联合图像配准的脑卒中病灶自动分割方法研究

针对目前慢性脑卒中的病灶分割准确性相对较低的问题,提出了一种联合深度图像配准的慢性脑卒中自动分割方法。采用深度拉普拉斯金字塔图像配准网络,在微分同胚映射的空间内以从粗到细的方式获得大脑分区,以得到病灶位置的解剖先验信息;将原始磁共振图像和配准阶段的分区结果联合,输入到加入了通道和空间注意力模块的U-Net进行病灶分割。在公开的数据集ATLAS上进行测试表明,提出的方法有效提高了慢性脑卒中病灶分割的准确性,比经典的2D U-Net提升了4.4百分点,证明了基于深度图像配准的大脑分区先验可有效增强模型对病灶的分割性能,更好的组织分割能提高病灶分割准确性。

脉搏波信号降噪和特征点识别研究

对脉搏波的完全分析是建立在含有少量噪声且较为清晰的脉搏波信号中,然而在采集脉搏波信号时容易受到多种干扰的影响,使其提取出来的脉搏波含有大量的噪声,因此降噪处理显得尤为必要。同时,脉搏波中含有人体生理病理信息,不同的人将表现为不同的特征,可以看出确定脉搏波特征点对于分析人体生理健康很有意义。针对信号去噪问题采用小波变换和多分辨率分析的方法,该方法在时域和频域都能表征信号局部信息的能力,且具有对信号具有自适应性。运用极值法确定出脉搏波的峰值点,然后再根据峰值点确定出其他特征点的位置,实验证明该方法能够增加特征点的检出率。

低倍率镜检图像无标记红白细胞识别方法研究

针对低倍率镜检图像无标记红白细胞对比度低、边缘模糊、结构不清晰、内部纹理特征不明显等特点,提出一种改进的低维特征向量识别算法。该算法通过彩色图像空间分离、逻辑或运算和形态学处理完成初步分割,针对粘连细胞,采用基于迭代腐蚀的标记分水岭方法再次分割,通过多种方法互补完成红白细胞的分割。根据红白细胞在形态、快速傅里叶变化(fast Fourier transform,FFT)以及Canny边缘检测图像的差别,提取周长、面积、FFT后的圆形度、连通域数、像素和和闭合比值6个相关特征组成特征向量用于训练支持向量机分类器。实验结果表明,在低倍率镜检图像无标记红白细胞准确分割前提下,基于6个相关特征的低维特征向量识别可以显著提高识别率,而且识别效果相对稳定,不易受红白细胞异型情况影响。

MEMS白血病细胞介电电泳芯片的研究

研究了白血病细胞介电电泳芯片,其核心结构由绝缘覆盖层、电极层和绝缘垫层构成。该文对该芯片中的微电极进行了电场力学分析,讨论并设计了芯片的各个参数,应用微机电系统(MEMS)技术成功制备芯片,并对芯片进行了双列直插式DIP封装。文中研究的白血病细胞介电电泳芯片具有微型化,低电压驱动,对细胞无化学毒害等优点。

白细胞图像超分辨率重建研究

近年来,计算机视觉已成为各类学科领域研究的重点,逐渐被应用于各类科研场景。医务工作者在临床上做血常规检验时,经常会采用血细胞图像分析系统对镜下白细胞图像进行自动计数与分类。其中,白细胞图像质量影响着血细胞分析系统计数分类的效果。针对镜下白细胞图像细节模糊的问题,文中尝试引入超分辨率方法对图片进行优化,以达到使白细胞图像更清晰的目的。所提出的方法在现有生成对抗网络的超分辨率方法(Super-Resolution Generative Adversarial Network,SRGAN)的基础上,设计引入嵌套型残差密集块(Residual-in-Residual Dense Block,RRDB)来改进网络结构,并对原有标准残差块中的批量规范化层进行删减,以提升网络性能,另外还对判别器的损失函数进行了改进。实验结果表明,该方法(SRGAN+)与3种插值法以及4种基于学习的超分辨率方法相比,在提高分辨率的同时,获得了图片细节更丰富、人眼视觉更优的图像。与SRGAN方法相比,改进算法在峰值信噪比(Peak Signal-to-noise Ratio,PSNR)和结构相似度(Structural SIMilarity,SSIM)上分别有1.008 dB和1.07%的提高。

基于磁感相位移谱的脑出血检测中S_(11)和S_(21)的研究

通常采用计算机断层成像、磁共振成像、正电子发射断层成像检测脑出血,然而,这些设备都存在耗费大、体积大、不能做床边和现场监测的缺点。为了研究更广泛的脑出血磁感应相位移和提供更多有用信息,本研究在已建立的磁感相位移谱(MIPSS)检测系统的基础上,针对同频和不同频这两种情况对系统进行分别分析,从而提高脑出血MIPSS检测系统的灵敏度。采用基于特征频带MIPSS检测方法,对通过自体血注入法建立脑出血的10只家兔进行实验研究,然后根据特征频带下脑出血MIPSS的特点,设计出相同频率和不同频率下S_(11)和S_(21)的叠加方法。结果显示特征频带内兔脑相位差随出血量增加而增大,可以有效地判别脑出血的严重程度,大幅度提高检测灵敏度。

多参数自行车运动主观疲劳量化分级模型研究

目的设计一种基于多参数的自行车运动主观疲劳量化评估方法,可直观快捷反映骑行者疲劳程度,降低运动过量造成的损伤。方法首先模拟哈佛登阶实验对自愿者运动能力进行分级,同步采集自愿者骑行时的踩踏频率、速度、功率、呼吸次数和心电,并分析出自愿者心率变异性参数;再基于模糊层次分析法建立适用于各人群的运动性疲劳量化评估模型。结果各人群主观疲劳评估值与本文模型建立的疲劳评估值基本一致。用线性回归方程对疲劳评估模型进行验证分析,发现各人群主观疲劳评估值与本文设计的疲劳评估模型评估值基本一致,两者评估值的拟合直线效果良好,且相关性系数Q>0.95,显著水平系数P<0.05。结论本文模型能有效实现自行车运动主观疲劳量化评估。

基于层次分析法的植物神经系统活动度及平衡性的评价模型研究

目的:植物神经功能状态的参数异常是心血管疾病预后不良的标志。本研究拟提出一种基于层次分析法定量评价植物神经系统活动度及平衡性的新方法。方法:通过层次分析将心率变异性参数分为时域参数、频域参数、非线性参数3层指标,根据各层指标的两两相对重要性构造判断矩阵,计算出各层指标的权重,经过一致性检验验证判断矩阵的可靠性。经过自身对照实验获得数据对模型进行验证。结果:随着应激程度的增加,交感神经张力呈增加趋势,副交感神经张力呈降低趋势,两者的平衡性呈增加趋势。结论:本研究设计的模型能一定程度上反映植物神经系统的变化,有一定的理论研究价值。

基于改进模糊层次分析法的精神压力量化研究

我们通过设置静卧以及运动两组实验对比,研究随着精神压力的增大,心率变异性的各个指标的升降变化,确定影响精神压力的评估指标。利用改进的层次分析法建立模型层次结构,结合九标度与三标度法确定判断矩阵,并通过最优传递矩阵确定各指标权重,避免了一致性检验。最后结合模糊综合评价实现精神压力量化。验证表明,本方法可以准确合理的进行精神压力量化。

手术动力装置微电机的测功机的研究

手术动力装置是临床的重要器械,它的电机的性能直接关系到病患的生命,所以对手术动力装置微电机的测功机的研究就显得尤为重要。基于windows平台,以STC单片机为数据采集系统,配合必要的传感器和驱动电路及信号调理电路,应用模糊控制PID算法,开发手术动力装置微型电机的测功机主控系统。该系统完成了数据采集、处理、显示和报警等功能。

胃排空三层电极模型的EIT仿真研究

目的:研究EIT技术在胃排空过程中的应用。方法:利用COMSOL软件构建胃排空模型,并分别构建1/4面和2/4面开放式近地与远地电极模型,进行仿真,对仿真结果进行对比研究。结果与结论:1/4面远地电极模型在相同条件下拥有更稳定的成像效果。

基于共轭梯度算法的环状电阻抗成像技术研究

电阻抗成像技术是通过测量生物体表面电压,通过算法重建生物体阻抗分布。由于生物体的边界形状是各异的,尤其在腔内成像中,不同的边界形状都会对最终成像的清晰度及精度产生影响,所以选择适合的边界形状是求解电阻抗问题的关键。根据实际视觉效果,环形几何比较符合体内环形组织边界形状,并用共轭梯度算法进行仿真研究。实验结果表明,在求解正问题时建立环形边界形状分析精度高,在求解逆问题时重建误差小。

生物阻抗方法评价糜烂性胃炎患者胃动力

目的采用生物阻抗胃动力检测和评价方法研究糜烂性胃炎患者胃动力电-机过程变化和影响因素,以选择糜烂性胃炎的胃动力特征参数。方法信号检测设备和处理软件系统由重庆邮电大学研制。筛选30例糜烂性胃炎患者,通过谱分析方法,根据主能量和支配频率将信号分类。胃电信号和胃阻抗信号频率、功率谱、动态谱、节律、正常胃电和胃阻抗节律的功率等参数由系统提供。结果患者胃动力参数,2-4CPM功率比例为59.2±4.4,频率百分比为70.4±25.5,频率变异系数为0.182±0.059,功率变异系数为1.576±0.481,与健康人群比较差异有统计学意义(P<0.05)。用药1周后患者主述症状还没有缓解或消除,但患者胃电功率和频率变异系数前后对比变化有统计学意义(P<0.05),来源于阻抗信号的胃动力参数有变化趋势,但差异无统计学意义(P>0.05)。结论实验结果表明胃阻抗和同步胃电信号测量的综合应用可能提供一种无创技术来研究和估计与糜烂性胃炎的生理和病理学情况一致的胃动力状况。

基于改进型K均值算法的尿沉渣图像分割研究

针对传统K均值算法中随机选取聚类中心因存在不确定性和噪音点导致的分割结果不准确问题,本文提出了一种改进型K均值聚类算法。选择一个距离现有已存在簇中心较远且周围样本分布较为密集的数据样本作为下一个簇的聚类中心,并挑选距离所有数据样本均值最近的点作为第一个聚类的初始中心。该算法解决了传统方法中随机选取簇中心时存在不确定性导致的聚类结果不准确的问题,通过该方法选取下一个簇中心也有效缓解了传统方法容易受到噪音点影响的问题,同时与传统方法相比大大节约了计算时间。实验结果证明,本文所提出的新算法与传统K均值算法相比在尿沉渣图像聚类分割效果上要更加准确和高效。

凝集素的血凝监测方法研究

科研工作者们采用在V型板上使用倍比稀释法来做凝集素的凝血实验。此观察方法无法跟踪实验过程中动态的变化、无法准确评价分析凝集素的血凝特性等。为了监测血液在凝集素作用下凝集的动态过程,本研究提出一种基于图像处理技术的凝集效果监测方法。首先提取视频得到其灰度图像并进行预处理。其次利用OTSU自动阈值分割法对图像进行二值化分割处理。然后通过计算二值化之后所得图像的面积的比例变化、灰度差变化等特征来反应凝集过程的特点。实验结果表明,该监测方法所得到的分析结果与实验现象相吻合,可以有效的反应出凝集素与血液作用过程中的动态变化规律,并可以对比区分不同浓度凝集素的作用效果。该研究可为探讨凝集素对血液的作用特性的实验提供一种创新的观察监测方法。

异构携能通信网络顽健资源分配算法

为了提高异构携能通信网络能效和顽健性,研究了能效最大的顽健联合发射功率和功率分流资源分配问题。基于最小最大概率机和 Dinkelbach 理论,将原 NP-hard 问题转换为凸优化形式,提出了分布式对偶资源分配算法,并分析了算法的计算复杂度和顽健灵敏度。仿真结果表明,所提算法在信道不确定性下能同时保障宏蜂窝用户和飞蜂窝用户的服务质量。

胃炎患者的胃动力功能评价

目的:研究糜烂性胃炎患者胃动力系统的复杂电过程和运动机理,包括它的节律、传导、胃排空过程以及影响它们的因素,提取和分析表达糜烂性胃炎的胃动力特征参数。方法:按照临床判断标准筛选30例糜烂性胃炎患者,信号检测设备和处理软件系统由重庆邮电大学研制。从体表提取的胃阻抗信号和胃电运用小波多分辨分析处理将胃阻抗信号从呼吸和血流信号中分离出来。用能谱和频谱分析方法,根据主能量和支配频率将信号分类。胃电信号和胃阻抗信号的频率、功率谱、动态谱、节律大小、正常胃电和胃阻抗节律的功率等参数由该系统提供。结果:患者的胃动力测量和评估的实验表明患者与正常人群的胃动力参数都具有显著性差异(P<0.05);用药一周后,患者主观症状还没有消除或者缓解,但是患者胃电功率和频率变异系数有显著性变化(P<0.05),来源于阻抗信号的胃动力参数没有显著性变化(P>0.05)。结论:实验结果表明基于阻抗和同步胃电测量的综合应用可能提供一种无创的技术来研究和估计与胃肠生理学和病理学情况一致的胃动力状况。

基于小波变换的皮电信号滤波及奇异性检测

皮电信号(GSR)是心理测试的重要参数指标。信号的奇异点包含着皮电信号的幅度变化、突变时间及持续时间等重要特征,且信号具有非平稳,超低频等特点。传统的信号处理方法不能有效地对其进行滤波并进行奇异点检测,甚至将包含重要信息的奇异点信号滤除。采用小波变换处理皮电信号,选用Daubechies小波系将皮电信号分解为一个近似皮电信号和相应的细节成分,完成对皮电信号的去噪处理,且对几种小波消噪方式进行了比较,得出适合于皮电信号的消噪方法。最大限度地保留了奇异点的完整性。消噪信号利用李普希兹(Lipschitz)指数,通过模量极大值和微分对相对应心理变化引起的皮电信号第一类间断点和第二类间断点进行了检测。通过间断点推断皮电信号的突变时间和持续时间,实现心理特征自动检测用于心理评估。

基于超声定位的胃动力检测系统的设计

目的:由于胃的形状、大小、位置、方向存在个体差异,及胃在蠕动、排空过程中容积的变化较大对胃动力信息检测造成了比较上的困难。因此本系统的设计引入超声作辅助定位。方法:设计全数字超声定位模块,通过USB接口把采集的数据传输到PC机,并开发相应的超声图像采集程序。结果:系统设计通过调试,成功的采集到胃的超声横断面图,获得的胃部结构图能够满足本系统辅助定位要求。结论:超声辅助定位的引入,可以有效解决胃动力信息的横向比较困难问题。

胃区3层EIT模型构建和仿真

构建3层电阻抗成像技术(EIT)模型,研究不同电极激励模型下胃排空信息的规律,以及胃内容物电导率不同时胃阻抗测量信号的变化情况。利用COMSOL MULTIPHYSICS仿真软件,以人体解剖学为基础,构建包含胃、肝胆的人体腹腔模型,并在模型外构建3层电极模型,每层16个电极,以5 mA的安全电流为激励源进行仿真。分别设定相对和相邻电极激励模型,设定不同的胃内容物,即绝缘试餐0.054 S/m、导电试餐1 S/m和中性试餐0.5 S/m等3种条件,用以模拟不同食物在胃内的情况;设定胃体积由2倍变为1倍的过程,模拟胃排空过程,进行仿真实验研究。包括对测量电压进行数据分析,利用评价参数边界测量电压敏感性δ,利用边界电压测量动态范围U对测量电压进行稳定性和检测效果的评价。相对电极模型的测量电压敏感性δ较高,且其在绝缘试餐时较导电试餐时小;而相邻模型的δ在绝缘试餐时较导电试餐时大,边界测量动态范围U也相对更大。对测量的敏感性而言,在试餐电导率0.054 S/m时,两种激励模式分别为34.13与34.25;试餐电导率1 S/m时,两种激励模式分别为33.60与26.68。3层EIT模型可提供达24×23×3组水平测量数据组,以及根据测试需求的可扩展交叉激励数据组,能够得到更多的胃排空信息,有效地反映胃内容物情况,以及胃排空过程的信息关系。