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计算机辅助设计经颈椎椎间隙精准切除OPLL的可行性、疗效与并发症的临床研究

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计算机辅助设计经颈椎椎间隙精准切除OPLL的可行性、疗效与并发症...

作者：叶程中国人民解放军海军军医大学

学位级别：硕士

研究背景颈椎后纵韧带骨症(Ossification of the Posterior Longitudinal Ligament,OPLL)是指由于颈椎后纵韧带异位骨化压迫脊髓、神经根等,并诱发与之相关的临床症状和体征,其起病方式隐匿,特异性不高,易被患者忽视,错过最佳手术时机,... 详细信息

研究背景颈椎后纵韧带骨症(Ossification of the Posterior Longitudinal Ligament,OPLL)是指由于颈椎后纵韧带异位骨化压迫脊髓、神经根等,并诱发与之相关的临床症状和体征,其起病方式隐匿,特异性不高,易被患者忽视,错过最佳手术时机,易导致肌力在短期内快速下降甚至瘫痪等严重后果。颈椎后纵韧带骨化症的病理机制为后纵韧带的异位骨化,其骨化因素受到遗传因素、非遗传因素影响。目前,关于OPLL的部分易感基因及其他可能导致OPLL的危险因素已被发现探究,但其准确的病理生理机制尚未研究清楚。手术治疗OPLL是解除脊髓压迫最直接有效的方式,但由于骨化累及的节段往往较长,且常见多节段跳跃式生长,为手术节段设计带来一定困难;骨化韧带质地坚硬,严重压迫脊髓,且易造成术中大量出血,手术风险大、患者出血量较多、术后并发症较多、骨化可能无法完全切除、术后需长期随访等弊端,其手术方式的选择与后纵韧带骨化累及的节段、脊髓受压迫的程度、患者的手术耐受程度、术者的手术水平和习惯有关系。目前临床手术主要的方式有前路直接减压和后路间接减压,但其术后出现的各种并发症仍值得我们学习和警惕,这不仅是患者在术前最为关心和焦虑的原因,也是临床医生在评估患者可能的预后及并发症时需要谨慎考虑和选择的。本研究团队术前通过计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)软件绘制手术操作示意图,并使用Python语言编码自动分析手术可行性,测算最优手术切除范围,通过Web网页实现实时交互,术中根据测算结果,通过椎间隙有效减压并直接切除骨化物,取得了良好的临床疗效。为了更科学地分析评估计算机辅助设计经颈椎椎间隙精准切除OPLL的手术疗效及术后并发症的影响,本研究通过对计算机辅助设计经颈椎椎间隙精准切除OPLL可行性进行阐述分析,并通过中期随访,从OPLL分型分布、手术前后JOA、NDI等改善率、颈椎曲度改善率、吞咽困难、邻近椎间盘退变、术后伤口血肿、伤口感染、脑脊液漏、脊髓功能改善程度等方面与ACCF术式进行对比,探究计算机辅助设计经颈椎椎间隙精准切除OPLL的中期疗效及影像学变化,以更全面地认识、评价计算机辅助设计经颈椎椎间隙精准切除OPLL的有效性、安全性及适用性。第一部分基于CAD、Python等计算机辅助设计经颈椎椎间隙精准切除OPLL可行性、最优方案测算分析与可视化交互研究目的对术前通过计算机辅助设计经颈椎椎间隙精准切除OPLL的研究背景、理论依据、研究流程及临床意义进行阐述,并通过临床案例验证该技术的可靠性及匹配度,阐述该技术对精准、微创、个体化治疗OPLL的临床意义及下一步研究方向。研究方法分别对CAD技术构建二维手术模型、基于Excel软件算法逻辑自动测算分析、利用Python语言程序系统通过Web浏览器实现数据与图形实时交互的原理及构建流程分别进行阐述。通过对OPLL患者术前数据采集,对比计算机自动分析测算得出的最佳手术方案与术后影像学资料测得数据参数,探讨该技术的临床匹配性和可靠性。应用SPSS 23.0进行数据处理、统计分析。本研究所涉及的研究资料有定性资料及定量资料。定量资料包括颈椎X线正侧位、CT+三维重建上测量颈椎椎体高度、椎体矢状径、椎间隙距离、椎体后缘OPLL高度;记录术后颈椎植骨融合面矢状径、V型切除减压角度、颈椎植骨融合面矢状径与椎体矢状径百分比的测定结果。定性资料包括OPLL节段分布及类型等。研究结果通过参考中国国人颈椎解剖相关参数,运用CAD绘制软件,可快速、准确地完成了绘制二维手术模型绘制;通过对中国国人颈椎解剖相关数据的收集分析并导入Excel软件进行算法逻辑构建,可实现数据可行性分析及最优手术方案自动测算功能;而在此基础上利用Python编程语言进行数据处理、运算,直接分析手术可行性及对最优手术方案自动求解,并通过Web浏览器实现数据和图形实时呈现,其数据经过临床病例初步检测,可靠性较高,匹配度良好。结论经实践检测,OPLL患者术前经CAD软件绘制手术操作示意图,利用Python编程自动测算分析手术可行性分析及个体化制定最优手术切除范围,并通过Web实现可视化交互界面,为临床提供直观、精准、清晰的模型参考和快速理论依据支持,术中以微创理念尽可能减少切除过多椎体,减少了术后并发症发生,术后患者椎间融合良好。未来基于患者影像学Dicom数据利用3D绘制软件构建OPLL精准3D可视化模型,结合Python语言实现自动化数据录入及精准测算分析以及相关配套手术操作器械的研发,是我们需要继续研究的方向。第二部分计算机辅助设计经颈椎椎间隙精准切除OPLL的疗效与并发症临床研究研究目的通过回顾性分析对照研究,比较计算机辅助设计经颈椎椎间隙精准切除和ACCF两种手术治疗OPLL的临床疗效及术后

关键词：颈椎后纵韧带骨化经椎间隙精准切除OPLL 计算机辅助设计术后并发症回顾性分析研究

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摇摆式平面研磨方式下陶瓷球研磨技术的研究

摇摆式平面研磨方式下陶瓷球研磨技术的研究

作者：叶程浙江工业大学

学位级别：硕士

氮化硅陶瓷球以其优异的性能,已广泛应用于各种高精度、高转速机床,汽车、赛车、地铁、电机、航空发动机、石油化工机械、冶金机械等领域,然而氮化硅材料极硬,非常难加工,到目前为止还无法实现高效批量加工。由于该球坯在粗磨阶段需要去... 详细信息

氮化硅陶瓷球以其优异的性能,已广泛应用于各种高精度、高转速机床,汽车、赛车、地铁、电机、航空发动机、石油化工机械、冶金机械等领域,然而氮化硅材料极硬,非常难加工,到目前为止还无法实现高效批量加工。由于该球坯在粗磨阶段需要去除95%的加工余量,因此提高粗磨效率就能在很大程度上提高整个加工效率。本文提出了摇摆式平面研磨方法对氮化硅毛坯球进行高效粗磨加工,可运用固着磨料对氮化硅硬质球坯进行研磨加工,获得较高的加工效率;并且该方式通过对氮化硅软质球坯进行精整加工可进一步提高效率。两种加工方式都能够快速去除加工余量,缩短粗磨加工时间。其中,氮化硅硬质球坯与软质球坯分别为全烧结球坯与预烧结球坯。本文主要研究内容如下：1.分析了摇摆式平面研磨装置工作原理以及装置构成。该装置主要通过下盘旋转运动和上盘摆动运动来驱动球坯运动,通过下盘与球坯之间的摩擦力来实现球坯表面材料去除。该装置主要由研磨盘、研磨盘驱动系统、加压系统、摆动系统和研磨液循环系统构成。2.对球坯进行了运动学分析,建立了球坯自转角运动方程,并且用MATLAB软件对自转角变化情况进行了分析,证明了自转角能够在[-π/2～π/2]之间均匀变化。用ADAMS软件建立球坯研磨过程中的动力学模型,仿真球坯表面研磨轨迹,并分析研磨压力、上下盘转速比因素对研磨轨迹分布的影响。3. 分别以函13mm预烧结球坯与Φ10mm全烧结球坯作为研究对象,设计两个加工实验。通过单因素实验法对两个加工实验的工艺参数(研磨压力、上下盘转速比)分别进行了优化,根据实验结果可得到较小研磨压力适用于预烧结球坯,较大研磨压力适用于全烧结球坯;上下盘转速比为3.3时,两种球坯都可获得较好圆度。对预烧结球坯加工比对全烧结球坯加工可获得更高的研磨效率。本文提出的摇摆式平面研磨方式对氮化硅毛坯球加工,极大的提高了加工效率,解决了加工难的难题,对氮化硅陶瓷球的进一步广泛利用具有重要意义。

关键词：氮化硅毛坯球摇摆式平面研磨材料去除率圆度偏差

1-3型压电纤维复合材料的细观力学模型及其力电宏观参数研究

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应用力学学报 2005年第3期22卷 335-341页

作者：赵寿根程伟北京航空航天大学北京100083

基于均匀场理论和细观力学方法提出了弹簧串并联模型和电容串并联模型来分别描述1-3型压电纤维复合材料的力学性能和电学性能,并采用此模型对压电复合材料的宏观力学和电学性能参数进行了预报。在沿着纤维方向,采用并联模型来描述1-3型... 详细信息

基于均匀场理论和细观力学方法提出了弹簧串并联模型和电容串并联模型来分别描述1-3型压电纤维复合材料的力学性能和电学性能,并采用此模型对压电复合材料的宏观力学和电学性能参数进行了预报。在沿着纤维方向,采用并联模型来描述1-3型压电纤维复合材料的力学和电学特性,因为在这个方向上压电纤维和基体连续并联分布;在垂直纤维方向,模型既含有串联部分又含有并联部分,从而对整体而言形成了混合串并联模型。算例结果相互比较表明该模型对1-3型压电纤维复合材料有准确的描述。

关键词： 1-3型压电纤维复合材料(PFC) 串并联模型力学性能参数电学性能参数

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群体异常行为识别方法的研究

群体异常行为识别方法的研究

作者：叶程中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

世界人口的大规模增长,让人群拥挤的场景变得越来越频繁,各种公共场合,节日等都因为人群过度集中而出现了越来越多的安全隐患,这些问题除了需要每个个体自觉遵守公共行为和安全准则之外,还需要更多的高科技手段去预防群体灾害的发生以... 详细信息

世界人口的大规模增长,让人群拥挤的场景变得越来越频繁,各种公共场合,节日等都因为人群过度集中而出现了越来越多的安全隐患,这些问题除了需要每个个体自觉遵守公共行为和安全准则之外,还需要更多的高科技手段去预防群体灾害的发生以保证公共安全。因此,自动化的视频监控系统的研究就显得尤为重要,基于此,本文也针对这个问题进行了一些研究工作,具体如下:(1)本文提出了基于光流的特征来检测人群运动模式。删除背景,将前景分割成八块,在位置,幅度和方向上对光流特征进行提取,创造性将二维坐标分成四,八,十六象限计算每个特征向量的值,很大程度提高了系统识别的准确性,在检测时间上用时更少,实时性有了较大提高。(2)本文提出了基于局部特征的人群时变动力学建模,利用光流信息建立特征轨迹代表运动的人群特征,除此之外,结合了局部群体密度和人群运动形式大大提高了异常人群行为的识别范围,在识别准确率和报警实时性上达到了很好的效果。(3)本文提出了利用基于灰度共生矩阵的特征对暴力行为人群纹理变化进行编码,并与其他人群行为进行比较,引入了帧间的一致性度量,表明暴力行为的变化是多样的,实验证明,该方法能有效识别人群异常,并具有较好实时性。

关键词：人群跟踪局部特征光流信息特征轨迹纹理变化灰度共生矩阵

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结构动力特性分析中的圆角建模方法

北京航空航天大学学报 2016年第9期42卷 1969-1976页

作者：邓昊程伟北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

针对薄壁结构中存在大量的圆角,提出了运用梁单元与壳单元组合的建模方法对圆角进行等效建模。通过分析圆角对薄壁结构的刚度贡献,提出圆角对结构刚度的贡献分为面内刚度贡献和面外刚度贡献。圆角对面外刚度的贡献与梁的作用等效,通过... 详细信息

针对薄壁结构中存在大量的圆角,提出了运用梁单元与壳单元组合的建模方法对圆角进行等效建模。通过分析圆角对薄壁结构的刚度贡献,提出圆角对结构刚度的贡献分为面内刚度贡献和面外刚度贡献。圆角对面外刚度的贡献与梁的作用等效,通过运用扭转相关理论推导出等效梁单元的截面参数。对于圆角的面内效应,运用壳单元对其进行等效建模,采用平面应变状态假设,将三维结构简化为二维结构。在平面内,通过刚度等效原理计算出壳单元的等效厚度与弹性模量。通过2个实例验证了圆角建模方法的正确性与准确性。

关键词：圆角等效建模结构动态特性扭转刚度平面应变状态刚度等效

横向加强构件作用下的开口薄壁梁等效建模方法

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北京航空航天大学学报 2016年第7期42卷 1469-1478页

作者：邓昊程伟北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

卫星结构中通常有大量横向加强构件作用下的开口薄壁杆件,横向加强构件一般沿杆件轴向均匀分布,通过对这类结构研究,理论上证明了这种结构的振动微分方程与普通的开口薄壁梁振动微分方程有相同的形式,因此可以用开口薄壁梁单元进行等效... 详细信息

卫星结构中通常有大量横向加强构件作用下的开口薄壁杆件,横向加强构件一般沿杆件轴向均匀分布,通过对这类结构研究,理论上证明了这种结构的振动微分方程与普通的开口薄壁梁振动微分方程有相同的形式,因此可以用开口薄壁梁单元进行等效计算。本文建立了开口薄壁梁的3种数学模型:有限元模型、传递矩阵模型和解析模型。采用优化理论中序列二次规划对等效截面参数进行辨识,同时分析了不同目标函数对辨识结果的影响,并且提出了一种对截面初始参数进行估计的方法。对于有限元模型,提出采用MATLAB与ABAQUS交互式参数优化方法,充分结合二者优点可以快速高效地对截面参数进行优化辨识,具有较强的通用性。通过实验验证了这种等效建模方法的正确性与精确性。所提出的等效建模方法可以减少90%以上的单元数量。通过建立这种简化模型,可以大幅度提高整星结构模型修正与结构重分析的效率。

关键词：横向加强构件开口薄壁梁振动微分方程等效建模参数优化辨识

一种功能梯度Timoshenko梁的损伤识别方法

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北京航空航天大学学报 2016年第10期42卷 2214-2221页

作者：邓昊程伟北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

为了获得功能梯度材料的高精度损伤识别方法,本文基于动力学方法,通过对状态空间变量进行变量替换,求得了沿轴向指数分布的功能梯度Timoshenko梁的传递矩阵,通过分析裂纹对结构局部柔度的影响,采用扭转弹簧模拟裂纹对结构局部柔度的贡献... 详细信息

为了获得功能梯度材料的高精度损伤识别方法,本文基于动力学方法,通过对状态空间变量进行变量替换,求得了沿轴向指数分布的功能梯度Timoshenko梁的传递矩阵,通过分析裂纹对结构局部柔度的影响,采用扭转弹簧模拟裂纹对结构局部柔度的贡献,建立了功能梯度Timoshenko梁的表面裂纹传递矩阵,并且推导了复杂边界条件下多跨梁的理论模型。通过将非线性方程组转化为单一目标函数优化问题,并将增广拉格朗日算法与差分进化算法相结合对结构进行损伤识别。计算实例表明,本文提出的方法具有精度高、收敛快等特点,且适用于复杂边界条件下多损伤模型的损伤识别。

关键词：状态空间传递矩阵法损伤识别功能梯度材料指数梯度复杂边界条件

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SoC测试访问机制和测试壳的蚁群联合优化

计算机辅助设计与图形学学报 2009年第4期21卷 461-466页

作者：崔小乐程伟北京大学深圳研究生院集成微系统科学工程与应用重点实验室深圳518055

针对系统级芯片(SoC)测试壳优化和测试访问机制的测试总线划分问题,提出了基于蚁群算法的SoCWrapper/TAM联合优化方法.构造蚁群算法时首先进行IP核的测试壳优化,用于缩短最长扫描链长度,减少单个IP核的测试时间;在此基础上进行TAM结构... 详细信息

针对系统级芯片(SoC)测试壳优化和测试访问机制的测试总线划分问题,提出了基于蚁群算法的SoCWrapper/TAM联合优化方法.构造蚁群算法时首先进行IP核的测试壳优化,用于缩短最长扫描链长度,减少单个IP核的测试时间;在此基础上进行TAM结构的蚁群优化,通过算法迭代逼近测试总线的最优划分,从而缩短SoC测试时间.对ITC2002基准SoC电路进行实验的结果表明,该方法能有效地解决SoC测试优化问题.

关键词：测试壳蚁群算法测试访问机制系统芯片

沿轴向指数分布的功能梯度Timoshenko梁的频率精确解

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振动与冲击 2017年第6期36卷 91-96,113页

作者：邓昊程伟北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

通过对状态空间变量进行变量替换,求得了沿轴向指数分布的功能梯度Timoshenko梁的状态空间传递矩阵方程。通过传递矩阵法计算了多种边界条件下结构固有频率的精确解,并与解析解进行对比。通过分析梯度参数对结构固有频率与模态振型的影... 详细信息

通过对状态空间变量进行变量替换,求得了沿轴向指数分布的功能梯度Timoshenko梁的状态空间传递矩阵方程。通过传递矩阵法计算了多种边界条件下结构固有频率的精确解,并与解析解进行对比。通过分析梯度参数对结构固有频率与模态振型的影响,该计算结果表明频率与材料梯度变量之间的关系曲线是连续光滑的,并未出现部分文献中的跳跃现象,并且采用有限元法该计算结果进行验证。通过对比不同梁理论的计算结果,定量的分析了剪切刚度和转动惯量对结构固有频率的影响。计算结果表明,该方法物理概念清晰,降低问题求解难度的同时可以减少计算量。

关键词：状态空间变量传递矩阵法固有频率功能梯度材料指数梯度