Mimics软件在骨科规范化培训中的应用研究

目的:探讨骨科住院医师规范化培训中引入Mimics软件的作用。方法:我科从2020年7月到2021年7月带教了36名骨科规培学生,其中研究生18名,外院规培生18名。采用信封法分为试验组和对照组,分别采用Mimics软件带教和传统带教,比较两组学生的出科考试成绩和综合素质评分。结果:试验组的出科考试成绩和综合素质评分高于对照组(P<0.05)。结论:Mimics软件通过三维立体模型的建立,能够增加学习兴趣,增加三维解剖空间感,提高学习效果。在规培生带教中效果显著,值得进一步推广。

基于STL-Informer-BiLSTM-XGB模型的供热负荷预测

供热负荷预测是指导供热系统调控的重要手段。提高供热负荷预测精度十分重要,针对机器学习中输出目标的分解预测,提出了一种基于季节和趋势分解(seasonal and trend decomposition using loess,STL)的供热负荷预测方法,构建了适用于供热负荷预测的输出目标。首先利用STL算法将供热负荷时间序列数据分解为趋势分量、周期分量和残差分量,分别训练Informer、BiLSTM和XGB模型,将构建好的3个分量预测模型的输出叠加作为初步预测结果,分析误差序列,以BiLSTM预测误差提高模型精度,构建出STL-Informer-BiLSTM-XGB预测模型。将上述模型与常用预测模型进行对比,结果表明所构建的STL-Informer-BiLSTM-XGB模型的MAPE、MAE和MSE分别为0.871%、96.18和13202.2,预测效果最优,验证了所提出的方法具有较高的供热负荷预测精度。

基于Mimics软件分析新型复合型颈椎前路内固定方式的可行性

目的:探讨Mimics软件分析新型复合型颈椎前路内固定方式——下颈椎前路椎弓根螺钉(anterior transpedicular screw,ATPS)固定+零切迹内固定方式的可行性。方法:选取2021年1月至2022年9月50例行颈椎CT扫描的正常人行C_(1)-C_(7)节段扫描,其中男27例,女23例,年龄25~65(46.0±9.0)岁。导出Dicom格式,刻入光盘,通过Mimics软件对各节段进行三维重建。并在图像上置入模拟螺钉,按照零切迹螺钉的临界值(头尾倾角44。,内倾角29。)置入,观察每个节段零切迹螺钉所在位置,确定下颈椎前路椎弓根螺钉固定+零切迹内固定方式的可行性。结果:在本次研究中,对于上位零切迹螺钉,50例研究对象的颈椎三维图像在C_(3)-C_(7)节段中均处于安全位置中,且没有出现上位零切迹螺钉与ATPS螺钉相交。对于下位零切迹螺钉,在C_(3)-C_(4)、C_(4)-C_(5)中,50例研究对象的颈椎三维图像中有4例处于安全位置,46例在最大尾倾角分别为(32.3±1.9)°和(36.1±2.2)°时可实现安全置钉;在C_(5)-C_(6)、C_(6)-C_(7)2个节段中,没有出现下位零切迹螺钉与ATPS螺钉相交,螺钉均处于安全位置。结论:下颈椎前路椎弓根螺钉固定+零切迹内固定方式通过选择的进钉点、位置可以实现置钉成功。

Mimics软件三维重建技术行钛网形态优化设计在颅骨成形术中的应用

目的探讨应用Mimics软件三维重建技术进行钛网形态优化设计在颅骨成形术中的应用效果。方法2017年5月至2022年5月前瞻性进行颅骨成形术60例,其中30例应用Mimics软件三维重建技术进行钛网形态优化设计(优化组),30例应用常规设计的钛网(对照组)。结果与对照组比较,优化组手术切口供血良好率明显增高(80.0%vs.53.3%;P=0.028),术后切口甲级愈合率明显增高(70.0%vs.40.0%;P=0.020),术后拆线时间明显缩短[(7.07±0.95)d vs.(7.83±1.12)d;P=0.006],术后大量硬膜外积液发生率明显降低(10.0%vs.36.7%;P=0.015)。优化组术后无颅内出血、钛网外露情况。结论应用Mimics软件三维重建技术对钛网形态进行优化设计,可有效降低颅骨成形术中切口缝合的张力,术后切口供血和愈合更佳,缩短术后拆线时间,降低大量硬膜外积液的发生率,有效减少颅内出血和钛网外露。

基于SVM-STL-LSTM的区域短期电力负荷预测研究

针对区域电力负荷的时间序列数据随机性强、预测精度低及单一模型的数据特征提取能力差等问题,提出了一种支持向量机(SVM)、STL时序分解法、长短期记忆神经网络(LSTM)组合的电力负荷预测模型。该模型利用SVM对时间序列的电力负荷数据进行初始预测,并通过STL时序分解法对残差序列进行时序分解,从而提高残差序列的稳定性,减小其随机性,最后用LSTM对SVM的预测误差进行修正。试验结果证明,该方法利用误差修正可有效处理随机性强的数据,有利于预测结果的稳定性,提高预测精度。

Mimics仿真软件结合3D打印技术在骨科实习教学中的应用

目的探讨Mimics医学仿真软件结合3D打印技术在骨科本科生临床实习中的应用效果。方法选取2017级、2018级临床医学专业共105名实习生作为研究对象。2018级临床医学本科生41人作为试验组,2017级临床医学本科生64人为对照组。试验组接受Mimics仿真软件培训及3D打印教学,对照组接受传统床边临床带教。对两组学生进行问卷调查,了解学习效果以及骨科实习满意度评估。结果问卷调查结果显示,试验组学生学习效果更好,在PACS系统的应用(3.68±0.52 vs.2.53±0.87)、Mimics软件建模能力(3.54±0.60 vs.1.97±0.89)以及应用3D打印技术能力(3.54±0.55 vs.1.88±0.88)均高于对照组;且相较于对照组对骨科实习整体满意度更高(3.98±0.16 vs.3.09±0.29)(P<0.001)。结论骨科本科生临床实习中应用Mimics仿真软件结合3D打印教学,可提高本科生仿真软件应用能力,提高骨科临床实习教学质量及满意度。

基于Mimics软件个体化重建咯血模型在呼吸内科护理教学中的应用

目的探讨Mimics软件三维重建咯血模型在护理教学中的应用效果。方法采用便利抽样法选取2020年1月至2021年12月在杭州市某医院实习的47名护生作为研究对象,其中2020年1-12月入科的25名实习护生为对照组,采取传统教学模式;2021年1-12月入科的22名实习护生为试验组,采取基于三维影像辅助的教学模式。评价并比较两组实习护生的理论知识考核、实践技能考核成绩及自主学习能力、临床思维能力、护患沟通能力等。结果试验组实习护生的理论知识考核成绩及自主学习能力、临床思维能力、护患沟通能力得分均高于对照组(均P<0.05);实践技能考核成绩与对照组相比,差异无统计学意义(P>0.05)。结论基于Mimics软件的三维影像辅助教学模式,可激发实习护生的学习积极性,提高教学效果。

基于STL-Holt-WOA-RF的拱坝位移预测模型

传统的混凝土拱坝位移预测模型主要关注水压、温度、时效等因素与拱坝位移之间的关系,未对拱坝位移数据中所包含的信息进行充分挖掘。为此,采用Seasonal and Trend decomposition using Loess算法(STL)将拱坝位移原始数据分解为趋势序列、周期序列及残差分量。在此基础上,采用鲸鱼优化算法(WOA)结合随机森林算法(RF)对三个分量进行预测,并使用Holt-Winters算法充分考虑趋势序列中的趋势信息对趋势序列的预测结果进行修正。最后将修正后的趋势序列预测结果和周期序列、残差分量预测结果相加,得出拱坝位移最终预测结果。工程实例表明,基于STL-Holt-WOA-RF的拱坝位移预测模型能够显著提高预测的准确性和稳定性,为拱坝位移预测提供了新的思路和方法。

基于k-shape_STL的用户短期用电负荷预测模型

为挖掘复杂环境因素对电力负荷预测效果的影响,提高电力负荷预测精确度,提出了一种基于k-shape时间序列聚类与STL季节趋势分解算法相结合的负荷曲线聚类预测模型(k-shape-seasonal and trend decomposition using loess-gradient boosting decision tree,k-shape-STL-GBDT)。首先分析用户用电时序特征,利用k-shape时间序列聚类算法根据负荷曲线划分用户聚类,其次,使用STL算法将不同簇的负荷数据划分为季节项、趋势项与随机项。然后,结合温度、湿度等影响因素搭建预测模型,以麻省大学smart*可再生能源项目的公开数据集为例进行分析,并与多种主流聚类分解预测模型进行对比。结果表明新提出的模型框架MAPE减少了4%以上,针对短期负荷预测表现出了较好的性能与预测精度。

基于Mimics软件数据库与CBL-课堂翻转教学模式对提高骨科教学效果的价值评价

目的评价和分析基于Mimics软件数据库及基于案例教学法(Case-based Learning,CBL)-课堂翻转教学模式对提升骨科教学效果所发挥的作用。方法选取2023年2—11月在东莞市滨海湾中心医院骨科轮转的80名临床学生作为研究对象,以随机数表法分为对照组与改革组,对照组(n=40)的骨科学生应用传统教学模式,改革组(n=40)的骨科学生应用基于Mimics软件数据库及CBL-课堂翻转教学模式,比较两组学生理论知识考核成绩、操作考核成绩、教学效果及教学满意度。结果改革组理论知识成绩以及操作考核成绩均高于对照组,差异有统计学意义(P均<0.05)。改革组教学效果、学生总满意度评价均优于对照组,差异有统计学意义(P均<0.05)。结论应用基于Mimics软件数据库及CBL-课堂翻转教学模式可显著提升教学效果,还能够提高学生的教学评价及教学满意度,有助于优化师生关系,进一步提高教学效率和教学质量。

基于Mimics软件及3D打印技术的教学模式在骨科复杂疾病教学中的应用

探讨基于Mimics软件及3D打印技术的教学模式在骨科复杂疾病教学中的应用效果。方法 选择2023年1月至12月间在宁波市第二医院骨科进行规范化培训的规培学员及实习生共24名,随机均分成对照组和实验组。对照组采用传统CPBL教学方案,实验组在传统教学基础上,采用基于Mimics软件及3D打印技术的创新模式教学。教学评估周期为3个月,考核内容包括理论测试、临床实践能力考核、自我认知能力考核及教学效果评价等。结果 两组学员在理论知识考核上无显著差异,但在临床实践能力、自我认知能力及教学满意度这三方面实验组学员测试成绩高于对照组,该差异有统计学意义。结论 基于Mimics软件及3D打印技术的教学模式在骨科复杂疾病教学中能显著提高规培学员及实习生的临床实践能力和自我认知能力,学员教学满意度高,值得推广应用! 。

Mimics三维重建软件结合CT穿刺弹簧圈定位在肺小结节手术中的应用

目的:分析Mimics三维重建软件结合CT穿刺弹簧圈定位在肺小结节手术中的应用。方法:选取肺小结节病例100例作为研究对象,按照随机数字表法将患者分为试验组(n=50)和对照组(n=50)。两组患者均行电视胸腔镜手术,试验组术前实施Mimics软件三维重建且弹簧圈定位。采用肺功能测定仪于手术前和手术后第7天检测患者用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼气容积(FEV1)及最大自主通气量(MVV)水平,比较两组患者手术指标。结果:试验组手术时间、术中出血量、引流时间、引流量、楔形切除肺组织体积、闭合器钉仓数量、住院总费用显著小于对照组(P<0.05)。术后两组患者FVC、FEV1和MVV均升高,且试验组患者显著高于对照组(P<0.05)。结论:对肺小结节患者术前行Mimics三维重建软件结合CT穿刺弹簧圈定位可为手术提供精准导航,提高手术安全性,提高患者肺部功能。

保留STL模型特征细节的3D打印自适应分层算法

针对传统的3D打印自适应分层算法存在计算过程复杂、无法消除阶梯效应影响、不能保留模型特征以及特征容易丢失等问题,提出了一种改进的保留STL模型特征细节的自适应分层算法。该算法首先判断模型当前层是否含有显著特征边;然后针对当前层含有显著特征边的情况,通过相邻2个三角网格法矢量的夹角来适应性确定层厚,对不含显著特征边的情况,利用三角网格法矢量与成型方向的夹角来自适应确定层厚,对于模型存在特征偏移的情况,则通过相邻切平面封闭曲线个数变化来适应性地确定层厚;最后将上述3种情况下自适应层厚的最小值作为当前分层的依据。研究结果表明:对于所采用的恐龙模型,所提算法不仅很好地保留了模型的细节特征,而且显著提升了模型成型质量;与基于三角面片法的矢量自适应分层算法和仅保留模型特征的自适应分层算法相比,所提算法的模型精度分别提升了28.6%和31.7%。该算法减小了阶梯效应以及模型特征丢失和偏移对打印质量的影响,提高了模型的打印精度。

Mimics数字化软件结合CTTM教学模式在普外科临床实习教学中的应用

案例式立体教学法(CTTM)应用于普外科临床实习仍存在一些不足,而Mimics数字化软件能够有效弥补这些不足。为验证Mimics数字化软件结合CTTM教学模式在普外科临床实习教学中的应用效果,研究采用随机数字表法,把在某附属医院普外科实习的100名大学生均分为实验组和对照组,实验组接受Mimics数字化软件结合CTTM教学模式带教,对照组采用传统临床教学模式带教,实习期结束后统计分析两组学生在主观感受、综合能力评分和出科成绩方面存在的差异。结果显示:实验组不仅在临床学习主观感受方面优于对照组,而且在病史采集考核、医患沟通能力考核、临床技能操作考核等综合能力评分方面也远高于对照组,差异均存在统计学意义(P<0.05);在出科考试成绩方面,实验组平均分达94.35±3.78分,远高于对照组的84.06±8.90分,差异具有统计学意义(P<0.05)。因此,研究得出结论:Mimics数字化软件结合CTTM教学模式在普外科临床带教中可显著提高学生专业知识掌握度和技能操作熟练度,值得在临床教学中进一步推广。

基于Mimics软件的成年患者支气管解剖学特征与双腔支气管导管型号的差异

目的通过Mimics软件构建的支气管三维模型分析成年患者支气管解剖学特征,为临床合理选择双腔支气管导管(DLT)提供参考。方法第1部分,回顾性分析2021年4—7月行胸部CT检查的成年患者256例,采用Mimics软件构建支气管三维模型并进行多平面重建,测量右支气管内径(RBD)、右支气管长度(RBL和RMSBL)、左支气管内径(LBD)、左支气管长度(LBL),并与临床常用型号DLT相关参数进行比较。第2部分,选择2021年7—11月择期全麻下行左肺手术的成年患者60例,随机分为两组:Mimics软件测量组(M组)和传统方法组(C组),每组30例。M组根据Mimics软件测量的支气管长度和内径值选择导管型号;C组根据患者的性别、身高选择导管型号。计算DLT型号首次选择准确率。结果第1部分,RBL和RMSBL变异系数较大,右支气管开口于隆突及以上患者3例(1.2%),243例(95%)患者RMSBL≤30 mm,其中50例RMSBL≤18.1 mm。LBD≤35和37 Fr导管外径值以及RBD≤35和37 Fr导管外径值的患者均为女性,女性患者支气管内径≤39 Fr导管外径的人数以及RMSBL≤35 Fr导管支气管套囊近端到侧孔近端距离(18.1 mm)的比例均明显高于男性(P<0.05)。第2部分,M组DLT型号首次选择准确率明显高于C组(P<0.05)。结论成年患者支气管解剖存在显著个体差异,术前运用Mimics软件测定支气管解剖参数有益于DLT型号个体化选择。

Mimics V100软件STL模块与FEA模块在医学三维重建中的关系

目的就STL模块与FEA模块在膝关节三维重建中的关系进行探讨,以便用MimicsV10.0软件获得更好的有限元分析预处理文件。方法利用GELightspeed16排螺旋CT的薄层扫描技术,基于1.25mm层厚,85层人体膝关节的连续断层图像,Mimics直接读入Dicom格式原始图像,运用阈值选取技术、三维区域增长技术、空洞填充技术,去除冗余数据,三维重建后获得左膝关节STL三维实体模型,再经面网格优化后的模型可保存为后缀名是.lis的Ansys有限元分析预处理文件,能直接导入An-sys有限元分析软件生成三维有限元模型。结果获得了图像质量更好的左膝关节FEA预处理模型,经面网格优化后的FEA预处理文件可直接导入Ansys有限元软件,进一步行运动生物力学分析。结论Mimics软件中FEA模块的面网格优化作用使STL三维模型的图像质量进一步提高,为后续的人体骨骼系统运动生物力学有限元分析的开展提供了可能。

基于Mimics的虚拟仿真技术结合PBL教学法在创伤骨科住培中的应用

目的探索基于Mimics的虚拟仿真技术结合问题导向教学法(problem-based learning,PBL)在创伤骨科住院医师规范化培训(以下简称住培)教学中的应用价值。方法将2019年1月—2020年12月徐州医科大学附属医院创伤骨科进行住培的80名学员随机分为对照组(n=40,传统教学法)和观察组(n=40,虚拟仿真技术结合PBL教学法)。比较两组学员的理论成绩、技能操作成绩、病例分析考核成绩,通过问卷调查比较两组学员满意度、学习积极性、自主学习能力,及观察组对虚拟仿真技术结合PBL教学法的认知和接受程度。结果观察组学员理论成绩、技能操作成绩、病例分析成绩明显高于对照组学员,观察组满意度、学习积极性、自主学习能力评分明显高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组有92.5%的学员对虚拟仿真技术结合PBL教学法有较高评价,并希望继续采用虚拟仿真技术结合PBL教学法。结论基于Mimics的虚拟仿真技术结合PBL教学法能够提高创伤骨科住培生教学成绩,促进学员自主学习能力及积极性。

基于STL-LSTM-TCN模型的短期负荷预测方法

为提高模型的预测精度,引入STL算法将负荷序列分解为周期分量、趋势分量、残差分量,利用各分量训练LSTM和TCN模型。在得到LSTM和TCN模型的预测后,为进一步提高模型的预测精度,构建了集成模型对LSTM模型和TCN模型的预测值进行集成。以西班牙电力负荷数据集为例,对所提负荷预测方法进行了验证。实验结果表明,STL算法和集成模型的引入均提高了模型的预测精度,基于STL-LSTM-TCN的预测方法相较于LSTM、TCN、STL-LSTM、STL-TCN,其MAPE分别降低了2.8664%、2.1229%、0.37%、0.1%,所提负荷预测方法的预测误差最低,验证了所提预测方法的有效性与合理性。

基于局部简易拓扑结构的STL模型分层算法

为进一步提高3D打印切片效率,该文提出一种基于局部简易拓扑结构的STL模型分层算法。读取STL文件信息,确定模型坐标高度范围;依据高度信息和层切厚度确定每个切片层的高度;对三角形面片按高度进行排序。设计构造一种新型的简易半边数据结构,利用该数据结构对排好序的三角形在每个切片层分组建立并动态维护局部拓扑结构,通过拓扑结构快速得到切片轮廓。此方法不需要建立全局拓扑结构,并缩短了建立分组拓扑结构的时间,实验证明提高了切片的速度和效率。

应用Mimics三维重建数字化模型辅助解剖学习的效果研究

探讨医学生应用Mimics三维重建数字化模型自主进行解剖学习的效果。方法 我们招募60名医学院学生,根据自主解剖学习过程中是否应用Mimics软件分为2组(对照组和试验组)。其中,对照组学生(n=30)应用网课,教科书和二维图像等传统方法学习解剖学。试验组学生(n=30)在传统方法学习的基础上,应用Mimics软件自主重建三维数字化解剖结构并详细了解该部位空间结构、毗邻关系和骨折特点。在2组学生学习结束后,进行测验评估和调查问卷,综合评价并比较2组学生的学习效果。结果 应用Mimics重建模型辅助学习的试验组学生在测验中的优秀率(80.0%)高于对照组(46.7%)(P<0.05),及格率(90.0%)与对照组(80.0%)无明显统计学差异(P>0.05)。问卷调查显示,多数试验组学生(86.7%)认为自主重建三维数字化解剖结构能够更加直观地学习解剖部位的三维空间结构,能够培养自主学习能力,提高解剖学习兴趣。结论 应用Mimics重建三维数字化模型比单纯使用教科书进行解剖学习更有效果,能够帮助学生熟练掌握三维解剖结构、清楚毗邻关系、提高解剖学习效果。