电极间距与电极直径对恒功率下双极射频熔脂效果影响的研究

在双极射频应用于局部脂肪堆积的无创治疗的过程中,关于双极射频设备的部分设计参数目前还没有形成统一的规范。采用有限元方法和离体实验,分析双极射频熔脂时不同参数对组织熔脂效果的影响,寻求在双极射频尽量不会对皮肤层造成热损伤的同时,实现较大范围熔脂效果的熔脂参数配置。采用COMSOLMultiphysics进行生物组织热电耦合的有限元分析;为验证模型有效性,采用一种自研的单路双极射频输出设备,对离体猪腹部组织进行实验。有限元分析结果显示:经双极射频加热30min后,在功率为10W,电极球直径分别为3、5、8mm,电极间距分别为2和3cm的熔脂参数配置下,皮肤层的最终温度低于热损伤阈值温度,且部分脂肪层在热损伤区域内;域点探针所显示的脂肪层热损伤区域内的温度变化曲线满足熔脂温度要求。不同熔脂参数配置,对双极射频加热下组织内的温度分布具有显著影响。在10W功率下,采用直径为8mm的球型电极,电极按压皮肤的深度为1mm,在电极间距分别为2和3cm的条件下,脂肪层内产生最大面积的连续热损伤区域和点状热损伤区域,热损伤区域的面积分别为2.84和2.55cm²。相同熔脂参数配置的离体实验表明,与组织模型相同位置处的热电偶探针的最终温度和对应的域点探针相差0.92℃±0.43℃。有限元分析结果和实验结果基本一致。由仿真结果和实验结果可知,上述熔脂参数配置可使双极射频不会对皮肤层造成热损伤,同时在脂肪层内产生有效的热损伤区域,并且热损伤区域内的温度达到了熔脂要求。合理的熔脂参数配置是决定双极射频熔脂是否成功的一项关键因素。     

时间相干电场的外周神经无损刺激

外周神经电刺激可用于运动康复和慢性神经痛治疗,但目前具有空间选择性的无损刺激仍是一个有待解决的问题。提出一种基于时间相干(TI)电场的外周神经选择性无损电刺激方法,对大鼠坐骨神经进行实验,在其大腿腹侧与背侧皮肤上以平行于神经的方向布置刺激电极,通过相干电场扫描,将TI刺激峰值定位到神经上进行选择性刺激。结果表明,该方法可以在预先不知道神经确切位置的情况下通过扫描得出将刺激电场作用到神经的最佳电参数,从而实现对神经的选择性无损刺激,而且在刺激作用点不变的前提下实现刺激强度的控制。在此基础上研究TI电场对大鼠坐骨神经的刺激阈值I_T,测量固定频差Δf=0.5 Hz(n=12),改变频率f=1～6 kHz与固定f=5 kHz(n=11),改变频差Δf=0.5～10 Hz下的I_T,并将其和等幅kHz电场(n=7)的I_T进行比较。结果表明,等幅kHz电场的I_T显著高于TI电场(P<0.05),而且不同频率f下的I_T也有显著性差异(P<0.05),而不同频差Δf下的I_T却没有显著性差异(P>0.05),说明TI电流对大鼠坐骨神经的I_T受f影响而不受Δf影响,且刺激阈值I_T与频率f成正比关系。     

非小细胞肺癌影像学特征与基因表达间相关性的探索性研究

影像基因组学通过挖掘肿瘤的影像和基因组学间的关联性,将两者的优势互补,以此指导不同患者个体化治疗方案的制定、预后评估、疗效检测等。针对非小细胞肺癌(NSCLC),建立其CT影像定量特征与基因表达之间的映射。首先,将对应的CT影像中肿瘤区域进行分割和特征提取,选用66种三维定量特征作为肿瘤区域影像特征集;然后,利用基因组学数据分析流程,在原始基因数据经过预处理、聚类后,获取其第一主成分作为具有相似表达谱基因聚类结果的代表;最后,运用基因芯片显著性分析算法探寻两者之间的相关性,并进行基因集的富集分析和预测模型的建立。对癌症图像归档数据库(TCIA)中的26例NSCLC影像数据和基因表达综合数据库(GEO)中相对应的基因数据进行分析,共得到126组成对的显著关联(q<0.05)。将所得结果中的29组元基因建立预测模型,并通过TCIA中更新的211组数据,对其中10组预测准确率大于70%且预测的元基因有生物学意义的预测模型进行验证,最终预测准确率为35.48%～80.85%,10个预测模型中有6个的准确率在70%以上。实验结果表明,特定的影像特征或其组合可以作为基因表达的影像标记物。     

钳齿形貌对腹腔镜夹钳安全性的影响

目的:对比不同齿形腹腔镜夹钳的夹持效果,以确定其各自安全夹持组织的能力,为夹钳优化设计提供参考。方法:通过ANSYS有限元分析,对比梯形齿、钉形齿、直角楔形齿、等腰楔形齿4种齿形钳头压缩量和牵拉效果关系,并通过应变云图分析夹持能力不同的原因。以钳头夹持组织不损伤、不滑脱为判断标准,评价各齿形夹持能力。结果:直角楔形齿具有最优越的安全夹持能力,钉形齿最容易损伤组织,且其安全牵拉能力最差;梯形齿安全牵拉能力与等腰楔形齿相近,但等腰楔形齿安全压缩量更优。齿数对牵拉效果影响明显。结论:腹腔镜夹钳夹持能力取决于钳齿形貌和齿数,安全夹持性由最大应力和钳制能力共同决定。峰值应力大的齿形并不表示夹持能力强,牵拉能力应考虑钳制变形能力。     

超声刺激对大鼠多皮层ECoG的调控

目的:为了进一步揭示超声刺激的神经调控机制以及超声刺激引起的刺激效应范围,将超声刺激经颅施加到大鼠前额叶皮层部位,同步记录和分析前额叶、顶叶及枕叶皮层的皮层电位（Electrocorticogram, ECoG）的变化特征。方法:在大鼠麻醉状态下,利用脑立体定位仪将超声探头定位在大鼠前额叶部位的正上方,刺激时间为20 min。以功率谱密度（Power Spectral Density, PSD）、振幅及互相关系数值为指标,分析比较超声刺激前、刺激中、刺激后的ECoG总功率、平均幅值以及皮层间的互相关系数值。结果:（1）超声刺激会增加前额叶皮层ECoG的总PSD和平均幅值（P<0.05）,超声刺激停止后,在较短的时间内ECoG恢复到刺激前水平;（2）在顶叶及枕叶皮层,超声刺激对总ECoG及各频段信号的PSD、平均幅值无显著性影响。但在超声刺激过程中,枕叶ECoG的部分时间段的平均幅值相对于刺激前有显著性差异,即在超声刺激的后半段时间内,超声刺激产生刺激效应范围扩散到枕叶皮层。结论:超声刺激对刺激局部的ECoG具有调控作用,且这种调控具有及时性及快速恢复的特点。超声刺激对ECoG的调控效应范围总体上来说是局限性的,对远离刺激部位的其他脑皮层ECoG的影响尚无明确关系,其效应很可能是超声刺激局部引起的后续神经网络反应。 【关键词】超声刺激;ECoG;脑皮层;神经调控     

介入式微型轴流血泵溶血机理及影响因素分析

溶血性能是判别血泵是否可靠的重要评价因素之一,也是血泵研发过程中的一大难题。本文基于介入式微型轴流血泵的结构特点对其溶血发生机理和关键影响因素进行探究和综述。首先,介绍介入式微型轴流血泵的结构特点:体积小、转速高、叶轮轮缘与泵壳间隙小。然后从剪力溶血和空化溶血两个方面对溶血发生机理进行阐述。最后重点分析导致介入式微型轴流血泵机械溶血的主要力学因素,即剪力和负压。泵内剪力过大或作用时间过长会导致红细胞受损而发生溶血,而负压可能引起血泵空化从而对血液造成损伤。总之,血泵结构设计不当会导致血液在机械运动和湍流运动过程中受到高剪切应力和局部负压的作用产生溶血,所以在设计阶段应全面考虑各因素对血泵溶血的影响。     

用于外周神经的干涉电流刺激器设计

设计了一种用于外周神经电刺激的干涉电流刺激器。该刺激器为两路电流输出,可以产生4种波形,每种波形的频率、幅度等参数可在上位机进行设置,频率分辨率为0.2 Hz,幅度分辨率为0.01 mA,时间分辨率为0.1 μs。该刺激器的特点在于可在刺激强度一定的条件下连续改变电流比,或在电流比一定的情况下连续改变刺激强度。上位机采用LabVIEW开发,下位机采用FPGA对3片DAC进行控制,DAC产生的波形信号经过隔离恒流源电路后施加到负载。经过测试,刺激器能够准确产生4种波形,电流偏差在2.6%以内,恒流效果良好。该刺激器体积小,操作简单,产生波形稳定,可以用于无损选择电刺激研究。     

磁共振射频发射与接收线圈谐振电路特性仿真分析

目的:使射频线圈的工作频率接近于磁共振成像（MRI）的共振频率,即射频线圈处于谐振状态,从而提高MRI系统射频功率的转化效率、改善MRI图像质量。方法:在介绍MRI射频线圈谐振电路原理的基础上,对射频线圈串联谐振电路和并联谐振电路进行理论推导。采用电子电路设计软件MULTISIM搭建串联谐振电路和并联谐振电路,从射频脉冲作用瞬间、正弦稳态和射频脉冲撤除后3个阶段,分别对其谐振电路波形、幅频特性、相频特性、线圈两端的瞬时压降和稳态电路参数等进行仿真模拟分析。结果:电子线路仿真的结果能够直观地反映串联谐振电路和并联谐振电路的特性。通过电子线路参数的优化调整能使射频线圈处于最佳谐振状态,从而提高射频功率的转化效率和改善MRI图像质量。结论:谐振电路特性的仿真分析为射频线圈的设计提供了技术依据,提高了工作效率,节约了射频线圈谐振电路的设计制造成本。     

借鉴国际经验探索中国医疗器械创新发展模式

科技创新是国家和社会发展的最根本动力,医疗科技创新更是与国计民生紧密相关的国家战略。医疗器械产业是我国的战略性新兴产业,借鉴国际经验,探索我国医疗器械科技创新和产业发展的模式问题是新时代的一项重要课题。该研究通过分析国际医疗器械产业现状,深入研究美国斯坦福大学的Biodesign医疗科技创新模式,结合目前我国医疗器械发展现状,从新的时代背景和创新创业的角度出发,探索中国医疗器械创新发展模式,希望为我国医疗科技创新创业的实践提供理论依据。