Brainlab导航系统在全膝关节置换术的近期疗效

目的 探讨Brainlab导航系统辅助全膝关节置换术(RTKA)的近期疗效。方法 选择50例诊断膝关节骨性关节炎(OA)行单侧全膝关节置换(TKA)患者,其中男性15例,女性35例;年龄53~79岁,平均年龄65.57岁;身高151~182 cm,平均身高161.10 cm;体质量48.5~85.5 kg,平均体质量69.62 kg;身体质量指数(BMI)19.32~29.81 kg/m2,平均BMI 26.91 kg/m2;髋膝踝角度(HKA)0°~15°,平均HKA 7.93°。根据随机数字表法分为TKA组26例和RTKA组24例。比较两组手术时间,切口长度、总失血量、血红蛋白(Hb)、红细胞比容(HCT)、白细胞(WBC)、C反应蛋白(CRP)、红细胞沉降率(ESR)、膝关节肿胀度、围术期失血量,视觉模拟量表(VAS)评分、关节活动度(ROM)、膝关节评分法(KSS)、手术前后冠状面双下肢全长X射线片测量HKA偏移度评价下肢力线。结果 RTKA组手术时间及切口长度较TKA组长[(111.00±19.97) min vs (86.83±7.48) min、(15.67±0.49) cm vs (14.80±0.81) cm。P <0.01],RTKA组围术期总失血量小于TKA组[(421.45±250.08) mL vs (557.66±155.61) mL。P <0.01]。RTKA组术后HKA偏移度较TKA组小[(1.12±1.82)°vs (2.35±1.30)°]。RTKA组术后第6天膝关节动态VAS评分较TKA组小[(3.52±0.49)分vs (4.31±0.92)分],RTKA组术后第3个月膝关节动态VAS评分较TKA组小[(1.82±0.28)分vs (3.15±0.52)分],RTKA组术后第3个月膝关节静态VAS评分较TKA组小[(1.64±0.18)分vs (2.21±1.22)分]。RTKA组术后第3个月膝关节KSS评分较TKA组大[(78.33±5.18)分vs (71.23±9.22)分],RTKA组术后第9个月膝关节KSS评分较TKA组大[(86.77±5.36)分vs(82.34±4.38)分],RTKA组术后第6天膝关节ROM较TKA组大[(104.54±11.18)°vs (98.25±10.52)°],RTKA组术后第3个月膝关节ROM较TKA组大[(115.24±6.41)°vs (108.53±8.31)°],RTKA组术后第3个月膝关节ROM较TKA组大[(121.19±3.2)°vs (116.43±5.67)°]。两组术后第3天膝关节肿胀率、术前及术后1、3、6天Hb、HCT、白细胞、CRP、ESR差异无统计学意义(P> 0.05)。结论 Brainlab导航系统辅助TKA有助于重建更加理想的下肢力线和关节平衡,促进早期功能的恢复及疼痛的缓解。

北斗全球卫星导航系统工程技术与管理创新

北斗全球卫星导航系统由中国自主建设运行,具备向全球用户提供全天时、全天候、高精度定位、导航和授时服务能力,具有报文通信、国际搜救等功能。北斗全球卫星导航系统坚持“自主、开放、兼容、渐进”的发展原则,发挥新型举国体制优势,全面突破核心关键技术,创新发展工程管理模式,实现了国际卫星导航领域和我国航天领域的多个首创,提前半年完成建设,走出了一条符合我国国情、独具特色的国家超级工程发展道路。本文围绕北斗全球卫星导航系统任务要求,全面阐述工程任务组成、任务进程和系统应用,从“混合星座、通信导航融合、星间链路、导航信号、快速组网、核心产品国产化”等方面梳理系统技术特点与创新,并总结了北斗工程建设过程中组织、技术、进度、质量和运行服务等管理体系的创新举措。

止血带在导航系统下行全膝关节置换的应用时机选择:一项单中心、回顾性分析

背景:传统全膝关节置换过程中应用止血带的时机已有明确报道,随着关节相关技术不断精进,导航系统下全膝关节置换应用止血带的时机却鲜有报道。目的:评估采用全程与半程止血带对Brainlab导航系统下行全膝关节置换疗效的影响。方法:回顾性分析2022年1-12月在河北省沧州中西医结合医院行导航系统下全膝关节置换患者的资料,选择符合条件的145例患者进行分析,按松开止血带时机分为全程组(n=71)和半程组(n=74)。收集患者一般资料、围术期情况、术后膝关节周围肿胀情况、下肢深静脉血栓发生情况、目测类比评分、美国特种外科医院膝关节评分和关节遗忘评分,评估膝关节功能并进行比较。结果与结论:①与半程组相比,全程组患者的手术时间更短、下肢深静脉血栓发生率更高、术后膝关节肿胀情况更重(P<0.001,P=0.027,P<0.001),术中出血量更少(P<0.001),但隐匿性失血量更多(P<0.001),且差异有显著性意义;②术后1周时,全程组目测类比评分高于半程组,差异有显著性意义(P<0.001);③术后3个月、6个月、1年两组关节遗忘评分相比,差异均无显著性意义(P>0.05);④提示采用导航系统行全膝关节置换的患者中,半程使用止血带隐匿性失血量少、术后患肢肿胀程度及下肢深静脉血栓发生率低,膝关节功能恢复更快。

产程三维导航系统在高龄产妇中的应用及对产程和妊娠结局的影响研究

目的:探讨产程三维导航系统在高龄产妇中的应用及对产程和妊娠结局的影响。方法:选择2020年4月—2021年6月广州市花都区人民医院产科收治的高龄产妇60例为研究对象,按随机数字表法将其分为两组,各30例。所有产妇均拟行阴道分娩,对照组采用传统方法监测,观察组采用产程三维导航系统监测。比较两组产妇胎先露下降情况、产时出血量、产后2 h出血量、阴道分娩者产程时间、新生儿Apgar评分、妊娠结局。结果:观察组胎先露下降情况优于对照组,产时出血量、产后2 h出血量均少于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05);两组产钳助产率、新生儿出生1 min Apgar评分比较,差异均无统计学意义(P>0.05);观察组阴道分娩率高于对照组,剖宫产率、新生儿胎儿窘迫和新生儿窒息发生率均低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05);观察组阴道分娩者第一、二产程均短于对照组阴道分娩者,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:产程三维导航系统用于高龄产妇中,能减少产时出血量、产后2 h出血量及动态监测胎先露下降的水平,提高新生儿Apgar评分,能有效提高高龄产妇阴道分娩率,缩短阴道分娩产程,降低剖宫产率、新生儿胎儿窘迫和新生儿窒息发生率。

基于正交性原理的组合导航系统故障检测

针对传统故障检测算法对组合导航系统的缓变故障检测效率不高的问题,提出了一种基于正交性原理的故障检测算法。无故障时,卡尔曼滤波相邻残差满足正交关系,残差正交值为零均值的白噪声序列;有故障时,相邻残差高度相关,残差正交值不满足零均值条件。综上所述,以残差正交值为基础,构建卡方检验算法以实现对故障的检测。残差正交值的特殊结构使其对故障较敏感。实验结果表明,该算法对缓变故障的检测效果优于残差卡方检验算法和渐消序贯概率比检验(sequential probability ratio test,SPRT)算法,提高了组合导航系统的估计精度与可靠性。

面向服务的新一代卫星导航系统空间段关键技术

为持续提升卫星导航系统的服务性能、满足用户更加专业和多元的需求,世界各国均在持续开展卫星导航技术的研究,加紧推动新一代卫星导航系统的规划部署。本文系统梳理了当前世界各国面向服务的卫星导航系统空间段技术最新发展情况,对空间段技术发展特点进行了总结,基于对系统服务性能贡献度和密切相关度的分析,提出了四大类空间段创新技术,分别为:时空基准技术、高精度高完好信号播发处理技术、可信导航技术、高集成全数字化载荷实现技术,给出了基本要求与关键技术,可为我国卫星导航系统后续研究与工程化应用提供参考。

非视距环境下核密度估计的全球卫星导航系统鲁棒定位方法

非视距(NLOS)传输会引起全球卫星导航系统(GNSS)接收机的伪距测量误差,最终导致定位解出现较大误差,这一问题在城市峡谷等复杂环境下尤为突出。针对该问题,该文提出核密度估计的鲁棒定位方法,其核心思想是在定位解算中引入鲁棒估计来缓解NLOS的影响。考虑到NLOS引起的伪距观测误差偏离高斯分布,所提方法首先利用核密度估计(KDE)方法估计伪距观测误差的概率密度函数,并利用该概率密度函数来构造鲁棒代价函数用于导航解算,从而缓解NLOS引起的定位误差。实验结果表明所提方法在卫星存在NLOS传输时能够较好地减小GNSS的定位误差。

基于AR眼镜的图书馆书刊智慧导航系统构建研究

传统图书馆主要通过索书号对馆藏书刊进行分类排架,读者基于图书馆书刊分类、排架方式到馆找书。随着射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术的发展,越来越多的图书馆采用RFID技术进行图书馆书刊定位,读者通过图书馆馆藏系统就能获取书刊在图书馆的具体架位信息。文章在RFID书架定位基础上引入增强现实(Augmented Reality,AR)、超宽带(Ultra Wide Band,UWB)、室内三维建模、图像识别等技术,提出基于AR眼镜的集读者实时定位、最优路径实景导航、目标书刊指引等功能的书刊智慧导航系统,介绍了整个系统架构及其关键技术,分析了构建书刊智慧导航系统的意义。

机器人与遥感导航系统辅助全膝关节置换术对比研究

目的:比较机器人辅助(robot-assisted,RA)与遥感导航(remote sensing navigation alignment,RSNA)系统辅助全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA)的临床疗效。方法:自2023年3月至2023年6月收治60例因重度膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)行初次单侧TKA患者,按照治疗方法不同分为RSNA组和RA组,每组30例。RSNA组男5例,女25例;年龄56~81(66.33±7.16)岁;身体质量指数(body mass index,BMI)为19.87~38.54(28.40±6.18)kg·m^(-2);病程5~36(18.20±8.98)个月;采用RSNA系统辅助进行定位截骨。RA组男7例,女23例;年龄55~82(67.83±8.61)岁;BMI为19.67~37.25(28.01±4.89)kg·m^(-2);病程3~33(17.93±9.20)个月;采用RA进行手术。比较两组手术时间、切口长度,术后2周隐性失血量、下肢血栓发生率。测量并比较两组术前和术后1周髋膝踝角(hip-knee-ankle angle,HKAA)、HKAA偏差、股骨远端外侧角(lateral distal femoral angle,LDFA)、胫骨近端内侧角(medial proximal tibial angle,MPTA)、胫骨平台后倾角(posterior tibial slope,PTS),并于术前及术后3、6个月采用Western Ontario and McMaster大学骨关节炎指数(Western Ontario and McMaster Universities Osteiarthritis Index,WOMAC)和美国膝关节协会评分(Knee Society score,KSS)进行功能恢复情况评价。结果:两组患者手术均顺利进行,术中无血管、神经损伤等严重并发症,术后伤口Ⅰ期愈合,随访时间为6个月。RSNA组手术时间、术后2周隐性失血量、切口长度分别为(94.35±5.75)min、(130.54±17.53)ml、(14.73±2.14)cm,RA组分别为(102.57±6.88)min、(146.33±19.47)ml、(16.78±2.32)cm,RSNA组优于RA组(P<0.05)。两组术后2周均未发生深静脉血栓,RSNA组5例发生肌间静脉血栓,RA组8例发生肌间静脉血栓,差异无统计学意义(P>0.05)。RSNA组术前HKAA、LDFA、MPTA分别为(173.00±5.54)°、(86.96±3.45)°、(82.79±3.35)°,术后1周分别为(178.34±1.85)°、(89.92±0.42)°、(89.84±0.73)°;RA组术前HKAA、LDFA、MPTA分别为(173.31±6.48)°、(87.15±3.40)°、(82.99±3.05)°,术后1周分别为(178.52±1.79)°、(90.03±0.39)°、(90.15±0.47)°;两组术后1周HKAA、LDFA、MPTA较术前均明显改善(P<0.05),术前及术后1周两组间HKAA、LDFA、MPTA、PTS比较,差异无统计学意义(P>0.05);术后1周HKAA偏差分布比较,差异无统计学意义(χ^(2)=2.611,P=0.456)。两组术前与术后3、6个月WOMAC、KSS比较,差异无统计学意义(P>0.05),两组术后3、6个月WOMAC、KSS较术前改善(P<0.05)。结论:RA与RSNA系统辅助TKA均可获得精准的截骨,RA手术精准性更高,RSNA系统辅助手术创伤较小,操作较简捷。

序列图像自主导航系统观测能力优化方法

针对空间目标序列图像自主导航系统欠观测的问题,详细阐述了图像序列对系统性能优化的作用,设计了一种基于多步轨道机动的系统观测能力优化方法。该方法以系统观测能力量化指标和机动能量消耗为目标函数,通过约束法将能量消耗目标转化为不等式约束,进而将多目标优化问题转化为单目标优化问题,并以相对运动位置范围为约束条件,利用内点法获得使观测能力最优的服务航天器轨道机动策略,分析了能量约束对观测能力优化结果的影响,即能量上限在一定范围内时,系统观测能力随着能量上限增加而改善;当超过一定范围时,观测能力将会达到最优并不再有明显的提升。仿真结果表明该方法能够有效提升观测能力,与现有方法相比在导航精度和优化效率上具有明显优势。

可重构智能超表面在卫星导航系统中的应用展望

高中低轨复杂大型星座是下一代全球卫星导航系统(GNSS)的发展方向,尤其是低轨卫星的大量部署,对卫星段和地面段的波束扫描天线在成本、重量及功耗等方面提出了更高要求,传统的电扫相控阵天线和机械扫描天线均无法较好地满足需求。近些年,可重构智能超表面(RIS)因其可低成本、低功耗地控制波束传播方向而被极大关注,并在下一代移动通信中被视为能够提升网络容量和覆盖范围的主要关键技术之一,利用RIS来解决卫星导航系统中的天线问题具有较大的潜力,但同时也面临诸多挑战。基于下一代卫星导航系统的发展需求,本文简要介绍了RIS的基本原理及目前的发展现状,重点分析了RIS在卫星导航系统中的应用前景,并提出了需要解决的核心关键技术。

一种全局低偏的视觉/惯性/弱定位辅助融合导航系统

以视觉惯性为核心的导航技术在长期运行工况下误差会不断累积,进而产生严重的轨迹偏移。针对该问题,提出一种全局低偏的视觉/惯性/弱定位辅助融合导航系统。该系统以视觉惯性里程计高频率、高局部精度特性为基础,在室内外不同场景中,提供可选的全局信息辅助方案,融合卫星导航原始信息、超声基站测距信息以及视觉靶标定位辅助信息,实现室内外一体化全局低偏导航。搭建数据平台采集现实数据,基于激光点云匹配方法生成轨迹真值,将本文方法与VINS-Mono方法和ORBSLAM3方法进行导航精度评估对比,证明所提出的系统在全天候室内外不同光照环境中鲁棒性最好,在局部和全局都具备最优的导航精度。

基于北斗导航系统的三频载波相位高精度时间长距离传递方法研究

全球导航卫星系统(GNSS)是高精度时间长距离传递技术重要应用手段。针对高精度时间长距离传递受限于全球定位系统(GPS)载波信号组合的问题,该文提出一种基于北斗导航系统(BDS)的三频载波相位高精度时间长距离传递方法。分别对BDS不同载波信号B1、B2、B3进行两两组合,通过二次叠加无电离层,消弱各种全链路误差影响,验证了B12和B13组合时间传递精度最低,B13和B23组合时间传递精度最高,3种组合的时间传递均方根(RMS)误差差异不超过0.03 ns。与国际精密钟差产品比较,结果表明在2600 km的时间链上,基于BDS的三频载波相位的时间传递均方根误差小于0.244 ns,基于BDS的三频载波相位长距离时间传递可以实现亚纳秒级,可为全球导航卫星系统应用提供技术支撑。

GPS/BDS组合导航系统的精密单点定位模型

为了改善单卫星导航系统由于卫星数量较少,导致定位误差高的问题,设计全球定位系统(GPS)/北斗卫星导航系统(BDS)组合导航系统的精密单点定位模型:线性组合处理GPS与BDS的伪距和载波相位观测值,并构建GPS/BDS组合导航系统的组合观测值;接下来利用协方差成形自适应卡尔曼滤波方法,对组合导航系统导航过程中的卫星钟差、电离层延迟等误差实施滤波;再利用滤波处理后组合导航系统的广播星历,获取卫星轨道以及钟差;然后利用经验模型修正对流层延迟,获取相位观测值与伪距的综合改正数;最后利用综合改正数修正组合导航系统的观测方程,构建精密单点定位模型。实验结果表明,GPS/BDS组合导航系统采用所构建模型进行精密单点定位,不同方向定位误差均低于10 cm,证明了提出模型的有效性。

南极拉斯曼丘陵区域北斗卫星导航系统数据分析及精度评定

为分析北斗卫星导航系统在南极区域数据质量和定位精度,本文以南极拉斯曼丘陵作为研究区域,基于站区常年运行基准站对该区域10个大地控制点进行联测。通过对不同地形、不同天气条件、不同观测时段下的实测数据进行分析,得出了北斗卫星导航定位系统在南极的精度参数,并进行了观测数据质量及定位精度分析。分析结果表明,北斗卫星导航定位系统在拉斯曼丘陵区域的总体精度优于10 mm。

基于有限退化结构的多态组合导航系统可靠性

组合导航系统(integrated navigation system,INS)广泛用于航空航天、海洋探索等领域,因其工作环境、系统构成的复杂性等因素,系统从正常工作到完全失效会经历各种退化状态,进而增加系统可靠性分析难度。将有限退化结构(finite degradation structures,FDS)方法应用于多态组合导航系统可靠性分析。首先,参考故障模式与影响分析(failure mode and effect analysis,FMEA)方法将组件的故障模式转化为状态空间;其次,利用抽象运算得到组件状态和系统状态的关联关系,建立组合导航系统的FDS模型;然后,进行系统临界场景分析和可靠性指标计算,得出系统状态的发生概率、组件状态的敏感性,找到系统的薄弱环节、系统完全失效前的退化边界;最后,根据结果指导制定系统维护策略、预防系统风险发生方案等可靠性决策。

QZSS区域卫星导航系统性能分析

针对目前全球连续监测评估系统(iGMAS)对日本准天顶卫星系统(QZSS)性能评估分析研究较少的现状,从QZSS空间信号精度和QZSS增强GPS服务性能分析2个方面展开研究,分析QZSS系统广播轨道、钟差、空间信号测距误差(SISRE)精度以及在单QZSS系统、QZSS与GPS组合模式下的系统覆盖性和定位精度,并通过国际GNSS服务(IGS)实验跟踪网(MGEX)观测站的实测数据进行验证分析。结果表明,QZSS系统空间信号测距误差均优于1 m,轨道和钟差的天序列变化在-2 m—2 m之间波动;QZSS对GPS定位增强主要体现在北(N)和天(U)2个方向,精度提升比例分别为11.7%、22.6%,三维方向(3D)提升20.0%。

天玑骨科机器人TiRobot Recon导航系统使用风险关键控制点确定及运维管理体系应用效果分析

目的:构建天玑骨科机器人TiRobot Recon导航系统风险控制点确定及运维管理体系(以下简称风险控制运维管理体系)并分析应用效果,为提高天玑骨科机器人临床服务效果和质量提供理论指导与参考。方法:通过查阅文献、总结临床实践经验等方式明确天玑骨科机器人TiRobot Recon导航系统风险关键控制点,据此构建风险控制运维管理体系,比较该体系实施前(2022年1月~2022年12月)与实施后(2023年1月~2023年12月)对天玑骨科机器人TiRobot Recon导航系统的管理效果。结果:实施风险控制运维管理体系后,天玑骨科机器人TiRobot Recon导航系统日均使用时间、预期目标达标率、系统风险事件上报准确性、风险预警及时性和风险事件数据规范性均高于实施前,系统故障待机时间和故障率低于实施前,差异有统计学意义(t=6.956、9.656、5.415、4.678、3.711、3.354、5.229,P<0.05);实施分线控制运维管理体系后,天玑骨科机器人TiRobot Recon导航系统的人员日常养护、使用前检查、使用后清洁、系统操作、故障应对、紧急处理等操作熟练度评分均高于实施前,差异有统计学意义(t=4.225、2.399、2.385、2.597、2.421、3.560,P<0.05)。结论:采用风险控制运维管理体系可提高天玑骨科机器人TiRobot Recon导航系统的使用效果,强化人员操作熟练度,临床应用优势明显,具有应用价值。

基于改进的联邦UKF无人艇组合导航系统设计

针对无人艇在高海况下长航时,大幅度作业滤波精度较低的问题,提出一种基于联邦结构的无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filtering,UKF)算法,将其应用于自主研制的无人艇组合导航系统中。建立系统误差方程和量测方程;引入渐消因子、基于量测值与预测量测值差值的可变因子和自适应最优信息分配因子对联邦UKF算法进行改进,保持信息的强跟踪特性和组合导航系统的信息融合精度,得到全局最优估计值。开展湖试试验,验证该组合导航系统的有效性,结果表明该系统实时性、稳定性好,抗干扰能力强,能有效提高导航精度。该方法不仅能为无人艇作业提供安全保障,而且可供其他组合导航系统设计参考。

可用于双足导航系统的视觉位姿测量研究

以惯性传感器为主、其它传感器为辅的导航方式是室内导航领域的研究热点。文中以双足行人导航系统为研究背景,以足部固定标志物为标靶,设计了基于透视n点(Perspective-n-Point,PnP)问题的视觉位姿测量算法。针对双足行人导航系统中的位姿测量问题进行了仿真和实验,评估了单目相机估算位姿的精确性,实验结果验证了文中方法的有效性。