利用计算机辅助设计和计算机辅助工程,对用于肢体功能障碍患者的康复移位机进行了构型综合和尺寸优化.优化后的设备在满足患者使用要求的前提下总质量尽可能降低,有利于此类康复设备家庭化的推广.结果表明在移位机应力许可范围内,本设计满足体重范围从40 kg到112 kg和身高从145 cm到195 cm的人员使用,并能进行参数化尺寸编辑.后通过样机乘坐实验验证了本研究的正确性,为康复领域器械研发提供参考.
作者：任武；任琼琼；赵宗亚；于毅 刊期： 2018年第03期
为了更加便利、快捷地在基于CT的肺部疾病诊断中获取相关肺功能指标,以便于辅助医生进行诊断,本研究开发了基于肺部组织分割的肺功能定量分析系统.系统主要分为三个部分:肺部组织的分割,肺部组织的三维重建以及肺功能定量分析模块.在利用已有方法分割出肺实质、肺气管和肺血管的基础上,提出了自动修补由肺结节造成的肺实质孔洞以及肺边缘缺陷的方法,利用基于海森矩阵的圆点增强算法分割出疑似肺结节区域,结合手动选取种子点确定明显肺结节.实现了肺部多组织的三维重建,可计算整体、局部(volume of interest,VOI)区域以及感兴趣CT值范围内的肺功能指标从而进行肺功能定量分析,并可在二维和三维上定位显示测算对象,结合多方面辅助医生诊断.
作者：许友彬；李彬；刘霜纯；张鸣生；王立非；田联房 刊期： 2018年第03期
探索烟酒成瘾者的差异表达基因及成瘾机理.基于烟酒成瘾者的基因表达数据,利用方差分析方法分别提取吸烟成瘾与饮酒成瘾样本中的差异表达基因,根据其对应的生物过程对成瘾机理展开研究.吸烟成瘾的特征基因数量为197,饮酒成瘾的特征基因数量为77,七条基因在吸烟和饮酒特征基因中均有出现.TMEM53基因和TLN2基因的表达量对吸烟与饮酒均成明显的负相关;IGFBP7、FN1、HNRNPA2 B1、FLJ59422、SYNJ1基因对吸烟与饮酒均成明显的正相关.其中TLN2、FN1、IGFBP7、HNRNPA2B1均与癌症存在密切的相关性,故烟酒成瘾可能对癌症的发病和治疗产生影响.
作者：徐绍凯；陈洪波；范琳；刘喻 刊期： 2018年第03期
建立带颅骨的全颈椎三维有限元模型.探讨在旋转过程中,不同牵引角度对颈椎间盘的影响.采集1位无颈椎病病史成年男性志愿者的颈椎CT数据.应用Mimics17.0、Geomagic Studio13.0、Hypermesh13.0软件生成颈椎间盘及椎体CAD模型,并划分网格.然后导入Ansys Workbench 15.0分析软件中,得到带颅骨全颈椎三维有限元模型,并验证该模型的有效性.后在所建模型上添加载荷及约束,模拟人体头颅旋转角度牵引.同一大小牵引力作用下,在前倾情况下,颈椎间盘Z方向的轴向变形随牵引角度增大而逐渐变小,但在后伸和左右屈曲情况下,各个颈椎间盘的Z轴方向轴向变形会随随牵引角度的增大而逐渐增大.同时上颈椎椎间盘的变形幅度远比下颈椎[1]椎间盘的变形幅度要大.例C2～3在牵引角度为20°时,前伸变形幅度由27.7％减小到6.2％,后伸和左右屈曲的变形幅度分别增大到77.3％、58.3％、54.8％.颈椎间盘在旋转过程中其Z轴方向的轴向变形和大应变呈现由小变大再变小的规律.本研究所建立的带颅骨全颈椎三维有限元模型,可用来进行颈椎旋转牵引的仿真分析.
作者：刘治华；汤清；陶德岗；张新民；杨孟俭 刊期： 2018年第03期
利用生物超微弱发光检测仪,对经典热性药当归与经典寒性药黄芩中药煎煮液灌胃小鼠体表生物超微弱发光连续16 d检测,结果显示:(1)在基于小鼠超微弱发光的中药药性研究实验中灌胃小鼠的佳检测时间范围为第5 d至第10 d;(2)当归组与空白组、黄芩组与空白组腹部与背部自发发光强度的比值之间存在显著性差异,提示灌胃小鼠的腹背自发发光强度的比值可作为表征中药寒热药性的指标.本研究结果可以为中药药性的研究提供新的思路.
作者：周宝宸；杨美娜；庞靖祥；张玉风；韩金祥 刊期： 2018年第03期
提出了基于容积脉搏波振幅梯度的血压检测方法,并开发了相应的检测系统,进行了原理测试和对比实验.首先,对三名实验者进行了验证性实验,确认了系统的稳定性;其次,以水银式血压检测法作为对比方法,进行了基于容积脉搏波振幅梯度的血压检测法的对比实验,实验结果表明两种血压检测法具有良好的直线相关性;后,用Bland-Altman图进行分析,结果表明收缩压和舒张压均有94％以上的实验结果分布在95％置信区间的范围之内,说明两种测量方法具有良好的一致性.基于容积脉搏波振幅梯度的血压检测法与水银式血压检测法具有大致相同的检测精度,本研究提出的新的血压检测法对间歇式血压检测是有效的.
作者：宋义林；张彤；高树枚 刊期： 2018年第03期
目前乳腺癌活检和近距离治疗在癌症治疗领域是难以解决的问题.针对此问题设计了一种基于丝传动的核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)引导的高精度乳腺穿刺机器人系统,并设计了一种新的丝传动绕丝方式,解决了丝传动运动过程中出现的脱丝及绕丝错乱等问题,利用D-H方法推导了机器人的运动学正解,并得到了其工作空间,结果满足设计要求.
作者：袁小航；杨志永；姚贵英 刊期： 2018年第03期
设计一款双波长无创血红蛋白浓度监测仪,可实时监测人体血红蛋白浓度.总体设计分为软硬件设计及算法研究.软硬件设计采用STM32 F407作为主控芯片,选择MAX30100作为传感器,使用LCD液晶屏显示实时波形,使用SD卡进行数据存储.算法研究主要采用希尔伯特黄变换(HHT)对脉搏波进行滤波处理,采用PCA算法和RELIEF算法相结合对提取的27个时域特征参数筛选筛选出12个特征参数,利用PLS建立血红蛋白模型.本次研究中,选择响应速度快、精度高的艾康生物技术公司生产的Mission HB便携式血红蛋白分析仪作为对照仪器.同时,随机选择31名志愿者在相同的实验条件下进行验证实验,对31组实验数据进行分析,得到相关系数为0.728,均方差为0.9416 g/dL.结果表明,本研究建立的双波长血红蛋白检测模型对血红蛋白浓度检测提供了一定的研究依据,对临床研究具有重要的意义.
作者：陈真诚；孟凡涛；吴贤亮；朱健铭 刊期： 2018年第03期
智能电外科设备通过功率控制,实现作用于不同组织时保持输出功率特性不变,从而保护组织不被烧伤,以达到良好的手术效果,其中输出功率反馈控制模块是其核心技术之一.我们设计的反馈控制模块由输出电压、电流检测电路以及单片机控制电路组成,与开关电源模块和射频功率放大器模块构成闭环反馈回路,通过实时检测表征负载上的电压、电流信号,结合单片机内部嵌入的PID控制算法,能够自动控制射频能量工作在不同模式;实验结果表明,PID控制算法中被控量从零输出到满量程输出所需时间在25.0 ms以内,实际输出值与预设值误差在±5％以内,并且能够根据负载阻抗变化自动调节输出工作在不同模式.该模块能够快速、准确且稳定地控制输出达到预设值,从而实现自适应功率控制方式,为开发智能电外科设备提供核心技术基础.
作者：涂良勇；周宇；薛玉昊；刘松；白佳乐；郑赫男 刊期： 2018年第03期
本研究主要对比分析新手在腹腔镜训练箱和模拟器训练过程中不同疲劳水平下的训练效果.20名志愿者,随机均分成A、B组;A组使用训练箱训练,B组使用模拟器训练.首次采用脑电信号评价训练过程中的脑力疲劳,定义状态指标F量化疲劳水平;采用眼动特征和完成时间、错误数来评价训练效果.分析两组F值曲线,第1～5次训练两组斜率均为0.17;第6～15次训练斜率分别为0.114、0.078;第16～20次训练斜率分别为0.54、0.24.研究结果表明,对于A组训练者,脑力疲劳的发生更容易影响其完成时间和注视点个数;对于B组训练者更容易影响错误数、注视时间百分比和注视/眼跳百分比.相同任务下,腹腔镜训练箱相对于模拟器更易于使训练者疲劳,两种训练器都对训练效果有提升,但训练效果不随着训练次数的增加而一直在提高.当疲劳发生时,训练效果会呈下降的趋势.
作者：左艳；王殊轶；张敏燕；刘云；杜云霄；宋成利 刊期： 2018年第03期
基于功能近红外光谱(fNIRS)的运动想象脑机接口(BCI)在中风患者神经康复训练发挥着不可或缺和日益重要的作用,但分类率较低.以功能核磁共振(fMRI)作为参考金标准,针对运动想象范式,本研究开展了fMRI-BCI与fNIRS-BCI的对照研究,以探究限制fNIRS-BCI分类率的主要因素.实验选取了12名被试,分别获取两种模态下左右手运动想象数据,并利用共空间模式算法提取空间特异性信息进行分类.从血液动力学响应来看,由于受到浅表血流信号干扰,fNIRS获取的运动想象在双侧运动区脑响应的对比度明显低于fMRI.同时,fMRI-BCI的分类准确率显著高于fNIRS-BCI,超过10个百分点,分别为80.3％±16.0％与67.3％±10.2％.这些结果表明,fNIRS及目前常用的拓扑式排布在获取脑皮层响应信息上存在不足,是运动想象fNIRS-BCI分类率较低的主要限制因素.
作者：安嘉琳；张屾；王玲；田一竹；李德玉；汪待发 刊期： 2018年第03期
通过个体化正常人体左冠状动脉CT构建不同分叉角度的流体力学模型,应用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)的方法模拟研究不同分叉角度左冠状动脉的流体力学特性,从而探讨冠状动脉分叉角度与斑块形成分布的关系.应用有限元仿真模拟并分析不同分叉角度左冠状动脉的流动力学特性.不同分叉角度的冠状动脉在壁面压强(wall pressure,WP)、壁面剪切应力(wall shear stress,WSS)、血液流场分布均存在差异.左冠状动脉分叉模型中存在两处低剪切应力区域:分叉脊附近和分叉对侧.分叉脊附近剪切应力随分叉角度增大而逐渐减小,其范围相应的增大;分叉对侧的低剪切应力及其范围并没有相应的变化.冠状动脉分叉角度与血液流体力学及斑块形成及分布有一定的关系.
作者：王楠楠；冯继玲；王义亮 刊期： 2018年第03期
开发了一种基于爬行运动的脊柱康复训练运动控制系统,该系统基于支撑床体机构和上下肢爬行训练支撑机构,控制系统由电机驱动控制电路、运动控制程序等组成.通过2个直流电机为爬行运动训练提供动力,1个步进电机为脊柱侧弯矫正训练提供动力,1个直线导杆电机控制床体旋转和2个步进电机控制腹部支撑上下、左右移动.上位机采用PCI-1240运动控制卡作为控制核心,实现爬行训练的距离、速度和运动时间等的控制;下位机使用单片机实现对训练位置和姿态的控制.试验结果表明,该运动控制系统能很好地控制脊柱康复训练仪各部分的协调动作,以满足脊柱患者康复训练的需求.
作者：刘吉永；徐秀林；朱文超；胡秀枋；安美君 刊期： 2018年第03期
磁探测电阻抗成像(magnetic detection electrical impedance tomography,MDEIT)通过体表电极向成像体注入激励电流,利用外部空间磁场分布数据重建成像体内部电导率分布.MDEIT技术应用于肺部肿瘤的动态检测,实现更加贴近实际的仿真计算;应用图像分割在临床CT图像获取胸腔内部结构先验信息,进而构建正常人与肺部肿瘤患者胸腔的三维模型,应用有限元分析分别计算胸腔外部磁场分布,并对其进行特征分析.正常人与肺部肿瘤患者胸腔周围的磁感应强度在空间分布上存在差异,两者对比结果显示,患者比正常人高出10.52％.外部磁感应强度的异常一定程度上反应了胸腔内组织的病理变化,为MDEIT在肺癌检测中的应用提供合理参考.
作者：陈瑞娟；冯彦博；赵喆；王金海；王慧泉；李光旭 刊期： 2018年第03期
本研究制作了与组织光学参数相近的硬质仿体作为研究对象,使用漫射光子密度波(diffuse pho-ton density waves,DPDW)技术,设计了一个基于DPDW的硬质仿体光学参数测量系统.由网络分析仪在300 KHz～1 MHz频率范围内对激光器进行交流调制,在与光源间隔1 cm处接收漫射光子,经过解调获得幅值与相位的数据.利用光辐射方程对获取的数据进行曲线拟合,进而得到硬质仿体的吸收系数和约化散射系数.实验结果表明,对3种不同吸收系数的硬质仿体的检测中,μa和μ′s的检测大误差分别为0.282、0.003 cm-1,平均相对误差分别为19.8％、23.7％,吸收系数检测结果的相关系数为0.999.测量精度满足常规生物组织光学特性测量要求,本系统将在硬质仿体的检测以及生物组织检测等领域发挥重要作用.
作者：缪竟鸿；何鑫伟；王慧泉；陈洪丽；赵喆；王金海 刊期： 2018年第03期
本研究提出基于线性扫频激励洛伦兹力电阻抗成像理论,搭建了基于Verasonics磁声电导率检测平台,同时将线性扫频技术,混频及B模式扫描算法应用于电导率变化区域界面检测中,并对0.5％NaCl均匀仿体进行实验,验证了线性扫频理论应用于本系统的正确性,清晰获得仿体电导率曲线,测得均匀仿体电导率B模式扫描图与超声B模式图及实际测量值一致,此外,本研究还探讨了探头类型及扫频时宽对成像效果影响.
作者：戴明；朱慧萍；陈思平；陈昕；陈冕；孙通 刊期： 2018年第03期
为了满足POCT仪器体积小、操作简单、携带方便、结果报告及时化的检验模式新要求,设计并开发一款基于Y形光纤的便携式免疫荧光定量检测仪.该设备以恒流源驱动激光二极管作为激发光源,Y形光纤作为光信号传输介质,光电二极管作为荧光信号接收传感器,替代复杂庞大的传统共聚焦光学系统,使光路设计及信号采集模块小型化;设计Sallen-Key拓扑结构的二阶有源低通滤波器对信号进行放大滤波处理,以减少杂波干扰,提高系统灵敏度;采用STM32 F103微处理器为主控芯片,控制步进电机驱动机械扫描模块、光电信息采集模块、数据处理及显示模块完成免疫层析试纸条的荧光值定量检测.AD采集精度实验显示,该系统的AD采样偏差为10μV,标准差为1.91E-06;实测荧光微球实验表明,荧光微球稀释倍数和荧光强度信号之间的乘幂关系良好,相关系数为0.99,该系统检测灵敏度高,重复性好.
作者：苏广；胡志刚；杜喆；祖向阳 刊期： 2018年第03期
本研究设计了一种基于三轴加速度计的中老年足部训练系统,利用三轴加速度计、微处理器和无线蓝牙等器件组成数据采集平台,将采集到的足部运动加速度数据,通过无线蓝牙模块传送到智能手机上.利用智能手机平台,引导中老年进行各种下肢肌肉群的训练,用自编的App应用程序进行加速度数据的预处理、小波变换及其重构、去噪和特征提取,获取训练情况,并做出合理的评价和评估.
作者：李俊国；严荣国；王佳玉；邱小烨；李永洋 刊期： 2018年第03期
为提高对婴儿健康监护的质量,本研究提出在育婴箱中增加婴儿哭声识别功能,该系统主要以TI公司的数字信号处理器(DSP)芯片TMS320DM643和多媒体音频编解码芯片TLC320AIC23B为硬件核心,设计一套实时的婴儿哭声识别系统.本系统使用拾音器采集婴儿哭声,音频解码芯片对声音信号进行处理,然后发送给DSP芯片,DSP芯片对声音信号进行预处理,然后用优化的自相关函数算法提取特征参数-线性预测系数(LPC),使用动态时间规整(DTW)识别算法,实现对婴儿的哭声准确识别,并经串口向上位机发送识别结果.该系统在实际测试后表明,婴儿啼哭状态识别准确率可达97.1％,在婴儿护理领域具有重要意义.
作者：顾国良；许鹏；沈晓燕 刊期： 2018年第03期
设计一种下肢智能训练系统,对下肢运动障碍患者进行科学化的康复训练,帮助他们尽快恢复行走能力.本系统应用计算机技术,并采用AVR单片机作为下位机核心控制芯片,采用伺服控制系统作为动力机构,通过伺服电机驱动行走机构来模拟正常步行,实现对患者行走训练,并通过PID控制算法对系统运动进行精确控制.实验表明,本系统具有较高精度及较好的疗效,有较好的临床应用前景.
作者：金振华；王京华；韩爱民；成志新；陈剑英；李尚宾；孙谦 刊期： 2018年第03期
以辛酸亚锡为催化剂,采用本体开环聚合的方法,合成了一组不同摩尔比的DL-LA/GA/TMC三元共聚物.通过GPC、1 H-NMR、DSC和力学性能测试,研究不同摩尔比对共聚物热性能以及力学性能的影响.结果表明共聚物组成摩尔比与投料摩尔比基本一致;共聚物为无定形态,其玻璃化转变温度(Tg)随DL-LA含量的增加略有升高,而随TMC含量的增加明显降低;共聚物的拉伸强度随TMC含量的增加呈现降低的趋势,而断裂伸长率呈先升高后降低的趋势.通过改变TMC的含量有效地提高了材料的韧性,当TMC含量≥35％时,共聚物显示了热塑性弹性体的特征;当TMC含量为50％时,聚合物断裂伸长率达到1778.5％,拉伸强度仍保持在12.4 MPa.
作者：董浩；刘阳；马丽霞；王勤；李尚宾；孙谦；王传栋 刊期： 2018年第03期
我们通过设置静卧以及运动两组实验对比,研究随着精神压力的增大,心率变异性的各个指标的升降变化,确定影响精神压力的评估指标.利用改进的层次分析法建立模型层次结构,结合九标度与三标度法确定判断矩阵,并通过优传递矩阵确定各指标权重,避免了一致性检验.后结合模糊综合评价实现精神压力量化.验证表明,本方法可以准确合理的进行精神压力量化.
作者：李章勇；安耀明 刊期： 2018年第03期
研究不同结构形状的血管支架用于治疗颅内动脉瘤后对血流动力学的影响.针对同一个体化颅内动脉瘤模型,设计了三种网丝截面相同、通透率近似相等、结构形状不同的支架.将这三种支架植入颅内动脉瘤模型,进行双向流固耦合数值模拟,分析血流速度、壁面切应力的变化情况.三种支架中,螺旋型支架对动脉瘤瘤腔内的血流旋涡改善效果佳,对动脉瘤瘤颈和瘤顶部分较高的壁面切应力削弱也明显;周期型支架的柔顺性优于其余两种类型的支架.螺旋型支架植入颅内动脉瘤的治疗效果佳,但不适合几何形状复杂的血管,本研究也可为进一步优化支架结构提供依据.
作者：金肜伯；木合塔尔·克力木；申传鹏 刊期： 2018年第03期
临床上常采用肾动态图联合Gates分析法来获得肾小球滤过率(GFR)并用于肾功能评价,但该方法需要手动勾画肾脏及背景感兴趣区(ROI)进行定量计算,其结果易受到图像质量、医生经验等因素的影响,且耗时耗力.为了快速且客观准确地获取GFR值,本研究提出了先验信息约束的正则化水平集肾脏感兴趣区自动提取方法.该方法以正则化水平集算法为基础,融入肾动态图先验信息进行水平集演化约束,实现肾脏ROI自动提取.由临床数据验证,该自动方法能够准确且稳定地提取肾脏及背景ROI,实现准确的GFR计算,尤其有利于肾功能严重受损时的GFR值估计.
作者：魏文涛；郑秀娟；宋少莉；苏敏 刊期： 2018年第03期
