基于可重构硅光滤波器的计算重建片上光谱仪

相比于笨重的台式光谱仪,集成化的芯片级光谱仪可以应用于便携式的健康监测、环境检测等场景.我们设计了一个基于硅光子平台的片上光谱仪.该器件由一个透射光谱可重构的硅光滤波器构成.通过改变滤波器的透射光谱,可以实现对输入光谱的多次且不同的采样.再结合人工神经网络算法,从采样后的信号中重建出入射光谱.可重构的硅光滤波器由互相耦合的马赫曾德干涉仪和微环谐振腔组成.采用集成的热光相移器引入相位变化,能够对滤波器的透射光谱进行重构.通过这种方式,基于单个可重构滤波器可得到包含宽、窄光谱多样特征的响应函数.不需要滤波器阵列,就可以实现对入射光谱的多样化采样,能够显著地减小光谱检测器件的面积.仿真结果表明,所设计的器件在1500—1600 nm波长范围内可以实现连续光谱和稀疏光谱的重建,分辨率约为0.2 nm.该器件在可穿戴光学传感、便携式光谱仪等场景中具有巨大的应用潜力.

计算机辅助肝脏三维重建技术在肝癌患者围术期健康教育中的应用

目的:探讨计算机辅助肝脏三维重建技术在肝癌患者围术期健康教育中的应用效果。方法:选取2020年2月1日~2023年2月28日100例行肝肿瘤根治性切除术患者随机分为对照组和研究组各50例,对照组行常规围术期健康教育,研究组使用计算机辅助肝脏三维重建技术进行围术期健康教育;比较两组干预前后健康知识掌握情况、心理状态及应激反应指标。结果:两组术前1 h健康知识问卷评分高于入院次日(P<0.05)、焦虑抑郁量表(HADS)评分低于入院次日(P<0.05),研究组术前1 h健康知识问卷评分高于对照组(P<0.05)、HADS评分低于对照组(P<0.05)。重复测量整体分析结果显示,去甲肾上腺素(NE)组间、时间点及交互作用差异有统计学意义(P<0.05)。术前1 h、手术开始30 min、术后1 h,研究组NE及COR水平低于对照组(P<0.05)。术前1 h、手术开始30 min、术后1 h,两组患者NE及COR水平均高于入院次日(P<0.05);手术开始30 min,两组患者NE及COR水平高于术前1 h(P<0.05);术后1 h,两组患者NE及COR水平低于手术开始30 min(P<0.05)。结论:使用计算机辅助肝脏三维重建技术辅助围术期健康教育可有效提升肝癌患者的健康知识掌握程度,改善不良心理状态,降低应激反应。

基于超表面和计算重建的新型光谱技术研究进展

旨在探讨光谱技术的最新研究进展,对以超表面光谱仪和计算重建光谱技术为代表的光谱分析领域前沿方向进行介绍。首先,介绍了超表面技术的原理,分析了超表面光谱仪轻量化、超紧凑的优点,阐述了折叠超表面光谱仪、基于多焦点超透镜的超表面光谱仪等具有代表性的超表面光谱仪的研究现状,探讨了超表面光谱仪在疾病诊断、质量控制、信息处理等领域的应用前景;接着,阐述了计算重建光谱技术的原理,介绍了波导型、空间型、滤光片编码型、探测器编码型计算重建光谱仪的特点和研究情况,探讨了计算重建光谱仪在频谱分析、化学研究等领域的应用潜力;然后,介绍了基于自由形状元原子的超表面超光谱成像仪、基于深度学习的超光谱成像仪的原理和特点,论述了将超表面与计算重建光谱技术相结合的优势,指出超表面与计算重建光谱技术的结合将推动光谱测量领域向更加智能化、便携化、多功能化的方向发展;最后,提出未来通过优化光谱图像重建算法、优化编码器和光电探测器设计方案和制造工艺等手段,推动光谱测量技术向更加准确、高效的方向发展。

计算机三维重建联合3D打印技术在筛窦骨瘤手术中的临床应用

目的研究计算机三维重建联合3D打印技术在筛窦骨瘤手术中的临床应用效果。方法回顾性研究2014年4月至2020年4月我院收治的28例筛窦骨瘤患者的临床资料,其中14例在治疗过程中采用了计算机三维重建联合3D打印技术(3D打印组),14例采用传统鼻内镜手术切除方法治疗(传统手术组)。比较两组的治疗效果及术后并发症的发生情况。结果3D打印组中所有患者筛窦骨瘤切除均在3D打印实体模型指导下完成,传统手术组采用传统鼻内镜手术完成,手术过程顺利。3D打印组手术时间为(35.3±11.14)min,短于传统手术组的(44.1±10.6)min(P=0.014);3D打印组出血量为(89.6±7.1)mL,少于传统手术组的(105.3±6.1)mL(P=0.027)。28例患者均获得24~45个月随访,平均(28.7±3.2)个月。两组患者术后头痛、鼻塞、面部不适等症状逐渐消失。3D打印组术后出现1例复视,1个月后复视逐渐消失;传统手术组有2例复发,经再次手术后治愈。结论计算机三维重建联合3D打印技术能够准确和直观地反映筛窦骨瘤的立体形态和解剖结构的空间关系,对于筛窦骨瘤的治疗有临床指导作用,和传统鼻内镜手术相比,大大减少了术中出血,缩短了手术时间,能达到满意的手术效果,值得在临床上推广应用。

多层螺旋电子计算机断层扫描联合三维重建技术诊断胫骨平台骨折分型的价值

目的 研究多层螺旋电子计算机断层扫描(MSCT)联合三维重建技术诊断胫骨平台骨折分型的价值,为临床提供参考。方法 回顾性分析2020年6月至2022年11月中国人民解放军联勤保障部队第九二三医院收治的44例疑似胫骨平台骨折患者的临床资料,患者均行X线检查及MSCT联合三维重建技术检查。以手术骨折分型结果为“金标准”,比较X线检查及MSCT联合三维重建技术检查的图像清晰度、诊断结果,分析X线检查及MSCT联合三维重建技术诊断胫骨平台骨折分型的价值。结果 MSCT联合三维重建图像的整体清晰度优于X线检查,且图像清晰度的总优良率高于X线检查(P<0.05)。44例疑似胫骨平台骨折患者经手术骨折分型结果检查后确诊患者有38例,诊出率为86.36%;X线检查后确诊患者有30例,诊出率为68.18%;MSCT联合三维重建技术检查后确诊患者有37例,诊出率为84.09%。X线检查诊断胫骨平台骨折Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ型、Ⅵ型敏感度分别为66.67%、81.81%、88.89%、83.33%、66.67%、66.67%,特异度分别为89.47%、84.85%、85.71%、84.21%、92.68%、90.24%,Kappa值分别为0.492、0.611、0.640、0.500、0.453、0.389;MSCT联合三维重建技术检测诊断胫骨平台骨折Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ型、Ⅵ型敏感度分别为83.33%、100.00%、100.00%、100.00%、66.67%、66.67%,特异度分别为92.11%、96.97%、97.14%、89.47%、97.56%、95.12%,Kappa值分别为0.662、0.941、0.933、0.699、0.642、0.532。结论 与X线检查比较,MSCT联合三维重建技术检查用于诊断胫骨平台骨折分型的敏感度高,与手术骨折分型结果的一致性更好,可为临床诊治提供更为可靠的依据。

应用三维重建测量股骨颈前倾角的计算机方法研究

目的寻求一种测量结果更符合真实前倾角值的测量方法。方法应用计算机重建股骨CT断层图像获得三维模型,将股骨头拟合成球体以确定股骨头中心;然后截取股骨颈区域并重新分割为断层图像,测量每层的体积进行比较以确定股骨颈峡部,从而确定股骨颈中心;经三维模型表面直接选取内、外髁。结果股骨头中心、股骨颈中心的连线即为颈轴线,内、外髁的连线即为髁状轴,根据Billing对前倾角的定义,两线所形成的夹角即为前倾角。结论该研究符合定义法测量,故测量结果更为可信。

心肌延迟整流钾电流两种成分的计算机重建

目的 建立能模拟心肌延迟整流钾电流 (IK)两种成分的数学模型 .方法 用计算机重建技术实现动力学机制的模拟 .结果 重建了心肌 IK 两种成分的通道电流 ,开关因子动态过程及 I- V曲线 .结论 该模型能有效模拟心肌

青蛙峡核的三维计算机重建

本文根据双眼立体图对原理,利用微型计算机系统对黑斑蛙(Rana nigromaculata)中脑峡核(NI)进行了三维重建。组织学技术与常规方法稍有不同:切片之前,用微电极在组织块上刺两个孔作为基准点,以保证连续切片显微结构的轮廓在计算机三维重建时能彼此精确地对位。显微结构的轮廓数据采集、数据处理以及图形输出都是在计算机软件控制下进行的。文中用立体图对展示了黑斑蛙NI的三维构型及其在中脑的空间位置。在三维重建的基础上测量了NI的尺寸为:500(尾吻向)×810(背腹向)×810(内外向)μm。讨论了计算机三维重建对于准确测量NI和其它生物显微结构外形尺寸的重要性及其在组织形态学研究中的意义。

踝、距下关节外侧韧带的计算机三维重建

目的 :对踝、距下关节外侧韧带进行计算机三维重建。方法 :用生物塑化技术制作 1 .2mm厚的薄层断面标本 ,在SGI工作站上 ,对踝、距下关节骨骼及外侧区韧带进行了三维重建。结果 :重建结构均能单独显示、任意搭配显示或总体显示 ,可在三维空间位置上绕任意轴旋转任意角度 ,并且 ,所有结构在任意方向上的径线和角度 ,均可适时测量。结论 :由于采用了先进的的断面标本制作技术和contours +marchingcubes算法 ,较之以往的三维重建研究 ,图像显示效果更好 。

男性上颈椎及其相关结构的计算机三维重建

目的 建立中国人体男性上颈椎局部可视化数字模型 ,为该区疾病的影像诊断及外科手术治疗提供形态学依据。方法 应用首例中国数字化可视人体数据集 ,在SGI工作站上对上颈椎部结构进行计算机三维重建及立体显示。结果 上颈椎部局部可视化数字模型能够清晰显示上颈椎部各种重要结构 ,着重显示了上颈椎部韧带、血管与骨性结构三维解剖关系。三维重建结构可以单独或联合显示 ,重建结构的任意径线及角度均可进行适时三维测量。结论 首例中国数字化可视人体数据集能够提供完整精确的断面数据 ,上颈椎可视化模型准确反映该区域复杂的解剖结构及其空间毗邻关系 。

颈静脉孔区计算机三维重建

目的 探讨计算机三维重建技术在颈静脉孔区研究中的应用。 方法 用生物塑化技术制作 1 2mm厚的薄层断面标本 ,在SGI工作站上对颈静脉孔及相关结构进行三维重建。 结果 计算机三维重建图像可显示颈静脉孔区重要神经、血管 ,能够清楚显示颈内动脉、颈内静脉及舌咽、迷走、副神经束与颅底骨结构的三维解剖关系。重建结构能够以单独或联合方式显示 ,并可绕任意轴进行旋转 ,任意径线及角度均可适时测量。

心肌延迟整流钾电流I_k动力学机制的计算机重建

目的 :建立能模拟心肌延迟整流钾电流 Ik 的数学模型。方法 :用计算机重建技术实现动力学机制的模拟。结果 :重建了心肌延迟整流钾电流 Ik 的通道电流、开关因子动态过程及 I- V曲线。结论 :该模型能有效模拟心肌延迟整流钾电流的动力学机制。

成年大鼠纹状体、边缘区和苍白球的计算机三维重建

目的 建立和了解成年大鼠纹状体、边缘区和苍白球在脑中的立体形态和相互关系 .方法 在大鼠脑的连续冠状切片 Nissl染色的基础上通过 Onyx2超级图形工作站应用计算机图形技术进行了三维重建 .结果 边缘区位于尾壳核和苍白球之间 ;尾壳核的立体形态呈近似的内凹半球形 ,从嘴侧到尾侧随着脑平面的增宽尾壳核逐渐向外侧 (即靠近外轮廓的方向 )移位 ,体积为 (37.77± 9) m m3,最大嘴尾径为 6 .2mm;最大背腹径为 4.9m m;最大内外径为 3.5 2 9mm.苍白球呈块形 ,位于尾壳核的内侧 ,除内侧外其他三个方向均被尾壳核包绕 ,体积为 (4.0 5± 0 .0 6 ) mm3,最大嘴尾径为 4.41mm,最大背腹径为 2 .6 45 mm ,最大内外径为 1.5 44 m m.边缘区呈现一个片状扇形结构 ,体积为 (0 .48± 0 .0 2 ) mm3,最大嘴尾径为 1.6 m m,最大背腹径为 2 .15 8m m,最大内外径为0 .17mm;同尾壳核和苍白球一样从嘴侧到尾侧随着脑平面的增宽边缘区亦逐渐向外侧 (即靠近外轮廓的方向 )移位 ,其移位的幅度亦明显大于脑平面增宽的幅度 ;整个边缘区从嘴侧到尾侧呈均匀变化 ,其片状逐渐变宽 ,长度 (背腹径 )逐渐变小 ,从而形成一个盘状结构 .结论 建立了大鼠脑纹状体。

成年大鼠纹状体、边缘区和苍白球的计算机三维结构重建

应用计算机图形技术在大鼠脑的连续冠状切片 Nissl染色的基础上通过 Onyx2超级图形工作站对大鼠脑的纹状体进行了三维重建。结果提示 :大鼠纹状体由尾壳核、苍白球和边缘区三部分组成 ,其中边缘区位于尾壳核和苍白球之间 ,被二者完全包绕 ;尾壳核呈近似的内凹半球形 ,嘴尾径最大为 6 .2 mm;背腹径最大为 4.9m m;宽度 (冠状平面上的内外径 )为 3.5 mm。从嘴侧到尾侧随着脑平面的增宽 ,尾壳核逐渐向外侧 (即靠近外轮廓的方向 )移位。苍白球呈块形 ,嘴尾径最大为 4.4mm,背腹径最大为 2 .6 mm,宽度 (冠状平面上的内外径 )最大为 1.5 mm。位于尾壳核的内侧 ,除内侧外其它三个方向均被尾壳核包绕。边缘区呈现一个片状扇形结构 ,嘴侧背腹径大 ,最大为 2 .2 mm,宽约 0 .17mm;尾侧背腹径小 ,为 0 .8mm,宽约 0 .13mm。同尾壳核和苍白球一样 ,从嘴侧到尾侧随着脑平面的增宽边缘区亦逐渐向外侧 (即靠近外轮廓的方向 )移位 ,其移位的幅度亦明显大于脑平面增宽的幅度 ;整个边缘区从嘴侧到尾侧呈均匀变化 ,其片状逐渐变宽 ,长度 (背腹径 )逐渐变小 ,从而形成一个盘状结构。

国人数字化下颌骨的计算机三维重建

目的建立国人下颌骨的三维可视化数字模型。方法应用山东男性数字化可视人数据集,在微机上对下颌骨进行计算机三维重建及立体显示。结果重建出下颌骨的三维模型。在三维方向上真实的再现了下颌骨、下颌牙的解剖形态,并准确地显示下颌管的位置。结论本研究实现了对国人下颌骨结构的可视化,为下颌骨的医学美容手术,影像诊断,下颌牙齿种植等提供了解剖学依据;也可用于医学美学美容教学和进一步的科研平台。

计算机辅助三维重建技术在颌面部外伤诊治中的应用研究

目的:探讨计算机辅助三维重建技术在颌面部外伤中的诊断及临床应用价值。方法:收集70例颌面部外伤患者。对所有颌面部外伤患者均行普通X线片拍摄、螺旋CT二维扫描和三维重建成像,对结果进行对比分析,并总结三维重建技术在颌面部外伤的临床应用特点。结果:计算机辅助三维成像技术,对70例颌面部外伤患者诊断准确性高,并且能够立体清晰地显示了颌面部骨折部位、类型、骨折块移位情况及颌面部立体形态改变。结论:计算机辅助三维重建技术获得的图像弥补了普通X线及二维CT轴位图像不足,可以全面立体地显示病变,在颌面部外伤的术前诊断、手术计划制定及手术后效果评价中具有重要临床应用价值,可作为常规的影像学检查方法,也是口腔计算机辅助外科的数据基础。

计算机辅助三维重建技术在正颌外科应用中的初步研究

选择6例颌面部畸形的患者,通过螺旋CT扫描获得所有颌面部畸形患者的影像资料,通过三维重建,采用计算机辅助测量、分析、手术模拟,最后确定手术方法。计算机辅助三维重建技术为6例颌面部畸形患者术前提供相对准确的诊断,通过辅助三维重建技术获得的图像弥补了普通X线及二维CT轴位图像不足,可以全面立体地显示病变,在正颌外科的术前诊断、手术计划制定及手术后效果评价中具有重要临床应用价值,可作为颌面常规的影像学检查方法,也是口腔计算机辅助外科的数据基础。

大鼠尾壳核、边缘区和苍白球生后发育的计算机三维重建研究

为研究大鼠脑的尾壳核、苍白球和边缘区在出生后的三维立体形态的发育变化规律 ,在脑连续冠状切片的基础上进行Nissl染色 ,然后对脑的整个外轮廓、尾壳核、苍白球和边缘区进行计算机三维重建和数据处理。结果表明 :尾壳核生后 (P0 1～P3 60 )的发育变化 :体积从 (1.40± 0 .2 0 ) mm3到 (4 4 .5 2± 0 .10 ) mm3,最大吻尾径从 3 .1mm到 6.8mm;最大背腹径从 1.5 8mm到5 .0 41mm;最大内外径从 1.0 5 mm到 3 .64 1mm。苍白球生后 (P0 1～P3 60 )的发育变化 :体积从 (0 .2 5± 0 .0 2 ) mm3到 (4 .84± 0 .0 8)mm3,最大吻尾径从 1.0 mm到 3 .3 mm;最大背腹径从 1.175 mm到 2 .5 5 1mm;最大内外径从 0 .80 5 mm到 1.5 98mm。边缘区生后 (P0 1～ P3 60 )的发育变化 :体积从 (0 .0 3 0 0 2± 0 .0 0 3 6) mm3到 (0 .5 6± 0 .0 1) mm3,最大吻尾径从 0 .8mm到 1.76mm;最大背腹径从 1.15 6mm到 2 .3 60 mm;最大内外径从 0 .0 65 mm到 0 .185 mm。提示 ,在生后一年中 ,尾壳核、苍白球和边缘区的形态基本未发生明显变化 。

杏仁核的计算机三维重建及其临床意义

目的:用计算机重建杏仁核的空间形态与位置,为脑的立体定向手术提供解剖学基础。方法:对20只整脑40个杏仁核2mm厚的连续水平切面,运用表面重建法对杏仁核进行计算机三维重建。结果:重建后的杏仁核立体图像顺滑、自然、逼真,可任意缩放、旋转、切割。结论:计算机重建后的杏仁核空间形态与位置对脑立体定向手术有参考价值。