表性工作, 本文為未來開發(fā)適應(yīng)復(fù)雜臨床場景的智能模型提供了重要參考.

臨床CT的現(xiàn)代發(fā)展: 技術(shù)革新與應(yīng)用

王詩佳, 杜井瑞, 趙維

CT技術(shù)歷經(jīng)半世紀(jì)革新, 已成為醫(yī)學(xué)影像的核心支柱. 本文系統(tǒng)梳理了其進(jìn)化脈絡(luò): 從平移旋轉(zhuǎn)到超快多源靜態(tài)設(shè)計, 從間接轉(zhuǎn)換探測器到直接轉(zhuǎn)換探測器, 從解析、迭代到深度學(xué)習(xí)圖像重建, 不斷突破低劑量成像和高質(zhì)量成像的極限; 人工智能更貫穿CT全流程. 展望未來, 光子計數(shù)CT、靜態(tài)CT與人工智能協(xié)同發(fā)展, 將在速度、精度、低劑量和物質(zhì)分解上帶來新飛躍, 持續(xù)賦能精準(zhǔn)醫(yī)療, 鞏固其在臨床疾病診療中的核心地位.

錐形束計算機(jī)斷層掃描的技術(shù)革新與臨床轉(zhuǎn)化: 多模態(tài)硬件集成與成像算法優(yōu)化

施江媛, 李光俊, 宋瑩, 柏森

本文深入探討了錐形束CT(CBCT)的技術(shù)革新與臨床前景, 系統(tǒng)分析了CBCT在輻射劑量、金屬偽影及定量精度等方面的核心瓶頸, 重點闡述了碳納米管X射線源、光子計數(shù)探測器等硬件突破, 以及深度學(xué)習(xí)重建、擴(kuò)散模型等智能算法如何協(xié)同驅(qū)動成像范式的變革, 為CBCT在精準(zhǔn)醫(yī)療中的深度應(yīng)用指明了方向.

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