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数字医学与计算机辅助手术的发展及临床应用
医学影像三维后处理能为诊断、临床、科研和教学提供帮助，服务临床或许是其终极目的。青岛大学医学院附属医院副院长董蒨及其所领衔的团队，围绕国家“十二五”科技支撑计划课题“小儿肝脏肿瘤手术治疗临床决策系统开发”进行了开拓性的研究。“海信双子3D医学影像与计算机手术辅助系统（Higemi）”是该课题的阶段性成果，该系统可以帮助医生了解肝脏肿瘤病灶与肝内管道系统的相互关系，进行术前的切除可行性分析及手术规划。该团队的所做的工作，是对影像服务临床的有益探索，对今后的相关研究有一定的借鉴意义。
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技术聚集
中国医院协会信息管理专业委员会青年委员，云南省医院协会信息管理专业技术委员会委员，云南省医学会数字医学分会委员，中关村移动互联网产业联盟移动医疗专委会委员。
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数字医学与计算机辅助手术设备的发展趋势
随着信息科学的突飞猛进，信息技术与医学相结合形成的数字医学迅速发展、广泛应用，根本性地改变了传统医学的教学、科研与临床医疗，这种改变不仅是在行为方式、工作方式层面，甚至可以说是思维方式的革命，这种变革将医学引入了一个丰富多彩的数字化时代。
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论医学图书馆学科化服务之核心要素
在学科化服务实践的基础上,结合信息技术发展现状,通过对图书馆的长远建设发展、可持续学科化服务的思考,将医学图书馆学科化服务的核心概括为资源建设是基础、泛在服务是未来、技术支撑是关键、特色服务是亮点4句话,并详细阐述了图书馆如何从这4个方面深入开展学科化服务.
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基于PACS的医学课件自动生成系统的研究
PACS(Picture Archiving and Communication System)影像存储与通信系统是一种利用计算机技术、网络技术、大容量存储技术等现代信息技术将各种数字医学图像安全存档并快速提取的计算机管理信息系统.它将影像设备中的图像通过各种接口接收过来,采用数字化的方式存储管理,以方便图像信息在整个医院多媒体网络中自由传输,从而实现真正意义上的无纸无胶片化.它不仅可以提高医院的管理水平,提高工作效率,而且可以大幅度节约成本.
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从易经到数字医学
数是事物的本源,世界上的一切事物都是由数产生和表达的.《易经》是中国传统文化的结晶,为群经之首,并以数为核心,蕴含深刻的宇宙观和方法论,对医学有重大影响.数字医学作为信息技术与医学及多学科交叉的新学科正在兴起,使临床诊治更加个体化、精确化、微创化和远程化.将《易经》和数字医学联系起来、结合起来,必将升华医学思想,改善医疗观念,促进队伍建设.
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有限元技术在退变性腰椎侧凸手术治疗中的应用
退变性腰椎侧凸(degenerative lumbar scoliosis,DLS)近年来成为困扰老年人生活质量的疾病之一,它的手术方案制定更是医生们讨论的焦点,有限元技术在DLS手术中的应用很广泛,利用三维重建、有限元分析等技术可以大大提高手术精准度,降低了该疾病手术治疗的风险,提高手术的成功率.
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肋骨X线成像技术及其临床应用
21世纪是数字化和网络技术飞速发展的世纪,医院服务水平、诊治水平不断提高.X射线发现并应用于医学影像领域至今的一个多世纪里,随着科学技术、电子计算机、信息和网络技术的飞速发展和普及,医学影像技术的发展进入了全新的数字医学影像时代.X线成像技术的进展,经历了胶片-增感屏成像技术、影像增强器成像技术、数字化成像技术的历史发展进程.图像信息的数字化是普通放射科X线发展的必然趋势.CR(计算机摄片技术)和DR(数字或直接摄影技术)是解决普通放射科X线成像数字化的佳途径.
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基于运动想象的脑机接口残疾人游戏辅助平台的设计与应用
为有运动功能障碍的残疾人设计了一个实时的脑机接口游戏辅助平台,该系统能够通过采集被试者的大脑皮质脑电信号,对其进行分析并将结果作为电脑游戏的一种输入装置,从而实现通过人的思维活动来操作游戏的基本功能.采用COM技术使得该平台具有较强的可扩展性,可以满足多种类犁脑机接口操作游戏的解决方案.文章主要介绍其中的一种--基于运动想象的脑机接口对游戏的控制.该类型的脑机接口利用的是人在做运动想象时产生的脑电特征信号,将其转化为向左,向右或不运动3个控制信号,然后作为一个简单赛车游戏的玩家输入控制信息,从而实现操作游戏的功能.
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应用Neuroscan脑电记录系统评价概念相似汉字与图片加工的事件相关电位差异
背景:已经证明大脑对具体的词和抽象的词处理方式是不一样的,许多事件相关电位实验证明脑对图片和文字的信息处理也是不同的.目的:以事件相关电位验证概念相似的汉字和图片在大脑中的处理模式是否相同.设计、时间及地点:2007-09/2008-01在蓝天学院信息技术研究所完成多刺激物的Oddball实验模式.受试者:被试为12名健康大学生,男生8名,女生4名,平均年龄22岁.刺激材料包括5个物体图片和5个概念相关的中文词,出现概率均为10%.方法:一次实验全过程包含2个子实验,在实验1中,以图片为靶刺激,相关的中文词作为相关非靶刺激,其他的为非靶刺激;而在实验2中将中文词作为靶刺激,相关的图片作为相关非靶刺激.采用心理数数的方式计算靶刺激,通过Neuroscan脑电记录系统进行诱发电位的采集、放大和处理.主要观察指标:受试者对靶刺激和非靶刺激是否会产生P300,以及P300的波幅.结果:实验1中靶刺激诱发出明显的P300,相关非靶刺激和其他非靶刺激未能诱发明显的P300.实验2靶刺激和相关非靶刺激都诱发出明显的P300,尽管相关非靶刺激诱发的波幅比较小,其他非靶刺激未能诱发P300.结论:2个实验出现不同的效果表明有概念联系的图片和中文词在大脑中存在不同的处理模式.
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口腔正畸模型计算机辅助测量分析系统
利用CCD数字图像获取技术采集牙模的数字图像,基于Windows平台及其Visual C++6.0开发工具,借助于MS SQL Server数据库技术对牙模图像的数据进行维护和管理,研究与开发了口腔正畸模型的计算机辅助测量分析系统.系统设计主要以牙弓形态测量与分析为基础,针对口腔正畸临床诊断及临床操作的需要而进行的.系统包括3个子系统,分别是牙(牙合)模型的病历管理系统、测量系统和分析系统.研究结果表明,口腔正畸模型的计算机辅助测量取代手工测量方式,可提高参数测量分析水平,减少口腔正畸模型的测量误差.
关键词： 计算机辅助测量与分析 口腔正畸学 牙(牙合)模型测量 数字医学 -
meta-analysis中双变量为二分类变量的效应量估计
分组变量和结局变量均为二分类变量的研究在医学研究中是比较常见的,结局变量表示为二分类的形式,研究者通常采用频数、百分比或比例等统计指标描述,相应的统计推断方法丰要为x2检验或两变量之间的关联性分析.对这类研究文献进行meta分析,需要考虑几种不同的情况.文章主要针对结局变量为二分类变量且分组变量也为二分类变量的几种不同条件下meta分析巾标准化均差效应量的近似估计进行讨论.
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基于SAPSO优化三维Otsu方法的医学图像分割算法
医学图像具有内容丰富多样、特征丰富、多尺度等特性,因此对医学图像的分割比一般图像的难度更大.针对上述问题,提出了基于改进粒子群优化三维Otsu方法的医学图像分割算法.由于三维Otsu方法计算量大,采用粒了群优化算法来搜索阈值向量,每个粒子代表一个可行的阈值向量,通过粒子群之间的协作来获得优阈值.由于粒子群优化算法容易陷入局部优解的的缺点,提出了模拟退火的粒子群优化方法,使其能够快速准确得到整体佳解,还能保持粒子群算法求解速度快的优点.后通过仿真实验得出了结论表明,所提出的方法不仅能得到理想的结果,而且计算量人大减少.
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电控液压膝关节控制方案设计及计算机实例仿真术
膝关节动力学问题是智能仿生人工腿应用研究中的重要内容.针对智能仿生人工假腿,提出了一种简单、通用的电控液压膝关节控制方案,并设计出膝关节似肢的基本结构,建立了非线性动力学模型,同时考虑到了关节间的摩擦问题.后,通过PD反馈控制器以及自适应控制器的计算机实例仿真实现了步态跟随,从而验证了理论的正确性、有效性.
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可视化仿真手术在活体肝移植中的应用价值
背景:目前影像学已不局限于罔像形态显示,还可以运用其原始数据来三维重建和可视化仿真手术,进一步指导临床手术.目的:利用64排螺旋CT扫描的原始数据,进行三维重建和可视化仿真手术,评价数字医学在活体肝移植临床手术中的应用价值.设计、时间及地点:个体化样本实验,于2007-11/2008-04存南方医科人学附属珠汀医院和华南师范大学计算机学院完成.材料:收集1例临床未发现肝胆系统疾病的供体和1例小肝癌患者(受体)64排螺旋CT扫描的数据.方法:利用自土开发的医学图像处理软件,对64排螺旋CT扫描数据进行程序分割和二维重建,将二维重建模型导入FreeForm Modeling System应用软件,虚拟出活体肝移植环境,应用其自带的PHANToM力反馈设备进行活体肝移植可视化仿真手术.主要观察指标:供体和受体腹部脏器三维模犁的构建.结果:腹部脏器三维模型重建后,能准确反映肝脏体积和解剖标志,通过设定肝脏透明度.能够清晰显示血管在肝内的走行:能模拟活体肝移植的手术环境.完成手术切割、缝合、血管吻合等过程,并且都具有力的反馈感觉.结论:二维重建和可视化仿真手术有助于于术医师感受个体化活体肝移植手术环境,了解肝脏及其管道系统的解剖结构及相互的空间结构,并演练手术步骤,比较不同手术方案,提高手术成功率和减少手术并发症.
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管道铸型标本断层摄影法对肝门静脉的三维重建
背景:以往的影像诊断中,主要观察二维图像,随着医学科技的发展及诊疗设备的不断更新,在三维空间里研究人体内小血管的分布,已成为今后解剖学研究的必然.目的:利用管道铸型标本断层摄影法对肝门静脉系统进行三维重建,为腹腔镜肝切除手术提供可靠的解剖学依据.设计、时间及地点:以成人新鲜尸体为观察对象,CT扫描计算机三维重建实验,于2007-10/2008-03在海南医学院解剖实验室和海南医学院附属医院CT室完成.对象:非肝胆疾病死亡成人新鲜标本10例,患者及家属自愿捐献.方法:预处理标本,经肝门静脉注入氧化铅与明胶混悬液,用美国QE Lights Speed VCT 64层CT连续扫描,利用CT自带软件进行三维重建,表面成像法显示其外部形态,透明成像法显示其内部管道系统.主要观察指标:门静脉的各级分支的出现以及管壁清晰度、饱满度.结果:横断面原始图像及其三维图像重建均达到满意的效果,可清晰显示5级以上门静脉分支,重建后的模型可以任意三维旋转.结论:管道铸型标本断层摄影法是肝门静脉系进行三维重建的一种有效技术方法,对腹腔镜肝外科术前计划制定和术中操作具有临床意义.
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设计与构建动脉粥样硬化相关基因数据库
随着分子生物学的深入研究,生物信息学数据呈指数增长,动脉粥样硬化相关基因的数据搜集和整理势在必行.因此,以NCBI维护的一级数据库作为核酸序列的信息来源,建立动脉粥样硬化相关基因专业二级数据库.该数据库基于Microsoft windows 2000 系统,以Access作为数据库管理系统平台,所有应用程序基于visual basic进行开发.到2007-11-30为止,动脉粥样硬化相关基因数据库中包括有127个相关基因,可通过关键词、染色体图和功能等方面查询数据.该数据库的构建为研究动脉粥样硬化分子生物学和相关疾病的致病机制提供了一个良好的平台.
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UG平台机器人辅助微创冠状动脉搭桥手术的创口术前规划
目前机器人辅助微创冠状动脉搭桥手术的创口规划停留在术前阅片,术中结合骨性标志决定手术方案的方式,个体差异大,依赖主观经验.缺乏客观衡量指标.针对现状,文章提出并实现了一套交互式创口术前规划方法.该方法首先根据解剖学知识和手术机器人运动学规律,建立了创u规划的优化标准,其次利用患者计算机断层扫描数据,重建患者心脏和肋骨模型,建立了交互式创口规划环境,具有创口放置和优选等功能.医生在该环境下进行虚拟创口放置,由计算机根据优化标准进行筛选,给出3个优创口位置用来通过内窥镜和左右器械.6例患者数据统计表明,在手术器械可操作性、灵活性、手术视野覆盖范围等指标上较传统方法有明显改善.此方法在通用计算机辅助设计软件平台上通过二次开发完成,使用直观,结果具有客观性.
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虚拟现实技术中的肝脏组织构建
基于X86架构开发的一套用于肝脏的教学、影像诊断与治疗的专业软件系统.利用MAYA为三维建模工具,以DirectX3D技术为主要的虚拟技术,人工智能、J2EE网络通信技术为辅助手段在计算机平台上建立肝脏模型.采用前沿的建模技术、人机交互技术和数据库系统,建立了一个关于肝脏的虚拟现实工作平台,实现了在虚拟工作台上对人体肝脏进行交互式的二维可视化,为远程医疗和教学提供了切实可行的解决方案,给虚拟环境下的肝脏研究提供广阔的应用空间.
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监测脉搏波传导时间的无线传感器网络系统术
随着无线传感器网络技术的出现,低负荷医学监测技术发生了革命性的变化.文章运用无线传感器网络技术设计了心电和脉搏波无线传感器组成整个监测系统,同步测量头部颞浅动脉脉搏波信号和体表心电信号,以及计算脉搏波传导时间.此心电和脉搏波无线传感器的体积小,且采用纽扣电池供电,彼此之间的时间同步精度小于l ms.计算出的脉搏波传导时间随缓慢深呼吸而相应变化.提示由具有体积小、功耗低和时间同步精度岛等特点的心电和脉搏波无线传感器组成的监测系统能够在作业条件下连续低负荷监测脉搏波传导时间.
