时间特征与空间特征融合的轻量网络故障诊断方法

为了解决多传感器数据间存在信息交叉、特征重复,导致模型训练精度低的问题,对滚动轴承在声辐射信号下的故障诊断进行了研究,提出了一种时间特征与空间特征融合的轻量网络故障诊断(SF-TFNet)方法。首先,利用卷积神经网络提取了原始轴承声阵列信号的空间特征(SFs),使用长短时记忆网络(LSTM)提取了声阵列信号中的时域特征(TFs),并对提取的SFs和TFs进行了特征融合,生成了新的特征矩阵;然后,为了消除融合特征带来的重叠特征和信息冗余问题,引入了基于核的主成分分析(KPCA)方法对新生成的特征矩阵进行了非线性降维,去除了特征中的冗余成分,构建了滚动轴承新的时空特征数据集;最后,采用AdaBoost算法对新生成的数据集进行了故障分类,并得到了滚动轴承的最终故障诊断结果。研究结果表明:在半消声室滚动轴承故障实验台测试中,SF-TFNet方法的故障分类精度可以达到99.75%,其分类精度较高、聚类效果明显。在强背景噪声环境下与ResNet、ICNN和AlexNet三种方法进行比较,SF-TFNet方法不仅收敛速度快,而且故障识别精度高,诊断精度最高可达99.25%。为基于多通道的滚动轴承声辐射信号故障诊断提供了理论依据。

动态有权图上的随机游走概率计算

图上的随机游走概率计算是传统图论与现代数据挖掘领域普遍关注的问题之一.现有工作普遍关注静态图上的随机游走概率计算,却鲜少关注与实际应用场景更贴合的权重动态图.针对动态有权图上的随机游走概率计算问题,提出了一种基于硬币翻转采样的随机游走概率计算方法.相比于传统的基于权重采样的随机游走概率计算方法,所提方法可以在保证随机游走概率计算结果无偏的前提下,同时做到近似最优的随机游走概率计算复杂度和最优的采样结构更新复杂度.作为对比,现有方法或具有较大的计算时间复杂度,或依赖于复杂的索引结构而难以在动态图上即时更新.对所提方法做出了详细的理论分析,并在真实图数据集上进行模拟实验,实验结果证实了所提方法的有效性.

负载横移扰动下人体步态频率变化特性

为了研究人体行走时适应负载横向动态干扰的机制,从而设计可靠的穿戴式机器人辅助策略,提出采用基于双自由度受迫振动模型构建人-负载耦合系统。基于机械振动原理分析人-负载耦合系统特性,给出不同行走频率对人和负载位移的影响,提出人体通过调节行走频率适应负载横移扰动影响的假设;搭建负载横向动态干扰人体行走实验平台,获得实验对象无负重行走以及负载横向扰动下的肌肉协同特征及腿部激励频率,并与仿真结果进行对比分析。实验结果表明:负载横移扰动下人体行走是一个适应性调整并最后进入动态稳定的过程。其中,在负重情况下的人体上肢躯干摆动幅度比无负重情况下摆动增幅大60%,人体通过调整行走频率以及相关肌群肌肉协同策略来减少负载横向动态干扰带来的上肢躯干摆动影响。在负重情况下,不同行走速度的步态频率均趋向于人-负载耦合系统的固有频率,设定常速频率与固有频率相同,慢速下行走到达稳态时腿部激励频率上升4.30%,快速下腿部激励频率下降2.71%,负重下的行走控制策略与无负重下的行走控制策略相比发生了改变,以适应负载横移扰动带来的影响。

早期部分负重训练联合水中步行训练对胫骨平台骨折患者肌力及关节活动度的影响

目的探讨早期部分负重训练联合水中步行训练对胫骨平台骨折患者肌力及关节活动度的影响。方法选取2019年6月—2023年6月商河县人民医院骨科收治的82例胫骨平台骨折患者为研究对象,按照随机数字表法将其分为对照组和观察组,每组41例。对照组进行常规训练,观察组在对照组基础上进行早期部分负重训练联合水中步行训练。比较两组患者的肌力、膝关节功能、关节活动度及生活质量。结果训练后,观察组的徒手肌力评定法、美国特种外科医院膝关节量表评分分别为(62.76±6.84)分、(68.04±12.99)分,均高于对照组的(54.86±4.11)分、(49.66±8.71)分,组间差异有统计学意义(P<0.05);观察组的膝关节屈曲角度、活动范围均大于对照组,组间差异有统计学意义(P<0.05);两组的膝关节伸直角度比较,差异无统计学意义(P>0.05);观察组的世界卫生组织生活质量评定量表简表中各维度评分均高于对照组,组间差异有统计学意义(P<0.05)。结论胫骨平台骨折患者术后进行早期部分负重训练联合水中步行训练的效果显著,可促进膝关节功能及肌力改善,增大关节活动度,提高生活质量。

组配式人工半骨盆假体在步行周期载荷下的有限元分析

目的:利用有限元方法对步行周期动载荷下组配式人工半骨盆假体重建进行受力分析,明确耻骨连接板对重建骨盆应力分布的影响。方法:建立骨盆三维有限元模型,将时间-髋关节接触力曲线导入有限元计算软件Abaqus 6.7中对载荷进行定义,计算步行周期17%,36%,43%,86%共4个特征时间点的von Mises应力分布云图,明确假体系统不同时相下应力集中的位置。通过计算有耻骨连接板和无耻骨连接板两种重建情况下骨盆应力分布差别,计算特征时间点髂骨固定部件的位移、应力数值;比较横向固定螺钉应力,明确耻骨连接板对半骨盆假体稳定性的影响。结果:在整个步行周期下,假体系统应力及位移峰值均出现在单腿负重期,即步行周期的17%～36%。耻骨板可以使步行周期的17%(患侧站立中相)及86%(健侧站立中相)骨盆环应力分布更为均匀,髂骨固定部件在有、无耻骨板重建的情况下应力峰值平均为148.5 MPa及270.1 MPa(P=0.04);两种情况下,髂骨固定部件绝对位移平均为9.3 mm及11.7 mm(P=0.03),耻骨板可以降低髂骨固定部件应力水平50%,降低螺钉应力水平24%。半骨盆假体相对于截骨面的相对位移在两种情况下差别没有统计学意义(P=0.41)。结论:半骨盆假体在整个步行周期中稳定性较好,可以满足日常行走功能要求。耻骨板对于整个半骨盆系统的稳定性起着十分重要的作用,可以有效地降低整个系统的应力峰值。

MOTOmed智能运动训练系统对脑卒中偏瘫患者下肢功能及站立稳定性的影响

目的:探讨MOTOmed智能运动训练对脑卒中偏瘫患者下肢功能及站立稳定性的影响。方法:60例脑卒中患者随机分为两组,每组30例。一组患者进行常规康复训练治疗,称为常规治疗组;另一组患者在常规康复训练治疗的基础上进行MOTOmed智能运动训练,称为MOTO训练组。所有患者均在治疗前和治疗8周时接受功能评定,以Fugl-Meyer下肢功能评分、患肢承重能力、独立步行能力及稳定性系数作为评估指标进行比较。结果:治疗前,两组患者的FMA评分、患肢承重能力、独立步行能力及稳定性系数组间比较差异无显著性意义(P>0.05),治疗8周后两组患者的各项指标均有所改善,MOTO训练组的治疗效果改善更为明显(P<0.05),与常规治疗组对应时间点作比较,组间差异均有显著性意义(P<0.05)。结论:MOTOmed智能运动训练配合常规康复训练能明显改善脑卒中偏瘫患者下肢功能及站立稳定性。

桡骨远端钢板联合拉力钉固定治疗Sander Ⅲ型跟骨骨折的生物力学分析

提出并分析桡骨远端钢板(两点支撑)联合拉力钉固定治疗跟骨骨折的生物力学稳定性。在完整下肢骨骼-肌肉有限元模型的基础上,建立Sanders III型跟骨骨折模型并模拟固定,用桡骨远端钢板(两点支撑)联合拉力钉固定治疗骨折。评估该模型在静态站立和行走状态(足跟着地期、站立中期和推离期)的应力分布和位移情况。跟骨的应力集中于骨折端、跟骨与跟腱连接处,峰值为96.92 MPa。内固定的应力集中于钢板螺钉与载距突和跟骨结节接触位置,峰值为883.20 MPa。后关节面位移、Bohler角和Gissane's角均维持较好。桡骨远端钢板联合拉力钉固定治疗跟骨骨折具有良好的生物力学稳定性,体现微创原则,操作简单,术后可以早期康复训练,值得临床推广应用。

微博环境下基于用户行为与主题相似度的改进PageRank算法

针对传统PageRank算法存在主题漂移、网页权值均分等问题,提出一种改进的PageRank算法。为提高用户查询效率和搜索质量,结合时间反馈因子对用户转发、用户评论和微博提及行为进行综合分析,采用统计分析方法对用户行为在微博用户影响力排序中的贡献进行度量,并利用改进的TF-IDF算法计算主题相似度权值使用户能够选择相关度较高的网页,从而获得相对应的PageRank权值。实验结果表明,与微博常用排序算法相比,改进PageRank算法具有更好的用户影响力排序效果。

五自由度磁轴承系统的α阶逆系统解耦控制

采用α阶逆系统理论对五自由度磁轴承系统进行解耦控制.在建立磁轴承系统状态方程的基础上,对该系统进行了基于逆系统理论的线性解耦,并根据时间乘以误差绝对值积分(integral of time-weighted absolute error,ITAE)最小评价准则设计了闭环控制器.仿真和试验表明,α阶逆系统解耦后系统各自由度之间不存在耦合,解耦控制器与PID控制器相比,具有更好的动态特性和静态特性.

两种类型人工股骨头置换治疗老年人Garden Ⅲ、Ⅳ型股骨颈骨折的疗效对照分析

目的探讨两种类型人工股骨头置换治疗老年人GardenⅢ、Ⅳ型股骨颈骨折的临床效果。方法回顾性分析连云港市中医院2011年1月—2016年6月收治的78例老年股骨颈GardenⅢ、Ⅳ型骨折患者,其中40例患者选择骨水泥型人工股骨头置换(骨水泥组),38例患者选择生物型人工股骨头置换(生物型组),对比两组患者术中术后及髋关节功能恢复情况。结果生物型组的手术时间短于骨水泥组(P<0.05),生物型组的术中出血量、术后引流量、下地活动时间、康复训练时间、术后负重时间、输血率、输血量均显著高于或晚于骨水泥组(P<0.05);术后3个月,生物型组的Harris评分低于骨水泥组(P<0.05);术后6个月,两组患者的Harris评分差异无统计学意义(P>0.05);两组患者术后6个月的Harris评分较术后3个月差异有统计学意义(P<0.05);术后6个月,骨水泥组的髋关节功能优良率95.00%与生物型组的89.47%差异无统计学意义(P>0.05)。结论骨水泥型和生物型人工股骨头置换对GardenⅢ、Ⅳ型股骨颈骨折均具有较好的效果,但是骨水泥型人工股骨头利于患者术后早期进行康复训练,功能恢复更快。

基于噪声信号和改进VMD的滚动轴承故障诊断

受运行环境及传递路径影响,滚动轴承声音信号中包含有强背景噪声和较大的非周期性瞬态冲击成分,导致轴承故障特征提取困难。文中提出一种基于自适应变分模态分解(AVMD)的滚动轴承噪声信号故障诊断方法。该方法首先根据不同的信号自适应地确定模式数和惩罚因子,利用优化参数的VMD对原始信号进行分解,得到多个本征模式分量;然后计算各模式分量时域、包络谱和时-频加权峭度,根据时-频加权峭度最大化准则选择最佳IMF;最后采用共振解调技术求出最佳IMF包络谱。对轴承故障信号研究表明,所提方法可解决传统VMD算法分解精度受参数影响较大,导致信号出现过分解或欠分解的问题。另外与传统方法相比,该方法可以在强背景噪声和非周期性瞬态冲击下有效识别轴承故障。

脑卒中偏瘫侧负重率与步行时间的关系

目的探讨脑卒中偏瘫患者的患侧负重率与步行时间的关系。方法选择 5 8例脑卒中偏瘫患者 ,分为 3组 :院外独立步行组 2 0例 ,院内监视下步行组 19例 ,训练室内步行组 19例 ,测定 3组患者患侧负重率和最大患侧负重率以及 10m距离的步行时间。结果 3组在安静负重率、最大负重率、10m步行时间存在非常显著性差异 (P <0 0 1) ,安静负重率和 10m步行时间呈负相关 (r =-0 60 4,P <0 0 1) ,努力负重率和 10m步行时间呈负相关 (r =-0 72 3 ,P <0 0 1) ,安静负重率和努力负重率呈正相关 (r= 0 72 5 ,P <0 0 1)。

负重步行对心功能Ⅰ—Ⅱ级患者心肌耗氧量的影响

目的:探讨负重步行对心功能Ⅰ—Ⅱ级患者心肌耗氧量的影响。方法:将54例心功能Ⅰ—Ⅱ级患者进行自身-前后对照研究,第1天步行设为对照组,第2天负重5kg步行(模拟买菜)设为观察组,观测两组不同时段心率、收缩压和心肌耗氧量情况。结果:对照组和观察组T_1到T_5时段心率、收缩压和心肌耗氧量增加;在T_2、T_3、T_4、T_5时段,负重步行组心率和心肌耗氧量均高于对照组,且在T_4时段到达高峰,差异均有统计学意义(均P<0.05);在T_3和T_4时段,负重步行组收缩压高于对照组,且在T_4时段达高峰,差异有统计学意义(P<0.05);负重步行组各时段的心肌耗氧量两两比较显示,T_0与T_2—T_5、T_1与T_3—T_5及T_2与T_3—T_5比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论:可根据心肌耗氧量调整心功能Ⅰ—Ⅱ级患者的活动强度。

全髋置换术后负重时间及方法的研究进展

全髋置换术后的负重锻炼对患者功能恢复至关重要,但国内外文献对术后负重锻炼时间及具体方法的报道上存在较大的差异。通过对国内外文献的比较,寻找合适的负重锻炼时间及方法以提高全髋置换术的功能恢复效果。

锁定钢板内固定治疗复杂胫骨平台骨折的临床效果

目的探讨锁定钢板内固定治疗复杂胫骨平台骨折的临床效果。方法以本院骨科为单位,选择2018年2—10月复杂胫骨平台骨折患者42例,依据随机数字表法分成两组,对照组21例用普通钢板加空心钉进行内固定治疗,观察组21例用锁定钢板实施内固定治疗,就两组患者的膝关节的实际恢复情况进行对比,另对比手术各项指标。结果观察组患者治疗后的负重、骨折愈合、住院时间与对照组进行比较,均偏短(P <0.05)。观察组治疗后6个月时的膝关节恢复优良率(90.48%)高于对照组(61.90%)(P <0.05)。结论针对复杂胫骨平台骨折患者,实施锁定钢板内固定治疗效果显著。

强化患侧下肢负重训练对脑卒中患者平衡与功能性步行能力的影响

目的:探讨强化患侧下肢负重训练对脑卒中偏瘫患者平衡与功能性步行能力的影响。方法:将符合入选标准的脑卒中偏瘫患者随机分为观察组和对照组(各20例)。两组患者均采用常规康复治疗和平衡训练法,在此基础上,观察组加入负重率生物反馈下强化患侧下肢负重的训练方法。以上平衡训练两组均进行30min/d,6d/周,共6周。分别于治疗前、后用Berg平衡量表(BBS)、起立-行走计时测试(TUGT)和改良功能性前伸测试(MFRT)评定平衡与步行功能。结果:6周治疗后,两组的BBS和MFRT值均较治疗前明显提高(P<0.01),TUGT较治疗前缩短(P<0.01);观察组的BBS、TUGT和MFRT值均优于对照组(P<0.01,P<0.05,P<0.05)。结论:在常规平衡训练基础上,负重率反馈下强化患侧下肢负重的训练能更有效地改善脑卒中偏瘫患者的平衡与功能性步行能力。

12周社区运动干预对绝经后骨质疏松症女性骨密度的影响研究

目的探讨四种运动方式对绝经后骨质疏松症女性骨密度(bone mineral density, BMD)的干预效果,并比较不同运动方式对股骨颈和腰椎L_(2～4)骨密度干预效果的差异。方法采用负重、自重、跳跃和健步走四种训练方式对社区51名绝经后骨质疏松症女性进行为期12周的训练;采用GE双能X线骨密度仪测量股骨颈和腰椎L_(2～4)骨密度;组内比较用配对样本t检验(正态分布)和Mann-Whitney检验(非正态分布),组间比较采用单因素ANOVA检验或秩和检验干预前后BMD的差值,P<0.05为差异有统计学意义。结果与干预前相比,整体上运动组股骨颈和腰椎L_(2～4) BMD在干预后的变化均表现出增长趋势,而对照组的BMD则呈减少趋势;运动组股骨颈BMD相对基线的增长率表现为负重组>健步组>自重组>跳跃组(1.91%>1.34%>0.72%>0.24%),腰椎L_(2～4)BMD增长率则表现为健步组>跳跃组>负重组>自重组(29.07%>11.17%>4.22%>0.01%)。结论运动可有效缓解绝经后骨质疏松症女性骨量丢失,不同方式的运动对不同部位骨骼的作用效果也不一样,负重训练对股骨颈BMD的改善效果最好,而健步走则对腰椎BMD的作用效果最优。具有冲击性的健步走和跳跃训练对腰椎BMD的改善要好于非冲击性的负重和自重训练,负重训练对股骨颈和腰椎BMD作用均要好于自重训练。

基于受力特性的青年人群负重行走疲劳特征分析

目的探讨人体负重行走过程中肩、腰、背部位的受力特点及分布规律,同时根据受力规律探索一种建立人体负重行走的动态疲劳模型,为负重行走任务设计及背包工效仿真提供参考价值。方法将采集到的肩、腰、背部的压力数据进行平均化处理,找出其各个部位的受力特点与规律,然后采用多元线性回归法建立以志愿者主观感受值为因变量,时间及压力在时间上的累积量(即力的冲量I=Ft)为自变量的疲劳模型。结果负重情况下志愿者肩、腰、背的受力均表现为一侧大,另一侧小。根据此特性将志愿者肩、腰、背受力大一侧和受力小一侧各归为一类,然后建立其疲劳模型。结论人体在负重行走过程中肩、腰、背的受力是不对称的并且差异很大。通过受力规律建立的多元化疲劳模型线性拟合度很高,且避免了将疲劳模型单一化,其对负重行走任务设计及背包工效的仿真具有重要参考意义。

社区建成环境对老年人活力出行的空间异质效应

针对社区生活圈老年人步行友好出行环境理论缺乏与实践不足的问题,从社区建成环境对老年人活力出行影响的空间异质性问题展开了研究.结合老年人出行特征选取了人口密度、土地利用多样性、公交站点密度、绿视率等8个指标刻画建成环境,考虑路网非直线系数对社区生活圈尺度差异化界定,利用兴趣点(Point of Interest,POI)数据、道路网络、街景图像数据等地理空间数据测度建成环境.提取每日步行时间作为活力出行的测度,以重庆市居民出行行为调查数据作为实证研究数据来源,构建了考虑自变量尺度变异的多尺度地理加权回归模型(Multi-scale Geographic Weighted Regression,MGWR).研究结果表明:对比最小二乘回归(Ordinary Least Squares,OLS)模型与传统的地理加权回归(Geographically Weighted Regression,GWR)模型,纳入变量尺度异质性的MGWR模型降低了残差的自相关性,且调整后R2最高,相比于GWR模型与OLS模型分别提高了1.5倍与3.1倍;从标准化系数来看,社区建成环境指标中公交服务水平对老年人步行时间影响最大;社区建成环境指标中街道绿视率接近全局尺度,空间异质性较弱,其他建成环境变量均具有较强的空间异质性,需要进行差异化的空间设计,其中人口密度对老年人步行时间在不同区域呈现相反的影响,土地利用混合度、公交服务水平、蔬菜市场密度、公园广场密度与街道绿视率对老年人活力出行的影响呈现正效应.

股骨颈骨折术后下地负重时机与骨愈合及股骨头坏死的临床分析

目的分析股骨颈骨折术后下地负重时机与骨愈合及股骨头坏死的关联。方法选取我院收治的股骨颈骨折患者105例,随访18个月,依据术后下地负重时机分为早期组(3月内下地)、中期组(3~6月下地)、晚期组(6月后下地),比较三组住院时间、活动时疼痛度、步行能力及骨折愈合情况,采用Garden对线指数、髋关节功能评分(Harris)评估复位质量及髋关节功能,记录股骨头坏死发生率。结果早期组住院时间短于中期组、晚期组,中期组住院时间短于晚期组(P<0.05);术后6、12、18月,中期组活动时疼痛度评分、步行能力评分低于早期组、晚期组(P<0.05);早期组、中期组骨折愈合时间短于晚期组,中期组骨折愈合时间短于早期组,中期组骨不愈率低于早期组、晚期组(P<0.05);术后18月,中期组复位质量分级优于早期组、晚期组(P<0.05);中期组术后3、6、12、18月Harris评分高于晚期组,早期组术后3、6月Harris评分高于中期组,术后12、18月Harris评分低于中期组(P<0.05);早期组股骨头坏死发生率高于中期组、晚期组(P<0.05)。结论股骨颈骨折术后中期(3~6个月)下地负重锻炼有利于改善患者预后,缩短住院时间、骨折愈合时间,减轻疼痛、股骨头坏死发生风险,提高患者步行能力、复位质量,对髋关节功能的恢复也有益,值得在临床推广实践。