《生物系统建模与仿真》课程教学与科研结合的探讨

论述了国内外生物系统建模与仿真的发展以及该门本科教学课程的重要性,结合建模与仿真基本知识、生物医学工程学术与行业领域传统的建模与仿真、血流循环系统的可视化建模与仿真、生物信息统计与建模分析等内容结构进行了课程设置的探讨,并通过教学经验探索教学结合科研的模式,为生物医学工程本科教学课程提供了能够引导本科学生专业科研学习的模式。指出教学和科研相结合是我国本科课程建设发展的必然趋势。

面向社区家庭的远程健康服务系统的研究与设计

目的:研究设计基于家庭的健康服务系统,使用户在家中即可得到实时的健康监护与便捷的健康服务。方法:系统由安装在用户客户端的远程健康服务软件、社区医生客户端软件和数据库服务器组成;系统结构采用C/S体系结构,在Windows系统上,以VS2008和SQL Server2005为开发平台,C#开发语言进行开发设计。结果:实现了普通用户的日常生活健康管理、在线健康咨询、健康评价和医疗信息的远程健康监护等功能;实现了医生用户对普通用户健康信息的监护与管理。结论:该系统界面友好、操作简单易懂,能有效地提高对用户的健康服务水平。

基于健康物联网的社区卫生服务系统设计

本文设计了一款社区医疗服务系统,旨在提高社区医院的医疗服务水平以及服务质量。该系统由两部分构成,一为远程医疗监护系统,二为远程医疗会诊系统。基于物联网技术和现在医学信息技术,用户可在家中进行多项生理参数的检测,并通过网络将数据传输至社区医院进行后续诊断。同时,医生可实时地进行医学诊断以及在线专家会诊。本系统为实现家庭医疗监护提供了有效的方法,并使医患的在线交流成为可能。

基于人工神经网络的慢性肾病分级辅助诊断专家系统设计

目的:慢性肾病分级辅助诊断系统设计的目的是共享专家经验,使医生更准确的诊断慢性肾病,使慢性肾病患者及时了解自己的病情,同时收集病例数据。将收集到的病例资料建立成数据仓库,评估数据质量,使用决策树方法进行数据挖掘,对数据进行分析。方法:本文以GFR估算模型为基础,设计由客户端、数据库服务器、和网站组成的专家系统。系统采用C/S及B/S混合体系机构,在Windows 7的操作平台下,以Qt为开发平台,采用C++编程语言进行开发。结果:医生只需要在PC机运行客户端,就可以进行数据的录入,通过选择GFR估算方法即可得到GFR预测值。实验中,以中山大学附属第三医院肾内科病例数据为依据,验证系统。系统平稳,能较好的实现人工神经网络算法在慢性肾病分级预测中应用。本系统能够快速准确预测病情分级,并提供规范的治疗方案。数据库实现了对病历资料查询、管理、收集数据等主要功能。结论:本系统实现基于C++语言的GFR估算平台,实现了已有模型的外部扩展使用和数据库对数据管理功能。系统界面友好、操作简单,有效提高慢性肾病诊断确诊时间、分级预测正确率。

基于EZ-USB系列单片机的USB接口设计与实现

目的:设计一种高速便捷的USB接口,用于面向社区的医疗监护系统。方法:利用Cypress公司提供的EZ-USB-FX2系列单片机CY7C68013a开发实现PC与监护系统的高速数据传输,包括USB接口的硬件电路设计、固件程序开发、驱动程序与固件装载驱动程序的制作、上位机程序的编写等4个部分。结果:完成了基于EZ-USB-FX2系列单片机CY7C68013a的USB接口设计,提供了一个用于社区医疗监护系统的高速数据传输接口方案,实现了社区医疗监护系统的低成本化和便捷化。结论:该接口可以很方便地运用到社区医疗监护系统中。

一种新型医疗仪器语音录放系统的设计

目的:弥补传统医疗仪器语音系统在提示效果上的缺陷,提供高保真语音提示,提高医疗仪器人性化水平。方法:基于SPCE061A单片机功能的优越性,采用软硬件结合的方法进行设计。结果:本设计得到的结果是能够提供高保真真人语音提示、语音留言、报警等功能,操作简单,耗电少。结论:本设计能有效弥补传统语音系统保真性、可靠性、灵活性不高的缺陷,实用性强,可广泛运用于医疗仪器。

心血管疾病危险因素研究现状

疾病的危险因素（riskfactor）于1961年由Framingham心脏研究（Framingham Heart Study．FHS）的Dr．Kannel首次提出。它指的是在一群体中，由于某种因素的存在，使有关的疾病发病率增高；而当其被消除后．又可以使该病的发病率下降。随着研究的深入，有关心血管疾病的众多危险因素被不断地发现和证实，到目前为止．已经发现有300多种危险因素与心血管疾病的发生有关。

基于分水岭算法的交互式三维分割方法

背景:在临床中准确对人体组织进行三维分割能提高临床诊断的准确性,但传统的分水岭算法存在过度分割问题,难以实现人体组织的三维分割。目的:为准确三维分割人体组织,减少图像中伪极小值点对图像分割的影响,提出了一种基于控制标记符分水岭的交互式三维分割方法。方法:提取CT序列图像的内部和外部标记符,以此修正梯度图像并进行分割;在此基础上,根据序列图像上下层的相似性,利用人机交互进行组织结构的三维分割。首先在第一张序列图像上手工选取感兴趣区域上的一个点,借助同一组织在连续CT序列图像上面积的重叠关系即可从三维序列图上提取出感兴趣区域。结果与结论:基于控制标记符的分水岭算法解决了直接应用梯度图像进行分割的过度分割问题,便于进一步分割图像。利用基于分水岭算法的交互式三维分割方法得到的三维分割结果经过三维可视化后可清晰、准确地反映组织的三维特征。

271例冠心病患者危险因素分析

目的探讨心血管危险因素与冠心病之间的关系,为防治冠心病提供依据。方法回顾性分析解放军第421医院住院的271例临床病例,危险因素包括性别、年龄、吸烟、高血压、血糖、血清总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、三酰甘油(TG)、尿酸(UA)。结果多危险因素Lo-gistic回归分析显示,高血压、性别、吸烟、年龄、TC、HDL-C、TG、UA为冠心病显著的独立相关因素,其中HDL-C的相对危险RR<1(B=-1.545,P=0.002),为冠心病的强保护性因素;高血压为最显著的独立相关因素(RR=7.842,P<0.001),吸烟和性别的相对危险也很大(吸烟:B=1.336,P=0.005,RR=3.803;性别:B=1.508,P=0.001,RR=4.518)。结论在男性中,随着年龄的增大,冠心病的相关危险因素发生很大变化,年龄越大,高血压和吸烟的相对危险也越大;而对女性来讲,不论是处在哪个年龄段,高血压和尿酸都是冠心病的独立相关因素。

基于双源CT图像的冠状动脉分割

背景:在计算机辅助下,从双源CT图像中把三维冠状动脉分割出来能为其定量评价提供基础。但冠状动脉的三维形态复杂多变,且其管径细小,因而实现冠状动脉的高精度分割是一项有挑战性的课题。目的:解决冠状动脉难以实现高精度分割的问题。方法:采用三步数据处理策略实现冠状动脉分割。先采用阈值方法对三维双源CT图像进行预分割;然后,采用交互式的策略分割出与主动脉相连的左、右冠状动脉始端;最后,根据冠状动脉始端的位置,利用形态学方法和三维断层图像相邻层间的关系分割出三维冠状动脉。结果与结论:提出的基于形态学与断层图像层间关系的分割方法能较精确地从双源CT图像中分割出左、右冠状动脉,说明该方法适用于三维冠状动脉的分割。

智能家居的医疗监测技术研究

目的:将医疗监测与智能家居技术相结合,构建具有医疗监测服务功能的智能家居系统,医疗场所由医疗中心转移到家庭,使普通大众享受贴身、专业和舒适的医疗服务。方法:利用ZigBee短距离无线通信技术,构建家庭网络的医疗监测系统,实现人体心电、血氧饱和度、血压等生命体征参数的连续、实时、动态检测,研究智能家居的综合健康管理模式,与智能家居的安防报警、智能监控、家居控制相结合。结果:为用户提供独立、健康、安全、方便、持续的人性化健康保健服务。结论:智能家居的医疗监测系统的各个功能模块均已试制,技术指标能够满足要求。

基于GPRS的腕带式儿童健康实时监护模块的研究

目的:研制一种基于GPRS的应用于儿童监护的腕带式装置,此装置通过对儿童生理信号的实时检测,可以让父母实时了解孩子的身体状况。方法:此监护装置通过石英晶体压力传感器采集脉搏波信号和DS18B20采集温度信号,并通过GPRS模块把信号无线发射至中央服务器或父母的手机端。结果:该监护模块有效完成了信号的采集和无线发射,并具有稳定性好、可穿戴式、低功耗和狂干扰性强等优点。结论:基于GPRS的无线穿戴监护系统的使用不受地域限制,使得儿童在发生意外或疾病时,能及时得到救助。随着社会对儿童健康和安全关注度的提高,这种设备的应用将有很好的发展前景。

一种新的边缘保留各向异性扩散方法

由于超声图像中的斑点严重影响了图像质量,也增加了临床诊断与治疗的困难,因此对于噪声图像,往往要先用高斯卷积对图像进行一定的平滑,再通过求微分来检测边缘。为了更好地滤除超声图像中的斑点,通过构造基于高斯卷积的结构张量,并将其引入到各向异性扩散方法中,实验结果表明,这种新的各向异性扩散方法不仅能有效地抑制斑点噪声,而且能检测并保留图像边缘与细节特征。

基于功能核磁共振成像技术的阿尔茨海默症研究

随着医学成像技术的不断发展,核磁共振成被认为是一种无创、低风险,可观测人体病灶改变的有效方法。与传统的x射线成像以及计算机断层扫描成像技术相比,由于核磁共振成像使用的是磁场和射频辐射,因此对患者造成的辐射伤害较小。另外,由于核磁共振成像的高时空分辨率以及可实时观测的特性,使核磁共振成像为实现神经医学和脑医学的某些复杂疾病提供了临床前诊断的可能。

心音图自动识别算法的设计研究

目的:开发出实现心音自识别的算法。方法:采用Matlab平台设计,通过小波分解、短时平均能量等方法获取心音包络,并对所取得的包络进行双阈值定位,找出心音特征点,并计算相关参数。结果:算法可以获取平滑的心音包络,并由此进行高精度的心音定位,获取心音持续时间,计算心率、心音时限比等参数。结论:算法可实现对心音的自动定量分析,相比于传统心音听诊,具有可观性强、频带宽等特点,并可记录患者的病理特征,通过治疗前后的对比为诊疗过程提供评估依据。

一种基于结构张量的图像特征检测与增强方法

各向异性微分在抑制噪声与保留边缘方面具有良好的性能,但它并不能增强图像中的某些结构特征。通过引入基于高斯卷积的结构张量,实验证明,这种基于结构张量的各向异性微分方法能有效地检测并增强图像中的流状结构。此外,本文对微分迭代的过程的停止时间问题进行了研究,提出了基于互信息测度的微分停止原则,并通过实验验证了互信息微分停止原则的性能。

某理工大学新生心理状态与睡眠质量相关分析

目的了解广州某理工大学新生的心理状态与睡眠质量之间的关系,探求协助新生适应大学新环境的方法。方法采用由状态-特质焦虑问卷(STAI)、匹兹堡睡眠质量指数量表(PSQI)与自行设计的睡眠问卷组成的综合问卷对广州某理工大学大一新生169名进行问卷调查。结果被测查的男、女新生状态焦虑、特质焦虑得分均高于全国大学生常模,女生的状态焦虑分值明显高于男生,而特质焦虑性别差异无统计学意义;19.29%的新生睡眠质量较差,新生的心理状态与睡眠质量呈正相关。结论大学新生的心理健康水平较低,部分睡眠质量较差,且心理健康水平与睡眠质量呈正相关。建议通过辅导学生调整心理状态来提高睡眠质量。

基于LabVIEW的睡眠呼吸暂停检测与远程监护

睡眠呼吸暂停综合症(SAS)是一种发病率极高的睡眠呼吸疾病,严重影响人的睡眠质量;针对目前SAS的检测尚未普及,研究了一种家用简易型的检测方法;通过实时采集被测者的呼吸信号,利用LabVIEW对信号进行分析处理判断发生睡眠呼吸暂停的情况,呼吸暂停每小时出现5次以上或7小时的睡眠中出现30次以上,即诊断为患有SAS,经实验证明该方法可实现对SAS的初步筛查;通过互联网,可使医护人员对被测者进行远程监护,该方法对SAS的预防和早期诊断具有重要价值。

抗极低密度脂蛋白受体单克隆抗体的大量制备及纯化

背景:极低密度脂蛋白受体被认为是一种"瑞士军刀"样多功能受体,对该受体的研究很广泛,但其商品化抗体种类较少,价格偏贵。目的:获得研究可用的抗极低密度脂蛋白受体的单克隆抗体。方法:为了获得抗极低密度脂蛋白受体单克隆抗体,选用可分泌针对极低密度脂蛋白受体胞内段的单克隆抗体的杂交瘤细胞IgG 6A6。通过将杂交瘤细胞IgG 6A6注入Balb/c小鼠腹腔内,2周后收集腹水,分别通过盐析法(正辛酸-饱和硫酸铵沉淀法)初步纯化和亲和层析进一步纯化目的蛋白,获得针对极低密度脂蛋白受体胞内段的单克隆抗体。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳检测其相对分子质量和纯度,酶联免疫吸附实验检测其活性。结果与结论:未纯化腹水Western Blotting结果显示条带较多,背景不干净;而经正辛酸-饱和硫酸铵法初步纯化的腹水、经Protein A进一步纯化得到的抗体均可特异识别极低密度脂蛋白受体。提示经盐析法和Protein A Agarose纯化可获得较纯和有活性的单克隆抗体。

动态心电信号干扰的识别研究

目的研究能够有效滤除动态心电信号各种噪声和干扰,使有效信号得以突出的算法。方法分析动态心电信号干扰的形态特点及统计特点,针对不同种类的干扰提出识别办法,估算信噪比。结果本算法能有效估计信噪比的大小,有助于在心电监护中抛弃计算错误的导联,减小有效信号值估的偏差。结论本文算法具有较强的抗干扰能力,可靠性高,使监护系统能够有效地利用多导联的信息得到准确的分析诊断结果。