体外循环中应用国产液位、压力报警器的临床研究

目的评价国产HZ-01-A型液位、压力报警器在体外循环转机期间监测体外循环管路压力及储血罐液面的准确性和有效性。方法选择体外循环手术患者30例,包括成人患者20例、儿童患者10例;HZ-01-A型液位报警器的报警功能以日本TERUMO公司生产的SystemⅠ型体外循环机或德国Stockert公司生产的StockertⅢ型体外循环机的液面报警装置为对照;HZ-01-A型压力报警器压力监测与指针式压力表相对照,转机期间分别记录T1（主动脉插管后、流量为零时）、T2（阻升主动脉后5min）、T3（开升主动脉后5min）、T4（体外循环停机后）各时间点相应压力数值。设定HZ-01-A型压力报警器压力报警值为260mmHg,体外循环管路预充排气完毕后,钳夹动脉管路,启动滚压泵,泵压超过260mmHg时,观察是否报警。结果HZ-01-A型液位报警器的报警功能与SystemⅠ型体外循环机或StockertⅢ型体外循环机的液面报警装置相符合,HZ-01-A型压力报警器压力监测与指针式压力表显示数值在各时间点无统计学差异（P〉0.05）,泵压≥260mmHg时报警率为100%。结论国产HZ-01-A型液位、压力报警器在体外循环中可以对压力和液面进行监测,并具有报警功能。     

基于计算流体动力学的新型电磁驱动搏动式灌注血泵泵头优化分析

目的应用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对电磁驱动搏动式灌注血泵流场进行仿真分析,通过改进泵头结构改善血液在血泵的流动状态,提升其抗溶血性能。方法应用Fluent 17. 0分析泵头结构变化对泵内流场的影响,通过血液流入和流出的4次仿真实验,分析内部液体的流线分布、中轴面上的湍流动能分布、血液流经泵头的压力损失和模型表面受到的切应力。结果在4次实验中,泵头入口与出口管路对称且与对称轴的夹角α=30°时,液体流线无明显紊乱,湍流程度较低;实验1中压力损失最小,为376. 8 Pa;实验1、2中的最大切应力分别为258. 6、302. 8 Pa,符合压力损失和溶血程度等血泵生物力学性能要求。选择α=30°模型为该电磁驱动搏动式灌注血泵的泵头结构,并通过3D打印技术进行制作。结论经过对泵头的优化分析,血泵溶血性能得到改善。研究结果可以运用到新型电磁驱动搏动式灌注血泵的设计与实验中。     

剖宫产术后应用镇痛泵的效果观察及护理

剖宫产术后疼痛严重影响病人康复和生活质量,直接影响母乳喂养。艾克孚镇痛泵技术目前已广泛用于各种手术后镇痛和肿瘤慢性疼痛,镇痛泵有匀速自控的功能,提供更安全的选择,确保流速精确,疗效确切,用药合理,注重镇痛的个体变化而使术后疼痫的治疗达到一个新的境界。现将本科2000年1月至12月对部分剖宫产应用镇痛泵的护理总结如下。     

体外循环中的液位、压力报警器

目的设计液位、压力报警器并探讨其可行性及临床应用价值。方法液位、压力报警器由压力传感器、光电发射器、光电探测器、控制核心及液晶显示模块等部分组成。液位报警部分利用光线在两种不同介质中的折射或反射光强度不同的原理,监测储血器液位的变化。压力数值的准确度采用对比研究方法,压力报警器则根据安装在体外循环管路内压力传感器所监测的压力变化进行报警。最后实践观察体外循环中不同灌注流量的压力和液面状况下报警器是否工作。结果液位、压力报警器与机械压力表测得的压力数据无统计学差异;当压力及液面异常时,液位、压力报警器可以声光报警。结论液位、压力报警器在体外循环中可以准确地监测泵内压力变化及液面位置,提高了体外循环的安全性。     

基于MSP430的便携式无线心电监护仪的设计

目的:提出一种基于MSP430的便携式无线心电监护仪的设计原理.方法:通过对系统的MSP430F449微控制器模块、心电采集及放大滤波处理模块、蓝牙无线数据传输模块、数据存储模块、键盘及LCD显示模块等硬件结构和原理及其对应系统软件的介绍阐述了新型便携式无线心电监护仪系统的设计思想及其优越性.结果:在无线易便携的前提下实现了对患者心电信号的实时采集、分析、显示及报警.当心电信号发生异常时,它通过其蓝牙模块SBT-800-RD将心电数据无线发送到医生工作站(或家用电脑)上进行监护.医生工作站(或家用电脑)终端能稳定地接收到心电数据并实现心电波形的实时显示、存储、判别及远程传输等功能.结论:在功能和传统心电监护仪相差不多的情况下,使心电监护仪实现了无线化并大大减小了系统的体积、重量及价格.     

基于新型微泵的人造肛门括约肌系统

人造肛门括约肌系统可以模拟人体正常肛门括约肌的工作,解决肛门失禁问题,缓解直肠切除病人的生活和心理压力.研究了人造肛门括约肌系统中的核心装置,提出了一种基于螺母丝杆结构的新型微泵,根据微泵的功率要求设计了无线能量传输模块,并进行了样机实验.测试结果表明该泵可以满足人造肛门括约肌系统的基本功能,该系统可以有效地控制肛门失禁问题.     

磁液悬浮离心血泵体外溶血的实验及耐久性实验

通过建立模拟循环管路系统来研究磁液悬浮离心血泵的溶血性能及机械稳定性。建立体外模拟循环管路系统,体外溶血实验中以新鲜羊血为循环介质,调节前负荷和后负荷分别为15、100 mmHg,血泵转速设定为2 900 rpm,测定血浆游离血红蛋白含量（FHb）和红细胞压积（Hct）,计算血泵标准溶血指数（NIH）;耐久性试验其他各项设定同体外溶血实验,循环介质改为甘油水溶液。在体外溶血实验中,测得磁液悬浮离心血泵NIH值为（0.0038±0.0008）g/100L;耐久性实验中血泵连续正常运转90 d,期间无卡壳、停泵等现象,电压、电流、转速稳定。该血泵溶血性能处于较高水平,机械性能稳定可靠,满足进一步进行动物实验的要求。     

“危重监护与输液控制诊疗一体化系统”的医护PDA设计

目的：＂危重监护与输液控制诊疗一体化系统＂是通过监护输液基站控制注射泵或输液泵等多个输液设备协调工作、同时采集生理数据进行闭环控制的一套输液系统。本文主要以Windows Phone 7.5智能手机为硬件基础,设计和开发＂危重监护与输液控制诊疗一体化系统＂的医护PDA,通过无线Wi-Fi网络,使用户能方便地访问一体化系统,查看病人的生理参数和输液状态等相关信息。方法：把Windows Phone 7.5智能手机作为客户端,利用其自带的无线Wi-Fi功能,通过医院的无线局域网,和＂危重监护与输液控制诊疗一体化系统＂的中央监控服务器通过Socket接口进行通信,从而实时显示监护输液基站的输液状态和生理参数信息。同时利用Push Notification推送通知服务,一旦中央监控服务器上发生报警,就能及时将报警信息发送到医护PDA上。开发PDA所使用的集成开发环境为Visual Studio 2010,编程语言为C#,利用了Silverlight等开发技术。结果：实现了医护PDA和中央监控服务器之间的通信连接。医护人员能通过无线局域网,在医护PDA上实时查看输液状态和生理参数信息,及时获取报警信息。使用方便,运行可靠。结论：所开发的医护PDA由医护人员随身携带,能方便医护人员对＂危重监护与输液控制诊疗一体化系统＂的访问,使医护人员能在ICU病房之外,也能随时了解输液信息和生理参数等,及时处理输液问题。提高了医护人员的工作效率。     

基于电磁驱动的体外膜肺氧合搏动式泵血系统

根据电磁学原理建立梯度线圈-永磁体模型,本研究设计了一款新型电磁驱动搏动式血泵,主要包括驱动装置、泵头装置、冷却系统以及体外循环管路等.搏动式血泵运动速率接近正常人体心率,模仿心脏的节律跳动,产生搏动式血流,实现了搏动式泵血.通过搭建实验平台,采集基于电磁驱动的体外膜肺氧合(extracorporeal membran...     

轴流式血泵无位置传感驱动控制系统设计

目的:设计一种无位置传感器轴流式血泵驱动控制系统,实现轴流式血泵的速度闭环控制、无线状态监测及动态调节控制。 方法:以STM32F103作为主控芯片,设计六臂全桥驱动电路,采用端电压过零检测实现转子位置和速度检测,并设计PI控制器实现闭环控制,使用无线蓝牙通讯实现泵状态监测及控制。 结果:驱动控制系统速度响应快,稳态误差小于1%,在8 000 rpm转速下,能够达到人体血液循环所需的流量及压差要求。 结论:系统实现了轴流式血泵无位置传感的启动及速度闭环控制,通过蓝牙模块实现对泵运行过程的电压、电流及流量进行监控和运行过程中根据病人生理情况动态调节泵转速。     

全自动透析液集中供应系统的改进及应用

目的降低血液透析机桶装液耗材成本,提高工作效率,保证透析液浓度要求。方法研制出了安全、稳定、高效、节能的DCS-200型全自动透析液集中供应系统,此系统能自动配液、自动消毒、自动清洗、自动排放和定时循环。结果本系统为临床节省了很大的成本,提高了工作效率和效益,并且提供了稳定无污染的透析原液,保证临床治疗需要。结论全自动透析液集中供应系统有非常高的临床应用价值,比传统的A/B桶装液和分散开放供液有非常显著的优势。     

基于全卷积神经网络的直肠癌肿瘤磁共振影像自动分割方法

目的直肠肿瘤(rectum cancer,RC)的图像精确分割是直肠癌诊断和治疗的基础和关键。目前,直肠肿瘤的分割通常是由放射科医生逐切片进行,这种方式主观性强,工作量大。为此,本文提出了一种直肠肿瘤磁共振影像全自动分割网络,在有效减少放射科医生负担的同时提高了肿瘤分割结果的可重复性。方法首先采用一个预训练的ResNet50提取特征,并在网络隐藏层添加3个边输出模块,实现图像数据的多尺度特征提取,最后融合3个边输出模块获得最终的分割结果。将所提网络架构的分割结果与基于U-net网络架构的分割结果进行比较,并分析不同损失函数和感兴趣区域(region of interest,ROI)尺寸对所提网络分割性能的影响。结果本研究使用中山大学附属第六医院512例患者的影像数据对模型进行训练及测试,其中随机选取的461例患者的T2加权磁共振影像用于网络训练,剩下51例患者的T2加权磁共振影像用于网络测试。结果表明,所提网络分割结果的平均Dice相似性系数(Dice similarity coefficient,DSC)、平均敏感度(sensitivity)、平均特异度(specificity)及平均豪斯多夫距离(Hausdorff distance,HD)分别达到了83.61%、89.10%、96.36%和8.49,均优于基于U-net的分割方法。对于包含了肿瘤组织的ROI,尺寸越小,分割效果越好。对于给定尺寸的ROI,几种损失函数并无太大差异。结论该算法能够准确地勾画肿瘤边界,有助于提升医生工作效率。     

一种具监测功能的高精度微量移液器的设计

目的针对全自动临床检验仪器传统移液方式的精度以及可靠性限制问题,设计一款带有液面监测功能的高精度微量移液器。方法基于气动置换技术,以STM32微处理器为主控芯片,通过实时检测移液器内部压力变化,实现了液面探测、吸样异常监测等功能。采用位置-速度双闭环PID算法实现对直线步进电机的精确定位,提高样本吸取的准确度。最后,通过移液过程监测实验和吸样精度验证实验,验证了设计的微量移液器的液面探测功能、吸样异常识别功能及吸样精度。结果该微量移液器移液精度较高,移液误差较小,重复性较好,并能实现移液的全过程监测。结论本文设计的微量移液器满足JJG646—2006国家标准设计规范,适用于全自动临床医疗检验仪器。     

基于伺服电机的上肢康复机器人力矩 交互控制系统

目的为了实现上肢康复机器人主动训练中力矩控制的精确性,设计一种基于伺服电机的上肢康复机器人力矩交互控制系统。方法首先利用三自由度中央驱动式上肢康复机器人实验平台建立由运动意图采集模块和伺服力矩控制模块组成的力矩交互系统;再通过建立上肢动力学模型提出上肢助力训练算法;最后通过力矩响应实验、运动意图检测实验。结果依据在一定电流输入范围内,输出力矩能够保持稳定,验证了基于直流伺服电机实现助力训练方法的可行性。采用伺服力矩控制模块在目标力矩设定后,输出力矩在1 ms时间内能够达到设定的目标值并能够保持稳定,目标力矩响应的实时性良好,由此可以得出力矩交互控制方法达到了人机力矩交互稳定的结果。结论采用上肢康复机器人力矩交互控制方法可以在主动训练中实现较为精确的力矩控制。     

乙肝表面抗原吖啶酯化学发光定量免疫分析方法的建立

目的建立一种定量检测乙肝表面抗原(HBsAg)的化学发光免疫分析方法并评估其性能。方法利用双抗体夹心法实验原理,用吖啶酯标记多抗,用生物素标记两株单抗,通过磁颗粒链霉亲和素-生物素系统分离固相和液相完成检测。结果本方法的检测限为0.05IU/mL,线性范围为0.05~150IU/mL,可溯源至国际标准品,批内变异小于5%,总变异小于8%,浓度高达106IU/mL的强阳样本未出现HOOK效应;5套阳转盘对雅培Architect、西门子centaur和强生VITROS发光试剂相对敏感系数分别是3、0、-3;国家参考盘检出达标;与雅培Architect比较,2000例临床样本检测灵敏度为99.77%,特异性为100%,一致性达99.95%。结论本研究建立的HBsAg定量检测试剂,各项指标均满足临床检测的要求,灵敏度高,特异性好,适合临床推广应用。     

训练轨迹对上肢肌肉协同的影响

目的通过分析康复机器人辅助训练过程中沿不同轨迹运动的上肢肌肉协同特性,探究运动轨迹对上肢肌肉骨骼特性的影响,为康复机器人训练轨迹优化设计提供基础实验数据与指导。方法首先在末端牵引式康复机器人系统中设计3种上肢运动训练轨迹(L1为直线,L2为弧线,L3为半圆),然后采集12名健康志愿者在沿3种训练轨迹上肢运动过程中的表面肌电信号,并使用非负矩阵分解算法进行肌肉协同特性的获取,对不同轨迹组间肌肉协同结构的相似系数、屈肌占比以及募集模式积分系数进行对比分析,探讨康复机器人不同训练轨迹对上肢肌肉骨骼特性的影响。结果同一训练轨迹中各志愿者的肌肉协同结构具有较高相似性(平均SI>0.81)。各轨迹组的肌肉协同结构中的屈肌占比随运动进程逐渐增加。各轨迹组的肌肉协同募集模式均具有时序特性,前期伸肌起主要作用,后期屈肌起主要作用,中期屈肌占比随轨迹曲率增加而增加。轨迹L1与L2、L2与L3协同结构非常相似(SI>0.90),而L1与L3协同结构较为相似(SI>0.75)。结论康复机器人辅助上肢的训练轨迹对上肢肌肉特性有一定影响,不同训练轨迹带来的肌肉协同结构较为相似,但是运动过程中屈肌群占比及协同贡献度会为了协调动作而发生变化。由此可推测不同训练轨迹对不同肌群的训练强度可能会有所不同。康复机器人训练轨迹设计需根据康复需求进行优化设计。     

叶轮式连续型血泵血栓评价方法及关键因素分析

血栓的产生会影响血泵运转,同时也可能给患者带来栓塞或卒中等不良并发症。新一代叶轮式连续型血泵体积小、各部件之间间隙小,这些特点使其更易形成血栓,从而导致设备故障。因此血栓评价对考察叶轮式连续型血泵的安全性和有效性具有重要意义。本文从血泵运转中血栓形成的过程及血栓的种类入手,首先对比了研发过程中血栓评价的3种方法,即数值模拟、体外试验、体内试验,分析发现体内试验评价血栓更具有说服力。然后从血泵设计、材料选择及加工、抗凝三大主要因素分析对血栓形成的影响。血泵设计决定血液流场分布,材料选择及加工影响其抗凝血程度,抗凝不足或过度也将产生不良影响。最后对叶轮式连续型血泵血栓评价方法进行了总结和展望。     

扩张-伸缩式机器人在肠道中的力学特性研究

目的肠道机器人内镜是新一代肠道疾病诊疗设备,为了提高这类设备在肠道内自主运动的效率,本文研究了机器人运动机构与肠道之间的相互作用力对设备自主运动的影响。方法针对扩张-伸缩式机器人的运动原理提出了两个模型,分别是扩张机构与肠道之间的力学模型、机器人机身与肠道之间的力学模型,并在猪体外肠道环境下开展了实验验证。结果机器人机身与肠道之间的阻力在0. 1～0. 4 N之间;扩张机构与肠道之间的阻力在0. 1～1. 8 N之间,且与扩张直径成正比。扩张机构的扩张直径大于肠道直径超过10 mm后,扩张机构受到的肠道阻力将明显大于0. 1～0. 4 N,有利于有效驻留的产生。结论这种利用腿式结构在肠道内产生力学差使机器人实现在肠道内自主运动的方式,以及腿式结构与肠道之间的力学可以为能对胃肠道机器人的设计提供参考。     

帕金森病冻结步态的实时监测系统

目的由于帕金森病冻结步态的突发性,临床上对其进行评估存在一定困难,为此本文研究了一种用于实时监测冻结步态的系统。方法该系统由可穿戴设备和配套的APP两部分构成,其中设备通过惯性传感器和超声波传感器采集患者腿部运动的加速度和抬脚高度数据,并传输至APP软件中,通过软件中的冻结步态识别模型进行分析。系统为构建冻结步态识别模型,首先通过实验采集12位患者的运动数据,然后经过信号预处理、特征提取和机器学习算法训练出模型,最后通过对数据集采用十折交叉验证来评估模型的准确度和精确度。结果系统对冻结步态的识别准确率可达98.6%,精确率达97.2%。结论该系统能够实时监测帕金森病患者日常生活中的冻结步态发作情况,为医生的诊疗提供定量、可靠的参考依据。     

基于样本熵和个体化阈值的表面膈肌肌电信号起点检测

膈肌是人体最主要的呼吸肌,表面膈肌肌电(sEMGdi)信号的动作区间起点检测可用于呼吸康复训练,但心电(ECG)信号的存在增加了其检测难度,故本文对此提出了基于样本熵(SampEn)和个体化阈值的起点检测方法,简称样本熵法。该方法涉及样本熵特征的提取,样本熵特征参数w和r0的优化,个体化阈值的选取以及判断条件的设立。同时还选用其他三种常用方法与本文所提的样本熵法进行起点检测方面的比较,即利用小波变换(WT)去噪后再分别使用均方根(RMS)和能量算子(TKE)的起点检测方法,以及不做小波变换而直接使用TKE的起点检测方法。本文共采集12名健康受试者在2种呼吸状态下的sEMGdi信号,用于信号合成和算法检测。最后以误差的绝对值累加和作为评价起点检测精度的指标。最终结果表明,样本熵法在稳定性和精度两方面皆优于其他三种方法,是一种能适应个体间差异,无需提前对sEMGdi信号进行ECG信号去噪便可获得较高精度的起点检测方法,为基于sEMGdi信号的呼吸康复训练和实时交互提供了依据。