检索结果-南通市图书馆

作者：柳先锋南方医科大学

学位级别：硕士

慢性盆腔炎是妇科临床上的常见疾病,是指女性内生殖器及其周围结缔组织、盆腔腹膜发生的炎症,表现为经久不愈,反复发作。当前由于性传播疾病流行及宫内节育器应用的增多,盆腔炎发病率呈逐年增高的趋势。并且慢性盆腔炎可致不育,且有增... 详细信息

慢性盆腔炎是妇科临床上的常见疾病,是指女性内生殖器及其周围结缔组织、盆腔腹膜发生的炎症,表现为经久不愈,反复发作。当前由于性传播疾病流行及宫内节育器应用的增多,盆腔炎发病率呈逐年增高的趋势。并且慢性盆腔炎可致不育,且有增加宫外孕危险,目前无确切的治疗方法。因此慢性盆腔炎的防治已日益为人们所重视,成为医学界瞩目的课题。物理治疗学简称理疗学,是研究应用物理因子作用于人体以提高健康水平、预防和治疗疾病、促进病后肌体康复、延缓衰老等的专门学科。各种物理因子如:电、磁、光、超声波、热、压力等作用于人体,可以改善机体的自我调节效应,改善机体的营养功能,加强机体能量储备,增加机体的适应功能,加强机体的防卫功能,加强机体的修复功能等。临床表明,单纯的药物治疗,效果并不是很理想。而药物配合器械理疗同时治疗,治疗效果却很明显。然而,目前临床上采用的理疗方法普遍单一,患者很容易对这单一方式产生适应性,从而影响了治疗效果。本课题克服上述缺点,采取了电、热、磁、按摩等多种物理因子综合治疗的方案,研制出适合家庭使用的盆腔炎治疗仪。本文主要介绍该仪器的研制过程。该仪器以89C52单片机为控制器,主要包括温度控制系统、治疗波形输出系统和单片机系统。温度控制系统实现对治疗探头的恒温控制,对患者进行恒温治疗。波形输出系统主要输出治疗波形,对患者进行电疗。单片机系统主要是实现键盘、显示和遥控等人机交互功能。考虑到人体的适应性,本系统对治疗波形进行排列组合,实现波形的变化。本仪器的软件采用C语言,全部按照模块化编程的思想编写,有利于将来产品的功能的升级。对单片机系统中常见干扰问题,结合本仪器的相关情况,本文进行了初步的探讨,并提出了相应的解决办法。本文重点介绍了三个方面。第一个方面是热疗系统的恒温控制,从它的硬件电路,到温度控制的原理和方法,以及最后温度控制系统的实验测试,都给出了详细的说明和分析。硬件上采用DS18B20作为温度传感器,通过单片机的P口控制可控硅的通断来控制发热丝的工作状态。系统的温度控制是一个闭环控制的过程,系统不间断的通过温度传感器对探头的温度进行采样,将该温度与预设温度进行比较,按照一定的算法获得一个结果,由该结果来决定探头发热丝的发热时间,系统的温度逐步升高,直到升高到设定值,系统温度趋于稳定。第二个方面是波形的多样性输出,从波形输出的硬件电路,到多样性波形输出的技巧,以及最后对波形输出的测试,都给出了详细的说明和分析。系统采用了设置处方的办法,通过不同的处方,将9种基本波形通过不同的组合、不同的频率、不同的波形重复次数、不同的脉冲重复次数混合输出,达到了输出波形多样化的目的,满足治疗波形多样化的要求,克服了人体适应性带来的困扰。最后以其中一种处方为例,对波形输出的结果进行了测试,满足波形多样性输出的要求。第三个方面是系统的干扰分析和处理办法,对仪器调试过程中出现的干扰进行了分析,并给出了相应的处理办法,对于某些干扰,由于系统的局限性和本人的能力所限,有待进一步分析。有些干扰的解决办法也有待验证或在以后的研究中逐步完善。电子仪器系统的抗干扰是一个复杂的系统工程。考虑到仪器本身和仪器所处的复杂环境等因素,系统的干扰来源是多个方面的,可能相互之间还有关联,所以完全消除干扰是很困难的事情,要花费大量的时间和精力。本文只对干扰来源和干扰处理进行简单分析。本文介绍的家用型盆腔炎治疗仪,应用腔内探头,使治疗头直达病灶,治疗作用更强。配备遥控控制功能,使用方便。在设计过程中,充分考虑到产品便携式的特点,以缩小仪器体积为目标进行设计,因此最终研制的仪器体积小,重量轻、界面友好,非常方便病人使用。

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同方学位论文库评论

基于可视化的微创人工流产手术系统研制

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作者：王耿媛南方医科大学

学位级别：硕士

目前,人工流产是妊娠22周内用人工方法终止妊娠的手术。用来作为避孕失败的补救措施。据世界卫生组织对生殖健康指标的估计,全世界约有四亿人得不到避孕措施指导,每年约有5000万名妇女无奈地接受人工流产手术。国内人流方法有四种：药... 详细信息

目前,人工流产是妊娠22周内用人工方法终止妊娠的手术。用来作为避孕失败的补救措施。据世界卫生组织对生殖健康指标的估计,全世界约有四亿人得不到避孕措施指导,每年约有5000万名妇女无奈地接受人工流产手术。国内人流方法有四种：药物流产,机械性人工流产,以及新近发展起来的无痛人流及可视人流。每种方法都有很多弊端,容易引起种种并发症和妇科病。人工流产手术的目的是终止早孕,实际上只要清除孕囊即可,蜕膜样组织会自行脱落。然而传统的人工流产术因无法窥视宫腔状况,完全是凭借医生的经验对宫腔盲刮,除清除孕囊外还对整个子宫内膜造成大面积创伤,可能导致子宫穿孔、人流不全、漏吸、出血、感染等多种并发症。同时现行手术为便于操作,需要先行硬性扩宫,对宫颈造成机械性撕裂伤和严重的疼痛感。而本文研究的人工流产可视化的好处就在于手术前医生把可视装置伸入宫腔,在屏幕上即可直接观察宫腔内部状况,确定孕囊方位,对孕囊进行定点吸引,对孕囊外的子宫内膜不产生伤害,医生看着屏幕做手术,准确性自然高了,大大减小创伤,真正实现微创。本课题解决了手术过程中宫腔内视野清晰度问题,避免盲刮。包括微型电子内镜设计,以及如何将电子内窥镜和吸刮头有机结合,既能解决手术中宫腔图像的清晰可视问题,还要使可视装置通过子宫颈管时无须扩宫,避免对子宫颈管的损伤。此外膨宫介质具有很大的危险性不能用于人工流产手术,必须研究新的非介质膨宫技术。本文重点介绍了两个方面,第一个是详述了可视内窥吸引管的设计方案及设计中要解决的若干问题,比较了几种设计方案,详细说明了本文的设计思路以及设计历程,弹出式可视吸引管牵拉滑片推动摄像头升出管外解决吸引管内部容积问题,弹性充气气囊在进入子宫前收缩未充气,在内窥检查时进行充气达到膨宫目的,不会导致气体外溢出进入别的腔道形成气体栓塞。改进弹出式可视吸引管采用一体式设计解决了可视套件弹出时边缘不平滑的问题。专业的设计图明确解释说明了细节构造和摄像头的安装,讨论了针对于传统吸引管的设计优势及效果展示。本文最终设计主要特色是采用二合一结构、在不改变现行手术方法的基础上,增加可视化功能,避免盲刮,达到手术微创的目标。这种结构既可以将可视装置作为独立的妇科可视化检查装置,可部分替代宫腔镜、阴道镜等专用可视设备,进行其它宫腔内病症的检查;同时负压刮宫器是经可视装置的中空手柄插入的,在进行检查后无需移动检查装置即可插入负压刮宫器进行人流手术,既节约时间,又免除二次器械介入之苦,进一步减小对子宫颈管的损伤。另一方面介绍了影像工作站的开发,对于其视频采集,图像处理,系统设置等功能进行了详细地说明,工作站的开发采用Visual Studio 2008开发平台,C#/C++语言混编作为系统开发语言主要技术应用,影像工作站全部采用图形化操作界面,直观易学,更贴近用户。采用快捷按钮直接操作,医生无须执行繁琐的菜单命令,从而大大提高了工作效率。对于可视下孕囊吸引更加清晰和便捷。清晰的图像实时显示,方便教学及多人观察、会诊。根据视频信号和视频制式的不同,自由选择需要的视频信号和视频制式。放大图像功能,方便用户查看图像。具有真正所见即所得的可视化图像处理功能,并可及时观察处理结果,系统程序可以自动将选定区域处理结果保存。增加有图像标注功能,可以在图像上标注文字信息。最后对软件进行测试。

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基于原子力显微镜的宫颈癌细胞力学特性测量技术和应用研究

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作者：庄莹南方医科大学

学位级别：硕士

宫颈癌可以影响宫颈的深层组织,并可能扩散到身体的其他部位(转移),因此,已有许多对宫颈癌的相关研究。宫颈癌细胞所处的微环境中不仅存在着众多的细胞因子、生物分子等生物化学因素,也存在着一些力学因素(如基质硬度),它们是影响着细... 详细信息

宫颈癌可以影响宫颈的深层组织,并可能扩散到身体的其他部位(转移),因此,已有许多对宫颈癌的相关研究。宫颈癌细胞所处的微环境中不仅存在着众多的细胞因子、生物分子等生物化学因素,也存在着一些力学因素(如基质硬度),它们是影响着细胞的行为和命运的重要因素。表达在细胞膜上的整合素在感知细胞微环境的变化,尤其是力学因素的变化中起着重要的作用。整合素与微环境中的生物相关分子(如:细胞外基质蛋白)相结合,决定了宫颈癌细胞的特性。原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM)是一种可以对样品表面成像并测量样品力学特性的工具。原子力显微镜对样品的损伤程度很小,在测量生物样品时,尤其是在测量活细胞时,可以在不破坏细胞的情况下得到较为准确的数据。原子力显微镜不仅可以从单细胞的层面来测量,它还可以从分子层面进行测量,而且原子力显微镜可测到的力的数量级可达pN级。比如,需要测量整合素与细胞外基质蛋白的相互作用力时,就可以使用表面粘有细胞外基质蛋白的原子力显微镜探针去接触细胞表面的整合素,以此来测量细胞外基质蛋白与整合素之间的作用力。虽然基底硬度对宫颈癌细胞的影响已经被深入研究,一定程度上了解了宫颈癌细胞的力学特性,以及基底硬度在宫颈癌细胞发展中的作用,但宫颈癌细胞膜上的整合素和胞外胶原配体的相互作用关系还缺乏了解,目前未见定量测量研究报道。本文首先制备了生物相容性较好,硬度可调节的聚丙烯酰胺凝胶。为了准确地得到制备好的凝胶硬度,使用原子力显微镜对制备好的聚丙烯酰胺凝胶进行测量,得到聚丙烯酰胺凝胶的杨氏模量。将宫颈癌细胞(SiHa)培养在孵有蛋白的凝胶上,细胞生长状态稳定之后,取出细胞,使用显微镜对细胞的形态进行观察,对比生长在不同硬度的基底上细胞的形态、周长和面积,发现凝胶基底硬度对宫颈癌细胞形态有着显著影响。使用鬼笔环肽对细胞骨架染色,比较生长在不同凝胶基底上的细胞骨架的不同。最后,使用原子力显微镜对生长在不同硬度基底上的细胞的杨氏模量进行测量并使用粘有胶原蛋白的探针测量胶原蛋白与细胞膜上整合素结合力的大小,结果发现,随着凝胶基底硬度的增大,胶原蛋白与整合素之间的结合力也是在逐渐增大的。

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基于近红外光的人工流产手术系统设计

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作者：孔凡洋南方医科大学

学位级别：硕士

人工流产手术是一种用手术终止妇女妊娠的方法。迄今为止,负压吸宫术在中国已使用近50年,具有简捷有效、出血量少等特点,其完全流产率仍是最高的。负压吸宫术适用于终止5-10周的妊娠。但传统负压吸宫人工流产手术是凭借操作者的经验和... 详细信息

人工流产手术是一种用手术终止妇女妊娠的方法。迄今为止,负压吸宫术在中国已使用近50年,具有简捷有效、出血量少等特点,其完全流产率仍是最高的。负压吸宫术适用于终止5-10周的妊娠。但传统负压吸宫人工流产手术是凭借操作者的经验和手感在宫腔内进行手术操作的;不能准确地确定孕囊在宫腔里面的位置以及判断胚胎组织是否清除干净,手术过程是在非直接可视的条件下进行的,具有一定的盲目性。内窥镜是一种常见的医疗仪器,用于检查人体内部的中空器官。常见的有肠道内窥镜、子宫内窥镜、耳鼻喉内窥镜、胃内窥镜、膀胱内窥镜、人工流产内窥镜、腹腔镜等。随着医疗技术的快速发展,在内窥镜镜体后接CCD摄像机或照相机,便可观察、取样、保存图像,实现病人资料信息图片网络化、可视化、系统化,这种方案具有良好前景。CCD像素已超过41万,远远大于光纤传像束的5万像素。CCD比普通光导纤维内镜的电子内窥镜色泽逼真,图像更加清晰,分辨率更高,而且可供多人同时观看。采用硬式内窥镜或纤维内窥镜进行负压吸引人工流产时,由于宫腔内的可视空间有限,无法观察宫腔内的全貌。同时被切割处会流出大量的血液,孕期血管的分布即多又密,如不采取某种措施,手术会因血液遮挡目镜导致的视野不清而无法继续进行。目前宫腔镜技术已经解决了上述两个问题,宫腔镜采用充入膨胀介质的方法可使宫腔获得良好的视野,但由于膨胀介质容易形成血栓或者气栓,其在人工流产手术中的应用受到限制。随之,可视化人工流产吸引管逐渐发展起来。负压吸宫术时,子宫会发生两种生物学效应,即宫腔壁的弹性形变和平滑肌的舒缩变化。这两种变化会导致宫腔腔隙发生形变,引起宫腔内压力的变化。负压吸引术时宫腔内的压力为正压,腹腔内的压力一般为负压,宫腔与腹腔会形成一个较大的压力差;根据流动力学原理,当压力差大小能够克服输卵管的阻力时,就会促使宫腔内的血液沿输卵管逆流到腹腔,可能会导致子宫内膜异位等并发症。为了克服现行可视化人工流产手术系统的不足,提供一种可在手术过程中全程观察到整个手术部位的方案,提出了一种基于近红外光的人工流产手术系统的设计方案。采用近红外LED代替现有的可见光LED进行照明,CMOS摄像头在有血液遮挡的情况下有着更佳的成像效果;合理装配CMOS摄像头,使CMOS摄像头的视野可以覆盖吸引窗的位置,准确地进行定点吸引;增加一个减压管道,术中人工流产吸引管接负压吸引器,实时观察宫腔内视频图像,进行定点吸引;当吸引管吸引宫腔组织时,宫腔压力会急剧增加,可以从减压入口,通过减压出口向外排液,减小宫腔压力,避免宫血逆流入腹腔。血液在近红外光区域的吸光度小于可见光区域。在200-1300nm波段,测定人血与动物血液的吸收光谱,比较紫外光区域、可见光区域以及近红外光区域吸光度高低,研究发现人与动物血液均在近红外区域700-1300nm吸光度最低。在近红外光波段,由于近红外光透过血液的吸光度低于可见光的吸光度,近红外光通过血液后的透射光强度比可见光大,CMOS摄像头接收透射光强度大,CMOS摄像头成像效果较好。为此,本实验设计了血液环境下的近红外光模拟实验,来验证CMOS摄像头在近红外光条件下较可见光条件下,具有更高的分辨能力。实验过程选择可见光灯珠,850nm、940nm主波的红外LED灯珠直接作为照明光源。选择光程不同(0.3mm、0.5mm、1mm)装满血液的比色皿,其光程大小表示血液的厚度。CMOS摄像头透过0.3mm的血液,在可见光条件下可以分辨出间隔lmm的线条,但成像效果不好;在850nm、940nm主波的红外光条件下可以分辨出间隔0.5mm的线条,成像效果好。CMOS摄像头透过0.5mm的血液,在可见光条件下分辨不出不同间隔的线条;在850nm、940nm主波的红外条件下可以分辨出间隔1mm距离的线条,但成像效果比较差。在CMOS摄像头透过1mm的血液,在可见光、850nm主波的红外光、940nm主波的红外光条件下都不能分辨出不同间隔距离的线条,成像效果很差。实验证明了在红外光照明条件下,CMOS摄像头可以穿透约0.3mm厚度的血液并且成像效果比可见光成像效果好。而CMOS图像传感器的光谱范围为350-1100nm,峰值响应波长在700nm附近,并且CMOS图像传感器有各自的截止波长。随着红外光波长越长,CMOS传感器的响应度与量子效率都发生了改变,会对成像效果有一定的影响。所以,在透过血液成像的条件下,合理的选择红外光波长成为关键,使成像效果达到最佳。为此,设计以下实验方案,进一步确定最佳红外波长。实验选择钨卤灯光源(波长范围360～2000nm),10nm窄带滤色片(800、900、925、975、1000、1025、1050、1075nm)组成的单一波长的红外光,作为照明光源,用传光束进行传光照明。与上面实验相比只是照明光源不相同,其他实验

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开端同轴探头法人体组织介电特性测量影响因素探索及应用研究

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作者：周地福南方医科大学

学位级别：硕士

生物组织介电特性是生物组织在外加电磁场的作用下具有的固有属性,生物组织介电特性的变化能够反映组织的一些病理状态的改变。有文献报道恶性组织和正常组织的介电特性普遍存在一定的差异,这给相关临床应用和基础研究提供了理论依据。... 详细信息

生物组织介电特性是生物组织在外加电磁场的作用下具有的固有属性,生物组织介电特性的变化能够反映组织的一些病理状态的改变。有文献报道恶性组织和正常组织的介电特性普遍存在一定的差异,这给相关临床应用和基础研究提供了理论依据。人体正常及恶性组织介电特性的研究对于肿瘤组织诊断和治疗技术的发展具有重要的潜在价值,而组织介电特性的准确、可靠获取,离不开高精度的测量技术。因此,研究测量方法学中相关影响测量结果的各种因素具有重要意义。开端同轴探头法是大家普遍采用的一种快速、非破坏性测量组织介电特性的方法,然而开端同轴探头法在介电特性实际测量应用中,依然存在许多对测量结果造成干扰的影响因素,因此开展对这些影响因素的探索是非常必要的。开端同轴探头法介电特性测量方法的研究中,探索了输出功率对介电特性测量误差、探头探测深度的影响,以及探头施加在待测物上的压力大小对介电特性测量结果的影响。利用XFDTD电磁仿真软件针对外径3.58 mm和2.2 mm特征阻抗50欧的开端同轴探头建立仿真系统,并在-50 dBm～30 dBm功率范围、50 MHz-4 GHz频率段内对介电特性测量误差与功率的关系、探头探测深度与功率的关系分别进行仿真实验,同时采用网络分析仪Aglient4395在50 MHz-500 MHz频率段、-50 dBm～15 dBm功率范围内开展实测实验;另外,通过两种体模来分析探头施加在待测物上的压力对介电特测量结果的影响。仿真结果显示,介电特性测量误差基本不受功率影响,而实测结果表明,要保证测量误差较小则输出功率应大于-10 dBm;探头探测深度的仿真结果显示,在-50 dBm～+30 dBm功率范围内3.58 mm探头探测深度均为2 mm左右,2.2 mm探头探测深度均为0.5 mm-1 mm左右。而实测结果表明,功率低于-30 dBm非常不稳定,当功率大于-10 dBm时,3.58 mm探头在不同功率下的探测深度也为2 mm左右,而2.2 mm探头探测深度约为1.5 m,且功率对该探测深度的影响不大;压力对介电特性测量结果显示,介电特性随着压力增大而增大,超过一定压力阈值之后测量结果基本不随压力变化,且该压力阈值与待测体模相关。上述影响因素的研究对于生物组织介电特性的测量应用具有指导作用。人体组织介电特性的临床测量中,研究了结直肠的恶性组织黏膜面与浆膜面、癌旁1cm、3 cm以及正常组织黏膜面与浆膜面之间的介电特性差异。利用网络分析仪AV3656A在50 MHz-3 GHz频段上对39例结直肠癌患者的新鲜离体标本的恶性组织黏膜面与浆膜面、癌旁1 cm、3 cm以及正常组织黏膜面与浆膜面的介电特性分别进行测量,然后分别分析其对应的介电特性之间的差异。结果显示恶性组织黏膜面介电特性高于癌旁1 cm、3 cm及正常组织黏膜面的介电特性并且存在显著性差异(P0.01);正常组织黏膜面与浆膜面介电特性不存在显著性差异(P>0.01)。本研究成果有望通过组织介电特性来实现术中结直肠恶性组织边缘检测及评估,具有重要的临床应用价值。此外,研究结果对磁共振介电特性断层成像及肿瘤热消融技术的发展具有一定的基础性作用。

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经皮药物导入系统研制

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作者：潘志雄南方医科大学

学位级别：硕士

随着生物工程技术的发展,越来越多的蛋白质多肽类药物应用于临床,但是由于这类药物口服时易受胃肠道酶降解和肝脏的首过作用影响,且稳定性差,生物半衰期短,实践中如何有效地将此类药物传递到人体内,是药物治疗中面临的新课题,经皮给药... 详细信息

随着生物工程技术的发展,越来越多的蛋白质多肽类药物应用于临床,但是由于这类药物口服时易受胃肠道酶降解和肝脏的首过作用影响,且稳定性差,生物半衰期短,实践中如何有效地将此类药物传递到人体内,是药物治疗中面临的新课题,经皮给药途径是一种安全有效方便的给药方法,可以克服上述缺点,且由于皮肤不像其他黏膜含有大量的蛋白水解酶,有利于保持药物的稳定性。但是,由于皮肤角质层的屏障作用和该类药物的大分子量,高水溶性,用传统的被动扩散和通透促渗剂来增加该类药物的通透率很难达到理想的效果。直到近十几年来,物理促渗方法引入经皮药物导入领域并且取得不断的发展,使得大分子多肽类药物的经皮导入得以实现。皮肤作为人体最大的器官,不像其他黏膜含有大量的蛋白水解酶,所以有利于保持药物的稳定性,经皮导入多肽和蛋白质避免了皮下注射和经消化道用药的缺点,为蛋白质药物的导入提供了一种方便有效的方式。然而,皮肤的角质层只允许亲脂性小分子药物通过,蛋白质药物分子量大且具有亲水性,不能透过皮肤角质层进入人体。为了克服皮肤的屏障作用,采用化学促渗剂,超声空化技术,电离导入技术,电致孔技术等方法来增加皮肤的通透性,以达到有效的药物渗透率本研究的目的是研制一种基于单片机控制的经皮药物导入系统,该系统采用STC12C5S60S2单片机为控制核心,实现对电致孔导入,离子导入和超声波导入各功能模块的控制。系统通过三种物理方法之间的协同作用,促使离子,大分子药物透过皮肤屏障,定向,定量，定速地进入病变组织和器官，发挥局部和全身治疗的目的。通过各功能模块的软硬件设计,实现了致孔强度,电导强度,超导强度,输出频率,治疗时间各治疗参数可调的经皮药物导入系统,在实现药物经皮导入的同时有利于维持药物的活性,提高药物的生物利用度。本文从仪器设计的思路重点介绍了以下几个部分。第一部分是仪器设计的理论基础,即从药物经皮渗透过程、经皮药物导入的物理方法的概念,作用机制和影响因素等方面进行分析。第二部分从硬件设计的角度详细介绍了系统的总体结构和功能,然后分别介绍了电致孔导入技术,电离导入技术和超声波脉冲导入技术的设计方案与实现,以及人机交互接口的设计。第三部分从软件设计的角度介绍了仪器设计的编程环境和编程语言,采用C语言按模块化设计的编程思想设计仪器的主程序和实现各部分功能的子程序,使软件从整体上结构清晰,可读性强,便于调试和维护。最后着重对系统进行了干扰分析并提出解决的办法,对系统输出的多种信号进行了相应的测试,以确定系统的输出是否满足要求,并将测试结果反馈到设计过程的各个环节中去,对仪器的设计进行不断的完善。经皮给药系统以微控制器为核心,采用电致孔导入技术,电离导入技术和超声波导入技术从不同角度克服皮肤屏障,促进药物经皮吸收,在软硬件上合理的设计实现三种机制的协同作用,提高药物导入的效率。本课题研制出经皮给药系统样机,该系统操作简便,以无创的方式经皮给药可以提高病人的依从性,通过各治疗参数的调节,可用于多种药物的经皮导入,并为个体化治疗的实现提供可能。

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无线血流储备分数实时测量系统研制

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作者：梁维乐南方医科大学

学位级别：硕士

近年来,心血管疾病已成为全球死亡的首要原因。随着我国社会的发展、医疗技术的进步,人们的健康水平和医疗条件都有了很大的进步。然而有研究表明,由于人群心血管疾病危险因素水平上升,再加上人口老龄化的趋势,我国人群心血管病的发病... 详细信息

近年来,心血管疾病已成为全球死亡的首要原因。随着我国社会的发展、医疗技术的进步,人们的健康水平和医疗条件都有了很大的进步。然而有研究表明,由于人群心血管疾病危险因素水平上升,再加上人口老龄化的趋势,我国人群心血管病的发病率和死亡率逐年上升。中国目前心血管病患病人数达2.3亿人,每年死于心血管疾病的人数接近350万人。2011年,中国心血管疾病的死亡人数已列世界第2位。随着技术的进步,对于冠状动脉疾病的评价方法也逐渐革新,从曾经的“金标准”冠状动脉造影(Coronary Angiography,CAG)发展到血管内超声(Intravenous Ultrasound,IVUS)以及光学相干断层扫描(Optical Coherence Tomography,OCT)等技术。但是这些技术只能对血管病变部形态进行影像学评价,而无法对冠状动脉狭窄病变部位的生理功能做出准确的评价,也就是说这些技术都无法明确冠状动脉狭窄病变的性质,只能凭诊断医生的经验判断,这样往往会导致低估或高估病变的严重程度。为了更好地评价冠状动脉狭窄病变的功能意义,近年来国内外对冠状动脉狭窄病变部位的生理功能有了新的评价方法,即评价冠状动脉狭窄病变是否引起了明显的心肌缺血,Pijls等学者于1993年提出了血流储备分数(Fractional Flow Reserve,FFR)的新概念:血流储备分数是指存在狭窄病变时心肌的最大血流量(Qmaxs)与假设不存在狭窄病变时所能获得的最大血流量(Qmaxn)的比值,并建立了相应的压力-血流方程。与之前临床广泛应用的冠状动脉造影、血管内超声以及光学相干断层扫描技术等技术不同,此参数真正描述了狭窄病变对血管的功能影响到何种程度。将过去根据医生经验判断是否需要放置支架转化为量化参数指导,能够有效避免低估或高估冠状动脉狭窄病变程度,从而减少医疗事故或避免过度医疗。理论上来说,冠状动脉血流储备分数不受血流动力学因素(如血压、心率以及心肌收缩力等)的影响,可以用于多支血管病变而且重复性较好,逐渐受到广泛的关注和应用。目前该参数可使用也仅能使用***或者Volcano这两家美国公司生产的设备对其进行测量判断。该设备主要分成两个部分,一是压力导丝,在其尖端放置了一个超微型压力传感器,并用其测量冠状动脉内血压;二是测量主机,它把压力导丝测量的信号进行处理,转化为最直观的波形图和数字供医护工作人员使用。目前国内还没有自主研发的冠状动脉压力导丝和冠状动脉血流储备分数实时测量系统。现有的冠状动脉血流储备分数实时测量系统中测压导丝和主机之间采用有线连接方式,在手术过程存在导丝的操作不便而且可能引起感染风险。本课题设计了一种无线血流储备分数实时测量系统,以微处理器和ARM为核心,采用无线测量技术,实现了传感器动态补偿及测量,提高了测量的准确性。并研制出无线血流储备分数实时测量系统样机,该系统样机操作简单,以触屏方式操作可以提高在手术过程中的便捷性与准确性。论文第一章介绍了课题研究背景,包括目前临床上对冠状动脉狭窄的主要判断方法以及血流储备分数的定义。同时对国内外发展状况进行论述,并对本课题的研究内容和意义进行详细的描述。论文第二章介绍了压力导丝的结构,并详细分析了超微型压力传感器的工作原理、温度漂移以及补偿方法,然后介绍了各种信号调理芯片。在对各厂家的信号调理芯片基本构成和补偿原理进行深入分析的基础上,选择了 PGA309和MAX1454两种信号调理芯片对压力导丝输出的信号进行补偿实验研究。论文第三章介绍了测量系统的硬件设计。测量系统采用无线传输方式,硬件设计分成两个部分:上位机系统和下位机系统。下位机系统以STC15F2K60S2单片机为控制核心,分别根据PGA309和MAX1454两种信号调理芯片设计了两种方案。采用模块化电路设计,主要模块有:供电模块、信号调理模块、微处理器模块、无线通讯模块。采用电源稳压芯片对信号调理芯片、微处理器STC15F2K60S2及整个下位机系统提供精密电源电压,微控制器读取压力导丝相对应的EEPROM数据后对信号调理芯片进行配置,通过ADS1115进行模数转换,然后通过微控制器和无线通讯模块与上位机进行通讯,将下位机采集到的经调理后的信号传输到上位机系统。上位机采用ARM嵌入式系统和触摸屏显示,能够实现与下位机进行数据传输、处理以及存储。选用Samsung公司的S5PV210微处理器,ARM CortexTM-A8内核,主频可达1GHz,具有4通道UART、3通道的I2C、LCD控制器和触摸屏控制器等丰富的片内资源。通过连接SDRAM,Flash和带触摸屏的LCD即可组成功能齐全的嵌入式系统。采用1024×600分辨率精准电阻式触摸的10.1 inLCD屏,取消传统键盘,仪器操作简单。经实验测试,硬件电路基本满足要

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基于介电特性的肺癌组织分类算法研究与应用

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作者：于洪峰南方医科大学

学位级别：硕士

介电特性作为生物组织的固有属性,能够间接反映出组织的生理状态变化。当组织发生癌变时,其介电特性的变化尤为明显。通过开端同轴探头法测量组织的介电参数（介电常数和电导率）具有无创、简单、快速等优点,有望用于外科手术中对恶性... 详细信息

介电特性作为生物组织的固有属性,能够间接反映出组织的生理状态变化。当组织发生癌变时,其介电特性的变化尤为明显。通过开端同轴探头法测量组织的介电参数（介电常数和电导率）具有无创、简单、快速等优点,有望用于外科手术中对恶性肿瘤的实时检测,从而实现对恶性肿瘤的精准切除,减少对健康组织的损害,降低手术的风险。研究基于介电特性的组织鉴别方法,有助于实现临床肿瘤诊断的自动化决策,推进在临床应用上的进程。肺癌是发病率和致死率都很高的肿瘤之一,五年生存率低,严重危害了人类的生命健康。鉴于目前并没有对基于介电特性的肺癌组织分类的相关研究,因此本文提出一种自适应概率神经网络用于分类研究。本文采用开端同轴探头法在50MHz～4GHz频率范围内测量了 200例肺组织和219例肺淋巴结的介电参数。通过合成少数类过采样（Synthetic Minority Over-sampling TEchnique,SMOTE）算法解决数据类别不平衡问题,然后使用统计相关性（Statistical Dependency,SD）算法进行样本特征评分,再通过自适应概率神经网络进行分类研究,分别提出了基于验证集的自适应概率神经网络和基于聚类的自适应概率神经网络。此外,本文还使用传统的概率神经网络（Probabilistic Neural Network,PNN）、BP 神经网络、RBF 神经网络、线性判别分析、支持向量机（Support Vector Machine,SVM）、k 邻近（k-Nearest Neighbor,kNN）算法进行了分类实验,通过20次留出法（20-hold-out）计算鉴别正确率、灵敏度、特异性,对比不同方法的实验结果。最后,设计了人机交互式的图形用户界面（Graphical User Interface,GUI）,更加直观的将鉴别结果展示给用户以及方便实验的进行。实验结果表明,对于肺组织,使用984、2724、2723、1001、982、2771、2722、2729、2726、2728MHz这10个频率点上的介电常数作为样本的特征时,自适应概率神经网络取得了最高的鉴别正确率,为93.63%,对应的灵敏度为94.32%,特异性为 92.78%。对于肺淋巴结,使用 3959、3958、3960、3978、3510、3889、3888、3976MHz这8个频率点上的电导率作为样本的特征时,自适应概率神经网络取得了最高的鉴别正确率,为92.92%,对应的灵敏度为94.72%,特异性为91.11%。本文提出的自适应概率神经网络的各层神经元数量易于确定,网络参数能够自适应变化,在基于介电特性的组织分类中取得了较好的鉴别结果,为术中基于介电特性的肿瘤诊断的自动化决策提供新的方法作为参考,具有一定的临床应用价值。

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基于开端同轴探头法的人体食管介电特性测量及分类研究

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作者：黄强南方医科大学

学位级别：硕士

生物组织在外加电磁场的作用下,会表现出电磁特性,其中电特性又称为介电特性,包括相对介电常数εr与电导率σ(S/m)。介电特性作为组织的固有属性能够反应组织的生理病理状态的变化。有大量文献报道肿瘤组织和正常组织的介电特性值存在... 详细信息

生物组织在外加电磁场的作用下,会表现出电磁特性,其中电特性又称为介电特性,包括相对介电常数εr与电导率σ(S/m)。介电特性作为组织的固有属性能够反应组织的生理病理状态的变化。有大量文献报道肿瘤组织和正常组织的介电特性值存在显著性差异,了解组织介电特性值将能够为术中良恶性鉴别、术中肿瘤边缘快速检测和磁共振电特性断层成像(Magnetic Resonance Electrical Property Tomography,MREPT)等技术提供参考数据,然而目前人体食管正常组织和肿瘤组织的介电特性值尚未被报道,所以本研究在50 MHz～4 GHz频率范围测量了人体食管正常组织和肿瘤组织的介电特性值。由于开端同轴探头法具有无创、简单、快速等优点,目前测量组织介电特性普遍使用的是开端同轴探头法。然而该方法却存在测量可重复性低等缺点,并且对于测量得到的介电特性数据没有明确的分类标准,因此我们将机器学习算法应用到了食管组织的介电测量中,并实现食管正常组织和肿瘤组织的自动鉴别,这将对于食管癌手术边缘快速检测具有重要意义,有望降低手术的风险。本文使用开端同轴探头法对手术切除的人体正常食管组织与肿瘤组织进行测量,在整个频带(50 MHz～4 GHz)和六个特定频率点(64 MHz、128 MHz、298 MHz、433 MHz、915 MHz、2450MHz)进行分析,在六个特定频率点下正常食管组织与肿瘤组织介电特性参数都存在显著性差异,最大相对差异可达16.5%。同时本文给出了对测量介电特性数据的Cole-Cole拟合参数,通过拟合参数可以计算出本研究在各个频率点的平均值,这可以为后续的研究提供参考数据。由于食管肿瘤组织和正常组织的介电特性数据标准差存在一定的重叠,且对于食管肿瘤组织与正常组织介电特性值没有较好的分类标准,本文通过统计相关性算法(Statistical Dependency,SD)对数据降维,最终选择3998 MHZ、3999 MHZ、4000 MHz的数据作为特征进行分类,通过模拟退火算法(Simulated Annealing,SA)为概率神经网络(Probabilistic Neural Network,PNN)进行寻优,同时将优化的分类器作为基分类器,通过Adaboost算法集成,最终Adaboost集成的模拟退火算法优化的概率神经网络(Probabilistic Neural Network optimized by Adaboost Integrated Simulated Annealing Algorithm,简称 A-SA-PNN)的分类准确率可高达91.8%,灵敏度为96.19%、特异性为84.32%相比于几个常用的分类器,A-SA-PNN分类器在准确率、特异性和灵敏度都有所提高。最后本文设计一个介电特性参数计算界面,方便临床测量者计算和鉴别。本研究测量了 53名食管癌患者临床病例的食管正常组织和肿瘤组织介电特性,为后续临床应用和仪器开发提供数据参考;同时采用A-SA-PNN算法为测量的介电特性数据进行分类并取得了较好的分类结果,这将有助于食管癌手术中的肿瘤快速鉴别,具有一定的临床价值。

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人体组织介电特性测量感应范围研究及在乳腺组织中的应用探索

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作者：刘永泓南方医科大学

学位级别：硕士

组织介电特性指生物组织在电磁场作用下,对电磁能的存储与耗散能力,通常以相对介电常数εr及电导率σ(S/m)表示,作为生物组织的基本物理参数,组织介电特性可以反映组织生理病理状态的变化。肿瘤组织与正常组织间介电特性普遍存在差异。... 详细信息

组织介电特性指生物组织在电磁场作用下,对电磁能的存储与耗散能力,通常以相对介电常数εr及电导率σ(S/m)表示,作为生物组织的基本物理参数,组织介电特性可以反映组织生理病理状态的变化。肿瘤组织与正常组织间介电特性普遍存在差异。通过测量组织的介电特性参数,可以为区分良恶性组织提供参考信息。现阶段在体测量组织间介电特性差异的临床应用包括:术中恶性组织边缘实时检测,磁共振电特性断层成像技术(MR EPT)、微波乳腺成像技术等。开端同轴探头法作为测量组织介电特性的常用方法,已经在相当多的组织介电特性研究中得到广泛应用。但是该方法的感应范围仍缺乏详细报道,本研究重点讨论开端同轴探头法的感应范围与影响因素,包括开端同轴探头尺寸、网络分析仪输出功率和被测物介电特性,并设计了乳腺组织介电特性在体测量方案。术中恶性组织边缘实时检测技术通过测量目标区域组织介电特性,辅助医生判断目标组织区域病理状态,进而判断切缘位置以及切除范围,为患者最大程度保留良性组织以期获得较好的预后,而人体组织介电特性测量范围直接影响测量结果的准确性,为此我们研究了影响测量范围的诸多因素。我们探索了输出功率与测量误差的关系,当网络分析仪输出功率小于-10dBm,其误差范围不能满足区分不同组织介电特性的要求,增加功率会一定程度地增加感应范围,理论分析和仿真实验表明感应范围与探头直径正相关,感应范围实际测量实验表明,对于直径3.58mm的开端同轴探头,15dBm下在去离子水和乙醇中的感应深度对比-10dBm下的感应深度分别提高7.9%、9.8%。我们探索了乳腺介电特性测量技术在体鉴别乳腺癌的可行性,以及乳腺介电特性在体测量系统的设计方案,并在COMSOL5.6中建立了多层组织复合介电特性模型,后利用一种可用于人体组织实现阻抗匹配的贴片天线,在宽频带上对含有正常乳腺组织和含有乳腺癌组织的模型进行了反射系数S11仿真。仿真结果表明当模型皮下脂肪中含有乳腺癌组织,其S11曲线与不含乳腺癌组织S11曲线相比,其谐振频率及对应峰值会发生变化,当贴片天线位于水平排列的乳腺模型上方时,S11曲线变化明显。为了满足乳腺介电特性在体测量的测试需求,我们设计并制作了一种与乳腺解剖结构相似的介电特性体模,用于乳腺介电特性在体测量及辅助乳腺癌电特性断层成像技术的开发。本研究成果可以应用到临床术中恶性组织边缘实时检测,也为乳腺癌早期筛查提供一种新的无创检测方法,并可为磁共振电特性乳腺断层成像技术提供支持。

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