《科學通報》2025年11月下旬刊（“醫學物理專輯”） | 文章速遞

封面圖片主體是一個處于掃描狀態的人體模型, 采用透明線框結構, 象征精準的物理建模與體內結構可視化. 背景中疊加的數據矩陣、光線軌跡與虛擬實驗場景, 象征人工智能與大數據在醫學物理中的融合應用. 封面圖片不僅展示了影像科學、放射治療等前沿研究方向, 也傳達出醫學物理作為連接基礎科學與臨床醫學的重要橋梁, 在未來智慧醫療體系中所扮演的關鍵角色. 詳見本期專輯.

醫學物理專輯

編者按

醫學物理: 多學科交叉的新興領域

蔡璟, 耿立升, 殷芳芳

觀點

中國醫學物理現狀、挑戰和未來

潘玉藤, 楊波, 邱建峰, 邱杰

醫學物理作為融合醫學、物理學和計算科學的交叉領域, 在癌癥治療、核醫學等方面具有重要作用. 近年來, 我國在教育體系、職業規范和技術創新上取得進展, 但學科體系不完善、認證標準缺失等問題仍制約其發展. 未來需完善學科框架和認證體系, 加強人才培養和科研轉化, 深化國際合作, 提升自主創新能力, 為實現“健康中國”目標和提升全球醫療科技影響力提供支撐.

放射治療質控原理: 前瞻性思考

李振江, 崔永斌, 尹勇

當前, 放射治療質量控制的核心目標正從傳統的誤差控制逐步邁向以療效為導向的智能決策. 本文從技術演進的角度重新審視質控體系的本質與未來發展方向. 從圖像引導、劑量驗證及標準化協議(如AAPM TG-142)的傳統質控展開, 進一步論述了以人工智能、實時影像引導放療、區塊鏈等多學科為基礎的現代質控方向.

進展

超高劑量率放療(FLASH-RT)生物效應影響因素分析

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”的生物效應受到多種因素的影響. 本文結合已發表的研究數據, 系統分析了多種物理參數及生化參數變化對FLASH-RT生物效應的影響, 以期為未來FLASH-RT的研究設計及臨床轉化提供參考.

核醫學影像設備進展

洪浩, 耿建華

目前, 核醫學影像設備技術發展迅速, 新技術的應用使設備的空間分辨率、靈敏度等性能不斷提升, 圖像質量顯著提高. 全環SPECT/CT、長軸PET/CT、高TOF分辨率PET/CT及PET/MR等更多先進核醫學影像設備(尤其是國產核醫學影像設備)投入臨床使用, 在疾病精準診療中發揮越來越重要的作用.

空間分割放射治療技術的進展及展望

宋英杰, 王文宇, 馬攀, 戴建榮

空間分割放射治療技術(SFRT)通過將高度不均勻的劑量分布集中在腫瘤特定區域靶區內, 激活免疫應答與旁觀者效應, 在殺傷腫瘤的同時顯著減少正常組織損傷. 本文系統綜述了SFRT的進展與臨床潛力, 詳述了柵格、晶格、微束及小束放療的技術參數、生物學機制及臨床應用現狀. 結合Flash超高劑量率放療、質子/重離子精準靶向及生物標志物引導, SFRT有望突破技術瓶頸, 為復雜腫瘤提供更高效、個性化的治療策略.

評述

生物磁傳感: 技術與應用

郭弘, 吳騰, 孫晨曦, 趙苾盈, 楊瀟

生物磁傳感技術能夠實現對生物體內部生理狀態的無創性監測, 為疾病的診斷、治療的監控以及生命科學和基礎醫學研究開辟了新路. 本文綜述了生物磁傳感技術的演進歷程及未來發展趨勢.

腫瘤粒子治療的現狀及進展

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或放射性核素的內照射, 憑借布拉格峰效應與獨特的生物學特性, 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優勢、放射生物學基礎、臨床應用進展及前沿技術, 為理解粒子精準放療體系提供參考.

放射治療的臨床試驗與設計

Yunfeng Cui, Ying Xiao

本文探討了臨床試驗在推動放射治療進步中的關鍵作用, 并提供了設計、實施和分析這些試驗的詳細指南; 強調了標準化方案、倫理考量和可靠的數據分析等關鍵要素, 同時指出了參與者多樣性和新興技術等臨床試驗所面臨的挑戰, 并對未來著重于提高試驗的效率和可持續性進行了討論.

全球醫學物理發展狀況

程智楓, 曾子毅, 楊子, 周德軍, 張禮賢, 李泳怡, 蔡璟

本文概述了全球醫學物理領域的發展現狀、主要方向及挑戰, 重點分析了教育、認證和技術等方面的差異. 從區域視角出發, 探討了歐洲、亞太和非洲等地區在醫學物理發展中的特點與挑戰, 并重點討論了美國、英國和日本等國家的實踐經驗. 美國通過嚴格的教育與認證體系確保臨床安全; 英國在放射治療技術中發揮重要作用; 日本推動認證制度并鞏固職業地位. 中國在快速發展的過程中, 正致力于提升教育體系和國際合作, 推動醫學物理的發展與創新.

揭開醫學圖像分析算法的黑箱: 醫學圖像分析中可解釋人工智能的最新進展

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)旨在提升醫學圖像分析模型的透明性和可信度, 從而增強臨床醫生對AI輔助決策的信任. 本文系統綜述了現有XAI方法的分類、定義、部分數學框架及其在醫學影像診斷、病灶分割和治療效果評估等領域的最新進展, 探討了XAI當前面臨的挑戰和未來研究方向.

人工智能在現代放射治療流程中的研究與應用

宋昊宇, 范嘉偉, 王佳舟, 方應濤, Lei Ren, 胡偉剛

本文回顧了人工智能(AI)在現代放射治療流程中的研究與應用, 涵蓋了診斷、模擬定位、靶區勾畫、計劃制定等多個流程環節. 通過選取近3~5年的112篇高影響因子文獻, 探討了AI技術如何提升放療的精準度與效率, 如AI輔助診斷提高精確度、深度學習實現無標記定位、AI模型優化治療計劃等. 最后, 討論了AI在放療中面臨的挑戰并進行了未來展望, 強調了其在現代放射治療中的重要性與發展潛力.

人工智能在放射影像中的應用

朱佳瑞, 滕琳, 宋立明, 劉晨陽, 陳衛興, 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用, 涵蓋診斷、配準、分割、生成與重建五大領域. 文章詳細介紹了AI技術在提升放射影像分析精度、處理速度及信息融合方面的進展, 并探討了當前面臨的挑戰, 如高質量標注數據的依賴、模型泛化能力與可解釋性. 通過總結代表性工作, 本文為未來開發適應復雜臨床場景的智能模型提供了重要參考.

臨床CT的現代發展: 技術革新與應用

王詩佳, 杜井瑞, 趙維

CT技術歷經半世紀革新, 已成為醫學影像的核心支柱. 本文系統梳理了其進化脈絡: 從平移旋轉到超快多源靜態設計, 從間接轉換探測器到直接轉換探測器, 從解析、迭代到深度學習圖像重建, 不斷突破低劑量成像和高質量成像的極限; 人工智能更貫穿CT全流程. 展望未來, 光子計數CT、靜態CT與人工智能協同發展, 將在速度、精度、低劑量和物質分解上帶來新飛躍, 持續賦能精準醫療, 鞏固其在臨床疾病診療中的核心地位.

錐形束計算機斷層掃描的技術革新與臨床轉化: 多模態硬件集成與成像算法優化

施江媛, 李光俊, 宋瑩, 柏森

本文深入探討了錐形束CT(CBCT)的技術革新與臨床前景, 系統分析了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、光子計數探測器等硬件突破, 以及深度學習重建、擴散模型等智能算法如何協同驅動成像范式的變革, 為CBCT在精準醫療中的深度應用指明了方向.

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