基于精确直方图规格化的医学超声图像增强

目的探求一种改进的精确直方图规格化方法,提高医学超声图像的对比度。方法针对医学超声图像的特点,引入一个有效的分割点,将原始图像分割为背景和前景区域,只对前景区域进行增强。结果本文方法将局部灰度拉伸到一个较大的动态范围,提高了对比度,抑制了医学超声图像背景过增强,保留了图像的细节信息。结论本文在增强图像对比度的同时能够有效地保留图像细节,是一种有效的对比度增强方法。

生物相容性量子点的表征及其在细胞标记中的应用

利用无机低温水相合成法制备表面包覆L-半胱氨酸的CdTe/ZnTe核壳型量子点,测量不同溶液以及激发功率激光作用下该量子点的光谱特性。结果表明,该量子点吸收谱和荧光光谱峰值位置不随pH值变化,而荧光光强随pH值升高呈近似线性上升趋势;不同缓冲液对该量子点荧光光强无影响,但随孵育时间延长,荧光强度略有下降;在强激光照射下QDs会被快速光漂白,选择适当的激光功率(<100μW),可降低漂白速率,实现长时间稳定测量。因此,该量子点具有较好的生物稳定性和光稳定性,将其与血铁蛋白相连形成靶向共轭纳米粒,可成功用于HeLa细胞标记。细胞内量子点光漂白实验表明,细胞微环境会影响量子点的光稳定性,加速量子点的光漂白。

基于宽带检测放疗X-光光声效应仿体实验

目的：搭建一个宽带检测的单振元光声信号采集系统采集仿体的光声信号,探讨不同介质X-光光声信号差异和人体切片体模光声信号的去噪方法。方法：带宽为0.10～1.00 MHz的单振元宽带换能器垂直于X-光照射方向在样本一侧采集超声信号,超声信号通过34 d B带宽为0.05～5.00 MHz的前置放大器放大后由数字采集卡（采样率=40.00 MHz）采集并存储到计算机中。首先通过光声信号在整体包络、信号强度、振荡趋势、上下包络所围成的面积等方面差异对4种仿体进行分析。另外对人体切片模体的X-光声信号在有限长单位冲激响应低通滤波的基础上进行小波平移不变量去噪与只对模体光声信号进行小波平移不变量去噪,比较这两种去噪方式的效果。结果：不同仿体光声信号有差异,这种差异与物质的成分和比例相关。对人体切片体模光声信号通过Db3小波基进行5层分解的小波平移不变量去噪,比有限长单位冲激响应低通滤波能更好地提高信号信噪比。结论：利用6 MV医用直线加速器的短脉冲X-光光声信号对介质的差异性及小波去噪有助于提高其对放疗的研究与应用价值。

基于非分散红外法的呼气末二氧化碳检测技术研究进展

呼气末二氧化碳浓度是评价人体呼吸系统是否正常的重要指标之一,实现呼气末二氧化碳的精确检测对临床实践具有重要意义。随着呼气末二氧化碳检测技术的国产化不断推进,近些年在国内临床的应用越来越广泛。该研究基于非分散红外法,对呼气末二氧化碳检测技术的检测原理、气体采样方法、技术关键、技术进展等进行综合阐述,较为全面地介绍了该技术目前的发展状况,为应用推广和改进提供参考。

基于近红外光谱的脑组织氧监测系统研发与验证

结合修正Lambert-Beer定律和空间分辨光谱技术,提出一种基于三波长的脑组织氧饱和度监测系统。搭建脑组织氧饱和度(rSO_(2))测量平台,从光谱稳定性和本底噪声验证系统可靠性,建立受控低氧试验并招募18名志愿者,研究rSO_(2)随吸入氧阶梯平台变化的趋势以及rSO_(2)与动脉血氧饱和度之间的关系。结果表明,该测量系统可以有效监测rSO_(2),测试结果符合测量要求。受控低氧序列中,随吸入氧浓度下降,rSO_(2)均呈下降趋势,且个体rSO_(2)与动脉血氧饱和度具有较高的相关性。

集成睡眠监测的十二导联动态心电图仪

心电信号与睡眠监测参数相辅相成,能对睡眠呼吸暂停综合征、心脏相关疾病进行定性诊断,但受限于检测仪器体积与检测环境,两者在实际应用中往往难以结合。该文设计了一款集成睡眠监测的十二导联动态心电图仪,通过集成心电模拟前端与微型传感器相结合的方法,缩小了系统的体积,实现了十二导联心电信号与睡眠相关参数的提取、调理与计算,并实时将信号写入至存储卡中,为用户及医师诊断提供便利。

超声编码激励产生声辐射力的数值模拟

基于编码扩谱原理,在超声弹性成像技术中,提出用编码激励产生声辐射力的方法,分析其原理并建立了概率统计模型,研究编码激励在各向同性均匀介质中产生的超声剪切波的分布特性.数值仿真结果表明,用编码脉冲激励产生声辐射力的方法可提高系统的时间和频宽利用率,同时结合脉冲超声检测编码调制技术的支持,可减少对激励信号占空比的局限,提高声辐射的穿透力和回波信噪比.

医用二氧化碳监测方法与应用研究进展

目的:通过对呼吸末二氧化碳监测技术的测量原理、实现方法以及该项测量技术的发展趋势的研究,结合国内的相关研究进展和呼吸末二氧化碳监测技术在临床中的应用情况,研制一款测量准确、体积小巧并且使用方便的呼气末二氧化碳监测模块,从而降低呼吸末二氧化碳检测的使用成本利于该项技术在国内的推广。方法:采用红外吸收的测量方法,利用二氧化碳分子对4.26μm红外光谱的特征吸收峰进行实时二氧化碳浓度和呼吸率的测量。结果:呼吸末二氧化碳测量技术近年来得到极大的发展,尤其二氧化碳检测设备的关键部件,例如红外光源和红外探测器的发展给二氧化碳检测技术的进步提供了极大的帮助。该项技术在临床中的应用日趋广泛,临床对于该技术的要求也越来越高,例如在信号质量控制、呼吸参数测量的准确性和可靠性等方面都提出了更高的要求。结论:呼气末二氧化碳检测技术具有很高的应用及研究价值,目前对于信号质量的控制、呼吸参数测量的准确性和可靠性等方面的研究都有一定的进展,上述研究方法及其设计方案可行。

纳米颗粒在穿透血脑屏障研究中的应用

阐述纳米颗粒在血脑屏障相关的脑部疾病研究中的进展,分析应用在血脑屏障研究中的几类纳米颗粒,分别对治疗、诊断/追踪及多功能纳米颗粒的材料组成、功能特点和应用现状进行评述.介绍在靶向纳米颗粒穿透血脑屏障可视化研究中的成果,指出纳米颗粒在血脑屏障研究中的发展方向.

基于各向异性扩散的超声图像混合滤波方法

提出基于各向异性扩散的混合滤波新方法,以图像梯度为依据,利用各向异性扩散、各向同性扩散和自适应脉冲噪声滤波对医学超声图像进行分段滤波.为提高模型的稳定性与适用性,通过实验优化模型中的高斯平滑系数σ、步长△t、梯度阈值Ymin和Ymax4个主要参数,并确定各参数默认值及其修正范围.实验结果表明,该方法在去噪效果、滤波速度、边缘保护、稳定性和适用性方面优于现有的单一滤波方法,具有较好的应用前景.

透明背脊皮翼视窗在肿瘤活体成像中的应用

综述一种新型活体光学成像辅助工具背脊皮翼视窗的历史沿革,介绍背脊皮翼视窗的构建和基于背脊皮翼视窗的活体光学成像系统,阐述其在肿瘤活体成像研究中的应用,结合本课题组研究指出背脊皮翼视窗在原位、实时、长时间肿瘤血管增生及相关肿瘤机制研究中有广阔的应用前景.

基于顺磁特性的氧气浓度检测方法

旨在对国内外目前常用的3种基于顺磁特性的氧气浓度检测系统进行综合介绍,进而展示一种新的基于顺磁法的磁压敏测量装置系统。通过研究氧气具有的强顺磁特性这一特殊的物理性质在3种不同的检测系统中检测到的物理量,比如热磁对流、压力差和密度梯度等来计算混合样气中氧气的含量。接着又对应介绍了热磁对流式、磁机械式、磁压力式3种磁氧分析系统的相关内容,通过对其原理内容、内部构造、工作机理的对比与分析,让读者对这3种分析系统有更清晰的认识,对这3种检测方法理解的更透彻,以便于更好的使用这3种方法进行氧气浓度的检测。最后对本文新提出的测量装置从组成结构、工作原理、波形显示等方面进行简单论述。

功能化量子点在肿瘤活体成像中的应用

量子点表面经生物分子或药物分子修饰而具有生物功能.功能化量子点具有独特的光学性质和生物相容性,在生物医学光学诊断和治疗领域具有广泛的应用.本文简要介绍了功能化量子点制备及修饰方法,综合评述了量子点在肿瘤活体诊断和治疗中的应用,包括活体淋巴结成像、血管动态成像、肿瘤成像和抗肿瘤药物示踪等,讨论了功能化量子点在肿瘤活体诊断和治疗中的应用前景以及面临的挑战.

CdSe/CdS/ZnS量子点在雌性小鼠体内的分布和蓄积

目的:荧光量子点作为一种新型的荧光纳米材料,被广泛应用于生物医学基础研究领域,但这种纳米材料在生物体内代谢情况尚不清楚,在临床应用之前,需对其在体内的动态分布蓄积进行观测,系统评价其在吸收、转运及代谢过程中会对生物个体、组织、细胞甚至生物分子行为带来的影响以及毒副作用。方法:本文选取六周龄的雌性昆明小鼠为实验动物,将100μL浓度为289 nmol/L的CdSe/CdS/ZnS荧光量子点经尾静脉注射进入小鼠体内血液循环,分别处理1天、7天、14天后,处死小鼠,统计主要脏器重量变化,并制作组织涂片和石蜡切片。结果:组织涂片结果表明,各脏器中的量子点呈现动态分布。作用1天后,脾脏、肝脏、肺、心脏、肾脏和卵巢中都有量子点的分布,其中脾脏中最多;作用量子点7天后,脾脏蓄积减少,而肺部蓄积增多,肝、肾、卵巢蓄积量变化不大;作用14天后,各脏器中量子点明显减少,心脏和肾脏已无量子点蓄积,提示量子点已经从这些脏器中清除了。作用14天后,小鼠卵巢中仍存在量子点,提示量子点可能会在对雌性动物的生殖系统中滞留并造成生殖毒性。结论:石蜡切片结果表明,量子点在各脏器的蓄积未产生明显的病理性损伤。

基于累积量标准差的超分辨光学涨落成像解卷积优化

超分辨光学涨落成像方法通过计算一组随机闪烁图像序列的累积量来提高空间分辨率.在实际实验中,由于计算的图像序列帧数有限,每个像素上累积量估计的误差将显著影响重构图像的均匀性和连续性.传统超分辨光学涨落成像技术由于缺乏对累积量估计的误差分析,在其后续的Lucy-Richardson解卷积算法中,没有对累积量重构图像的噪声添加约束条件.本文利用基于单组有限长数据的累积量标准差公式,计算了超分辨光学涨落显微图像每个像素上的累积量标准差,并将结果引入Lucy-Richardson解卷积算法中作为迭代优化的偏差阈值.模拟和实验结果表明,在相同图像序列长度下,该优化方法显著提高了超分辨重构图像的均匀性和连续性;在同等图像质量下,该方法可缩短图像序列帧数至原来的一半以下,有望用于活细胞动态超分辨成像.

改进小波阈值在心电信号去噪中的应用

心电信号在采集过程中易受到外界环境的干扰,这影响对心电信号的分析与处理,而传统软硬阈值函数处理后存在信号质量不高,阈值处连续性差的缺陷,故提出一种改进的阈值函数小波去噪法,具有较好的调节性和连续性,有效解决了传统软硬阈值函数的不足。通过大量数据进行Matlab仿真,并将多种处理方法进行比较,结果表明改进的阈值函数可以提高去噪效果,优于传统的软硬阈值去噪。

呼吸机的研制进展

呼吸机是医院必不可少的急救设备,2020年新冠肺炎疫情的全球性爆发,呼吸机的重要性得到了凸显,引起了世界各国的关注和研究。回顾了呼吸机的发展历史,对呼吸机的主要气路结构和工作原理进行了简要的介绍,并深入分析了呼吸机中的关键技术,同时与市场上一些主要品牌的呼吸机进行了对比,展望了呼吸机的发展趋势。

纳米分辨相干反斯托克斯拉曼散射显微成像

采用附加探测光声子耗尽法来实现超衍射极限相干反斯托克斯拉曼散射显微成像.此方法引入一束环形分布的附加探测光来消耗点扩展函数周边的相干声子,实现点扩展函数的改造,从而达到超越衍射极限的空间分辨率.为了获得更高的空间分辨率和更佳的相位匹配条件,通常需采用高数值孔径物镜对抽运光、斯托克斯光和探测光进行聚焦,此时标量衍射理论不再成立.基于矢量衍射理论,分析了线偏振光、圆偏振光先后经过螺旋相位片和高数值孔径物镜后的光强分布,结果表明:圆偏振光在高数值孔径物镜后焦平面的光强分布呈中心对称状,较线偏振环形光更适合作为附加探测光.此外,采用全量子理论分析了附加探测光声子耗尽法.结果表明:当附加探测光与探测光强度比为80时,成像系统的横向空间分辨率可以达到45 nm;继续提高附加探测光强度,空间分辨将进一步提高.

基于指-趾脉搏波传导速度的无创动脉硬化检测系统设计

本文提出一种新型的无创动脉硬化检测方法,并设计相应的系统。传统仪器多采集肱部、踝部脉搏波计算传导速度,而本文提出的检测方法利用光电容积法采集手指、脚趾人体末梢脉搏波,从而实现计算,并把测量结果命名为指-趾脉搏波传导速度。初步的实验结果表明基于指-趾脉搏波传导速度的无创动脉硬化检测系统的测量重复性良好,与传统的检测仪器测量结果基本一致。传统仪器需要采用充气泵、放气阀和袖带来进行测量,而该系统使用光电容积法,只需连接光电探头即可完成测量,大大减小仪器体积和重量,为实现动脉硬化检测移动化、便携化提供了可能。

基于ADS125H02的自适应宽动态范围的脉搏信号采集系统设计

为了解决光电流宽输入范围问题,针对现有脉搏信号采集系统不足,设计了一款基于ADS125H02自适应脉搏信号采集系统,具有采集精度高、噪声小、抗干扰、宽输入范围、集成度高等特点。该系统测量范围可达±10 V,精度为0.009μV。实验测试表明,该系统设计能较好地提取微弱的脉搏信号,具有实用性。