基于直接数字合成技术用于心内膜三维标测的激励源设计

背景：低频电场定位方式下的心内膜三维标测技术中,激励源的设计是探测导管位置的前提。目的：旨在设计一种结构简单、集成度高、专用于心内膜三维标测的激励源,并通过动物实验对激励源性能进行测试分析。方法：基于直接数字合成技术,采用模块化设计,以单片机STC89C52控制三块直接数字合成芯片AD9851为核心,生成三路频率分别为28,30,32kHz的1mA正弦恒流信号。施加三路信号于动物体,采集并处理右心房内的定位信号数据,对激励源性能进行评价和分析。结果与结论：动物实验结果表明,三路信号的电流值均可稳定于1mA,其频率误差分别为0.054%,0.097%及0.056%,同时标测导管采集数据正常,能够分离出3个方向的电压信号。激励源恒流特性好、频率误差小,可满足心内膜三维标测的使用要求。     

标测导管定位信号处理及仿真分析中呼吸与心跳运动的干扰

背景：在采用电场定位原理的心内膜三维标测系统中,标测导管在胸腔内的位置信号受到呼吸与心跳运动的干扰,使其定位精度受到极大影响。 目的：找到在标测导管定位信号中人工加入和检出呼吸与心跳运动干扰项的仿真分析和信号处理方法。 方法：首先根据标测原理推导了包含呼吸与心跳运动干扰的定位信号数学模型,分析和确定了信号的调理、检波和提取方法;然后利用Matlab仿真软件进行信号处理过程的理论仿真计算,以验证数学模型的正确性;最后以满足手术过程中高速实时定位要求为前提,设计出与理论模型相对应的硬件电路,并用Multisim电路设计软件做仿真实验以验证所提方法在实际工作过程中实现的可行性。 结果与结论：仿真实验结果表明无论是数值模拟还是电路仿真都可以很好地仿真出包含呼吸与心跳运动干扰的导管定位信号,所给出的理论分析方法及实际电路系统都能将呼吸与心跳干扰项顺利提取出来。     

心内膜三维标测系统的信号处理

背景：信号处理是普通导管心内膜三维标测中一项关键技术,需根据其特征设计处理流程,传统处理方法无法消除信号中的大量噪声。 目的：进行心内膜三维标测原理的体外模拟实验及信号处理。 方法：设计专用压控恒流源做电场激励源以降低噪声,并利用MATLAB信号处理功能对数据进行处理,分别采用带通滤波、包络提取、小波降噪、求均值等方法计算出标测距离,并与实际距离进行对比。 结果与结论：该方法有效地降低噪声、直流分量等干扰因素,得到了正确的标测向量,解决了普通导管心内膜三维标测中的信号处理问题,并减小了由呼吸及心跳所引起的定位误差,由此计算所得标测向量误差< 7%。提示此方法可应用于普通导管心内膜三维标测系统的信号处理。     

人工骨负型三维网架制作工艺研究

目的:从快速成型、材料学和生物学的角度分析人工骨制备中微观仿生结构制作的可行性。方法:利用溶解骨负型支架的工艺来制作人工骨内部微管结构。结果:①建立了仿生计算机辅助设计模型,较真实地体现了自然骨内部微管结构的特征。②由得到的模型数据,利用快速成型技术制备出了相应的骨组织微管结构三维网架。③所制备的三维网架具有孔径大小和孔隙率可人为控制的优点。结论:所开发的人工骨工程化制造系统的设计方案有效可行,可以弥补传统生物填充材料由于缺乏适当的微孔结构而无法实现快速活化的缺陷。     

基于CBCT的可视化口腔虚拟种植系统设计

目的:设计并实现一种基于CBCT数据的可视化口腔虚拟种植系统,以辅助医护人员进行口腔种植手术。方法:借助VTK工具包中的可视化算法在VS平台上编译系统,读取CBCT数据并在系统界面内显示图像的横断面、冠状面与矢状面,通过MC算法重建颌骨的面模型,从种植体库中选择种植体并确定其在颌骨模型上合理的种植位置与角度。结果:系统实现了种植体的虚拟种植。结论:可视化的口腔虚拟种植能够帮助医护人员进行术前规划与医患沟通。     

心内膜三维标测系统的信号处理

背景:信号处理是普通导管心内膜三维标测中一项关键技术,需根据其特征设计处理流程,传统处理方法无法消除信号中的大量噪声。目的:进行心内膜三维标测原理的体外模拟实验及信号处理。方法:设计专用压控恒流源做电场激励源以降低噪声,并利用MATLAB信号处理功能对数据进行处理,分别采用带通滤波、包络提取、小波降噪、求均值等方法计算出标测距离,并与实际距离进行对比。结果与结论:该方法有效地降低噪声、直流分量等干扰因素,得到了正确的标测向量,解决了普通导管心内膜三维标测中的信号处理问题,并减小了由呼吸及心跳所引起的定位误差,由此计算所得标测向量误差ε<7%。提示此方法可应用于普通导管心内膜三维标测系统的信号处理。     

电场定位中极板参数对电场影响的Maxwell 2D仿真

背景:在心内三维电场的定位技术中,均匀性和方向性是定位电场的两个重要性能.影响到电场的均匀性和方向性的因素较多,有电极因素、介质因素.分析各种因素对电场性能的影响对提高定位精度有重要意义.目的:分析电极的大小和距离对电场性能的影响.方法:在单一介质中,逐渐改变电极的大小和距离参数,测量不同电极参数下电场的均匀性偏差和方向偏差,通过比较,得出了电场的均匀性和方向性随电极参数的变化规律.结果与结论:结果表明,随着电极变大,距离变大,电场的均匀性和方向性都变好.当电极增大到可以覆盖测量区域时,电场的均匀性为0.017,可以满足定位精度要求.     

三维标测中轮廓数据的误差校正研究

摘要：目的：外加电场条件下对体内坐标进行测量,并对重复定位精度进行验证。方法：针对不同类别的均匀介质电阻抗属性在恒压电场条件下电势梯度的变化规律,提出被测点空间位置精确测量的具体求解方法,同时通过测量点实际值和被测结果之间进行坐标变换来对测量误差进行校正。结果：测量结果和实际尺寸的最大偏差=±1.056mm,尺寸相对误差＜5％。结论：证明了三维电场进行物体内部空间坐标精确探测的可行性。同时,作为物体内部被测点的一种新的标测手段,该方法可为心脏电生理手术的位置点探测奠定技术基础。     

人工骨负型三维网架制作工艺研究

目的：从快速成型、材料学和生物学的角度分析人工骨制备中微观仿生结构制作的可行性。方法：利用溶解骨负型支架的工艺来制作人工骨内部微管结构。结果：①建立了仿生计算机辅助设计模型，较真实地体现了自然骨内部微管结构的特征。②由得到的模型数据，利用快速成型技术制备出了相应的骨组织微管结构三维网架。③所制备的三维网架具有孔径大小和孔隙率可人为控制的优点。结论：所开发的人工骨工程化制造系统的设计方案有效可行，可以弥补传统生物填充材料由于缺乏适当的微孔结构而无法实现快速活化的缺陷。     

组织工程用犬桡骨大段缺损模型的生物力学及有限元评价

目的:发展一种新型骨组织工程用大动物大段骨缺损模型,为组织工程研究选用提供依据。方法:①选择成年家犬湿尺、桡骨标本1根行CT断层扫描后经软件处理进行有限元建模及约束处理,施加边界条件计算应力-应变和扭矩-扭角关系。②采用24根成年雄性家犬尺桡骨标本制成桡骨中段大段骨缺损模型,随机分别采用3种固定方式及对照组进行抗轴向压缩、抗拉伸、抗扭转的强度比较。结果:①有限元分析表明本研究设计的四孔半笼式半管型钢板与单边外固定架相比,钢板固定的骨应力分布较接近正常状态而其应力集中程度较小。②力学实验表明,各组应变值与载荷的大小呈正线性相关,在满足轴向压缩、拉伸及扭转方面,四孔半笼式半管型钢板比单边外固定架和国产AO四孔直钢板优越。结论:此种组织工程动物模型具有抗扭转,抗压缩及抗拉伸的独特优势,力学结构合理。