生物医学工程专业研究生跨学科培养模式研究

生物医学工程是理工医相结合的综合性交叉学科,该学科要求培养在知识结构上既懂医学又掌握工程技术的复合型人才,这对该学科研究生知识、能力和素质的培养提出了更高的要求。由于各高校生物医学工程专业学科背景与培养侧重点不同,生物医学工程研究生培养模式各异。本文从生物医学工程学科特征与现状分析入手,介绍了中南大学生物医学工程学科发展历程与现状,并结合中南大学生物医学工程学科强大的工程背景、夯实的医学研究与实践发展平台,对生物医学工程研究生跨学科的培养计划、课程设置和培养过程管理等方面进行了系统分析与探讨,同时从科研选题、中期考核和论文答辩等环节对培养过程管理进行了展开讨论,为生物医学工程研究生跨学科复合型人才的培养提供借鉴。

生物医学工程全日制专业学位硕士研究生培养模式探讨

目的:随着高层次应用型人才需求量的日益增大,教育部从2009年开始招收全日制专业学位研究生。培养高质量的应用型人才是当前高校的重要任务之一。为提高全日制硕士专业学位研究生教学质量,锻炼研究生实践与解决实际工程问题的能力,根据该专业的特点和培养目标以及目前教育现状,改进当前的教学方式,探讨新的培养模式。方法:分析了生物医学工程全日制硕士专业学位研究生培养现状及存在的问题,从提高学生对于生物医学工程专业学位认可度;完善培养计划,合理制定课程学习体系;实行双导师制,实施多实践基地联合培养;建立生物医学工程专业学位硕士培养过程控制体系四个方面入手,对生物医学工程全日制硕士专业学位研究生培养模式的改进进行探讨。结果:探讨了一种新的培养模式,可提高研究生的学习积极性,培养计划与课程体系更加合理,同时可加强研究生实践培养环节,提高生物医学工程全日制专业学位研究生培养质量。结论:生物医学工程全日制专业学位研究生培养模式改革,能够提高研究生教学质量,培养合格的生物医学领域高层次应用型人才。

生物医学工程专业“自动控制原理”课程教学改革与实践

阐述了生物医学工程专业"自动控制原理"课程教学过程中存在的问题,探讨了归纳教学法在该课程中的应用。首先分析了该专业"自动控制原理"课程教学现状,指出了结合该专业学生的知识结构更新教学内容的必要性;结合现代教学手段,采用辅助教学软件,激发学习兴趣;采用归纳教学法,引导学生思考问题,启发学生思维;把理论教学和实验教学有机地结合起来;适当表扬调动学生的学习积极性。既可以使学生掌握"自动控制原理"的抽象理论,又加深了他们对人体生理控制系统的理解,加强不同知识之间的联系,真正做到理论联系实际。教学实践表明,该课程的教学改革可激发学生的学习兴趣,提高学生的学习积极性和主动性,增强学生的实践能力和创新能力。

生物医学工程学多媒体课件的开发

该文针对市场上缺少生物医学工程学教学软件的现状,以解剖生理工程学为例,介绍了如何制作生物医学工程学多媒体课件,并对其制作思路、技巧与方法进行了详细阐述。该课件以IE作为课件浏览平台,用Flash实现动画效果,取得了良好的教学效果。

生物医学工程专业《分子生物学》课程教学改革探讨

本文针对生物医学工程专业《分子生物学》课程课时少的特点,在教学改革中选用原版教材,通过多媒体、双语教学方法以及把学科的前沿研究热点引入到课堂的教学模式,使学生把所学知识通过实践有效地结合起来,能够综合性地运用所学知识去分析解决问题,增强了学习的目的性和积极性。

图像分割与医学工程大学生创新能力培养

创新型国家离不开创新型人才,学生创新能力的培养是时代赋予高校的历史使命。医学工程学生由于其与医学尤其是影像医学的紧密关系,不仅要求学生具有一定的医学知识,更要具有利用理工科知识分析并解决医学问题的能力。本文从图像分割这一具体科研领域着手,首先阐述了图像分割的概念与基本算法,接着介绍了图像分割在医学工程中的重要作用,最后结合肝脏CT图像分割与视网膜血管图像分割这两个实际课题,以及在科研过程中学生所遇到的一些与图像分割相关的问题和我们在学生培养过程中的引导方法,由浅入深地重点阐述了图像分割在医学工程学生创新能力培养中的重要作用,并针对学生在具体实践过程中对最终分割结果的质量评价不够重视的现象,强调了全方位、多领域培养学生创新能力的必要性。

利用高维互信息的多模态医学图像配准

互信息相似性测度在多模态医学图像配准中获得了广泛的应用,然而其不足之处在于没用充分利用图像固有的空间信息。针对这一不足,提出了利用图像邻域信息的高维互信息配准方法。首先用图像像素及其邻域构成高维向量的集合,然后利用基于最近邻的熵估计法来估计集合的高维熵,并采用近似最近邻搜索算法来加快高维熵的计算。实验结果验证了新的相似性测度的有效性。

全血尿酸生物传感器的研制及临床应用

研制了一种利用全血来测试尿酸含量的安培型生物传感器。采用铁氰化钾作为媒介体，将尿酸氧化酶固定在羧甲基纤维素钠处理过的碳电极表面，研制成一种尿酸生物传感器。该传感器在恒电位0．3V和尿酸氧化酶的催化作用下，使被检测物尿酸氧化，铁氰化钾还原，在电极表面产生氧化-还原峰，利用安培法可对尿酸进行间接测定。该传感器经临床测试，尿酸的测定范围可达25～200mg／L，10s内即可达到稳态电流，测试结果的线性范围较好，相关系数为0．9987。另外，尿酸传感器具有好的抗干扰性，测试精度高、重复性好，RSD〈2％。

基于自适应数学形态学的医学图像边缘连接

在介绍了数学形态学基本原理的基础上,阐述了自适应数学形态学,并将之应用于有中断间隙的医学图像边缘连接。它根据边缘的斜率、曲率等特性适当调节椭圆结构元素的大小和方向,并通过自适应膨胀运算使得中断的边缘沿着它们的斜率方向延伸而最终连接起来。实验结果表明这一方法是有效的。

采用PCA和PSNR的医学图像配准

医学图像配准是医学图像融合的前提,是目前医学图像处理中的热点,具有重要的临床诊断和治疗价值。利用图像矩计算医学图像的质心,根据图像坐标矩阵主分量分析(PCA)的特征矢量旋转不变性,计算参考图像和浮动图像的倾斜角,获得配准初始值;在寻找最优几何变换参数时,采用峰值信噪比(PSNR)作为参考图像和浮动图像的相似性测度。实验时,采用单纯形法作为多参数寻优方法。实验结果表明,该方法计算简单,运算量少,配准速度快,精度高,而且克服了容易陷入局部最优的问题。该方法既可用于单模态图像配准,也可以用于多模态配准。

医学图像三维重建中的关键算法

该文主要讨论了基于序列图像的三维重建中的两个关键算法:特征数据点列的重采样算法与三角化算法。把Douglas-Peucker线性简化算法应用在特征边界的重采样上,数据的压缩比得到了明显的改善,也显著地提高了可视化速度。并使用一种简单的三角化算法,对重采样后的数据点列进行三角化,实现目标的三维重建。

基于超声图像的生物组织细微热损伤检测算法

基于超声的组织损伤无损检测在HIFU临床的推广与应用中具有重要意义。提出一种基于相关距离的快速算法,通过对辐照前后HIFU焦域位置超声图像进行二维亚像素级互相关分析,追踪超声图像的中特征点的位移及变化,从而对HIFU焦域位置生物组织的细微热损伤进行检测。结果表明,超声图像亚像素级相关分析矢量场可反映组织发生凝固性坏死的位置,其相关距离可以辅助探测组织束损伤程度。

基于等值面优化重建医学图像的改进算法

医学图像可视化技术利用二维医学图像序列重建出三维模型,为医生提供了直观、全面、准确的病灶和正常组织信息。传统的方法直接采用由序列轮廓线生成的三角片来拟合曲面,重建的速度与效果均有限。为了提高医学三维图像的重建速度和效果,在对用于构造等值面的MC(Marching Cubes)算法进行分析的基础上,提出一种三点线性插值法代替相邻多边形顶点的位置,并对等值面法向矢量场进行平滑,实现了目标图像的三维重建。

一种安培型尿酸生物传感器的初步研究

利用铁氰化钾作为电化学反应的媒介体,将尿酸氧化酶固定在羧甲基纤维素处理的碳电极表面,制成了一种新型的尿酸安培传感器.该传感器在恒电位0.3V和尿酸氧化酶的催化作用下,使被检测物——尿酸——氧化,铁氰化钾还原,在电极表面产生灵敏的氧化-还原峰,然后利用安培法即可对尿酸进行间接测定.10秒内即可达到输出稳态电流,尿酸的测定范围为1mg/dL～20mg/dL,线性范围较好,拟合系数为0.9723.同时该传感器对尿酸的测定避免了常规电化学传感器测定中样品所含大量的易氧化物质带来的干扰.

基于非刚性配准的交互式医学图像序列分割

提出了一种新的交互式医学图像序列分割算法,该算法将非刚性配准技术和解剖先验知识相结合把图像分割问题转化为图像配准问题。首先采用Demons算法进行图像配准,用光流法计算瞬时位移,设计了一个新的停止准则使其能自适应地确定迭代次数,并将它在金字塔型的多尺度框架下实现。然后用配准得到的形变域对已精确分割的图像进行形变就能自动地获得未分割目标图像的分割结果。扩展上述过程就可实现整个图像序列分割。试验结果表明该算法用户干预少、分割速度快、分割结果准确。

基于电磁生物效应伪随机广谱信号源的设计

目的:实现粮食产后减损,驱灭老鼠。方法:利用低频电磁场对鼠类生物效应研究的基础结合广谱复合频率信号的特性,以AT89S51单片机为依托提出了能发射出复合频率信号的伪随机广谱复合频率信号源的设计方案。结果:结果显示信号的广谱特性稳定而且该信号和其相应产生的电磁场的参数理论上能够满足实验的需要。结论:该信号源的设计是可行的,能够达到预期的目的。

基于角点的医学显微图像拼接

目的:本文设计了一种基于角点的医学显微图像拼接方法。方法:先利用Harris算子和MIC算法相结合的方法来检测角点,接着对两组角点进行相关性分析,找出匹配的点,并根据匹配点进行拼接,融合。结果:实现了图像的增强与拼接。结论:实验证明,利用该方法对显微图像进行拼接时获得了理想的拼接效果。

生物芯片载体表面处理方法比较研究

生物芯片因其自身的优越性已成为大批量分析必不可少的工具。针对不同的芯片载体和生物反应的不同要求,出现了许多不同的载体表面处理方法。主要对被动式生物芯片的各种不同的表面处理方法进行了比较,指出了其优缺点。

用改进的Hough变换检测交通标志图像的直线特征

直线特征是交通标志图像中稳定而重要的特征,直线特征的正确提取,对于提高交通标志识别率是有意义的。针对已有Hough变换的缺点,如参数空间中的峰值扩散问题、繁重的计算复杂度和空间复杂度等,提出了一种自适应"多对多"Hough映射方式。新算法具有良好的时间计算复杂度、对阈值不敏感且能精确地提取出图像中的直线。实验结果表明,新方法的阈值选择范围是MTO_θ的3倍,而运算时间仅为MTO_ρ方法的10%左右。改进的Hough变换能在可接受的时间内准确地提取交通标志图像中的直线,还可用于其它图像(如票据图像、符号图像)中直线特征的提取。