军医大学数学建模竞赛组织策略

医学的发展离不开数学建模思想方法的应用,而数学建模教学在医学院校存在一定困难。数学建模竞赛能有效推动学生对数学建模的学习,有效的组织策略能助推数学建模竞赛的开展。在军医大学中,数学建模课程内容体系、教学方法、竞赛管理体系、竞赛指导制度是制订竞赛组织策略的重点。     

基于傅里叶变换红外光谱及化学计量学方法的不同产地锁阳药材分类鉴别

目的:基于傅里叶变换红外光谱(FTIR)及化学计量学方法实现不同产地锁阳药材的分类鉴别。方法:采集5个省(区) 12个市(区/州/旗)的106批锁阳药材,以透射方式采集样品的FTIR光谱数据并进行光谱预处理,建立锁阳FTIR指纹图谱并进行光谱解析,以相关系数法计算不同产地锁阳的FTIR相似度,求取不同产地锁阳FTIR平均光谱的一阶导数(1D)光谱,以预处理后的1D光谱数据建立基于主成分分析(PCA)的软独立建模分类(SIMCA)鉴别模型,以前6个主成分建立正交偏最小二乘法(OPLS)鉴别模型。结果:不同产地锁阳FTIR指纹图谱的走势及主要吸收峰位基本一致,共指认出了16个共有特征吸收峰;不同产地锁阳FTIR指纹图谱的相似度及1D光谱均有显著、唯一的特征;所建SIMCA模型可实现不同省级产区锁阳的分类鉴别,所建OPLS模型可实现不同市级产区锁阳的精确分类鉴别,12个产地锁阳的分类鉴别体现了明显的地域聚集性特点。结论:基于FTIR及化学计量学方法能够实现不同产地锁阳药材的分类鉴别。     

数学建模规范加热技术对EEN患者耐受性的影响

目的探讨规范营养液加热技术对胃癌术后行EEN患者耐受性的影响。方法建立肠内营养加热数学模型,规范加热技术。选取90例胃癌术后行EEN患者,采用随机数字表法分为规范加热组44例及经验加热组46例,以恶心呕吐、腹泻及腹胀作为不耐受的观察指标。观察患者自喂养后5 d内有无肠内营养不耐受。结果两组患者在性别、年龄、手术类型、麻醉、用药等方面比较,差异均无统计学意义(P0.05)。实施EEN后腹胀及恶心呕吐方面对比无差异(P0.05);腹泻对比差异明显(P0.05)。结论规范营养液加热技术,能降低胃癌术后行EEN患者腹泻的发生率,提高患者肠内营养的耐受性。     

儿童生理药代动力学模型及其建模软件的应用

儿童的发育变化会影响药物的处置和临床效果,基于生理的药代动力学(physiologically-based pharmacokinetics, PBPK)模型是一种数学模型,可用于预测儿童的血药浓度,并深入了解年龄依赖性生理差异对药物处置的影响。儿童PBPK(pediatric PBPK, P-PBPK)模型在过去十年中引起了人们的关注,在学术界、制药公司和监管机构的共同努力下,现在已经有了越来越多用PBPK模型进行儿童临床研究的例子,尽管如此, P-PBPK模型的数量及其预测性能仍然落后于成人模型。笔者通过查阅文献,总结了药物在儿童和成人体内不同的吸收、分布、代谢和排泄(ADME)过程,分析了P-PBPK模型建立的一般原则,总结了常用的P-PBPK建模软件的功能和应用实例,以期为建模软件在P-PBPK中的合理应用提供依据。     

基于DEVS的目标跟踪系统UML建模

目标跟踪系统的建模是信息融合研究的热点之一.本文在目标跟踪系统分析的基础上,将DEVS的形式化描述和UML图形化描述结合起来,研究DEVS的数学模型到UML类模型的映射关系和建模过程,为目标跟踪系统的设计和实现提供了一种可行的方法,并通过EclipseUML环境下的建模和JAVA编程证明其有效性.     

ＡＲＩＭＡ 乘积季节模型在手足口病发病预测中的应用研究

摘要：目的　构建时间序列ＡＲＩＭＡ 乘积季节性模型,预测武汉市２０１５年１～１２月手足口病发病趋势和流行强度,探讨该模型在手足口病发病率预测中的应用。方法　应用中国疾病监测信息报告系统２００８年１月至２０１４年１２月武汉市手足口病月发病资料,使用ＰＡＳＷＳｔａｔｉｓｔｉｃｓ１８．０专家建模器,考虑季节性因素建立ＡＲＩＭＡ 乘积季节性模型,并将所建模型对２０１５年手足口病月发病率进行外推预测。结果　模型残差序列为白噪声,ＡＲＩＭＡ （１,０,１）（０,１,１）１２模型为最佳模型,预测结果显示：２０１５年手足口病年发病率预测值为１９７．５２／１０万,流行强度较２０１４年报告发病率１６８．０７／１０万上升１７．５２％;２０１５年手足口病月发病高峰将出现在４、５、６三个月（５月达到最高峰值４３．８３／１０万,９５％CI：２．９６／１０万～２０８．２８／１０万）,至１１、１２月出现次要高峰。结论　专家建模器构建乘积季节性模型拟合效果较好,在实际工作中要充分考虑社会、自然等影响因素,综合分析,针对性地开展病例的发现、诊治,做好传染源管理和聚集性疫情的疫点消毒卫生处理,为防控工作提出理论与实证依据。     

基于稀疏表示的视网膜图像对变化检测

视网膜图像对变化检测主要研究两个不同时间点所采集到图像的变化情况。图像间的亮度差异及解剖结构与病灶的亮度相似性,使得基于逐点对比的差分方法或商方法很难准确检测变化区域。针对光照干扰问题,提出对光照具有鲁棒性的稀疏表示(SRC)变化检测方法。SRC方法先抽取参考图像局部区域块构建字典,再通过稀疏表示重构当前图像的局部背景块,最后利用背景相减获得变化区域。通过该方法,图像对的亮度差异可用稀疏表示系数自动调整,而基于块的方式可过滤掉局部光照,更有效地检测出变化区域。SRC方法与其他检测方法结合,可以增加检测结果的准确性。实验根据一对来自DRIVE数据集的小病灶仿真数据,SRC方法的AUC和mAP值分别为0.986和0.865;对一对采集自临床的大病灶数据,SRC与迭代鲁棒同态曲面拟合(IRHSF)校正结合方法的AUC和mAP值分别达到了0.989和0.969。实验结果表明,SRC方法比RPCA方法对局部光照鲁棒性更强,比基于逐点的比较差分方法更多地考虑局部邻域信息,能够更有效地检测出变化区域。     

有限元方法在脑震荡领域的热点：脑损伤模型、测试方法与防护装备的改进

背景：由身体接触性运动或交通事故造成的脑震荡远比人们想象的更为严重与常见,近年来引起了媒体、医学界及体育界的广泛关注与高度重视。目的：采用文献计量学方法对有限元方法在脑震荡领域的研究热点与趋势进行可视化分析,从而为中国在该领域的研究提供一定的参考。方法：基于Web of Science核心集数据库进行文献检索,检索主题词策略为(TS=(Concussion)) AND TS=(Finite element),利用CiteSpace 6.2.R4可视化工具对纳入文献的作者、国家、机构、关键词及被引文献等进行可视化分析。结果与结论：(1)共计纳入215篇文献,发文量与被引量总体上呈上升趋势;学科分布涉及生物医学工程、生物物理学、运动科学、临床神经学及神经科学等学科,呈现多学科交叉融合的趋势;发文量最多的作者是来自爱尔兰都柏林大学的Gilchrist M,发文量最多的机构是渥太华大学,发文量最多的国家是美国。(2)通过关键词分析发现研究的热点聚焦于脑损伤模型的建立用来模拟和预测脑震荡的损伤;脑震荡损伤机制的解析;防护设备和装置的优化设计。(3)通过文献共被引分析发现脑损伤的预测与评估是该领域...     

基于双导联ECG和多变量回归模型的远程心电诊断算法研究

目的:研究适于远程心电诊断、高精度的心电信号(ECG)直接分类方法,以克服接收端因信号重建而延误时间的问题。方法:收集MIT—BIH database中正常窦性心律(NSR)、心房早期收缩(APC)、心室早期收缩(PVC)、心室性心动过速(VT)、心室纤维性颤动(VF)和室上性心动过速(SVT)各300例进行分类研究。提出一种融合双导联ECG信号的多变量回归(MAR)模型对心电信号直接进行分类。包括：心电数据的MAR建模,利用MAR模型系数及其K—L变换系数实施非线性二次判别函数(QDF)法分类。结果文中方法快捷方便,分别获得了98．3％至100％的分类精度.结论:MAR建模法特别适合于远程心电诊断,同时利用双导联心电信号可获得比单导联情形更为满意的结果。     

基于有限元分析腓肠肌作用力对足部生物力学的影响

目的探讨不同腓肠肌作用力变化对足跟痛生物力学机制的影响。方法运用Mimics软件对临床计算机断层扫描足部图像进行三维实体模型重建,建立包括骨骼、软组织、韧带及足底筋膜的足部有限元模型。腓肠肌作用在足部上的作用力取人体半体重320 N的40%~90%,每隔5%半体重(即16 N)增加,并计算足底表面压力分布及峰值、足底筋膜应力等。结果足底表面压力分布主要集中在足跟处和跖骨头区域,足底足跟处压力峰值随着腓肠肌作用力的增加而减小,而足底前部压力峰值先减小后增大,在224 N(70%)时达到最小值。足底筋膜的应力随腓肠肌作用力的增加而增加。结论腓肠肌作用力的改变对足底压力及足底筋膜应力产生显著影响。有限元分析有助于对足部疾病病因病理的了解以及对腓肠肌松解术后生物力学结果预测,为治疗提供理论依据。