基于相控阵合成孔径的颅骨轮廓快速测量算法研究

作为一项新兴的神经调控技术,经颅聚焦超声技术目前广泛应用于脑深部的神经调控与治疗中。颅骨的异形和声参数的极大差异性是导致聚焦超声穿透颅骨后实际焦点的偏移和焦域散焦的主要原因。本研究以合成孔径技术为基础,由相控阵发射超声信号并接收于颅骨内外轮廓反射的回波信号,同时计算得到颅骨轮廓点坐标,实现对颅骨轮廓的快速测量。建立仿真模型,并利用颅骨仿体对算法进行仿真与实验验证。仿真结果表明,颅骨模型外轮廓中心区域的最大探测误差为0.15 mm,边缘区域为0.4 mm;内轮廓中心区域最大探测误差为0.3 mm,边缘区域为0.5 mm。实验结果表明:颅骨仿体外轮廓中心区域的最大探测误差为0.4 mm,边缘区域为0.8 mm;内轮廓中心区域最大探测误差为0.6 mm,边缘区域为0.9 mm。所设计的颅骨轮廓快速测量算法能够实现在2 min内完成颅骨内外轮廓的精确测量,并控制最大测量误差在1 mm以内。与核磁共振扫描(MRI)以及电子计算机断层成像(CT)相比,降低了治疗成本和治疗时间,同时为下一步调整相控阵阵元发射延时,实现在颅内的实时精确聚焦,提供了新的方法和思路。

基于多物理场复合的新型无创脑深部精准刺激方法探究

现有的无创电磁刺激技术,以临床应用最广的经颅磁刺激(TMS)为代表,尚无法突破聚焦性和刺激深度的技术瓶颈,实现对深部功能核团的直接精准刺激。本研究基于磁声耦合理论,结合TMS技术中的交变磁场,提出一种新的基于多物理场复合的无创脑深部精准刺激方法(MI-TMAS),以期实现对脑深部的直接精准聚焦刺激。基于磁声耦合理论和磁感应理论对MI-TMAS中的刺激物理场进行仿真研究,并搭建了MI-TMAS系统及多物理场测试平台,对刺激物理场分布并进行实测。结合仿真和实测结果,对MI-TMAS复合刺激电场的聚焦性和电场强度进行探究。结果显示,该方法能够在脑深部靶区产生聚焦声场、磁声耦合电场、磁感应电场等3个复合刺激物理场,可以在刺激深度50 mm处形成聚焦尺寸约6.2 mm(-3 dB)的复合刺激电场,其在脑深部电场的聚焦性明显优于TMS,且刺激电场强度大于稳恒磁场下的TMAS。本研究为MI-TMAS方法应用于在体神经调控提供了理论以及技术基础。

异氟烷麻醉对小鼠自发肌电及TUS/TMAS诱发肌电的影响

经颅超声刺激(TUS)和经颅磁声耦合刺激(TMAS)调控运动皮层效果明显,但受限于清醒状态动物难以束缚,已有研究大多在麻醉状态下进行,对麻醉减弱调控效果的分析集中于中枢神经系统。本研究记录了异氟烷麻醉下24只小鼠的肢体自发肌电和TUS/TMAS诱发肌电,定量分析了麻醉对自发肌电和诱发肌电发放率、潜伏期、时长和幅值的影响。结果显示,随着异氟烷输出浓度从0.40%增加至0.75%,每周期内小鼠自发肌电频次减少约50%,肌电发放时长变短,呈抑制状态;TUS/TMAS诱发肌电的成功率分别降低约50%和70%、潜伏期均延长约0.1 s、时长分别缩短约0.3和0.5 s,表明TUS/TMAS对运动皮层的调控效果随麻醉程度的加深而减弱。肢体自发和诱发肌电在发放率和时长上存在关联性特征,提示麻醉状态下小鼠自发肌电抑制状态可能是刺激效果减弱的影响因素之一。

基于磁声耦合效应的电导率重建方法研究综述

介绍了基于磁声耦合效应的磁声层析成像(magneto-acoustic tomography,MAT)和磁声电层析成像(magneto-acousto-electrical tomography,MAET)2类电导率成像方法的正问题与逆问题的理论基础,综述了不同成像策略的电导率重建方法的研究进展,分析了基于磁声耦合效应的电导率重建方法在声源模型构建、重建算法和成像速度等方面存在的问题,并展望了未来的发展方向。

智慧医院背景下的信息集成平台的应用

伴随着大数据等信息技术的发展运用,智慧医院体系日益完善,并在医院内部事物管理中发挥着重要的作用。目前,智慧医院体系在建设完善中强调信息资源的互联互通,从而保障协同效率,并满足智慧医院发展需要。本文基于此,着重分析智慧医院的发展趋势,并立足于智慧医院的信息集成平台,促进医院数据的整合与优化,从而带动医院核心竞争力的稳步提升。

一种结合SOR算法的SLAM点云降噪方法

针对同步定位制图技术获取的三维点云存在离群噪声点问题,结合SOR算法提出了一种点云降噪方法,通过探究保留电脑云个数与参数k、n之间的关系获取了参数标准差倍数n以及邻域点数量k的最优值。采用此方法对室内、室外两个实验区进行降噪实验,结果表明:邻域点数量取40、标准差倍数取2时降噪效果较好,此降噪方法能够高效地剔除离群噪声点,且点位误差符合精度要求。

关于空间几何体积考查重点的探究举例

体积问题是高中数学中的典型题目,问题构建形式多样,考查侧重点存在差异.具体求解时应先明晰问题、条件,把握几何体特征,再结合相关知识确定解法.本文结合2023年高考真题开展几何体积问题探究.

猪睾丸Dickkopf样顶体蛋白1基因的转录调控分析

【目的】Dickkopf样顶体蛋白1(DKKL1)是一种重要的顶体蛋白,为发掘其重要功能及潜在的临床价值,以版纳微型猪近交系(BMI)为对象,研究其睾丸组织中DKKL1的分子结构、转录调控特征和蛋白质功能。【方法】通过全转录组测序获得BMI DKKL1的表达量,使用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)获得DKKL1编码区序列并分析其基因结构和蛋白质特征,使用UniProt数据库对DKKL1进行功能注释并分析DKKL1与微小RNA(miRNA)、长链非编码RNA(lncRNA)间的竞争性内源RNA(ceRNA)转录调控。【结果】获得的BMI DKKL1编码区全长为702 bp,位于基因第6号染色体上,有5个外显子和4个内含子;蛋白质功能分析表明,DKKL1包含233个氨基酸,具有疏水性,含磷酸化位点、信号肽和较多的无规则卷曲亚结构;系统进化和同源性分析表明,DKKL1氨基酸序列在哺乳动物间高度保守;蛋白互作分析显示,DKKL1与含螺旋结构域的蛋白155(CCDC155)、转录增强缔合域蛋白2(TEAD2)、RAS癌基因家族成员11B(RAB11B)等多种蛋白互作;基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析表明,这些蛋白富集在典型Wnt信号等通路上;GO功能注释表明,DKKL1在睾酮生物合成过程的负向调控、透明带穿透、顶体泡生成等方面具有重要功能;ceRNA转录调控网络分析表明,DKKL1被miR-15a和miR-15b靶向调控。【结论】本研究获得了BMI睾丸全转录数据,阐明了DKKL1的分子特征、蛋白质功能并构建了转录调控网络。

基于MRI的衰老过程中下丘脑及其亚区体积改变与认知功能下降的相关性研究

目的:研究基于MRI自动分割的下丘脑亚区体积和认知功能在成年人生命各个阶段的变化以及两者之间的相关性。方法:选取达拉斯寿命脑科学研究(Dallas Lifespan Brain Study,DLBS)公开数据库提供的314名年龄在20~89岁的健康受试者的结构磁共振成像(structural magnetic resonance imaging,sMRI)图像,并将受试者分为4组:青年组(20~35岁)、中早组(36~50岁)、中老组(51~65岁)和老年组(66~89岁)。使用Freesurfer软件处理sMRI图像得到下丘脑左右侧的前上部、前下部、中上部、中下部以及后部的体积。采用协方差分析比较4组间下丘脑亚区体积的差异,并使用Bonferroni校正进行4组间的多重比较。使用Pearson相关性系数分析下丘脑亚区体积和简易精神状态检查(mini mental state examination,MMSE)、数字比较(digit comparison,DC)测试、数字符号(digit symbol,DS)测试、霍普金斯词语学习测验(Hopkins verbal learning test,HVLT)评分的相关性。结果:除右前下部外,其余下丘脑亚区体积均随着年龄的增长而显著下降(P<0.05)。除右前下部外,其余下丘脑亚区体积均与MMSE评分呈正相关(P<0.05);DC测试评分与所有下丘脑亚区体积呈正相关(P<0.05);DS测试评分与除下丘脑双侧前下部外的下丘脑亚区体积呈正相关(P<0.05);HVLT即时记忆评分与下丘脑双侧前上部、中上部、后部体积呈正相关(P<0.05);HVLT延迟记忆评分与下丘脑双侧前上部、左侧中上部体积呈正相关(P<0.05);HVLT延迟再认评分与下丘脑所有亚区均无相关性(P>0.05);下丘脑的双侧总体积与MMSE、DC测试、DS测试和HVLT即时记忆评分呈正相关(P<0.05)。结论:在成年人的衰老过程中,部分下丘脑亚区体积变化与年龄相关的记忆衰退有关,并且这些区域的体积变化可用于评估整个成年阶段记忆力下降的风险。

提高生物组织磁声电特性成像质量的方法研究

由于生物组织的功能性变化早于结构性病变,而磁声成像不仅可展示功能性图像,还可获得较高的空间分辨率,有助于癌症等疾病的早期诊断。然而磁声信号较弱,信噪比易受信号衰减、超声干扰、电磁干扰的影响,为改善磁声电特性图像质量,研究学者提出了一系列方法。本文总结了近年来提高生物组织磁声电特性成像质量的代表性研究,分析了通过提高电磁激励、检测精度、信噪比在提高信号强度、质量及重建效率等方面的优劣势,并对其发展前景进行了展望。

山东半岛沿岸海域航行中补给船抗干扰同步控制

本文研究了山东半岛沿岸海域航行中补给船同步控制问题,并解决网络攻击和干扰补偿引起的增益时变问题。首先,构造了干扰观测器以提供海洋中的时变干扰估计值,构造了自适应律实时更新未知控制参数;其次,通过将干扰观测器与矢量反步技术相结合,设计一种用于同步的抗干扰跟踪控制器;最后,在1∶70比例的补给船模型上进行了仿真模拟。结果表明:抗干扰同步跟踪控制器能够实现补给船与被补给船的同步航行,并保证闭环同步跟踪控制系统中的所有信号全局一致最终有界。

金属管道防腐用热熔胶性能提升的策略

金属管道在复杂的使用环境中受到各种腐蚀问题的影响,严重影响管道的使用安全和寿命。为了应对这一问题,三层结构的聚乙烯(3PE)防腐涂层因具有良好的抗腐蚀性、抗水气渗透性和优异的力学性能,被广泛应用于石化管道等行业。3PE防腐层的中间胶黏剂起到粘接底层防腐涂料和聚乙烯外层的作用,其性能直接影响3PE的防腐效果和施工效率。因此,如何提升热熔胶与底漆和聚乙烯层的匹配性、结合力及成型性能成为了3PE防腐领域的重要课题。本文综述了热熔胶在金属管道防腐结构中的应用,介绍了几种用于提升热熔胶性能的策略,包括接枝改性、共混改性、无机填料填充改性及交联改性,并对各种策略在金属管道防腐应用中所能达到的作用效果进行了评述和展望。

针刺得气与手法的客观评价参数和方法初步研究

目的:选取针刺下穴位局部肌电变化、指尖微细动脉容积脉搏波变化作为评价得气与手法的客观参数,进一步研究其与得气程度、补泻手法之间的相互关系,建立一种实用的针刺手法客观评价方法。方法:研制了提取穴位局部肌电信号和指尖微细动脉容积脉搏波的实验装置,选择2002-06/07中国医学科学院中国协和医科大学生物医学工程研究所自愿参加本实验的12名工作人员为观察对象。在针刺受试穴位状态下,提取出得气前后和不同手法时得气穴位局部肌电信号和容积脉搏波。结果:12名受试者均进入结果分析。初步得到了这两个参数与得气程度、补泻手法之间的相互关系:针刺穴位得气时,有穴位肌电信号发放,而且穴位肌电发放的强度、次数与得气程度呈正向关系;用补法针刺穴位,容积脉搏波表现为幅值变小,脉率减慢;用泻法则相反。结论:穴位局部肌电与指尖微细动脉容积脉搏波能客观反映针刺手法的变化与得气状态的差异。

传统灸法热场分布的热力学模型及实验验证

目的研究中医传统灸法的热场分布并进行理论和实验验证,指导现代灸疗仪器的设计。方法研究传统中医灸法穴位点的物理条件和热传递过程,分析比较不同灸法热传递过程的差异。结果建立描述传统灸法热传递的一维稳态导热模型,给出了温度场二次曲线分布的数学解析,通过红外热成像实验对传统灸法的热场分布进行了验证。结论传统中医灸法与灸疗仪器两者在穴位处所形成的温度场分布是一致的。

三向分格单层网壳结构无胎架安装施工技术

保定爱情广场项目1#采光顶为椭圆形三向分格单层网壳结构,长短轴跨度大,距地高度高,施工难度较大。本文采用“地面分段加工,高空散拼组合,先主龙骨后次龙骨,无胎架安装”的施工工艺,在其下搭设钢丝绳软平台作为操作平台,采用SAP2000中框架单元模拟索结构受力过程,利用ANSYS14.0进行结构上反梁受力分析。研究表明:高空散拼无胎架施工工艺安装精度及整体沉降符合预期,钢丝绳受力的安全系数及结构反梁的受力位移均可满足规范要求。

电针治疗仪多通道幅频调制输出技术改进设计

目的:针对电针治疗仪波形产生和输出电路复杂的情况进行改进设计。方法:基于直接数字合成思路,由单片微处理器和D/A转换芯片结合软件编程实现多种治疗波形的数字合成和多通道幅频可调的双极性信号,经功率放大和脉冲变压器隔离后输出。结果:四通道双极性可实现多种治疗波形输出,幅频可调。结论:改进后的电针治疗仪功能调整灵活,电路简单,功耗低,可靠性高。

中医针灸仪电针治疗电路的设计

以时基集成电路555为主要器件,设计了连续、断续、频率调制和幅度调制等多种针灸刺激波形的发生电路,实现多路输出、独立调节和控制,并给出设计的原理框图和相应的参考电路。在BME-500系列中医灸疗仪的基础上,以简洁的电路增加多路多模式的电针治疗功能,可实现电针、按摩、药物透入等治疗。

基于磁性材料磁力抑制动脉瘤支架内漏的研究

背景:内漏是发生在主动脉瘤支架修复后的常见问题,可导致血管破裂以及急性血管栓塞等严重后果。目的:提出了基于磁力提高血管内支架与血管密封性用以减少内漏发生的一种新设计,并通过14条猪主动脉血管离体实验验证设计的可行性。设计、时间及地点:重复测量设计,于2006-06/2007-08在美国Indian Purdue University Indianapolis生物医学工程系实验室完成。材料:实验中所用的支架材料是表面平滑的磁性合金,长度为15mm,直径为13mm,血管外的磁条有两种,分别由直径4.9mm,磁感应强度为0.24T和长度为5.2mm,宽度2.6mm,磁感应强度为0.29T的钕铁硼磁片粘贴在柔软的基材上制成。14条猪主动脉分别在实验的当天早晨获得并存放于4℃盐水中,实验前结扎血管的分支。方法:取10段血管,每段血管内放入两个模拟支架的磁性圆桶后固定在生理盐水槽中。在其中一个磁性支架位置血管外包绕一个永磁体条,另外一个作为对照。将主动脉管中灌注甲苯胺溶液,给血管内加压至160mm Hg(1mm Hg=0.133kPa)并保持10min。主要观察指标:沿纵向剖开血管拍摄血管内的染色情况,白色区域表明没有甲苯胺染色溶液渗入,蓝色区域表明有甲苯胺溶液渗入。结果:用0.29T的永磁体磁片在动脉内压(模拟血压)160mm Hg的条件下可以有效防止内漏的发生,同时支架扩张血管的比例可以从20%降低到10%以下。结论:验证了用磁场力增加支架与血管密封性从而防止内漏的设计是可行的,该设计将会提高微创主动脉瘤支架修复的成功率。

多功能中医针灸治疗仪的研制与应用

目的 研制一种既能进行电针和体外按摩治疗又能进行灸疗的多功能针灸治疗仪 ;方法 电针和体外按摩采用非对称双极性零电荷积累的输出设计 ,灸疗由微处理控制施灸温度 ,仪器工作过程由微处理器控制 ;结果 多功能针灸治疗仪具有多刺激模式的电针和体外按摩输出 ,治疗时无疼痛感 ,灸疗温度可定量调节 ,安全可靠 ;结论 试用结果表明 ,该仪器临床治疗功能齐全 ,疗效可靠 ,患者易于接受 。

一种抑制反向感应电场的磁刺激线圈设计方法探讨

在无创性脑神经磁刺激技术中 ,多采用 8字形磁刺激线圈 ,在线圈周围一定距离的空间中 ,对应 8字线圈中心出现感应电场最大值 ,对应两外边缘处出现反向感应电场峰值 ,后者容易在刺激目标处产生副刺激。分析了8字形磁刺激线圈感应电场的分布 ,针对其反方向感应电场幅值较大、容易引起副刺激的问题提出了新的磁刺激线圈设计方法 ,以抑制感应电场副峰 。