虚拟现实验证仿真多路况下人体下肢行走状态*

背景：在智能下肢假肢控制器的研究过程中,无论采用肌电信号还是运动与动力学信息相结合等方式识别路况,其结果都通常抽象难懂。
　　目的：从直观运动学分析的角度说明不同路况之间的异同,并利用虚拟现实技术对多种路况场景进行建模和仿真以使识别结果形象化、直观化。
　　方法：用Simulink下的机械建模模块Simmechanics搭建人体下肢模型框图并进行输出运动学分析,比较各种路况下运动学信息的异同,结合虚拟现实工具箱建立多路况场景,用运动学信息驱动虚拟模型运动,完成不同路况的验证仿真。
　　结果与结论：直观利用运动学信息区分多种路况有一定的局限性,需结合其他手段或信号;虚拟现实工具箱能很好地再现数据所对应的运动场景。仿真结果表明,虚拟现实建模方法能够真实形象再现人体下肢在平地、斜坡以及楼梯的行走状况,使数据所反映的运动状态不再单调抽象,使识别结果形象化,可作为验证路况识别结果的手段,为智能假肢模式识别工作提供了一个良好的验证显示平台。     

具有路况识别功能的智能膝上假肢的研究

目的研究智能假肢具有对不同路况适应性的必要性和实现这种功能的关键技术。方法通过人体在不同路况下步行时的步态分析实验数据和所建立的下肢运动的动力学模型 ,得到膝关节力矩函数 ,在自行研制的智能膝上假肢系统中进行实验验证。提出根据大腿肌电信号特征进行路况辨识的智能假肢方法 ,并对上、下坡时部分肌肉肌电信号进行检测。结果在不同路况下 ,膝关节力矩有较大变化 ;上、下坡时部分肌肉肌电信号有明显不同。结论根据肌电信号特征进行路况辨识是可行的 ,所研究的智能假肢系统能实现对小腿运动规律和踝关节运动轨迹的控制 ,达到比较理想的结果。     

DJ8300型全自动尿沉渣分析仪性能评价

尿液分析具有取样简便、操作简单、快速的特点，是泌尿系统疾病的临床分析、疗效观察的最重要指标。DJ8300型全自动尿沉渣分析仪采用最先进的图像数字处理技术、计算机多媒体技术、人工智能技术、自动控制技术，实现了对尿沉渣镜检过程的全自动化和标准化，以及对尿沉渣镜检样品的准确识别和计算，其“机器视觉”技术的基本原理是采集尿液有形成分的图像进行分析建模，在使用时计算机依据建模图像将采集的标本中的有形成分图像进行分析处理后再自动识别、分类计数。为了证实其可靠性，本组从尿沉渣的重复性、定量线性、稳定性、灵敏度、携带污染率等方面对仪器进行性能评价，现报道如下。     

大腿截肢者步速识别系统设计

摘要 目的：设计步速识别传感器系统,安装在假肢接受腔上对行走步态进行识别。 方法：采用MMA7361L加速度传感器与ENC-03陀螺仪组成传感器系统,放置于假肢接受腔部位,获得大腿截肢者残肢侧运动信息。利用Quanser半实物仿真平台的数据采集模块采集传感器系统的信号,对数据进行预处理,使用小波变换提取信号特征值,最终由K最近邻算法进行速度识别。 结果：该系统结构小巧,反应灵敏,能够快速有效的识别截肢者的步行速度。 结论：该系统放置在假肢接受腔上能够快速有效的采集运动信息并且识别行走步速,为智能假肢控制提供输入信号。     

一种远程康复信息采集控制系统的设计

摘要 目的：研制一种基于PIC16F877单片机的远程康复信息采集控制系统。 方法：将自动控制技术、电子和计算机技术相结合,通过控制小车、云台、摄像机的运动,使其能够到达合适的方位,以便远方康复专家不受时空限制、实时地观察患者的身体状况,进行远程诊断和评估。 结果：实现了远程康复信息采集控制系统的设计,能够控制承载信息采集系统的智能小车、带动摄像机的云台和摄像机移动到适当的位置,进行视频或图像信息的采集。 结论：该控制系统基本达到了设计要求,能够远程实时地进行三维视觉信息的采集,供诊断和辅助产品设计使用。     

电动下肢假肢多路况控制策略研究

目的：电动下肢假肢具有较强的非线性和耦合性,针对假肢在不同地形间行走时存在的外部扰动问题,本文提出了积分滑模控制策略。方法：采集人体下肢在平地、上/下斜坡及上/下楼梯五种路况下的运动信息,根据足底压力信息将不同路况的一个完整步态周期划分为支撑期及摆动期两个模态,并分别进行人体下肢运动学分析;利用拉格朗日方程建立假肢支撑期与摆动期的动力学模型;在五种运动模式下,设计积分滑模控制器对假肢进行控制,并进行联合仿真验证。结果：膝踝假肢轨迹跟踪收敛速度加快,误差降低。结论：积分滑模控制器对于外部扰动具有明显的补偿作用,提高了假肢在多路况行走时的控制效果。     

前交叉韧带损伤膝关节6个自由度静态加载体的稳定性

背景：由于膝关节的体外标本无法模拟膝关节的真实运动,而体内的运动测试又无法获得骨结构的运动信息,因而不能得到准确的膝关节稳定性数据,也就无法对膝关节损伤的早期诊断及防治措施进行深入的研究。目的：应用计算机三维重建技术、2D/3D图像配准技术及图像处理技术对前交叉韧带损伤膝关节6个自由度变化进行静态加载体内稳定性测试。方法：8例患者单侧膝关节前交叉韧带断裂而对侧正常,膝关节在屈曲0°,30°,60°和90°时分别进行134N前加载。采集各角度相互垂直的2D图像,与3DCT图像在虚拟X射线投射系统进行2D/3D图像配准,还原膝关节不同角度时的股骨和胫骨相对3D位置关系,获得膝关节6个自由度数据。结果与结论：前交叉韧带断裂后胫骨前移均明显增加,在完全伸直（0°）时胫骨前移最小,胫骨前移在30°时达到最大;胫骨前移在60°和90°时逐渐减小,各角度间比较差异均有显著性意义（P=0.000）。前交叉韧带断裂后,膝关节胫骨内旋、内移均较健侧增加（P=0.000）。提示通过2D/3D图像配准技术可以实现对膝关节静态加载的体内稳定性分析;前交叉韧带损伤后膝关节前移、内旋和内移均明显增加。     

前交叉韧带损伤膝关节6个自由度静态加载体的稳定性

背景:由于膝关节的体外标本无法模拟膝关节的真实运动,而体内的运动测试又无法获得骨结构的运动信息,因而不能得到准确的膝关节稳定性数据,也就无法对膝关节损伤的早期诊断及防治措施进行深入的研究.目的:应用计算机三维重建技术、2D/3D图像配准技术及图像处理技术对前交叉韧带损伤膝关节6个自由度变化进行静态加载体内稳定性测试.方法:8例患者单侧膝关节前交叉韧带断裂而对侧正常,膝关节在屈曲0°,30°,60°和90°时分别进行134 N前加载.采集各角度相互垂直的2D图像,与3D CT图像在虚拟X射线投射系统进行2D/3D图像配准,还原膝关节不同角度时的股骨和胫骨相对3D位置关系,获得膝关节6个自由度数据.结果与结论:前交叉韧带断裂后胫骨前移均明显增加,在完全伸直(0°)时胫骨前移最小,胫骨前移在30°时达到最大;胫骨前移在60°和90°时逐渐减小,各角度间比较差异均有显著性意义(P=0.000).前交叉韧带断裂后,膝关节胫骨内旋、内移均较健侧增加(P=0.000).提示通过2D/3D图像配准技术可以实现对膝关节静态加载的体内稳定性分析;前交叉韧带损伤后膝关节前移、内旋和内移均明显增加.     

手型识别的手功能康复动作快速规划研究

目的：解决现有手部康复机器人柔顺性、安全性不足和对手势信息采集困难等问题，研发基于视觉的方法进行手型识别，并借助识别结果来用于手部康复训练。方法：本文基于MediaPipe模型来进行手部关键点跟踪和手势识别；在康复手套结构上选择了柔性穿戴式。通过计算机视觉的方法得到手势信息，将信息通过串口传递给单片机，由单片机控制气阀的通断，以此来控制康复手套的运动。结果：基于MediaPipe的静态手势识别实验准确率可以达到93.71%，并且通过手势识别和康复训练实验可以得出基于计算机视觉的手势识别方法性能稳定，康复训练手套能够根据识别出来的手势信息做出相应的动作，对患手进行康复训练。结论：基于视觉示教的手部康复训练机器人可以实现手部康复训练，视觉示教降低了成本，增加了便携性；柔性穿戴式手套增加了安全性和柔顺性。     

智能下肢假肢传感器的应用

背景:下肢运动是一种复杂的运动,采用合适的传感器获取人体运动生理信息,成为智能假肢控制的前提.国际上现有的下肢假肢控制信息源为与运动信息有关的物理量,这类信息可以直接反映人体运动的生物力学特性,采集比较简单,非常适合实时控制.现有智能下肢假肢产品根据采用的控制方法不同选择一种或几种传感器测量人体运动信息.目的:研究一种能够采集智能下肢假肢控制所需人体运动信息的传感器系统.方法:对智能下肢假肢带固定式气缸阻尼器的四连杆机械机构进行运动分析,得出四连杆后臂下轴电位计输出信号与膝关节弯曲角度的对应关系,同时,选取合适的霍尔传感器安装位置,解决了其中存在的双值问题.设计了传感器输出信号采集实验,通过跑步机速度调节来保证步行速度安全可控,测量不同步速下脚尖离地时刻膝关节弯曲角度,分析采集结果找到了它们之间的对应关系.结果与结论:脚尖离地时刻膝关节弯曲角度随着步行速度增大而增大,采用二次曲线拟合取得了较好效果.实验结果显示,水平步行状态下,采用电位计和霍尔传感器作为检测手段能够检测下肢假肢的步速,也能区分支撑期和摆动期.     

某型血细胞分离机最适校准系数的研究

目的通过比较不同校准系数(YSF系数)下Trima Accel型血细胞分离机采集的单采血小板Plt含量,探寻该机器在实际应用中的最适校准系数。方法选取Trima Accel型血细胞分离机,将调节不同的优化YSF系数后的机器作为3个实验组,保持原YSF系数的机器作为对照组。每台血细胞分离机完成采集110例并记录每份血小板的Plt检测值,重量,通过公式计算得出其实际血小板含量。将4组数据进行统计分析,比较不合格率与高值率,绘制正态分布曲线,选出最合适的血小板YSF系数。结果应用完全随机设计的方差分析得出使用相同YSF系数的不同机器之间的差异无统计学意义(P0.05);每一实验组与对照组的参数设置对单采血小板Plt含量有显著影响,二者相比有统计学意义(P0.05)。应用YSF系数为0.98的机器采集出的单采血小板Plt含量为(2.76±0.22)×1011/袋,不合格率为14.55%(16/110),高值率为20.00%(22/110);应用YSF系数为0.99的机器采集出的单采血小板Plt含量为(2.69±0.18)×1011/袋,不合格率为14.55%(16/110),高值率为12.73%(14/110);应用YSF系数为1.00的机器采集出的单采血小板Plt含量为(2.65±0.23)×1011/袋,不合格率为22.73%(25/110),高值率为13.64%(15/110);应用YSF系数为1.01的机器采集出的单采血小板Plt含量为(2.59±0.19)×1011/袋,不合格率为33.64%(37/110),高值率为3.64%(4/110)。再经过正态分布曲线比较后得出的最适YSF系数为0.99。结论 Trima Accel型血细胞分离机在YSF系数为0.99时,离散程度最小,合格率符合国家标准,高值率处于最佳水平,可优化血小板的采集过程,提高血小板单采的综合质量。     

肺炎X光图像增强分类识别技术:基于改进Retinex算法

  目的  引入并改进Retinex算法增强肺图像特征，提升肺炎识别的准确率。  方法  提出一种对肺炎X光图像特征增强的Retinex优化方法。将X光图边缘中心化，进行信息重建，利用Retinex进行特征强化，最后将图像赋予权重与原图像相结合，最大程度保留特征。  结果  相对于初始图像训练，其准确率提升了2.57个百分点，损失了0.17个百分点的敏感度准确率，却增加了7.15个百分点的特异性准确率。  结论  改进后的算法能够使得机器快速自动识别肺炎与非肺炎，在肺炎高发的时期大大提升了诊断效率。      

肌肉再分布技术在智能仿生假肢信号识别中的应用

目的 探讨肌肉再分布技术（MRT）在智能仿生假肢信号识别中的应用价值。 方法 于2016年12月至2017年4月期间采用MRT技术治疗4例肢体远端截肢患者,均为男性,其中上肢截肢患者3例,截肢水平分别位于前臂中远1/3处、腕掌关节和腕中关节;下肢截肢患者1例,截肢水平位于小腿中远1/3处。MRT手术是利用残端肢体内的肌肉、肌腱进行移位,将4~6根肌腱锚定在皮肤不同区域,通过肌肉主动收缩牵拉肌腱,使不同区域皮肤发生明显形变。术后观察项目包括皮肤形变、电容信号数据及并发症情况等。在进行电容信号测量时,嘱患者分别执行抓握、屈腕、伸腕、屈指、伸指,或踝背伸与跖屈、伸趾和屈趾动作,利用电容传感测量系统采集患肢形变信息并进行分析。 结果 4例患者均获随访,共有20处部位接受MRT手术。术后3个月时患者均能主动控制相应肌肉收缩并产生皮肤形变,有效形变率为80%（16/20）。电容信号测量结果分别利用线性判别分析（LDA）和二次判别分析（QDA）两种分类器对各种动作进行识别,发现上肢整体识别准确率分别为97.27%和100%,每种动作各自识别准确率均为100%;下肢整体识别准确率分别为95.32%和100%,每种动作各自识别准确率均为100%。术后有1例患者创面不愈,经多次换药后愈合。 结论 MRT能有效将人体运动意图进行输出,增加了运动信号源的数目及强度,有助于患者更好地控制智能仿生假肢,为人机交互提供了新的途径。     

基于矩阵实验室的无线传输脉象处理系统

背景：脉搏波的采集一般都是基于有线的方式,这给测量带来不易移动、不易扩展等不便,同时传统的脉象识别也受到人为经验的限制。目的：为了弥补有线方式采集脉搏波带来的不便以及传统脉象识别受医生知识及经验的限制,文章提出一种应用无线采集脉搏信号,再应用正态二叉树支持向量机算法对脉象进行分类,以达到脉象无线传输、智能识别的目的。方法：首先通过HK2000B＋集成脉搏传感器采集到脉搏波,经过信号调理电路的处理,采用无线收发模块,将其传输到计算机中,然后应用矩阵实验室软件对采集到脉搏波进行处理后提取脉搏波的时域和频域特征,最后对采集到的160例脉搏信号应用正态二叉树支持向量机算法对平、滑、弦、细4种脉象进行分类识别。结果与结论：该方法在目前的脉象分类方法中具有较高的分类速率、较低的计算复杂度以及较高的分类正确率,有利于推进脉诊的远程和客观化的实现。     

基于Android系统的《国际功能、残疾和健康分类·康复组合》移动APP的开发

目的:以《国际功能、残疾和健康分类·康复组合(ICF-RS)》为理论框架,以自行研发的ICF-RS量化标准为理论基础,设计开发一款基于Android系统的移动APP。方法:平台采用B/S(Browser/Server,浏览器/服务器模式)架构体系和原生APP开发技术,运用JAVA编程语言,采用MySQL数据库进行数据存储。结果:平台服务器支持Android系统终端,包括信息处理单元、医护端和患者端三大版块。其中,医护端包括辅助功能模块、信息录入模块、查询模块、统计模块和预测模块;患者端包括测评结果模块、康复指导模块和医患互动模块,可实现基于移动端的康复测评及智能数据分析。结论:ICF-RS移动APP可对康复患者功能水平进行电子化采集和跟踪,促进ICF-RS评定的一体化及规范化管理;同时通过制定个体化康复目标和方案,实现康复过程中多专业协作及医患互动。     

一种智能膝关节假肢及其步态对称性评价

目的 提出一种评价智能膝关节假肢步态对称性的方法。方法 设计智能膝关节假肢样机AiKneeOne以及可穿戴式步态数据采集系统。以步态周期中第一次双脚支撑时间、单脚支撑时间、第二次双脚支撑时间和摆动相时间作为参数，计算对称指数(SI)和对称指标比率RⅠ、RⅡ评估步态对称性指标。5例健康人模拟穿戴AiKneeOne，以0.5、0.7、1.1 m/s速度在平板上行走，采用可穿戴式下肢步态数据采集系统采集数据，进行实测。结果 不同速度下，第一次双脚支撑和第二次双脚支撑时，SI和RⅡ绝对值较低、RⅠ接近1，对称性较好；单脚支撑和摆动相时，对称性有待提高。结论 智能膝关节假肢AiKneeOne具备重建截肢者步态的潜力，步态对称性指标可用于智能膝关节假肢穿戴性能评估测试。     

数字化血液标本采集质量培训模块在门诊抽血室的应用

目的 探讨用医院数字化信息系统设计血液标本采集质量培训模块,用模块内容对抽血室护士进行质量培训,以提高血液标本采集质量.方法 将数字化培训模块内容通过多媒体、小组讨论等形式对门诊抽血室护士进行血液标本采集质量专题培训,分析质量问题,进行持续质量改进.结果 培训前、培训后同季节的3个月,门诊不合格血液标本发生率比较差异显著.结论 数字化血液标本采集质量培训模块对门诊血液标本采集质量的提高有实际指导意义.     

数字化血液标本采集质量培训模块在门诊抽血室的应用

目的 探讨用医院数字化信息系统设计血液标本采集质量培训模块,用模块内容对抽血室护士进行质量培训,以提高血液标本采集质量.方法 将数字化培训模块内容通过多媒体、小组讨论等形式对门诊抽血室护士进行血液标本采集质量专题培训,分析质量问题,进行持续质量改进.结果 培训前、培训后同季节的3个月,门诊不合格血液标本发生率比较差异显著.结论 数字化血液标本采集质量培训模块对门诊血液标本采集质量的提高有实际指导意义.     

数字化血液标本采集质量培训模块的研制与应用

目的 探讨用医院数字化信息系统设计培训模块,对护士进行血液标本采集质量培训,以提高其血液标本采集质量.方法 根据检验科记录的不合格标本类型,用循证方法收集证据资料,分别制作成检验项目目录、试管选择、标本血量、患者准备及理论依据、影响质量因素、质量信息等模块,用模块内容对护士进行培训.结果 培训前、培训后同季节的3个月,血液标本不合格率分别为0.56%和0.34%.经χ~2检验,P<0.01,差异有统计学意义.结论 数字化血液标本采集质量培训模块对护士血液标本采集质量的提高有实际指导意义.     

PDCA循环在提高母婴分离产妇母乳采集储存正确率中的应用

目的探讨PDCA循环在提高母婴分离产妇母乳采集储存正确率中的应用及效果。方法通过实施PDCA循环,发现问题、进行原因分析、提出整改措施、通过效果检查、最后形成标准化。将2018年1～6月实施PDCA模式前的100例母婴分离住院产妇作为对照组,2018年7～12月实施PDCA模式后的100例母婴分离住院产妇作为观察组,对PDCA循环实施前后的母乳采集储存正确率和新生儿出生42d内纯母乳喂养率进行对比。结果实施PDCA循环后,母婴分离产妇母乳采集储存正确率由32. 0%提高到91. 0%,且新生儿出生42d内纯母乳喂养率由36. 0%提高至65. 0%。结论通过PDCA循环可以帮助母婴分离产妇掌握母乳采集储存的正确方法,增强纯母乳喂养的信心,提高新生儿纯母乳喂养率。