基于血管平行性和拓扑性的冠脉树分割
摘要： 本研究提出了一种基于血管平行性和拓扑性的冠脉树分割方法.利用冠脉的曲率和平行性,获取冠脉段的边缘;利用冠脉的连通性和拓扑性,获取整个冠脉树的边缘.本方法的优点是,冠脉树的跟踪是从中心初始点到冠脉的末梢点,跟踪冠脉树的拓扑结构与真实冠脉的拓扑结构接近,解决了大冠脉段分支被分成几段的缺点,使冠脉段达到了很好的连续性;利用血管边缘的平行性和连通性,能找出准确冠脉的配对边缘,很好的解决了由三维图像投影为二维图像冠脉之间的部分重叠和遮挡问题.上述方法能获取完整、单连通和单像素的冠脉树边缘.实验结果表明,本研究提出的方法有很好的准确性.
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交联对氧化纤维素/蚕丝蛋白复合膜结构和性能的影响
本研究的目的是探讨交联剂对纳米细菌纤维素/蚕丝蛋白复合物的理化性能的影响.一种方法是将细菌纤维素膜和氧化的细菌纤维素膜分别与蚕丝蛋白溶液直接混合;另一种方法是两者混合时加入交联剂.对复合膜进行傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振光谱(NMR)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和力学强度测试分析.FTIR、NMR等结果表明蚕丝蛋白能结合在氧化的细菌纤维素膜上,XPS表明无论是否加交联剂,C1s、O1s和N1s能谱峰没有显著不同.BC/SF复合膜,未加交联剂的C/N摩尔比与加交联剂的C/N摩尔比相比较,从9.63减到3.94,而TBC/SF的C/N比从5.03增到7.41.FE-SEM表明加入交联剂组的膜表面比较平整,结构有明显改变,力学强度测试表明未加交联剂TBC/SF和加交联剂TBC/SF的断裂伸长率比较,有显著性差异(P＜0.01).通过添加交联剂所制得的复合膜的性能更好,并且在医用材料方面尤其在细胞化的血管支架方面的应用有一定的前景.
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基于双目视觉的呼吸运动实时跟踪方法研究
探讨一种基于双目视觉实时监测和跟踪人体的呼吸运动情况,减少肿瘤靶区组织因呼吸等运动产生位移而引起的治疗误差,以实现在放疗过程中减少呼吸运动对精确放疗产生的影响.采用放置治疗床上方的双摄像机,实时采集带有标记物的图片传送给计算机,使用余弦算法对放置胸腹体表的标记物进行特征识别,对视差信息进行图片匹配,采用双目视觉和小孔成像原理计算标记物三维坐标,通过监测标记物随时间变化的具体坐标可获取标记物是否因呼吸等运动产生位移.实验中,实时测量9个标记物的三维坐标.实验结果表明,9个体表标记物的测量值与实际值之间的平均误差小于±1 mm,其标准误差值小于0.12 mm,且计算一次9个标记物三维坐标需要35 ms.基于双目视觉的呼吸运动跟踪是一种高精度、良好实时性与稳定性的跟踪方法,可以减少呼吸运动对精确放疗产生的影响.
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基于声换能器特性的三维磁感应磁声成像重建算法
为了完善磁感应磁声成像算法,使其在真实声检测系统下都适用,研究声换能器特性对磁感应磁声成像重建效果的影响.依据换能器声场分布测量数据,采用插值方法建立真实声换能器三维声场分布模型,利用格林函数法及离散化方法建立磁感应磁声成像正逆问题算法.为了验证该算法,分别采用球扫描和柱扫描方式进行仿真.基于S-L CT仿真模型建立三维仿体电导率模型,用有限元方法对瞬态电磁场进行分析,根据计算的涡流分布结果,使用Matlab进行数值计算.仿真结果表明:该算法可基本重建出原始力源的分布,重建图像的相关系数分别达到98.49％和94.96％,对一般声换能器比较适用.该研究为进一步的实验研究和实验重建的精确性提供理论依据.
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经颅交流电刺激对心理旋转认知过程的影响
经颅交流电刺激(tACS)是一种通过在头皮施加微弱交流电刺激、从而进行神经调节的非侵入刺激技术,已经被证实可以调节大脑的认知功能.心理旋转是一种想像客体或自身旋转的空间表征转换能力,是衡量空间认知能力的重要标尺之一.探索tACS对心理旋转认知能力的影响,利用心理旋转实验范式,以行为学表现和ERP、ERD等电生理参数作为主要评判指标,分析tACS对心理旋转产生的作用.行为学结果表明,alpha节律的tACS可以显著减少反映时间(P＜0.05),并且反映时随着刺激图片旋转角度的增加先增大后减小.比较对照组和8 ～12 Hz刺激组的心理旋转相关的负波(RRN),发现刺激组的RRN幅值比对照组幅值低(刺激组vs对照组,P＜0.05),同时发现RRN幅值随着刺激图片旋转角度的增加呈现先降低后升高的趋势.时频分析结果显示,刺激组的alpha和beta频段的事件相关去同步(ERD)现象比对照组更弱(刺激组vs对照组,JP＜0.05),且ERD开始时间更早.有研究表明,ERD强弱与大脑激活水平有关,说明tACS作用后,大脑激活水平降低;进而提示tACS可以提高被试的心理旋转能力,有望成为提高空间认知能力的新途径.
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基于投影纹理映射的球面斜投影校正方法研究及其应用
临床上采用平面显示屏幕的视功能诊疗设备,因视场角过小,无法模拟自然视觉环境,影响视功能的诊疗效果.本研究自主研发一种半球投射式的显示装置,对球面屏幕和斜投影所导致的几何失真问题,提出了一种基于投影纹理映射的球面斜投影校正方法,投射后的图像畸变小、效果好,接近自然视觉环境,改善视功能的诊疗效果.该方法假设人眼和投影仪满足针孔模型,根据投影系统的几何参数,利用OpenGL构建投影系统的计算机三维模型,将观察者视为投影仪设置投影矩阵,并将被投影图像映射到屏幕上,然后将投影仪视为观察者设置模型视图矩阵获得所需的预变形图像.该预变形图像由诊疗环境中的投影系统所使用,实现图像的几何校正.实验结果表明:该方法校正后的图像失真较小,矩形度为0.985 7；对640像素×400像素的图像平均处理时间约为0.031 s,能够较好地符合临床上视功能诊疗要求.
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无心跳供体肺支气管内气体二次流动特性分析
无心跳供体(NHBD)肺有望解决临床供肺严重不足的问题,肺内低温通气被公认为是NHBD肺在体低温保护的有效方法之一.通过建立3D非对称四级支气管模型,借助计算流体动力学(CFD)方法,分别研究在3种被动呼吸频率(0.125、0.25、0.5 Hz)条件下肺支气管内的二次流结构特性.研究结果表明,被动吸气时主支气管截面上不存在二次流结构,且截面上大无量纲速度差分别为0.67(@0.125 Hz)、0.5(@0.25 Hz)和0.3(@0.5Hz),但在被动呼气时存在明显的二次流结构,且其截面大无量纲速度差增大到1.25、1.1和1.06;随着支气管级数的增加,无论是吸气还是呼气状态,其对应截面上都存在明显的二次流动结构,但呼吸频率对其截面上大无量纲速度差变化的影响不大(维持在1.0左右);总体来讲,左肺各支气管内的流动结构比右肺要复杂一些,这与左右支气管的不对称结构有关.该研究明确了低温保护性气体在NHBD肺支气管内的流动总是伴随着二次流的特性,这对于进一步探索其临床保护工艺研究具有重要的指导意义.
关键词： 无心跳供体肺(NHBD) 支气管 二次流 低温通气 -
全方向M型心动图中非功能运动的分离和修正
由于受到血液的冲击和周围肌肉的牵拉,B超探测到的心脏运动包含了功能性和非功能性两种运动,由此获得的心动波形图不能准确反映心脏的功能.首先采用改进的Canny算法并辅以改进的径向灰度搜索算法提取左心室短轴轮廓,然后使用基于傅里叶描述子的运动提取方法和质心主轴法获取心脏的非功能性运动,并从复合运动中剔除非功能性运动.基于该方法得到的心动曲线消除了心动波形图中的多线、偏移和被平滑等现象,经修正后的采样方向线能够跟随心脏特定结构的各方向平移,没有出现心动曲线随非功能运动位移和特征点失落等情况,可更准确地反映心脏结构特定部位的功能性运动.
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基于层次式优化的多幅眼底图像融合方法
针对眼底图像配准后直接叠加产生的接缝及如何保证多幅图像融合后细节信息不丢失的问题,提出层次式优化的多频带眼底图像融合方法.该方法通过多阈值分割获取掩模图像并计算其欧式距离得到各层次图像蒙版;根据欧氏距离值及拉普拉斯能量和设计每层蒙版图像的改进加权系数.构建基于信息熵、空间频率和清晰度的图像融合联合客观评价方法进行分析.后,利用配准误差及重叠率对图像序列进行分组融合后进入下一层,对于奇数幅图像序列中没有组合的图像直接放入下一层.再根据分组规则重新分组进行优化融合,实现层次式的多幅眼底图像优化融合.通过对75组取自福建省附属第一医院眼科及眼底相机实验系统的图像序列,涉及4 898组图像对(正常眼底图像2 952对,病变眼底图像1 946对)进行测试与验证,结果表明,提出方法在有效除去拼接缝的同时,融合图像在重叠区域的RMSE值约为(0.1士0.05)像素.提出的融合方法在客观评价和主观视觉效果之间取得了较好的平衡.
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改性细菌纤维素/羟基磷灰石复合多孔支架合成方法的研究
探讨不同合成方法对改性细菌纤维素/羟基磷灰石复合支架微观结构和性能的影响.采用原位复合法、物理混合法及生物矿化法制备改性细菌纤维素(TBC)与羟基磷灰石(HA)复合多孔支架,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDX)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外变换光谱(ATR-FTI)对不同方法合成的产物进行微观结构表征,同时通过力学实验确定不同支架的力学性能参数.SEM和ATR-FTI等结果表明,采用原位复合法、物理混合法及生物矿化法都可以成功地将HA复合在TBC的纳米纤维上,但是复合的机理各不相同.原位复合法中HA纳米颗粒是以螯合键的方式与TBC纳米纤维上的羧基联合,而物理混合和生物矿化法HA纳米颗粒是采用静电吸附的方式复合在TBC纤维上.XRD表明,不同方法合成的支架都出现了明显的(211)峰,但峰的形态有明显的差别.力学测试结果表明,复合后产物的力学性能也有很大的差异,采用原位复合的支架强度低,复合后支架强度由4.67 MPa迅速减小到1.00 MPa,而用生物矿化复合的支架强度高,复合后支架强度由4.67 MPa增加到到5.55 MPa.通过对不同方法合成的复合支架微观结构的表征和分析,为骨组织工程支架的设计提供依据.
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利用脉搏波传播时间计算动脉血压的研究
本研究的目的是研究动脉血压和脉搏波传播时间的关系,探讨通过脉搏波传播时间计算动脉血压的可靠性.采用麻省理工学院MIMIC数据库,通过心电和光电容积脉搏波计算得到脉搏波传播时间,通过有创动脉血压获得平均动脉压,使用线性回归方法分段求得脉搏波传播时间和平均动脉压之间的线性方程,应用该方程结合脉搏波传播时间计算动脉血压,并与实际血压比较评价算法的效果.结果表明,脉搏波传播时间和动脉血压存在负相关关系,在一定时间范围内,可通过脉搏波传播时间计算平均动脉压,均方根误差小于5 mmHg.对临床采集数据的分析同样说明,通过脉搏波传播时间计算动脉血压是可行的.
