一种适合于生物医学信号实时处理的零相移递归数字滤波方法

生物医学信号处理经常需要应用实时零相移数字滤波器,以避免波形失真。FIR滤波器具有线性相位,但其计算量太大,难于实时实现。ⅡR滤波器在满足同样的幅频特性要求时,其计算量比FIR少得多。但它的相频特性是非线性的,为了实现线性相位,需将具有相同参数的因果性ⅡR与非因果性ⅡR系统并联,这又不能实时实现。本文提出了一种能使零相移ⅡR滤波器实时实现的算法,可实现连续处理。其计算量虽然比传统ⅡR滤波器要大些,但比FIR滤波器要小得多。适用于生物医学信号作实时无相位失真滤波。本文得出听觉诱发响应信号处理的结果。

综合性理工科大学应当成为发展生物医学工程的重要力量

生物医学工程是以现代科学及工程技术去研究和解决医学问题的一门新兴的综合性很强的边缘学科。在二次世界大战以后,随着电子、材料、自动控制等基础工业技术的发展,特别是由于宇航技术的发展,使得人们有可能以大量的最现代化的科学技术应用于医学;而随着医学研究的深入,反过来又向科学及工程技术提出了更多的、方面更广的要求。由于近代科学技术的飞跃发展和相互促进,使得生物医学工程成为当今世界上一门发展异常迅猛的学科。

动态驾驶环境所致人体肌肉疲劳的生物信号实验研究

为了评价不同的振动驾驶环境对人体舒适性的影响,通过模拟动态驾驶环境实验,采集了人体在不同振动强度下的表面肌电信号(SEMG).对其进行时域分析求得了积分肌电值(IEMG),应用频域分析对其进行特征值提取,得到了局部肌电幅度的中值频率(MF)与振动加速度、振动时间的关系,以及人体肱二头肌、竖脊肌、股二头肌的局部肌电与振动参数间的关系.实验中,借助近红外光谱技术(NIRS)观测与分析了肱二头肌、股二头肌和竖脊肌在不同振动环境下的肌氧含量变化特点,同时监测了脑氧含量的变化趋势,并对各振动环境下的人体舒适性及疲劳进行了主观评价实验.实验研究表明,振动驾驶环境直接影响人体的肌肉疲劳过程和人体的肌氧含量、脑氧含量,不同的振动环境会对人体肌肉疲劳及舒适性产生不同的影响.研究结果可为动态环境机械系统的人-车界面设计及操作舒适度的评定提供客观、有效的技术参考.

基于FPGA的实时X线医学图像处理系统

X线图像的实时处理要求系统具有强大的运算能力和数据吞吐能力。本研究介绍了一套基于FPGA的图像处理系统,可以对输入的X线图像进行多种实时处理,包括回归滤波、数字减影、基于7×7模板的图像增强以及基于双三次插值的图像缩放等,并生成多种接口的显示图像。该系统可以应用于透视和血管减影造影等多种场合。由于采用高度集成的FPGA器件,整个系统功能强大,结构小巧紧凑。实验结果表明,系统工作稳定,可以初步满足临床应用要求。

有限元法在脊柱生物力学应用中的新进展

本文归纳整理了近3年来使用有限元分析方法研究脊柱生物力学的主要工作,总结了有限元建模方法在建立微观结构以更细致化、常见椎骨参数权重的个性化研究、采用新标定校准和赋值方法使模型更准确化、自动化分网赋值方法 4个方面的发展,及其在植入器械设计评估、椎间盘生物力学、异常脊柱结构生物力学、动态仿真4个脊柱生物力学应用方向的主要研究进展。并结合最新的研究趋势,对有限元法在创伤机理研究、手术模拟、新药评估等方面的应用前景进行展望。

医学超声成像中的编码激励技术及其应用

与传统的脉冲回波成像技术相比 ,编码激励技术能够提高超声图像的信噪比或相应提高声束的穿透深度。本文首先介绍了编码激励成像系统的原理 ,并对医学超声诊断系统中的发射声强进行了分析 ,得出了采用编码激励技术提高超声图像信噪比的上限。然后阐述了发射编码的选取原则 ,详细介绍了白噪编码、伪随机码、Golay码、Chirp和伪 Chirp码等编码技术。最后 ,介绍了编码激励技术在 B模式成像、Doppler血流测量、B- flow成像和谐波成像中的应用。

生物反馈训练后癫痫患者脑电相关维数变化的分析

研究生物反馈训练对难治性癫痫患者脑电相关维数的影响。以21例难治性癫痫患者为研究对象，强化患者12～15Hz的感觉运动节律波，抑制4～8Hz的0波。经过一定疗程的反馈治疗后，其中6例癫痫症状有明显改善且跟踪采集了脑电记录的病例，其16导联处的脑电相关维数均有不同程度的增加，尤其以训练点c4附近前脑区的脑电相关维数增加更加显著，表明脑电生物反馈治疗有助于皮层神经元群体电生理活动向更加混沌的状态转化，从而改善癫痫病态症状。相关维数可以通过表征大脑生理状态的改变，用于脑电生物反馈治疗效果的评价。

医学影像处理与分析专刊前言

医学影像处理与分析是信息技术与医学、生物学等相交叉的一门新兴学科．多年来，医学影像的数字化历程，从采集与显示到重建、诊断、传输、存储等，无不与计算机软件技术的发展息息相关，人们在医学影像相关算法的研究，模型的构建，软件系统的构造和数据结构，数据库等方面投入了很大的努力，使本领域得到了迅速发展，并在临床等方面得到了广泛应用．

颈椎内植入固定器生物力学性能测试系统的研究

在颈椎生物力学研究中,通过离体实验对颈椎内植入固定器的生物力学性能进行评价是国际上普遍采用并认可的方法。本研究利用多靶点三维运动跟踪系统和USB数据采集卡,以LabVIEW和Matlab为软件开发平台,构建了颈椎内植入固定器生物力学性能测试系统。测试参数包括三维运动角度范围(ROM)和压力载荷值。对颈椎模型的测试结果表明,本系统能有效地用于颈椎生物力学的离体实验测试。

颈椎前路内植入固定系统的有限元模拟及生物力学分析

通过建立一种颈椎前路内植入固定器测试结构的有限元模型,从生物力学角度对该模型在人体生理性压力载荷下的应力-应变分布和运动特性进行分析评估。结果表明:在生理性轴向压力载荷下,应力-应变集中分布在骨螺钉和内植入固定板的结合部位,钢板上的应力-应变以四个螺钉为定点呈梅花状分布,边缘处应力-应变分布较小,所得结论与临床结果一致。因此,通过该有限元方法可以有效分析颈椎前路内植入固定器在生理性载荷下的应力应变分布,对颈椎前路内植入固定器的外形设计和在临床上的选择提供科学的参考依据。

基于医学影像的虚拟膀胱镜技术

目的:虚拟膀胱镜技术是利用医学影像和计算机技术相结合来替代现有光学膀胱镜一种行之有效方法。该技术与光学膀胱镜一样,可以作为常用的一种膀胱癌早期检查和定位的手段,同时也可以避免费光学膀胱镜的费用昂贵、有创、容易造成出血、尿道感染、甚至还有可能造成膀胱洞穿的危险等问题。方法:虚拟膀胱镜技术首选CT或者MRI作为其成像模态,得到清晰的膀胱结构或(和)功能图像信息,对膀胱进行手动或自动分割,并在此图像分割的基础上,对膀胱进行三维重建,进行面绘制,实现对膀胱原始形状的还原和表达。另外,通过对图像进行有效特征的提取,并将特征在重建后的三维膀胱上进行表达,更直观地为医生提供更多的诊断信息。结果:虚拟膀胱镜技术的应用可以解决光学膀胱镜检查有创的这一问题,并且能够为医生提供更多有效的诊断信息和更便利、灵活的检查方式。结论:虚拟膀胱镜对膀胱癌进行早期筛查和复查有着很大的临床价值和广阔的应用前景。而其研究正处于起步阶段,距离临床应用仍有距离。其临床意义和商业价值有待进一步挖掘。

Prestige LP和Discover人工颈椎间盘的生物力学有限元分析

目的探讨人工颈椎间盘的结构设计对人工颈椎间盘置换前后生物力学变化的影响。方法基于中国可视化人研究项目的首例男性CT扫描数据图像建立人体颈椎C5-C6节段的有限元模型,使用已有文献数据验证该模型以确保计算结果准确。选用Prestige LP和Discover分别作为不固定旋转中心和固定旋转中心结构的代表建模,在之前所建的双节段颈椎模型上模拟人工颈椎间盘置换术,对置换前后颈椎在常见运动情况下的颈椎生物力学变化进行计算和分析。结果人工椎间盘置换后,手术节段运动范围有所增大,活动度随之上升,过度运动会给后部小关节带来压力,同时导致韧带张力增加,远期可能导致脊柱失稳和手术节段退变。结论不固定旋转中心的假体运动范围大于固定旋转中心的假体,适当限制运动范围可能更有益于人工椎间盘置换后的远期疗效。

限制型颈前路内固定钢板的有限元模拟及其生物力学分析

目的评估颈前路内固定钢板在轴向压力、前屈、侧弯和扭转等四种生理性工况下的生物力学特性及其应力/应变分布,为临床上对颈前路内固定钢板的选择及其设计提供科学的参考依据。方法在国人颈椎解剖结构统计学数据和颈前路内固定钢板尺寸数据的基础上,建立颈椎C5-C6功能节段-限制型颈前路内固定钢板的有限元模型,计算其在人体生理性工况下的应力/应变分布。结果在生理性载荷下,应力/应变集中分布在骨螺钉和内植入固定板的结合部位以及内固定板的中心位置,边缘处应力/应变较小。结论在轴向压力、前屈、侧弯和扭转四种生理性载荷下,应力/应变集中分布在颈前路内固定钢板和骨螺钉的结合处,又因该结合处为螺钉结构连接,所以,此结合处刚性连接比较薄弱,易发生内固定失败。

脊柱生物力学信号智能分析系统的研究

目的为脊柱生物力学测试平台开发一套信号智能分析系统,对不同采集装置产生的海量数据进行格式规范与整合,实现对数据的科学管理和快速处理。方法利用Optotrak Certus运动测量系统、MTS材料试验机和USB数据采集卡,以Matlab和MySQL为软件开发平台,搭建脊柱生物力学信号智能分析系统。对脊柱模型的生物力学性能进行测试,测试参数主要包括脊柱各节段运动角度、加载力矩。结果由系统自动处理得到的脊柱各节段运动角度变化规律,与力及力矩载荷的变化一致。结论本系统能有效应用于脊柱及其内固定器械的生物力学测试中。

生物材料钙化机理研究

近十多年来生物瓣在临床得到了广泛应用,截止1982年的不完全统计,全世界已有50万个生物瓣植入人体。生物瓣的主要问题是由于钙化而造成瓣撕裂或僵硬,结果导致生物瓣的失败。在成人二次手术取出的生物瓣中,71％以上的瓣是以这种方式失败。与此同时,人工心脏研究近年来也取得了很大进展,动物实验存活期已超过七个月,并已在临床试用。

颈椎前路融合与置换体外生物力学实验的新观点

背景:传统"金标准"颈前路减压植骨融合及近年来迅速发展的人工颈椎间盘置换是临床上常见的治疗颈椎病的方式。大量科研工作者和临床医生希望通过颈椎体外标本实验研究脊柱生物力学,为临床治疗提供指导数据。目的:对现有颈椎体外标本生物力学实验研究进展进行综述,并对未来的研究方向进行展望。方法:以"Cervical Spine,Fusion,Replacement,Hybrid,Biomechanics,In vitro,Adjacent-level Degeneration,Review"为英文检索词检索Pubmed数据库,以"颈椎,融合,置换,混合术,生物力学,体外,相邻节段退变,综述"为检索词检索CNKI数据库和万方数据库,检索2007年1月至2013年3月有关颈椎前路融合与置换体外生物力学实验研究进展的文献,主要整理近3年来相关研究,排除陈旧文章和重复性工作,最后对40篇文献进行归纳与讨论。结果与结论:文章对现有的颈椎体外标本融合、置换实验进行总结,集中体现在手术多节段、运动控制条件差异化、颈椎耦合运动测试和新型植入器械4个方面,对比总结融合与置换治疗对邻近节段运动范围、关节内压力、髓核内压力和椎间孔形态的影响,探讨融合、置换后存在的问题。最后结合临床的需求,展望颈椎体外标本实验的发展趋势及应用前景。

采用猪颈椎标本对滑动型与限制型颈椎前路固定板的生物力学试验研究(英文)

目的采用18 具猪颈椎骨标本进行生物力学测试,对比研究滑动型和限制型颈椎前路固定系统的临床生物力学特性的优劣。方法实验选用三种固定板,其中两种滑动型前路固定板(Swift 板,Premier板),一种限制型前路固定板(Peak 板)。使用 18 具猪颈椎骨(C2 - C7)模拟两阶段椎体切除,采用高度可调节的支撑植入椎体切除位置,模拟植骨(内置微型压力传感器)。每一种固定板均采用六具,分三种工况进行颈椎标本实验测试。施加的载荷控制在生理载荷范围内。结果在各标本运动极限内,限制型和滑动型固定板在全支撑时固定板上载荷无显著区别;在支撑缩短时,所有三种固定板上载荷均明显减少,而该现象在滑动型固定板表现的更明显。在缩短支撑情况下,滑动型固定板在缩短支撑状态下板上的载荷减少。就滑动型固定板而言,在支撑缩短的状态下,支撑上的载荷减少较少而板上的载荷增加也不大。在全长支撑的载荷极限状态下,Swift型固定板的载荷分配比Premier型的固定板更好一些。在载荷极限状态下,Premier型的固定板的载荷分配优于Swift型固定板。结论实验证明滑动型固定板在2阶段椎体次全切除术中的生物力学特性更好。

医学超声成像中伪Chirp编码激励技术的仿真研究

与传统的脉冲回波成像技术相比 ,编码激励技术能够提高超声图像的信噪比。本文首先对医学超声诊断系统中的发射声强进行了分析 ,得出了采用编码激励技术提高超声图像信噪比的上限。然后介绍了基于伪Chirp编码激励的超声成像系统 ,并进行了仿真。仿真试验表明伪

一种基于水平集的医学图像分割算法

对Chan和Vese提出的活动轮廓线图像分割算法进行改进,用边界统计特性代替Chan-Vese方法中的区域统计特性。在图像分割的每次迭代中,首先根据当前曲线找到其边界统计特性,然后代入演化方程以使曲线运动到目标边界上,并用水平集方法实现。实验结果表明该算法在器官轮廓分割中是有效的。

基于医学图像处理的放射性药物内照射剂量计算

近年来,放射性核素治疗在临床上得到越来越广泛的应用,其治疗效果与核素在体内的辐射剂量分布有直接关系,所以内照射剂量是评估治疗方案的重要依据。Monte Carlo方法是一种十分重要的内照射剂量计算方法,其计算的结果取决于所选用的人体解剖模型。本文使用一种以VIP-MAN数据集和临床获取的医学图像数据相结合建立的、更加精确的Monte Carlo数字人体仿真模型进行剂量计算。