Xe129PolarizationLevelChecker

Xe-129 Polarization Level Checker

instrumental Hyperpolarized Xenon RPH Xe-129 medical gases CSV→JSON URS & FS rule-based

Описание утилиты: Xe-129 Polarization Level Checker

Xe-129 Polarization Level Checker — Анализатор уровня поляризации Xe-129

ℹ️  Утилита контролирует ключевой параметр гиперполяризованного МРТ:
    • Абсолютный уровень поляризации (%)
    • Фактор усиления сигнала относительно теплового равновесия
    • Отклонение от целевого значения

⚠️  КРИТИЧНО: Низкая поляризация = отсутствие сигнала на изображении!
    Требуется минимум 10-15% для качественной визуализации легких.

Использование:
  Xe129PolarizationLevelChecker.exe                            → демо-режим (вывод в консоль)
  Xe129PolarizationLevelChecker.exe input.csv output.json      → оценка ваших данных

Формат input.csv:
BatchNumber,ProductName,Measured_Pol_Percent,Thermal_Signal,HP_Signal,Pumping_Time_Min,Laser_W,Min_Pol,Target_Pol

Пример:
  POL-XE129-2026-001,HP-Xe-129,15.5,1.0,45000,45,100,10,20

— ЗАЧЕМ ЭТО НУЖНО?
Контроль поляризации критичен для успеха всей процедуры HP-MRI:
• Сигнал в МРТ прямо пропорционален уровню поляризации ядер Xe-129
• Без достаточной поляризации (>10%) изображение будет слишком шумным для диагностики
• Уровень поляризации зависит от мощности лазеров, времени накачки и чистоты газа
• Утилита позволяет отсеять некачественные партии газа до введения пациенту
• Помогает оптимизировать время работы поляризатора (баланс между степенью поляризации и пропускной способностью)

⚠️  КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
• Минимальный уровень поляризации ≥10% (для стандартных сканеров 1.5T/3T)
• Фактор усиления сигнала ≥10,000x по сравнению с тепловым равновесием
• Стабильность показаний поляриметра
• Контроль времени накачки (слишком короткое = низкая поляризация, слишком длинное = потеря времени)

Ключевые особенности утилиты:
• Расчет фактора усиления (Enhancement Factor)
• Сравнение с целевыми показателями эффективности
• Выявление проблем с лазерной системой или газовой смесью
• Поддержка различных режимов работы поляризатора

Критические параметры:
• Polarization Level: ≥10%
• Enhancement Factor: ≥10,000x
• Target Deviation: ≤20%

💡 Советы по использованию:
1. Калибруйте поляриметр перед каждой серией измерений
2. Учитывайте время транспортировки газа от поляризатора к сканеру (распад T1)
3. Сравнивайте текущие показатели с историческими данными для выявления деградации оборудования
4. Для исследований высокого разрешения стремитесь к поляризации >20%
5. Ведите журнал уровней поляризации для каждой партии газа

⚠️ Особенность: В отличие от обычной МРТ, где сигнал определяется плотностью протонов, здесь сигнал создается искусственно. Утилита гарантирует, что этот "искусственный" сигнал достаточно силен для преодоления теплового шума.

input.csv

BatchNumber,ProductName,Measured_Pol_Percent,Thermal_Signal,HP_Signal,Pumping_Time_Min,Laser_W,Min_Pol,Target_Pol
POL-XE129-2026-001,HP-Xe-129 (90%),15.5,1.0,45000,45,100,10,20
POL-XE129-2026-002,HP-Xe-129 (Failed),5.0,1.0,12000,45,100,10,20
POL-XE129-2026-003,HP-Xe-129 (High Perf),22.0,1.0,65000,60,120,10,20

URS & FS — пользовательские требования и функциональная спецификация

URS & FS — спецификация пользователя и функциональная спецификация

Документ описывает контролируемый интерфейс и поведение утилиты Xe129PolarizationLevelChecker для объекта «Xe-129 Polarization Level Checker». Пределы из исходного описания являются стартовой конфигурацией и до продуктивного применения должны быть сверены с утверждённой спецификацией, протоколом исследования, инструкцией к оборудованию и локальными SOP.

Предметные ограничения и критические параметры

Polarization Level: ≥10%
Enhancement Factor: ≥10,000x
Target Deviation: ≤20%

URS — пользовательские требования

ID	Требование	Критичность	Критерий приёмки
URS-001	Утилита должна принимать `input.csv` с точными заголовками из контракта данных.	High	Файл обрабатывается без ручного переименования колонок.
URS-002	Утилита должна выполнять детерминированную проверку для «Xe-129 Polarization Level Checker».	High	Для каждой строки формируется PASS / WARNING / FAIL.
URS-003	Обязательные поля, типы, диапазоны, единицы и согласованность данных должны проверяться до предметных правил.	High	Ошибки схемы отделены от несоответствий.
URS-004	Критические пределы из описания и утверждённой локальной конфигурации должны приводить к critical finding.	High	Нарушение критического правила приводит к FAIL.
URS-005	Результат должен формироваться в машинно-читаемом `output.json`.	High	JSON содержит исходные значения, проверки, предупреждения и отказы.
URS-006	Решение о соответствии не должно использовать машинное обучение.	Medium	Результат воспроизводим по явным правилам и входным данным.
URS-007	Должна сохраняться трассируемость серии, исходного файла, версии правил и итогового статуса.	High	QA/QC может воспроизвести решение.
URS-008	Утилита должна иметь ровно один основной портальный тег: `instrumental`.	Medium	Другие теги api / instrumental / medical_devices отсутствуют.
URS-009	Документация должна поддерживать IQ/OQ/PQ или эквивалентную CSA/CSV-проверку.	Medium	Контракт, тестовые сценарии и change-control правила доступны вместе с утилитой.

Контракт input.csv

#	Поле	Тип	Единица	Пример	Назначение
1	`BatchNumber`	string	as specified	`POL-XE129-2026-001`	Идентификатор серии/партии для трассируемости.
2	`ProductName`	string	as specified	`HP-Xe-129 (90%)`	Наименование контролируемого продукта, газа, процедуры или оборудования.
3	`Measured_Pol_Percent`	decimal	%	`15.5`	Показатель уровня, потери или целевого значения гиперполяризации Xe-129.
4	`Thermal_Signal`	decimal	as specified	`1.0`	Измеренный сигнал для оценки SNR, однородности или эффективности поляризации.
5	`HP_Signal`	decimal	as specified	`45000`	Измеренный сигнал для оценки SNR, однородности или эффективности поляризации.
6	`Pumping_Time_Min`	decimal	min	`45`	Временной параметр процесса, релаксации, накачки или исследования.
7	`Laser_W`	decimal	W	`100`	Параметр лазерной системы SEOP.
8	`Min_Pol`	decimal	as specified	`10`	Показатель уровня, потери или целевого значения гиперполяризации Xe-129.
9	`Target_Pol`	decimal	as specified	`20`	Показатель уровня, потери или целевого значения гиперполяризации Xe-129.

BatchNumber,ProductName,Measured_Pol_Percent,Thermal_Signal,HP_Signal,Pumping_Time_Min,Laser_W,Min_Pol,Target_Pol
POL-XE129-2026-001,HP-Xe-129 (90%),15.5,1.0,45000,45,100,10,20
POL-XE129-2026-002,HP-Xe-129 (Failed),5.0,1.0,12000,45,100,10,20
POL-XE129-2026-003,HP-Xe-129 (High Perf),22.0,1.0,65000,60,120,10,20

FS — функциональная спецификация

ID	Функция	Реализация
FS-001	CLI execution	`Xe129PolarizationLevelChecker.exe` поддерживает demo mode и режим `input.csv output.json`.
FS-002	CSV import	Чтение UTF-8 CSV, проверка заголовка, количества и порядка колонок.
FS-003	Schema validation	Проверка обязательности, пустых значений, типов и базовой правдоподобности.
FS-004	Domain rule engine	Применение явных правил для «Xe-129 Polarization Level Checker» и локально утверждённых пределов.
FS-005	Status aggregation	FAIL при critical finding; WARNING при некритическом отклонении; PASS при полном соответствии.
FS-006	JSON export	Запись исходных значений, применённых правил, статусов, warnings, failures и версии конфигурации.
FS-007	Audit support	Сохранение структуры результата для review, расследования, IQ/OQ и change control.
FS-008	Integration contract	LIMS/ELN/MES или приборный wrapper формирует CSV; утилита возвращает JSON.

Пример output.json

{
  "utilityId": "xe129-polarization-level-checker",
  "primaryTag": "instrumental",
  "overallStatus": "PASS|WARNING|FAIL",
  "sourceFile": "input.csv",
  "checks": [
    {
      "parameter": "BatchNumber",
      "value": "POL-XE129-2026-001",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "ProductName",
      "value": "HP-Xe-129 (90%)",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "Measured_Pol_Percent",
      "value": "15.5",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "Thermal_Signal",
      "value": "1.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "HP_Signal",
      "value": "45000",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "Pumping_Time_Min",
      "value": "45",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "Laser_W",
      "value": "100",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    },
    {
      "parameter": "Min_Pol",
      "value": "10",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Rule-based check result"
    }
  ],
  "warnings": [],
  "criticalFindings": []
}

OQ/PQ тестовые сценарии

ID	Сценарий	Ожидаемый результат
OQ-001	Валидная строка из примера	PASS или допустимый WARNING согласно локальным правилам.
OQ-002	Отсутствует обязательная колонка	Ошибка схемы; предметные проверки не маскируют ошибку.
OQ-003	Нечисловое значение в числовом поле	Ошибка преобразования типа.
OQ-004	Критический параметр за пределом	FAIL и critical finding.
OQ-005	Граничное значение	Результат соответствует явно заданному оператору ≤ / ≥ / < / >.
PQ-001	Реальные данные площадки	Согласованный QA/QC review с сохранением CSV, JSON, версии и контрольной суммы.

QA/QC и change control

Не менять имена колонок без обновления валидатора, документации и тестового набора.
Хранить input.csv, output.json, версию исполняемого файла, версию правил и контрольные суммы.
Перед продуктивным использованием выполнить локальную проверку пределов и IQ/OQ/PQ или эквивалентную CSA.
Изменения, влияющие на безопасность пациента, дозиметрию, газовую смесь, поляризацию или оборудование, требуют документированного impact assessment.

Входит в пакеты

Rph Hyperpolarized Xenon Lifecycle QC Suite

29 утилит для полного жизненного цикла гиперполяризованного ксенона: изотопный состав и чистота газа, SEOP и поляризация, T1/хранение/транспорт, безопасное смешивание и подача, MRI/SPECT QC, дозиметрия, scavenging, recovery и recycling.

Открыть

RPH isotope family: xenon and gas tracers

Xe-127, Xe-129 и Xe-133 для ventilation, hyperpolarized imaging, gas QC и safety.

Открыть

RPH organ/system: лёгкие и вентиляция

Lung perfusion, MAA, V/Q, aerosol, xenon ventilation, shunt и pulmonary dosimetry.

Открыть

RPH use case: ксенон, вентиляция и медицинские газы

Xe-129, Xe-133, Xe-127, гиперполяризация, SEOP, T1, mixing, scavenging, transport, recovery и вентиляционная визуализация.

Открыть

RPH workflow: дозиметрия и планирование терапии

Activity planning, absorbed dose, organ dose, lung shunt, preplanning и therapy verification.

Открыть

RPH workflow: imaging QC и количественная интерпретация

Acquisition, uptake, clearance, perfusion, transit, ejection fraction, segmentation и quantitative imaging.

Открыть

RPH workflow: стабильность, хранение, распад и отходы

Kinetic stability, shelf life, decay correction, expiry, storage, trend и radioactive waste.

Открыть