多学科交叉学院实验室设备智慧管理模式探索

实验室设备的智慧管理对于教学、科研和学校的整体运行至关重要,基于物联网与多种技术的综合应用为改善实验室设备管理方式提供了新机遇。文章以院级实验室架构为基础,通过评估目前实验室设备管理的瓶颈和挑战,探索采用智慧管理技术优化设备安全、开放共享管理机制和降低设备运维成本的实现方式,为实验室管理部门改革管理模式,提升教学、科研质量提供必要的信息和决策指导。

基于多特征选择的膝关节骨关节炎SVM分级研究

骨关节炎是中老年人群最常见的关节疾病,该疾病及其并发症占据了全球10%的医疗问题。其中膝关节骨关节炎最为严重,致残风险极高。尽早发现并介入治疗对于缓解其症状,减少其危害有着至关重要的意义。首先收集了大量膝关节DR影像数据,对获得的数据进行多种纹理特征和融合特征的提取,将提取的特征向量进行各种组合作为输入训练SVM模型,使用网格搜索法进行了进行参数寻优。训练完成的模型在测试集上的准确率最高可以达到84.29%,具有良好的智能分类诊断性能。使用训练完的SVM模型,可以有效的对膝关节骨性关节炎进行分级,辅助医生进行诊断,对膝关节骨关节炎的早期诊断,尽早介入治疗有着重要意义。

基于永磁定位技术的三维腿部运动检测系统设计

目的设计一种基于永磁定位技术的三维腿部运动检测系统,实现对腿部运动的实时显示。方法首先,在腿部关节点佩戴3轴磁传感器,小磁体佩戴在与其连杆的肢体上,两者距离约6 cm。磁传感器检测该小磁体的磁感应强度,并对采集到的信息进行多级放大、滤波处理,通过串口发送至上位机。其次,编写上位机程序。利用Labview软件处理接收到的电压信号,还原为磁感应强度信号,并通过PSO与LM算法结合进行磁源定位。最后,加载三维腿部骨骼模型,实现直观的三维实时显示。结果磁传感器检测范围实验显示,小磁体与磁传感器之间距离设置为6 cm时,既可满足磁偶极子模型,又对临近组传感器无影响。小磁体3轴定位平均误差在1 cm之内,整个系统完成一次完整的数据采集约耗时17.5 ms,基本满足实时性的要求。三维腿部运动检测实验显示,实验结果与被测者腿部姿态基本一致。结论基于永磁定位技术的三维腿部运动检测系统能够实现三维腿部运动检测功能,为步态检测及腿部康复训练提供了一种新方法。

基于Visual Studio与Matlab集成的脑电数据库管理和分析系统

为日益庞大的脑电数据信息提供直观易操作的管理方式,为进一步分析处理提供数据管理基础。采用Visual Studio开发友好的用户界面,结合Access进行病患基本信息的数据管理,结合Matlab进行后台的数据分析处理,在管理脑电数据的基础上,实现分析和辅助诊断的功能。从设计到实施,基本完成了脑电数据库管理系统的建立。但是系统运行有局限性,需要MATLAB的安装环境,下一步会逐步完善实现脱离MATLAB运行。

基于压缩感知理论的医学图像重构算法研究现状

压缩感知理论的提出促进了医学成像技术的发展。压缩感知是通过直接采集压缩后的数据,利用重构算法高精度恢复原信号,避免了传统的先采样再压缩造成的资源浪费。基于压缩感知的CT、MRI、US成像的重构算法对其应用于医学成像起着至关重要的作用。因此,对重构算法进行了着重介绍,并进行比较分析。

基于永磁体标记的胶囊内镜旋转测量定位模型设计

目的该文设计了基于永磁体标记的胶囊内镜旋转测量定位模型,为实现人体内胶囊内镜的定位奠定理论基础。方法根据Biot-Savart定律及环形电流的空间磁场分布模型,建立了全新的旋转定位模型;采用GF708型单轴磁传感器对磁场数据进行获取,并对旋转测量的定位数据进行求解。结果永磁体位于平面内随机位置时定位结果显示,磁体距离圆心r平均误差为0.19 cm,永磁体所在半径与正北方向的偏转角的平均误差为0.019 rad,永磁体轴向同所在半径所成夹角α的平均误差为0.049 rad,实验结果证明该设计切实可行。结论旋转检测具有复杂度低、精度高、成本低等优点,对人体内胶囊内镜的定位具有潜在的应用价值。

基于磁传感器扫描的多点磁目标检测系统设计

目的:设计基于磁传感器扫描的多点磁目标检测系统,为实现人体内多个胶囊内镜的定位和纳米磁性药物的检测奠定基础。方法:利用三轴隧道效应磁阻传感器在磁源附近做圆周运动,获取多组磁信号后通过三维坐标变换,利用定位算法逆向求解出永磁体的位置。结果:通过编写LabVIEW上位机程序,实现对两个磁目标的轨迹示踪和运动曲线的存储与回放。结论:检测系统具有实时性好、精度高、成本低等优点,对人体内多个胶囊内镜的定位和纳米磁性药物的检测具有潜在应用价值。

磁共振成像原理虚拟仿真实验的设计与实现

为了形象直观表达磁共振成像原理,本教学团队经过多年的教学积累,创造性采用了“从宏观到微观,再从微观到宏观”的设计思想,利用数理模型和时空尺度转换,借助宏观场景串接微观要素进行表达,将可互动的宏观操作与微观状态改变直接关联起来,形成了磁共振成像原理“全过程可视化”。本仿真实验既生动形象又不失科学性,学生自主发挥空间大,成就感强。对生物学工程等专业实验教学及医院相关科室人员技能培训都发挥了积极作用。

基于机器人竞赛的学生创新能力培养实践研究

传统重理论、轻实践的教学模式,造成了学生所学课程知识相互割裂,知识间相互难融合,抑制了学生创新能力的提升。在新工科背景下,生物医学工程专业作为多学科交叉融合的典型代表,在丰富创新人才培养方式、拓展理论向实践转化途径等方面具有先天优势。机器人竞赛通过激发学生的主观能动性和学习热情,培养学生多种能力、素质,从而推动学生创新能力的提高。文章针对近年来机器人竞赛组织、培训等经验进行总结,探索如何通过机器人竞赛促进知识融合、进行创新能力培养。

基于磁定位的下肢康复步态采集系统

设计一套磁定位数据采集系统,使用永磁定位技术完成空间内点的定位,并在实际测试中计算定位结果的误差,从而实现步态参数的采集。设计步态参数采集系统中关键部分磁传感器的外围电路,对获取的信号进行放大、滤波、模数变换等信号处理,上位机通过蓝牙串口读取数据。通过数据采集系统采集数据距离,进行3次测试实验。由预实验得到在8~12 cm的距离为电压与距离的线性部分,将小磁体放置于传感器轴方向上,在小磁体位于三轴±6~12 cm内每隔0.5 cm上,每次放置后进行一次定位获取,在上位机读取定位数据,与标准距离相比X轴最大误差出现在负方向6 cm与7 cm处,误差为1.7 mm,线性部分误差在1 mm以内;Y轴最大误差出现在负方向7 cm处,误差为1.65 mm,线性部分误差在1.2 mm内;Z轴最大误差出现在负方向6 cm处,误差为1.8 mm,线性部分误差在1.3 mm内。结果表明,研究使用的磁定位方法对于距离的测量较为精准,可以用于医学测量领域。研究所采取的磁定位法使用单个磁传感器对单个永磁体进行定位,永磁体尺寸仅为直径2 mm、长度3 mm,尺寸极小,测量时产生的运动阻碍极低。且测试结果较为精准,能够满足医学上一般进行的步态数据获取。相对于其他方法,研究对患者步行时障碍较小、对人体安全性较高、易于集成,适合用于对下肢运动功能障碍的患者进行步态参数的采集,制定下一步康复治疗计划。

基于物联网技术的毫米波呼吸监测系统设计

目的利用毫米波技术对人体呼吸频率等信息进行探测,结合物联网云平台搭建远程监测系统,实现安静状态下非接触式的呼吸频率监测。方法使用毫米波传感器VB2643A获取人体呼吸频率,以树莓派Zero WH作为主控制器,运行Python程序通过串口通信获取数据并解析传感器数据,获取呼吸频率以及距离等关键参数并上传至OneNET云平台进行显示和记录。结果本系统在我院某病区分成3组在单间病房内进行部署测试,每组分别在四种距离上测量80次并和监护仪同时刻数据进行对比。配对t检验显示,第一组结果为(t=0.030、0.486、0.466、1.494,P>0.05);第二组结果为(t=1.397、0.074、1.867、1.803,P>0.05);第三组结果为(t=0.476、0.466、1.440、1.407,P>0.05)。三组数据差异均无显著统计学意义,表明本系统在呼吸频率测量方面具有较高的准确性。结论该系统能够在不对人体造成任何束缚的情况下实现呼吸频率的远程监测,可在保护被测者隐私的前提下进行持续监测,具有较高的应用价值。

足底压力信号采集分析系统设计

目的足底压力数据可为下肢关节性疾病的康复过程进行评估,基于此设计了足底压力信号采集分析与评定系统。方法系统分为数据采集模块和数据接收、处理模块,分析结果采用可移动端和电脑端两种模式显示,可移动端以OLED屏显示足底压力中心(COP)轨迹结果值,电脑端利用LabVIEW和Matlab软件联合编程,并以图形化的界面进行足底压力实时动态显示。结果通过对试验者进行模拟测试,该系统可以获得准确的测试结果。结论该系统具有一定的可靠性和稳定性,后期通过增加对压力数据的分析算法,来获取其它有意义的数据指标。