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基于影像特征的颅内动脉瘤三维血流动力学模型建立方法
血流动力学的状态参数及其变化的研究是认识动脉瘤的发生、发展和破裂以及风险预测的机理.本文提出了一种基于DSA图像的颅内动脉瘤的3D血流动力学模型的建立方法.该模型将成为进一步分析血流动力学因素作用的基础.
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CT三维表面重建辅助颌面部整形手术的初步研究
在计算机Windows 2000环境下,用C++语言编写,并通过CT扫描、三维重建以及模拟手术等步骤对5例颌面部畸形患者进行虚拟手术,建立一个可进行虚拟颅面部整形手术的计算机系统.结果表明:利用CT三维表面重建辅助颅面部整形手术系统成功地摸拟进行了颌面部畸形整形手术.
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神经科学:基本原理、神经网络及其在医疗器械中的应用
人类的神经系统是自然界中已知的结构复杂、功能强大的信号处理系统.借助这个强大的中枢处理系统,及其敏锐的接收器和精密的效应器,人类终创造出了璀璨的文明和先进的科技.本文将从分子和细胞层面逐步剖析和展示人类神经系统的构造和功能,并介绍在现有条件下科研人员为研究人类神经系统采用的技术手段和获得的成果及这些成果在医疗器械行业中的应用.
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CT/MRI图像融合技术在骨盆恶性肿瘤手术切除与功能重建中的应用
目的 分析CT/MRI图像融合及其衍生技术在骨盆恶性肿瘤手术切除与功能重建中的作用及意义.方法 回顾分析2012年1月至2017年1月四川大学华西医院收治的126例骨盆恶性肿瘤患者的病历资料,从中选取10例接受基于CT/MRI图像融合的三维打印导板截骨辅助半骨盆切除假体重建手术患者.男6例,女4例,平均年龄31岁(17～54岁).累及骨盆范围:Ⅱ区和Ⅲ区5例,Ⅰ区和Ⅳ区3例,Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅳ区2例.术前经活检或前次手术明确病理诊断:骨肉瘤4例,软骨肉瘤2例,侵袭性骨巨细胞瘤2例,转移性腺癌1例,浆细胞瘤1例.基于CT/MRI图像融合技术进行计算机模拟手术,通过三维打印模型体外模拟手术优化手术方案,运用计算机辅助设计(CAD)和三维打印技术指导手术切除与功能重建.分析肿瘤切除的外科边界、手术时间、术中出血量、术后并发症、住院时间以及术后功能恢复情况等.结果 10例患者均按术前计划完成手术.肿瘤标本经病理学验证为广泛性切除7例,边缘性切除3例.中位随访时间8个月(3～48个月),平均手术时间5.8 h(4～7 h),平均术中出血量1239 ml(600～2200 ml),平均住院时间15 d.术后均未出现肿瘤局部复发,2例患者因术后肺转移病死,1例患者浅部感染经换药后痊愈,2例患者深部感染经扩创后痊愈.1例患者假体脱位,予以手术切开复位,术后X线示假体位置良好.术后1,3,6及12个月平均MSTS 93评分别为18.4,22.8,23.2和23.8分.结论 基于CT/MRI图像融合的三维打印导板辅助半骨盆切除技术有助于骨盆肿瘤的精确切除及重建.
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考虑多阶段抽样设计的误差估计
多阶段随机抽样是公共卫生开展人群抽样调查的常用设计.多阶段抽样设计下获得的样本具有复杂样本的特征,存在群效应或数据不独立,若不考虑抽样设计,通常会低估抽样误差或增加统计推断Ⅰ类错误的风险.由于复杂样本误差估计形式较复杂,目前常用统计软件均默认采用极群方差估计策略来简化样本结构,即假设样本来自于一阶段整群抽样,忽略除第一阶段抽样外的所有抽样设计,从而实现对误差的近似估计.然而,在初级抽样单元入样比较高时,后继抽样阶段对误差的贡献不可忽略,极群方差估计策略可能导致无效的误差估计.本文旨在介绍考虑多阶段抽样设计下的误差估计方法,并通过对现实数据进行多阶段模拟抽样,探讨在不同抽样设计下,极群方差估计策略和考虑多阶段抽样设计下的误差估计差异.模拟结果显示,随初级抽样单元入样比的增加,极群方差估计策略估计的误差出现不同程度的偏倚,且随入样比增加偏倚加重;而考虑多阶段抽样设计下的误差估计则较准确反映误差水平,可得到准确的统计推断结果.
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应用系统动力学模型对SARS疫情传播及主要防控措施效果的计算机模拟仿真研究
目的(1)应用系统动力学方法建立数学模型,宏观地模拟严重急性呼吸综合征(SARS)疫情在自然人群和医院内传播的过程,以及患者通过就诊和社区隔离措施移出传播链的过程.(2)通过计算机对该模型的仿真模拟,分析在突发SARS疫情的情况下,代表主要防控措施的变量对疫情曲线的影响模式和相对强度.(3)重点分析发热监测措施对疫情的影响,根据分析结果对今后SARS防控工作提出政策建议.方法采用面访、问卷调查、文献检索、个案分析等方式,获取SARS传播的重要参数.应用系统动力学理论及计算机仿真系统建立数学模型,并进行What-if仿真分析.结果建立了能够反映SARS自然传播、患者就诊及医院内传播、社区隔离措施、发热监测过程的计算机仿真模型,通过宏观模拟SARS患者从发病到被移出传播链的过程得出下列结果:(1)患者从发病到就诊的时间、患者每日平均接触人数、就诊时医院内接触人数等是对SARS的院内、院外传播过程影响大的几个变量;(2)隔离强度、接诊医生对SARS的警惕性、医院通风消毒、医院优化患者流动路线、医生防护强度是影响疫情控制的主要变量;(3)医院入口的体温筛查措施对疫情控制的作用不大.结论按照目前制定的SARS防治预案,卫生系统能够快速控制突发的SARS疫情.
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基于设计和基于模型方法在复杂抽样数据统计描述中的模拟比较研究
目的 比较基于设计和基于模型方法在复杂样本统计描述中的表现.方法 以2010年中国慢性病及其危险因素监测的收缩压(SBP)和血压升高率为材料,利用多阶段随机抽样模拟抽取1 000次(样本量均为2 000名),同时赋予样本随年龄增加而变大的应答率,使样本年龄结构偏离目标人群.以均方误差(MSE)和95％可信区间(CI)覆盖参数的概率为评价标准,比较基于设计方法,基于模型的常规方法和多水平模型对均数和率进行统计描述时的表现.结果 常规方法、基于设计方法和多水平模型在估计SBP均数时,MSE分别为6.41、1.38和5.86,基于设计方法表现好;3种方法估计的95％ CI覆盖总体参数的概率分别为24.7％、97.5％和84.3％,常规方法和多水平模型均可导致统计推断Ⅰ类错误概率增加.估计血压升高率时,基于设计方法的MSE为4.80,表现优于常规方法(20.9)和多水平模型(17.2);而常规方法95％ CI包含总体参数的概率仅为29.4％,多水平模型为86.4％,均低于基于设计的方法(97.3％).结论 对样本结构存在系统偏差的复杂抽样数据进行统计描述时,基于设计方法在估计的无偏性和统计推断的有效性方面均优于常规方法和多水平模型,应作为首选方法.
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人群就医行为模拟在医疗卫生服务系统动力学建模研究中的应用
目的 构建医疗卫生服务系统模型的人群就医选择的动力学模块,仿真模拟并分析人群行为对系统结构的影响,探讨系统资源结构演化的动力机制.方法 数据主要来自国家三次卫生服务调查资料和国家统计年鉴资料;HDS模型的构建和人群就医行为的模拟使用系统动力学理论与方法.结果 构建医疗卫生服务系统动力学模型的人群就医选择模拟功能模块;模型模拟结果符合预期,人群就医选择模型仿真模拟结果具有较好的真实性和稳定性.结论 人群就医选择的动力学模块是HDS建模研究的核心内容之一,是应用系统动力学理论和方法进行HDS结构演化模拟的关键步骤,模型的构建将为政策试验组的干预试验提供平台.
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医院病房楼火灾特性及人员疏散研究
作者通过文献综述法总结医院病房楼的火灾特点,在研究国内外学者成果的基础上结合具体案例,给出了病房楼内人员分布密度及人员疏散速度,利用Pathfinder疏散模拟软件模拟病房楼的人员疏散,得到正常状态、安全出口阻塞、锁闭等情况下的安全疏散时间,并结合工作实际给出消防安全管理的建议.
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颈椎有限元分析模型的应用和进展
有限元分析法(FEA)是一种在工程学中广泛应用的方法,初应用于模拟并且解决各种工程力学、热学、电磁学等物理问题.其基本原理是将一个由无数个质点组成并且由无限个自由度连续体近似为有限个单元所组成的集体.后来逐渐将有限元方法应用于骨科生物力学的研究,建立了早的颈椎有限元模型.近年来随着计算机和软件技术突飞猛进,有限元法在颈椎生物力学研究中的利用日益广泛与深入.
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川芎活血化瘀和行气止痛作用的计算机模拟研究
目的:从分子层面研究川芎活血化瘀与行气止痛的作用特征,为其临床应用提供实验依据.方法:利用配体聚类和化学空间研究川芎所含化合物的物理化学性质;利用分子对接和生物网络研究川芎活血化瘀与行气止痛的作用特征.结果:川芎中的化合物分为10类,在化学空间具有很好的分散性;所建的网络模型中,活血化瘀与行气止痛作用网络的特征分布存在部分的相似之处,其网络中每个化合物的平均靶点数分别为2.67和2.22,而且,网络中化合物的总数为30,反映川芎的多成分-多靶点作用.结论:计算机模拟直观显示了川芎活血化瘀与行气止痛的作用特征异同点,从分子层面揭示川芎的多靶点作用,为其具有不同功效提供解释.
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基于计算机模拟研究治疗骨性关节炎祛风湿和活血化瘀中药的分子特征
目的:研究治疗骨性关节炎的祛风湿和活血化瘀中药分子特征,为其配伍提供实验依据.方法:利用分子相似性、描述符计算、主成分分析等计算方法描述祛风湿和活血化瘀中药分子的特征.结果:祛风湿和活血化瘀中药的分子在结构特征和物理化学性质上存在相似之处,在化学空间上也有相同的区域.结论:祛风湿和活血化瘀中药在骨性关节炎临床上配伍使用存在潜在的协同作用,在一定程度上揭示两者配伍的合理性.
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经络腧穴与筋膜学的相关性探讨——数字人研究的启发
目的:探讨经络腧穴与筋膜系统存在的相关性.方法:将筋膜学与结缔组织扫描所见之线条和珠串样结构与传统经络、腧穴结合起来,透过筋膜学看经络腧穴.结果:发现了两者具有高度相关性.结论:通过筋膜学假说,可以对经络腧穴的概念、功效、临床运用以及作用机制作出初步解释.
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青风藤治疗骨性关节炎药效物质基础多靶导向作用的计算机模拟研究
目的 探讨青风藤治疗骨性关节炎( osteoarthritis,OA)的药效物质基础,并对青风藤多靶导向作用做出药效学阐释.方法 (1)构建青风藤化学成分分子数据库,应用分子对接探讨其与OA重要靶标的相互作用；(2)构建青风藤所含分子配体-靶作用网络及DrugBank药物库中有关OA的药物分子配体-靶作用网络,分析其网络特征,阐明青风藤治疗OA作用机制和特点.结果 青风藤中共有14个化学成分分子与2个及2个以上靶点相互作用,其中6个化学成分分子对4个及4个以上靶点有作用效应.青风藤分子配体-靶作用网络与药物分子配体-靶作用网络的轮廓和特征相似.结论 青风藤存在多成分、多靶导向效应,且部分成分存在多靶导向效应,为青风藤治疗OA的药效学分子机制提供了解释,同时也为寻找治疗OA的新型药物提供一定的参考和借鉴.
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气管、支气管狭窄患者计算机气流动力学模拟参数改变及其临床意义
目的：探讨气管、支气管狭窄患者气流动力学参数的改变及意义。方法选取2011年1月—2015年12月徐州医学院附属医院40例气管、支气管狭窄患者(观察组)及40名健康体检者(对照组)的临床、影像及肺功能资料进行回顾性分析。依据病变部位不同观察组又分为气管狭窄组、支气管狭窄组各20例；其中恶性狭窄38例,气道狭窄程度>50%者30例,腔外型狭窄为20例,弥漫型狭窄22例,偏心性狭窄37例。应用螺旋CT机采集感兴趣区DICOM数据,利用医学影像3D重建软件建立气道几何模型；将肺功能数据施加到几何模型出入口边界后,应用计算机流体力学分析软件进行气道气流动力学模拟,记录感兴趣区气流动力学截面积、流速、体积流量等参数进行统计学分析,不同参数组内比较采用配对t检验。结果所有研究对象气流动力学研究模型成功建立。气管、支气管狭窄组狭窄处流速分别为(1764±1484) cm/s、(156±57) cm/s,流量分别为(1565±963)mL/s、(310±99)mL/s,均高于同组气管、支气管入口流速及流量(P<0.05或P<0.01)；支气管狭窄组患侧支气管入口流速及流量为(82±35) cm/s及(79±32) mL/s,分别小于健侧支气管入口流速(211±83)cm/s及流量(184±68)mL/s(P值均<0.01)；在15例偏心性气管狭窄患者中,和原发病变同侧支气管入口流速及流量分别为(464±246) cm/s及(526±283) mL/s,高于病变对侧支气管入口流速(308±209)cm/s及流量(359±255)mL/s(P值均<0.05)。对照组气管及双侧支气管入口分别与气管、支气管中段流速及流量比较,差异均无统计学意义(P值均>0.05)。结论气管、支气管狭窄患者气流动力学参数存在着一定的病理性改变。气管狭窄引起狭窄处气体流速、流量增加,且偏心性狭窄影响两侧支气管气流；支气管狭窄则引起患侧进入气流减少。计算机气流动力学参数模拟可以融合多种检查数据,对研究该病呼吸病理生理及病情评估提供了一种新的综合性评价方法。
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毛细血管-组织氧传输数学模型与计算机模拟研究
目的 利用毛细血管-组织三维模型研究生物组织内氧传输,探讨毛细血管与组织间氧浓度分布特征及其可能的影响因素,为植入式葡萄糖传感器完全定量校正提供理论依据.方法 建立基本毛细血管-组织模型与复杂毛细血管-组织模型,利用考虑了毛细血管内自由氧和血红蛋白结合氧的对流扩散控制方程对毛细血管内氧传输进行模拟,利用扩散方程模拟组织内氧传输.结果 基本毛细血管-组织模型与复杂毛绌血管-组织模型下氧浓度呈沿血流方向减小的分布.静息状态下,肌肉组织内氧传输距离约为40 μm.组织大耗氧率增大、氧扩散系数减小、平均血流速度减小及毛细血管入口端氧分压降低时,平衡状态下组织内氧浓度降低.结论 成功建立了毛细血管-组织三维模型,利用该模型模拟毛细血管-组织氧传输的结果与经验数据或现象相符合.
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头颈直径比与假体安装参数对髋关节活动度影响的计算机模拟研究
观察不同头颈直径比股骨假体全髋置换中,髋关节假体安装参数对髋关节活动度的影响,并探讨杯与颈前倾角优化组合.建立全髋关节假体三维可视化计算机模型,计算满足两组不同髋关节活动度下,髋臼外展角每变化5°时相应的髋臼前倾角安装角度,并在以髋臼外展角为横坐标,髋臼前倾角为纵坐标的坐标系上描点、连线画图,并对数据进行分析.实验显示,颈干角135°,髋关节一般标准和严格标准活动度,髋臼杯前倾角(y)与股骨颈假体前倾角(X)的关系分别为y1=- 0.728X1+40.916,y2=- 0.7384 X2+46.456;允许的小髋臼外展角(OImin)和头颈直径比(GR)的关系分别为OImin'1=254.27GR1-3.172,OImin'2=230.58GR2-2.519.髋关节活动度和髋臼安装角度安全范围随着头颈直径比增大而增大；髋关节活动度要求越高,髋臼安装角度安全范围越小.可允许的小髋臼外展角随着头颈直径比的增大而变小.髋臼前倾角与股骨颈前倾角呈负相关.
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一种评价红细胞聚集的新方法:分形维数
本文根据分形理论,结合红细胞的随机运动及聚集体的不规则特征,提出了一种新的直观定量评价红细胞聚集的方法.首先介绍提取分形维数的实验方法,然后在计算机上进行红细胞聚集的模拟实验,以证明分形维数与聚集能存在相关性.结果说明以分形维数作为评价指标是可行的.后对这一新方法作简单的讨论.
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恒定梯度场磁共振成像脉冲序列研究
本研究提出了恒定梯度场下磁共振快速成像的方法.这种成像方法对磁体场强的要求不高(1500高斯),在相对较低的场强下具有成像速度快、对梯度场功放要求低、全开放设计等特点.本研究从磁体设计、射频脉冲波形、扩散效应几个方面进行了讨论,并提出了几种快速成像脉冲序列.后给出了用计算机模拟的初步成像结果.
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非均匀场中磁共振成像问题的研究
本文提出了非均匀场中磁共振成像及其复原方法.当主磁场及梯度场的误差场的分布是任意时,结果表明了这一方法对于模拟有误差场存在时的傅里叶-轭式断层(Fourier-zeugmatography)成像和自旋-卷绕法(Spin-warp)成像都是有效的.这些结果将对直接傅里叶成像中所用的电磁铁和梯度线圈的设计与制造有一定的意义.
