动态脑电图记录盒的设计

设计的动态脑电图记录盒可以记录24h的18导动态脑电信号。采用一种混合信号ISPFLASH微控制器C8051F020控制其采样、存储等所有操作。脑电信号通过前置放大器放大后,由C8051F020内部的12位ADC进行采样。同时可以通过键盘选择一个通道的波形在LCD上显示,以观察系统的工作状况。在系统工作正常后,可以把24h采集到的信号以FAT16的文件格式存储到CF卡中。

基于C8051F020的CF卡文件存储

C8051F020是一种混合信号ISPFlash微控制器,采用数据和地址总线非复用方式。而CF卡工作于8位存储器模式下由C8051F020控制其操作,且其文件系统采用FAT形式。本文详细地介绍了FAT形式下引导区、FAT区、根目录区和数据区相关的一些计算,以及在CF卡中的文件存储过程。

基于分水岭算法的交互式三维分割方法

背景:在临床中准确对人体组织进行三维分割能提高临床诊断的准确性,但传统的分水岭算法存在过度分割问题,难以实现人体组织的三维分割。目的:为准确三维分割人体组织,减少图像中伪极小值点对图像分割的影响,提出了一种基于控制标记符分水岭的交互式三维分割方法。方法:提取CT序列图像的内部和外部标记符,以此修正梯度图像并进行分割;在此基础上,根据序列图像上下层的相似性,利用人机交互进行组织结构的三维分割。首先在第一张序列图像上手工选取感兴趣区域上的一个点,借助同一组织在连续CT序列图像上面积的重叠关系即可从三维序列图上提取出感兴趣区域。结果与结论:基于控制标记符的分水岭算法解决了直接应用梯度图像进行分割的过度分割问题,便于进一步分割图像。利用基于分水岭算法的交互式三维分割方法得到的三维分割结果经过三维可视化后可清晰、准确地反映组织的三维特征。

抑郁症患者的自主神经异常与电生理表现

抑郁症病因机制复杂,其生物学异常涉及体内多个系统,表现出自主神经系统与电生理异常。本文回顾了抑郁症患者的脑电、心电、皮电、胃电、眼电、体温等电生理表现的研究成果,并指出当前对抑郁症电生理研究是单一有限的,未来的研究需要结合多种生理信息的变化并应用统计学方法,建立抑郁症评估模型。

基于双源CT图像的冠状动脉分割

背景:在计算机辅助下,从双源CT图像中把三维冠状动脉分割出来能为其定量评价提供基础。但冠状动脉的三维形态复杂多变,且其管径细小,因而实现冠状动脉的高精度分割是一项有挑战性的课题。目的:解决冠状动脉难以实现高精度分割的问题。方法:采用三步数据处理策略实现冠状动脉分割。先采用阈值方法对三维双源CT图像进行预分割;然后,采用交互式的策略分割出与主动脉相连的左、右冠状动脉始端;最后,根据冠状动脉始端的位置,利用形态学方法和三维断层图像相邻层间的关系分割出三维冠状动脉。结果与结论:提出的基于形态学与断层图像层间关系的分割方法能较精确地从双源CT图像中分割出左、右冠状动脉,说明该方法适用于三维冠状动脉的分割。

Ewing试验对自主神经及心率变异性的影响

目前缺乏利用客观生理参数反映健康人进行Ewing试验时,Ewing试验状态对自主神经活动影响的研究。心率变异性(HRV)是自主神经系统对窦房结控制的生物反馈,能够反映自主神经系统活动。本研究利用HRV分析71例健康者在进行Ewing试验期间,静息、深呼吸、Valsalva动作和站立状态的参数变化规律。实验结果表明相比静息状态,深呼吸和Valsalva状态的部分时域参数与频域参数明显上升(P<0.01);站立状态的低频功率、低频与高频功率比值明显上升,而心跳间期标准差、相邻心跳间期差值的均方根和高频功率无明显变化。HRV的部分参数随着Ewing试验状态的改变而发生显著改变,心跳间期标准差、相邻心跳间期差值的均方根和高频功率随副交感神经活性增强而上升,反映了副交感神经活性水平。

基于GPUs可视化技术的心脏辅助诊断系统研究

目的:实现基于GPUs的心脏断层图像的精确分割和三维可视化,完成心脏辅助诊断系统的设计。方法:结合临床专家诊断经验、心脏CT图像先验特征和图像分割算法模型,采用GPUs并行数据处理技术实现心脏结构的分割和三维可视化。结果:完成了CT心脏序列图像的精确、快速、鲁棒分割和三维可视化,初步实现了基于GPUs的可视化技术的心脏辅助诊断系统。结论:研究充分利用计算机图形处理单元GPU强大的并行计算能力,解决了医学图像处理和分割中的问题,提高了程序的运行效率,改善了用户体验。

脑部MRI图像头皮三维提取及重建

开颅手术中,为了满足手术导航系统进行快速、准确定位的要求,提出一种脑部核磁共振成像(MRI)图像三维头皮轮廓提取方法。首先采用各向异性扩散滤波方法对图像滤波,借助BrainSuite3医学软件获取脑标记图像;然后将图像中脑实质部分剔除,根据非脑组织图像计算头皮组织的分割阈值;再利用数学形态学处理二值图像获取头皮轮廓;最后结合目标灰度信息,用移动立方体(MC)算法进行三维重建。实验结果表明,该方法结合阈值、数学形态学和MC算法,能连续、光滑地提取出头皮外轮廓,并使精度达到亚像素级别。

一种基于光学导航的穿刺机器人无标定定位方法

穿刺机器人系统已广泛应用于现代微创手术,其通常采用手眼标定计算机器人与光学定位系统之间的位姿关系。然而,手眼标定过程费时且对环境变化敏感,导致机器人的穿刺精度难以保证。该研究提出了一种基于光学导航的穿刺机器人无标定定位方法。该方法将穿刺路径定位分为角度定位和位置定位两个阶段,分别设计角度图像特征和位置图像特征。根据图像特征构建相应的图像雅可比矩阵,并由容积卡尔曼滤波器在线估计更新,从而驱动机器人完成目标路径定位。目标路径定位实验结果表明,与传统手眼标定方法相比,该方法定位精度更高,且因无需标定而大幅节省术前准备时间。

基于FPGA的双目视觉同步采集系统设计

针对传统手术导航中光学定位系统两相机图像采集不同步的问题,利用ALTERA公司的DE2-70开发平台,设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)和两片数字图像传感器OV7620的双目视觉同步采集系统。该系统实现两相机同步采集图像数据、并行提取标记点的亚像素坐标和USB传输等功能。上位机结果表明,该系统工作稳定,两相机图像数据能够同步和实时显示,亚像素坐标提取准确,满足手术导航系统中对图像采集的要求。

双源CT评估先天性心脏病心动周期中左心室容积变化特征

目的采用双源CT评估先天性心脏病患者左心室容积在心动周期中随时间变化的特征。方法采用64层双源CT扫描11例先天性心脏病患者和6名正常人的心脏,利用心电门控技术,以5%R-R间期为时间间隔重建21个时相图像。应用心功能评价软件手动勾画各层面的左心室轮廓,计算21个时相左心室容积,绘制左心室容积-时间曲线,比较先天性心脏病患者与正常人左心室容积-时间曲线差异。结果正常人容积-时间曲线的形状及变化规律相似。先天性心脏病患者容积-时间曲线在0～40%时相期间变化规律与正常人类似,在40%～100%时相期间与正常人差异较大。结论先天性心脏病患者左心室容积变化具有与正常人不同的特征,可为辅助诊断先天性心脏病提供帮助。

手术导航中手术器械尖端位置的计算方法

研究手术导航中手术器械尖端位置的准确性,针对手术中更换手术器械需要重新定位尖端位置的问题,要求实时测量空间位置和姿态,为此提出了一种坐标变换的尖端坐标计算方法。绕着尖端转动手术器械,通过光学定位系统计算安装在手术器械上的标志点在不同位置时的三维坐标,利用中间过渡平面的方法计算标志点在相邻位置时的坐标变换关系,根据尖端位置与标志点坐标间的刚性关系来计算尖端坐标。通过仿真证明,方法避免了迭代运算的繁琐和耗时,结果表明提出的计算尖端位置的方法是准确的,满足手术导航对精度的要求。

双源CT心脏图像腔体区域的分割

针对注有造影剂的双源CT心脏图像,由于血液流动和造影剂分布不均匀等使得心脏腔体存在灰度不均匀、边界泄漏等问题,采取单独的图像分割算法很难取得满意的结果,提出一种基于形态重构和Otsu多阈值的混合方法。算法首先利用形态重构运算对图像进行平滑滤波,使得心脏腔体灰度信息收敛并与周围组织产生灰度差异,再用Otsu多阈值分割算法对图像各个区域进行标记,通过指定第一张图像中注有造影剂的心脏腔体所在的标记,根据同一组织在相邻图像的关系依次识别出下一张图像中注有造影剂的心脏腔体标记,最终实现了一组心脏图像中造影剂区域的半自动分割。实验结果显示,目标区域轮廓清晰准确,为下一步心脏各腔室的分割奠定了良好的基础。

脑血肿CT图像分割的改进快速行进方法

为解决脑血肿CT图像的手动分割和半自动分割方法在手术计划制定过程中存在分割速度无法满足临床时间要求的问题,对快速行进(fast marching,FM)方法进行改进,提出一种三维全自动脑血肿CT图像分割方法。利用阈值处理自动获取种子点集,解决手动设置种子点的问题,实现全自动;提取感兴趣区域减少计算量;通过感兴趣区域金字塔的迭代分割进一步减少FM方法的演化计算量,使分割结果快速向边界收敛。实验结果表明,该方法能够自动、准确并高效地分割脑血肿CT图像。

光学定位系统立体匹配中伪点的自动去除方法

背景:光学定位系统捕捉到的空间标记点的图像存在特征点相似、场景纹理信息少等情况,使得立体匹配存在多义性,即产生匹配伪点。目的:分析匹配过程,提出一种有效的自动去除立体匹配中伪点的方法。方法:根据同一空间点发射的光线位于同一极平面的原理,将匹配特征点的搜索范围限制在一特定区域内,从而减小了搜索区域。然后通过伪点空间坐标的突变性剔除匹配中产生的伪点,从而得到正确的匹配标记点。结果与结论:实验中对装有3个标记点的模拟手术器械工具进行跟踪。对其连续拍摄40组图像,并选取δ=0.0025作为初始匹配阈值进行测试。重建的运动轨迹表明该方法可有效的孤立伪点,同时将所得同一时刻的真实点间的距离与真实距离比较,平均误差为0.2844mm,相对误差为0.48%。实验结果验证了算法的可行性和有效性。

基于OpenGL的医学图像实时交互处理技术

在医学图像处理软件中,为设计实时高效的交互处理模块,提出一种基于OpenGL的医学图像实时交互处理技术。将二维DICOM医学图像作为纹理映射到实际三维空间显示,通过调整视见体、设置旋转矩阵实现几何变换,并在三维空间直接绘制标注测量工具。在Qt平台下设计并实现交互流程,结果表明该技术将图像显示及其操作统一到实际坐标系中,在保证图像质量的前提下可显著提高交互速度。

基于移动互联网的孕期营养门诊新模式探讨

目的:探讨一种孕期营养门诊管理的新模式,以适应现代化数字医院的建设发展。方法 :对现有孕期营养门诊管理方式、方法进行分析,介绍孕期营养门诊的新型移动互联网信息化技术与远程监测技术新模式的标准化、规范化建设,分析新模式对孕期营养门诊工作效率的影响。结果:移动互联网信息化技术及远程监测技术是医院孕期营养门诊高效建设的工具和手段,能够满足正常孕妇的营养服务需求和高危孕妇如妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus,GDM)等对精准、个性化营养管理的需求。结论:新模式是传统营养工作的拓展与延伸,有助于提高医生的工作效率及提升孕产期保健水平,为建设全面、连续、规范的孕期营养门诊建设提供了思路,值得推广。

高精度近红外摄像机标定研究

目的:设计和制造精度高、使用方便和抗环境光照变化能力强的主动近红外光源标定板,并用此标定板对近红外摄像机进行标定。方法:利用已标定的双目视觉系统获取近红外标定板中贴片近红外发光管的几何信息,得到高精度的标定板。通过拍摄一系列近红外标定板图像,并提取图像上发光标定点的亚像素坐标,利用每个亚像素点与空间中实际三维坐标点的一一对应关系,应用线性估计和非线性估计的方法精确求解出近红外摄像机的内外部参数。结果:得到高精度近红外标定板,且解决近红外摄像机标定的问题,使得标定精度达到0.04 mm以上。结论:该模板能有效用于近红外摄像机的标定。

基于手术导航的术中快速重建开颅缺损结构的研究

神经外科手术中,手术入路造成的缺损颅骨修复是重要研究内容之一。该研究提出了一种结合光学手术导航系统在术中快速重建缺损颅骨三维结构的方法。该方法利用术中缺损边缘点和术前医学影像数据,实现在术中自动三维重建缺损颅骨结构的算法。通过头模实验来评估方法效果,结果显示右眼眶缺损重建的平均误差是0.424 mm,后颅底缺损重建的平均误差是0.377 mm。实验结果表明分割出来的缺损结构与实际缺损吻合,重建精度满足临床要求。

血管介入手术机器人的研究进展及前景分析

血管介入手术是治疗心脑血管疾病的一种重要手段,随着血管介入手术日益普遍,对介入诊疗的要求也越来越高,同时血管介入手术工作环境的特殊性会给医生带来较大的辐射威胁,血管介入手术机器人可以有效改善医生的工作环境,并且提供更稳定的操作,提高手术的成功率。该文主要介绍了当今血管介入手术机器人的研究现状、关键技术以及未来的应用前景。