基于虚拟气体传感器阵列的新型肺癌检测电子鼻实验研究

本研究介绍了一种新型的基于虚拟气体传感器阵列及图象识别方法的新型无创肺癌检测与诊断电子鼻。该电子鼻包含一个由固相微萃取和毛细管柱组成的前处理装置实现病人呼吸气体中有机气体成分的浓缩吸附、脱附和分离,通过一个表面涂覆聚异丁稀薄膜差动结构的声表面波传感器对分离后的有机气体成分进行定量检测。此外,采用由毛细管柱方法实现的虚拟气体传感器阵列及改进的人工神经网络算法实现对肺癌呼吸气味图像的有效识别。通过临床实验验证,表明该电子鼻仪器可以有效地识别出肺癌患者、肺癌疑似病人和健康人,因此将有望在包括肺癌等疾病的早期诊断仪器中发挥重要的作用。     

电子鼻(EN)及其在多领域中的应用

电子鼻传感器（EN）技术的的发展提高了气体和离子检测的分辨能力和检测精度．本文介绍了电子鼻的基本原理和组成．探讨了电子鼻在医学、农业、食品、环境保护、工业和军事等方面的应用．     

基于MOS和SAW传感器呼吸诊断肺癌的复合识别算法研究

目前国际上有关肺癌的呼吸检测诊断方法越来越受到关注,其具有简便、快速、无创伤、无标记以及非接触等显著特点。在前期大量肺癌呼出气体挥发性有机物(VOCs)标志物研究的基础上,采用基于MOS-SAW传感器联用的电子鼻技术,分析27例肺癌患者和27例健康人呼出气体样本,并对数据进行处理和识别,设计PCA、PLS、LDA以及ANN等多种诊断方法,比较不同算法的识别结果。实验结果表明,采用的人工神经网络复合模型对肺癌和健康人群的识别灵敏度和特异性分别达到92.59%和88.89%。所提出的复合识别方法对于电子鼻快速诊断肺癌患者是有效的。通过呼出气体中冷凝物标志物的检测和复合诊断算法,将进一步提高通过呼吸气体标志物诊断的新型电子鼻仪器在临床诊断中的广泛应用。     

仿生光学人工鼻及其呼吸气体检测的实验研究

针对呼吸气体诊断的需要，介绍了一种新型的具有仿生特点的光学人工鼻实验系统，用于探索通过呼吸气味诊断疾病的可行性。该系统由气敏光纤传感器阵列和信号处理系统组成，利用光纤传感器易与多种聚合物敏感材料相结合和其对气味的响应快、精度高以及易获得嗅觉动态信息的特点，通过计算化学方法，实现了多种聚合物敏感材料与荧光试剂的定量配制，研究了具有不同选择性的气味光纤传感器阵列。此外，将生物嗅觉机理模型用于人工鼻系统的设计过程，采用模拟生物嗅觉的感受器-嗅球-线性延迟神经网络算法，实现了从光纤传感器阵列的响应数据中同时分离出混合气味的成分和浓度信息。实现结果表明，该光学人工鼻传感器实验系统具有一定的仿生特性和应用前景。     

人工嗅觉───电子鼻的研究

本文对人工嗅觉电子鼻进行了较全面的研究，包括人工嗅觉的神经生理学基础、新型嗅觉感受器的成膜技术、具有柔顺性的嗅觉感受器阵列的构造及人工神经网络在嗅觉的检测和识别中的应用。最后针对几种典型的气味给出了有关实验结果。     

人工嗅觉——电子鼻的研究

本文对人工嗅觉－电子鼻进行了较全面的研究，包括人工嗅觉的神经生理学基础、新型嗅觉感受器的成膜技术、具有柔顺性的嗅觉感受器阵列的构造及人工神经网络在嗅觉的检测和识别中的应用。最后针对几种曲型的气味给出了有关实验结果。     

仿生嗅觉神经芯片的研究进展

嗅觉神经芯片是在电子鼻和细胞传感器研究的基础上,在芯片表面培养嗅觉感受神经元所构成的一种神经芯片。该技术是通过用微电极阵列等芯片技术记录气体分子作用于神经元膜表面嗅觉受体产生的动作电位而达到气体检测的一种更具仿生意义的生物电子鼻技术。在嗅觉生物学研究的基础上对嗅觉芯片的研究进行了综合论述,重点介绍了嗅觉细胞的培养和神经芯片技术等嗅觉芯片相关技术的研究进展。并对该领域的应用前景进行了展望。     

仿生嗅觉神经芯片的研究进展

嗅觉神经芯片是在电子鼻和细胞传感器研究的基础上，在芯片表面培养嗅觉感受神经元所构成的一种神经芯片。该技术是通过用微电极阵列等芯片技术记录气体分子作用于神经元膜表面嗅觉受体产生的动作电位而达到气体检测的一种更具仿生意义的生物电子鼻技术。在嗅觉生物学研究的基础上对嗅觉芯片的研究进行了综合论述，重点介绍了嗅觉细胞的培养和神经芯片技术等嗅觉芯片相关技术的研究进展。并对该领域的应用前景进行了展望。     

电子鼻传感器技术的研制进展

随着微制造工艺和微电子机械加工技术的发展,各种新型传感器不断被研制出来,人工嗅觉系统(电子鼻)和人工味觉系统(电子舌)的研制近年来发展也很快[1～4].目前电子鼻已在医学、食品工业、环境保护和军事上获得了广泛的应用[5～11］.笔者综述了电子鼻中各种类型传感器技术研制的最新进展.     

穿戴式实时环境气体监测系统

为了更好地监测室内或室外常见的有害气体对人体或环境造成的危害及影响,研制一款基于金属氧化物半导体(MOS)型气体传感器阵列的穿戴式实时环境气体监测系统。设计MOS型气体传感器阵列和小型化硬件检测电路,以便长时间连续实时监测环境中某些有害气体的浓度。选取甲醛、苯和总挥发性有机化合物(TVOC)等典型的环境有害气体作为初步检测对象,通过检测标准浓度的气体确定系统检测范围(0.01~0.5 mg/m3),分析稳态峰值与对应浓度的相关性,绘制拟合曲线并作为标定方程,考虑斜率和拟合程度(R~2)同时较大为最优,选择检测使用的传感器。选取多场景进行环境监测实验,通风橱模拟小空间封闭环境,实验室模拟室内环境。系统可记录所在位置的甲醛、苯或TVOC的浓度值,实现多挥发源复杂环境中检测不同浓度的有害气体,并可进行声光报警。在校园室外场景中,随系统移动记录不同位置的TVOC浓度以绘制浓度空间图谱,可观测和分析大数据。传感器响应稳定时间为30 s,系统可任意设置大于30 s的数据发送间隔,把目标气体浓度通过蓝牙上传至手机,数据也可通过串口传输至上位机。该穿戴式系统有望应用于车内污染、室内装潢、室外环境等有害气体的实时和快速监测中。     

皮肌炎／多发性肌炎16例患者死亡原因分析

目的：分析皮肌炎／多发性肌炎16例患者（DM／PM）的死亡原因,从而提高对皮肌炎和多发性肌炎主要死因的认识。方法：对16例皮肌炎／多发性肌炎患者死亡原因进行回顾性分析。结果：①16例皮肌炎／多发性肌炎患者的平均死亡年龄为（45±9）岁,平均病程（4±2）y。②死亡原因依次为：各种感染作为直接死因占75％（12／16例,其中伴肺间质病变的有8例,占50％）;消化道出血并穿孔占6．25％（1／16例）;心脑血管意外占6．25％（1／16例）;纵隔（皮下）气肿／气胸占6．25％（1／16例）;恶性肿瘤占6．25％（1／16例）。结论：DM／PM患者平均寿命缩短近15y;死亡主要原因为肺间质病变及其并发症,其次为与ILD（肺间质病变）无益接相关的各种感染。     

CAPA与HFJV对老年患者单肺通气时血气值及肺分流量的影响

目的：比较在老年肺癌患者行肺叶切除术单肺通气时，两种通气方法对动脉血气值及肺内分流的影响。方法：老年肺癌择期行肺叶切除术患者45例，年龄60～79岁，ASA Ⅰ—Ⅱ级，随机分为3组。A组：对照组；B组：单肺通气时术侧肺行高频喷射通气（HFJV）；C组：术侧肺行持续气道正压通气（CAPA）。分别于单肺通气前，单肺通气30min，单肺通气结束，恢复双肺通气30min。测动脉血测血气分析。根据公式计算肺内分流率。结果：单肺通气30min及单肺通气结束时，B、C两组PaO2较A组高，Qs／Qt较A组降低（P〈0．05）。但B、C两组间各时点数据比较差异无显著性。结论：老年肺癌患者行肺叶切除术单肺通气时，术侧肺实施CPAP及HFJV均可明显提高氧分压。减少肺内分流，有临床推广价值。     

液相串联质谱在遗传代谢病高危新生儿检测中运用研究

目的研究液相串联质谱在遗传代谢病高危新生儿检测中的意义。方法留取560例临床疑似遗传代谢病新生儿的干血滤纸片,经含氨基酸、酰基肉碱内标的甲醇萃取,盐酸正丁醇衍生后,进行液相串联质谱分析。结果560例高危新生儿中检测出患儿48例,阳性率8．6％（48／560）,包括脂肪酸代谢病11例（22．9％）;氨基酸代谢病15例（31．3％）;有机酸代谢病22例（45．8％）。结论液相串联质谱可以通过检测血滤纸片中的不同酰基肉碱浓度,一次分析快速检测30多种遗传代谢病,对于遗传代谢病高危新生儿的临床诊断具有重要的价值。     

评价电子射野影像系统验证鼻咽肿瘤放疗摆位误差时对患者剂量的影响

目的：分析利用电子射野影像系统（EPID）纠正鼻咽癌调强放射治疗（IMRT）的摆位误差时，对患者剂量的影响方法：选取IMRT的鼻咽癌患者30例，每拍一次电子射野影像片（EPI），拍摄正位片（机架角为0°）和侧位片（机架角为90°）共计2张。拍摄正、侧位片时射野面积一般取10cm×10cm，机器跳数为3MU-4MU。利用荷兰核通公司的Masterplan三维治疗计划系统（Version 1．5）进行剂量计算统计。结果：每拍一次EPI，机器跳数为3MU，当眼晶体在射野范围之内时，射线是能量为6MV的光子束，左、右眼晶体平均剂量为4．8cGy左右；射线是能量为8MV的光子束，左、右眼晶体平均剂量为4．6cGy左右。脊髓和脑干受照部分的平均剂量为4．7cGy左右。如果拍一次EPI机器跳数为4MU，器官受照部分的平均剂量要相应增加33％。结论：建议在鼻咽癌放疗前，都于EPID下进行实时摆值误差纠正，而在设计鼻咽癌治疗计划时,需将这部分剂量考虑到计划中，以避免剂量误差一更好的方法是在治疗计划中设计拍EPI的射野时，用准直器、MLC保护眼晶体、脊髓和脑干等危及器官。     

医学院校“示波器实验”的改进与实践

目的：示波器不仅可以定量测量信号的幅值、频率、相位差等,还可以直接观察输入信号的波形,因此示波器成为医学实验、诊断、监护和科研等方面广泛使用的、不可缺少的电子测量仪器。现有的示波器实验更适合于理工大学的学生。因此,以物理实验教学要求为出发点,结合医学高等院校特点,我们设计了一个全新的与医学专业密切相关的“示波器实验”。方法：新设计的“示波器实验”与生物信号波相结合。该实验系统的生物信号测量、记录部分由压电传感器、生物信号放大器和数字存储示波器构成．各构成部分的设计要求和工作原理在文中进行了较为详细的介绍。结果：改进后的“示波器实验”大大提高了学生进行医学物理学实验的兴趣。学生不仅体会到了传感器技术和电子技术在医学领域中的应用,也认识到了物理学与现代医学是互相渗透发展的。结论：以实践说明医学院校的物理实验应直接体现物理学和医疗技术学的关系,也从一个侧面论述了医学院校改进“示波器实验”教学的必要性和可行性。     

直接喉镜与电子喉镜下手术治疗会厌囊肿疗效比较

目的:探讨直接喉镜和电子喉镜下会厌囊肿摘除术的手术方法及各自的优缺点.方法:会厌囊肿患者72例,随机分为两组,治疗组38例行电子喉镜下手术,对照组34例行直接喉镜下手术.两组患者均在术前及术后1个月、5个月行电子喉镜检查,观察并比较两组术后疗效.结果:术后随访1～3 a,治疗组治愈34例、好转2例、未愈2例,治愈率89.4％;对照组治愈23例、好转6例,未愈6例,治愈率64.7％.两组患者治愈率比较,差异有统计学意义(P＜0.01).结论:电子喉镜下会厌囊肿摘除属微创手术,具有视野清晰、操作准确、创伤小、痛苦少、花费少等优点,值得临床推广.     

Flexible and Highly Sensitive Pressure Sensors with Surface Discrete Microdomes Made from Self‐Assembled Polymer Microspheres Array

Flexible pressure sensors with high performances are of great interest for smart wearable devices, health monitoring and artificial electronic skins. However, assembling pressure sensors with low cost, simple structure and high sensitivity are still difficult to achieve. Herein, a fast, novel and facile approach is presented to fabricate piezoresistive flexible pressure sensors with surface uniform dome‐like microstructures which are easily replicated from discrete polystyrene (PS) microspheres array by plasma etching the monolayer array of self‐assembly close‐packed PS microspheres. The flexible pressure sensor with dome‐like array (4.2 µm of diameter, 2.1 µm of height and 1.4 µm of spacing) exhibits a high sensitivity of ‐6.61 kPa^?1 in the pressure range below 110 Pa, an ultralow detection limit of 1 Pa, a fast response time of 100 ms, and high stability over 3750 cycles of pressure loading/unloading. The sensor is also successfully demonstrated in monitoring human action and beating a drum. Moreover, a 5 × 5 array of the flexible pressure sensor is fabricated to detect spatial pressure distribution. This work provides a simple and effective protocol to build surface microstructures and improve whole performance of flexible pressure sensors, and shows great prospect in the applications of wearable electronics and human‐machine interaction.     

实验性大鼠肺气肿模型的建立

目的:建立可行并可靠的大鼠肺气肿模型,为药物的筛选提供有效的方法。方法:20只SD大鼠随机分为对照组和模型组,每组各10只。模型组采用LPS致敏加烟熏诱导复制实验性肺气肿模型,30 d后观察各组大鼠的血气与肺组织的病理学变化情况。结果:血气分析发现模型组和对照组有显著性差异(P0.05);模型组病理结果显示出明显的肺气肿特征,经图像分析发现对照组平均肺泡面积明显低于模型组(P0.05)。结论:采用LPS加上烟熏诱导可以在较短时间内诱发大鼠肺气肿模型。     

汉族男女头面部表面解剖观测及性别差异

目的：通过对汉族男女性眼、鼻、口、耳廓外形的解剖学观测，为男女性颅面外科的整形美容与假体制作提供表面解剖数据。方法i对各30具汉族男女性成尸眼睑、外鼻、口唇、耳廓的外形进行表面观测。结果：①睑裂长男性（35．0±5．6）mm，女性（34．7±4．1）mm；睑裂中部高男性（14．3±4．7）mm，女性（10．1±3．9）mm；上睑睫毛数男性（108．6±31．5）根，女性（103．1±28．7）根，下睑睫毛数男性（74．0±31．5）根、女性（61．1±28．2）根。②鼻背长男性（41．4±5．2）mm，女性（41．6±4．0）mm；鼻尖高男性（12．6±3．0）mm，女性（16．6±3．5）mm；鼻底宽男性（37．3±7．8）mm，女性（37．1±3．9）mm。③121裂长男性（52．8±9．9）mm，女性（50．0±11．1）mm；上唇中点厚男性（5．9±2．2）mm，女性（6．8±2．0）mm；下唇中点厚男性（6．0±1．6）mm，女性（7．8±1．9）mm。④耳廓高男性（59．7±6．2）mm，女性（62．7±5．9）mm；耳廓宽男性（33．4±6．3）mm，女性（32．1±5．1）mm，耳垂厚男性（6．0±2．3）mm，女性（6．7±2．1）mm。结论：根据汉族男女性成尸眼、鼻、口、耳廓的外形测量数据，为临床颅面外科、整形美容和遗体整容及再造假体提供形态学参考依据。