基于配重修正的极轻型植入物磁致位移力测试方法

美国材料实验协会(American Society of Testing Materials,ASTM)F2052-21标准(对应中文标准YY/T 0987.2)规定了磁共振环境中医疗器械磁致位移力的标准测试方法,在国际上被广泛接受和应用。该方法是用细线将被测植入物悬挂于磁场中,测量悬线相对竖直方向的偏转角,从而计算磁致位移力相对重力的大小。然而,当该方法应用于极轻型植入物测试时,很难满足悬线质量小于植入物质量的1%的要求。该文提出了一种基于配重修正的极轻型植入物磁致位移力测试方法:使用质量超出待测植入物质量的1%的悬线和夹持物,按照标准方法测量偏转角度,再使用待测植入物质量在被测物总质量中的占比对偏转角度进行修正,从而获得准确的测量结果。该文对配重修正法进行了理论计算和实验验证,结果表明,所提出的配重修正法能够有效测量极轻型植入物的磁致位移力偏转角。

脉冲电场消融在房颤治疗中的应用进展

房颤是临床中最常见的心律失常之一,对左心房行肺静脉隔离是治疗房颤的有效手段。脉冲电场消融(PFA)是一种采用高电压短持续时间的脉冲电场,以不可逆电穿孔机制对组织造成损伤的新消融技术。针对PFA在房颤治疗领域的应用,首先介绍了PFA的原理,然后根据临床实验的结果,阐述了PFA的优势,如:非热效应;在实现心肌组织有效损伤的同时,降低对心肌邻近组织(如肺静脉、食道、膈神经、血管等)的损伤风险;消融速度快;低接触依赖性等。介绍目前主流的PFA系统及临床应用,以及这些系统对应的消融导管的特点。最后,针对目前PFA应用于房颤治疗尚待解决的问题提出建议,并展望该领域的未来发展方向。

基于ECG的可电击复律心律自动判别算法研究

体外自动除颤器(AED)是挽救心脏骤停(SCA)患者生命的重要设备。可电击复律心律自动判别算法(SAA)是AED的核心技术。本研究在构建包括8 s的2024段可电击复律心律(SHR)心电图(ECG)和7884段不可电击复律心律(NSHR)ECG数据集的基础上,提出了一种基于机器学习的SAA。首先提取ECG的时域、频域、复杂度相关的32个特征,经筛选得到6个有效特征;之后用支持向量机实现SHR和NSHR自动分类。根据500次按患者随机分组的实验,敏感度、特异性、准确率的均值±标准差分别为97.62%±0.18%、99.15%±0.04%、98.79%±0.08%。所提出的SAA符合美国心脏病协会对AED中SAA敏感度超过90%,特异性超过95%的要求,可作为AED算法模块进行SHR的自动判别。

用于低能量除颤的除颤器设计

设计了用于低能量除颤的,可灵活调节放电脉冲宽度和准确测量实际放电能量的除颤器。该除颤器的放电波形为双相指数截尾波,通过人工设置,可释放1-3组双相指数截尾波 放电脉冲的宽度、各脉冲之间的时间间隔可人工灵活调节,最小步长为0.1 ms 可测量放电前后储能电容电压,再根据储能电容的容值准确地计算出实际放电能量。该除颤器在双相指数截尾波的基础上,通过调节放电脉冲的宽度、各脉冲之间的时间间隔及脉冲数量,优化放电波形,达到低能量除颤的目的。已在20余例低能量除颤的动物实验中应用,各项功能符合设计要求。

心房颤动时心外膜电活动波动图的记录与分析

为了研究慢性心房颤动 (简称房颤 )的电活动规律 ,笔者利用复旦大学研制的 6 4 / 176道心外膜标测系统 ,对10条房颤模型犬的心房外膜进行了全方位的标测 ,并用可视化的方式将其电活动情况显示出来。在这些标测结果中 ,可观察到多个子波沿不同路径的传导过程 ,验证了房颤的多子波假说。

用于微创手术导航的六自由度电磁跟踪方法

目的为在微创手术中确定体内器械的位置和方向,提出一种不依赖磁场模型电磁跟踪方法。方法采用体外2根可在三维空间旋转的磁棒,利用磁场最大值搜索体内微型正交三轴磁场传感器以确定其位置,进而依据磁棒轴线上磁场方向特点,利用坐标系旋转关系确定传感器的空间姿态。我们对系统的误差和跟踪特性进行了仿真,并设计了实验原型进行验证。结果初步的实验结果表明,在40 cm范围内系统平均的位置和方向误差分别为1.387 cm和5.023°。仿真结果还表明,若进行精确参数测量,系统可以达到更加理想的精度。结论本方法能够满足微创手术导航的要求,且算法简单可靠,有良好的应用前景。

便携式移动监护仪的电池与电源管理

基于便携式移动监护仪在临床上要求长期、实时和连续监护的特点,结合移动监护仪各组成模块的工作电压、电流的不同,设计了一个电池和电源箱管理系统。对该系统初步运行测试结果显示,在4400mAh的锂电池供电下,电源转换效率达到了88%以上,可连续工作20小时,能满足临床使用要求。

基于数值仿真方法的体外除颤电极配置分析与优化

体外电除颤器的电极配置(位置、大小、形状)直接影响着除颤效果的好坏,合理的配置模式能降低高压电刺激对皮肤和心肌的损伤、减轻患者的痛苦、提高除颤急救的成功率。运用数值仿真方法,初步研究了多种电极配置模式下(24种电极对位置、4种电极面积及3种电极形状)体外电刺激在心脏区域的电场分布情况,获得了电场分布均匀度(UNIF)、除颤电压阈值(DFT)、能量效率(EFF)等统计分析结果。结果比较显示,右上前胸-左下侧胸电极对位置、大小133cm2、形状为椭圆的电极配置方式的除颤效果最佳,优于先前报道的左前胸-右后背式圆形电极对配置模式,更适合体外电除颤的临床应用。

基于电控旋转磁场与非迭代几何算法的电磁跟踪方法仿真研究

目的针对传统电磁跟踪方法存在的依赖磁场模型具体磁感应强度值、迭代算法繁琐的问题,提出一种采用非迭代几何算法的电控旋转磁场跟踪方法,以避免模型误差、简化定位算法。方法采用三轴正交磁场源,通过控制磁场源三轴激励电流强度实现合成最大磁感应强度矢量在空间中遍历旋转,根据矢量指向三轴磁传感器时的旋转角利用非迭代几何算法进行定位,对该方法进行了仿真研究。结果仿真半径为0.3 m时,平均位置误差为0.32 cm,方差为0.02,定位时间为0.54 s。结论基于电控旋转磁场与非迭代几何算法的电磁跟踪方法可以较准确地定位传感器,具有定位速度快、性能稳定的潜在优势,值得进一步优化提高性能以满足介入式微创手术临床实用要求。

基于嵌入式系统的体外除颤器

电击除颤是最有效的治疗室颤(VF)的方法。本文介绍了一种基于嵌入式系统的体外除颤器。该设计选用了两款合适的嵌入式处理器,在保证系统的性能和低功耗要求的同时,方便了系统的实现。整个设计分为监护控制单元、心电采集单元和除颤单元三个部分。试验结果表明,使用该设备可以成功终止室颤。

电扫描实现旋转磁场跟踪仿真研究

在电磁跟踪系统中,磁场源的优化设计不仅可简化系统结构,还可提高系统性能。设计了一种电控旋转磁场源,并对该磁场源实现电磁跟踪的可行性进行了仿真研究。首先提出了一种立方体磁芯缠绕三轴正交方形线圈,通过控制3个正交线圈激励电流强度,实现合成磁感应强度矢量旋转的磁场源方案;之后,采用有限元分析法,通过仿真软件ANSYS对其空间磁场分布情况及激励电流对磁场分布的影响进行了仿真研究。仿真结果表明:可以通过控制三轴线圈的电流强度,控制立方体三轴正交线圈合成的总磁感应强度最大值的方向,实现磁场的"旋转"。该磁场源方案符合电扫描实现旋转磁场跟踪的要求,为下一步的实际系统设计提供了依据。

基于SiPM的阵列式X射线背散探测器设计

阵列式探测器是背散射成像设备能够小型化的关键。受限于光电转换器件的灵敏度和转换效率等因素,阵列式探测器设计一直进展缓慢。本文提出使用硅光电倍增管(SiPM)作为核心部件,并从准直器、闪烁晶体和光电转换元件进行阵列背散射探测器设计的新思路。利用X射线特征谱线建立仿真模型,确定闪烁体CSI厚度为1 mm;准直器设计为栅格状,栅格高度4 cm,间隔为6 mm;SiPM尺寸相应为6 mm×6 mm。根据设计结果完成了探测器单个组件的加工,通过实际实验验证设计结果,实验证明合理设计的SiPM可以满足本应用长时、低光照强度以及被探测物体的厚度变化范围较大的要求。

基于DSP的双磁棒旋转搜索电磁定位跟踪系统设计

目的提出一种不依赖磁场分布模型且采用简单几何方法求解的双磁棒旋转搜索定位/跟踪方法。方法设计基于数字信号处理器(digital signal processor,DSP)的双磁棒旋转搜索定位/跟踪系统,对双磁棒旋转搜索定位/跟踪方法的可行性进行初步验证。结果平均位置误差为0.954,平均姿态误差4.86°。结论双磁棒旋转搜索定位/跟踪系统有很好的稳定性,搜索速度和定位精度还需进一步提高。

除颤波形对细胞动作电位影响的模型研究

目的研究除颤中双相波优于单相波的理论依据。方法调整Luo-Rudy模型使其满足除颤研究的需要,研究不同除颤波形对单细胞动作电位的影响。结果双相电场脉冲比单相脉冲更多地扩展细胞的动作电位时程;不同强度的双相波电场脉冲,对动作电位时程的扩展能力非常相近,而不同强度的单相波对动作电位的扩展能力差别很大,电击后动作电位时程空间分布不均匀;动作电位的扩展主要取决于脉冲强度的峰值,和脉冲持续时间关系不大。结论临床上双相波形具有更好的除颤效果,除了其更强的动作电位时程扩展能力外,更多的可能是由于双相波电击后心肌组织中动作电位时程的空间均匀性分布,减少了再次诱发新室颤的几率。

基于单双极复合标测的心外膜除极信号的相关性分析

目的研究适用于心外膜现场(实时)标测的方法,了解除极波的传播规律与路径。方法将柔性标测电极贴靠在心外膜上,分别在窦性心律和心房颤动(简称房颤)时对左右心房,左右心室等部位进行单极和双极复合标测,同步采集多路数据,现场观察动态等电位图以了解除极波传导的过程。最后计算相邻位点除极波信号的相关系数。结果在窦性心律时,各导联数据具有很强的相关性,可达0.8以上;而房颤时各导联数据的相关性明显降低,多数仅为0.5左右。结论采用单双极复合标测能提高电极的利用率和标测精度。对标测区域内房颤数据进行相关性分析,可了解除极波传播或折返的路径。

心房颤动的心外膜标测表征方法初探

心房颤动(简称房颤)是临床上最常见的复杂心律失常。由于其电生理机制尚未完全阐明,临床上治疗效果仍不甚明显。我们采用复旦大学研制的64-176道心外膜标测系统,通过对心房外膜电活动的记录和分析,对房颤的最佳表征方法进行了初步研究。实验结果表明波动图和矢量图能反映房颤的不规则电活动。统计分析揭示一定时间内的激动频率和相关性统计中窦性心律和房颤出现较大的差异,间期变异范围二者也有区别。本组结果初步表明,可用波动图和矢量图对房颤进行动态观测,通过统计图可得知激动规律,这可为临床上房颤的精密诊断和治疗提供应用基础。

体外自动除颤器的研制

自主设计和研制体外自动除颤器(AED),并通过动物实验评价该AED对室速/室颤(VT/VF)识别的敏感性、特异性以及除颤效果。实验结果表明该设备具有较高的识别敏感性、特异性和除颤效果,且便于携带、操作快捷和工作精确的优点。

脉冲宽度对除颤效果影响的实验研究

脉冲宽度是除颤效果的一个重要影响因素。目前除颤器的脉冲宽度大部分为10ms（正、负脉冲各5ms）,但这是否是最佳宽度,还有待证实。本研究采用不同脉宽的除颤实验,

心脏起搏器程控与遥测系统的研究

目的通过搭建一个心脏起搏器程控与遥测的实验平台,研究高效的程控遥测方案。方法系统由计算机显示终端、FPGA开发板、无线传输硬件电路构成。讨论除无线传输硬件电路之外的设计:计算机显示终端主要实现发送程控命令和显示遥测数据;FPGA开发板分别模仿程控仪和心脏起搏器,主要实现程控遥测信息的编码、解码和纠错功能。结论本系统提出了一种脉冲位置调制(PPM)编码方式——多位PPM编码方式,用于产生包含信息的脉冲波。该方法可以提高无线通讯的传输效率,若应用于植入式心脏起搏器,可延长其电池的使用寿命。实际测试结果证实了本方案的可行性。

低能量除颤的方法研究进展

1引言 心室颤动(简称室颤),是一种高致死性的复杂心律失常,如发病后短时间内(数十分钟)得不到救治将致人死亡.十九世纪末,动物实验和临床观察就已证实:冠状动脉阻塞可引起室颤和猝死,电击可终止室颤.目前,电除颤已成为室颤纠治的最有效手段. ……