基于穿戴式智慧衣的心电远程实时监护系统设计

目的:针对目前心电监护系统在穿戴式、实时性和数据分析上存在的不足之处,设计一种基于穿戴式智慧衣的心电远程实时监护系统。方法:该系统包括穿戴式智慧衣、Android智能手机App和私有云服务器3个部分。通过穿戴式智慧衣实时采集老年人心电信号。Android智能手机App通过无线蓝牙技术接收心电数据,实时传输心电数据到私有云服务器。私有云服务器接收智能手机传输的心电数据,采用基于机器学习的心电分类算法对心电数据进行房颤检测。云端服务器的云端心电图实时监护平台实时显示心电图和心电分析结果,辅助社区监护人员监护老年人心电。结果:心电分类算法的房颤检测效果较好,该系统的心电数据采集和数据远程传输可靠,监护功能运行正常。结论:该系统可以在社区中对老年人进行心电远程实时监护和房颤检测。     

基于注意力机制的卷积时序神经网络检测阵发性房颤模型

目的 为从动态心电图中准确、有效、快速地检测阵发性房颤（Paroxysmal Atrial Fibrillation,PAF）,降低患者的发病率和死亡率,设计一种基于注意力机制的卷积时序神经网络检测阵发性房颤的混合模型。方法 该算法首先通过卷积神经网络提取心电信号特征,然后由注意力机制帮助网络聚焦于重点信息部分,最后输入双向门控循环单元用于上下文信息的联系,从而准确检测PAF。结果 该模型使用Physionet 2021数据库作为预训练,在CPSC2021数据库上进行迁移学习,其灵敏度、特异性、准确度分别为96.86%、98.56%、98.54%。结论 相较于其他算法,该算法能够有效检测PAF,具有潜在的临床应用价值。     

超声组织定征技术进展及其在肿瘤热消融中的应用

对比分析了近年来超声组织定征实时监测肿瘤热消融的方法.分别对超声弹性成像和定量超声成像的原理、方法、结果、存在不足等方面进行了讨论.结果表明,超声组织定征在热消融实时监测领域具有极大的发展空间,但仍存在监测精度不足、难以全程监测、在体实验不足等问题,无法实现临床应用.需要进一步研究可实现消融区和过渡区准确检测、实时性强...     

基于超声衰减系数的微波热疗无损测温

目的 热疗的引导、疗效及剂量控制都需要温度监测,本文旨在探索一种基于超声衰减系数的微波热疗无损测温新方法.方法 利用水浴加热实验系统,以新鲜体外猪肝组织为研究对象,通过采集不同温度下的超声原始回波信号,分析不同温度下组织的超声衰减系数,建立超声衰减系数与温度相关性模型,用于微波加热实验过程中温度的检测.结果 超声衰减系数与温度相关性模型为:超声衰减系数=0.513×温度-0.80.超声衰减系数在微波热疗低温段(≤50℃)测温误差较小(＜5℃),在高温段(＞50℃)测温误差较大(＞10℃).结论 超声衰减系数可用于常规热疗无损测温.微波热疗温度分布不均使得检测较为困难.利用正常与热凝固组织超声衰减系数的差异进行热凝固区的检测具有一定优势.     

肿瘤热消融影像导航技术研究进展

热消融技术已成为肿瘤治疗的重要手段之一,影像导航是热消融治疗精确定位的必要保证.本文就近年来国内外关于肿瘤热消融治疗中影像导航关键技术的研究进展进行综述,主要包括多模态影像配准与融合技术、电磁/光学跟踪技术、导航系统和消融机器人技术.多模态影像配准技术的未来发展方向是精度高、鲁棒性好、速度快、全自动的非刚性配准,而定位精度更高、作用范围更广的电磁跟踪将是肿瘤热消融影像导航中跟踪系统的发展方向.商业化电磁/光学跟踪系统和导航系统主要为国外厂商垄断,国内需加大研究力度,争取自主研发出具有竞争力的产品.国内对消融机器人系统的研究已具备一定基础,下一步需提高精度和安全性,争取早日应用于临床.     

超声引导介入治疗术中图像配准技术的研究进展

超声成像因其具有实时、无创、低成本、无辐射、电磁兼容性好等优点,已普遍用于临床影像引导的介入治疗。但超声图像存在对许多病灶难以分辨的问题,很难准确显示肿瘤的空间位置和形状信息,因此将术前CT/MRI图像与术中实时超声图像进行配准,通过多模态影像相互补偿,以获得更可靠的治疗信息,而如何实时并准确地对超声和CT/MRI图像进行配准成为介入治疗中的关键问题。本文就超声引导介入治疗术中配准技术的研究进展进行综述。     

肝肿瘤热消融机器人定位导航系统的研究

目的 设计一种结合计算机辅助手术路径规划、电磁定位和机器人技术的肝肿瘤热消融机器人定位导航系统,利用机械臂将消融针精准定位在规划的进针路径上.方法 将介入热消融治疗的临床需求量化为多项约束条件,使用加权求和方法求解多目标优化问题,实现计算机辅助手术路径规划.导航定位系统中存在多个坐标系,使用基于成对点集配准的奇异值分解算法完成空间坐标转换,将规划的手术路径映射到机器人坐标系下.构建机械臂目标位置和姿态矩阵,利用运动学方法求解各关节角度,从而将机械臂定位在规划的进针路径上.最后以本文设计的导航系统作为穿刺实验组,常规穿刺方法作为对照组,利用腹部体模进行系统精度验证.结果 使用本系统进行穿刺的平均进针误差(1.11 mm)、平均进针次数(1次)、平均进针时间(11.4 s)都明显优于常规的穿刺方法(5.38 mm、4.6次、62.2 s).结论 基于图像处理、电磁定位和机器人技术构建的热消融机器人定位导航系统能够降低手术穿刺难度,提高消融治疗效率.     

超声零差K分布模型仿真研究

目的零差K分布模型是最具有物理意义的超声背向散射信号包络统计分布模型,主要参数包括k(相干散射与弥漫散射的比值)和μ(有效散射子个数),但目前尚缺乏k、μ参数估计算法的系统对比研究,本文系统阐述零差K模型及其参数估算方法,并通过计算机仿真对比研究各类估算算法的性能。方法利用蒙特卡洛仿真产生独立同分布的超声背向散射信号包络样本,利用零差K模型参数估算算法对k和μ参数进行估计,包括偶数阶矩法(Dutt-Greenleaf法和Prager-Berman法)、小数阶矩法、RSK法和XU统计法;最后,进行10组仿真实验,每组进行1 000次仿真,对比分析各类估计算法的性能,包括排除次数、估算误差和运行时间等参数。结果 Dutt-Greenleaf法、Prager-Berman法、小数阶矩法、RSK法和XU统计法的平均排除次数分别为474、915、672、0、0;参数k平均估算误差分别为31. 2%、55. 8%、122. 2%、12. 8%、20. 6%;参数μ平均估算误差分别为23. 2%、41. 9%、16. 3%、6. 8%、3. 0%;平均运行时间分别为0. 72 s、0. 85 s、1. 38 s、298. 34 s、109. 53 s。结论在零差K分布模型参数估计方法中,(1) Dutt-Greenleaf法、Prager-Berman法和小数阶矩法的排除次数较高,RSK法和XU统计法基本无排除;(2) RSK法的k平均估算误差最小,XU统计法的μ平均估算误差最小;(3) Dutt-Greenleaf法、Prager-Berman法、小数阶矩法的平均运行时间远少于RSK法和XU统计法。