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基于可视化的微创人工流产手术系统研制

基于可视化的微创人工流产手术系统研制

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。

关键词：人工流产可视微创非膨宫介质弹出式可视影像工作站视频采集

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基于可视化的微创人工流产手术系统研制

南方医科大学学报 2011年第9期31卷 1579-1581页

作者：彭达明王耿媛余学飞南方医科大学南方医院医务处广东广州510515 南方医科大学生物医学工程学院医学工程系广东广州510515

本文介绍了一种可视化的人工流产手术系统的原理、结构、组成。针对现行负压吸引人工流产手术盲刮的弊端,在不改变手术方式和难度的前提下,采用微型CMOS图像传感器和LED光源技术,增加可视化装置,实现定点清除孕囊组织,达到手术微创化目标。

关键词：人工流产手术可视化微创 CMOS图像传感器

基于多路径网络的多病种精准视网膜血管网络分割方法的建立及应用

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中华实验眼科杂志 2024年第12期42卷 1120-1126页

作者：张金泽李嘉雄王耿媛袁进肖鹏中山大学中山眼科中心眼病防治全国重点实验室广东省眼科视觉科学重点实验室广州

目的建立一种适用于眼底多病种的精准视网膜血管网络分割方法, 探讨不同类型眼底疾病的视网膜血管形态参数变化规律。方法采用回顾性研究方法, 收集2020年1月至2023年12月在中山大学中山眼科中心就诊的眼底病患者829例及健康受试者146... 详细信息

目的建立一种适用于眼底多病种的精准视网膜血管网络分割方法, 探讨不同类型眼底疾病的视网膜血管形态参数变化规律。方法采用回顾性研究方法, 收集2020年1月至2023年12月在中山大学中山眼科中心就诊的眼底病患者829例及健康受试者146名的彩色眼底照相数据。将多路径分割网络进行微调, 输入眼底图像血管分割公开数据集中糖尿病视网膜病变(DR)、青光眼以及年龄相关性黄斑变性(AMD)患者及健康成人的彩色眼底照相数据进行训练, 直至模型loss值不再下降, 最终得到完成训练的多病种视网膜血管分割模型。应用本课题组之前开发的视网膜血管形态特征分析方法, 对受试者以黄斑为中心的彩色眼底图像进行分析, 提取视网膜血管分型维数(Df)、血管面积比(VAR)、平均血管直径(Dm)和扭曲度(τ)等形态特征参数, 比较不同疾病组的视网膜血管形态特征参数。结果构建的多病种彩色眼底照相血管分割模型在测试集上的准确率为0.987, 受试者工作特征曲线下面积为0.995。校正年龄和性别后, 不同组间Df校正、VAR校正、Dm校正和τ总体比较差异均有统计学意义(F=27.87、47.60、26.48、4.63, 均P<0.001), 其中AMD组、DR组、糖尿病性黄斑水肿(DME)组、视网膜色素变性(RP)组、视网膜分支静脉阻塞(BRVO)组和视网膜中央静脉阻塞(CRVO)组Df校正较健康对照组显著下降, 差异均有统计学意义(均P<0.05);除视神经炎组和中心性浆液性脉络膜视网膜病变组外其他所有疾病组VAR校正较健康对照组显著下降, 差异均有统计学意义(均P<0.05);DME组、青光眼组、RP组、BRVO组和CRVO组Dm校正较健康对照组显著下降, 差异均有统计学意义(均P<0.05)。τ不受年龄和性别影响, 无需校正。DR组和DME组τ较健康对照组显著上升, 差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论成功构建了适用于眼底多病种的视网膜血管精准分割方法, 该方法在视网膜多病种彩色眼底照相视网膜血管分割中均显示出高准确率。不同眼底疾病的视网膜血管形态特征存在显著差异。

关键词：视网膜疾病视网膜血管人工智能彩色眼底照相形态学参数

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基于深度学习的自动泪膜破裂时间检测

人工智能 2024年第4期 37-45页

作者：王耿媛周昊黄远聪肖鹏袁进中山大学中山眼科中心眼科学国家重点实验室

干眼是一种常见的发病人数众多的慢性眼病。泪膜稳态的失衡是干眼发病的核心特征,泪膜破裂时间(TBUT)测试通过检测泪膜首次破裂干燥斑评估破裂时间,作为临床常用的诊断干眼技术。目前,大多数TBUT测试图像采集设备昂贵,主观性强、操作复... 详细信息

干眼是一种常见的发病人数众多的慢性眼病。泪膜稳态的失衡是干眼发病的核心特征,泪膜破裂时间(TBUT)测试通过检测泪膜首次破裂干燥斑评估破裂时间,作为临床常用的诊断干眼技术。目前,大多数TBUT测试图像采集设备昂贵,主观性强、操作复杂、难以推广,计算机辅助检测技术特征提取困难准确率低,无法实现实时全自动,因此建立深度学习的荧光素视频泪膜破裂时间检测成为重要的发展方向。本文提出了一种新的全自动泪膜破裂时间检测方法,取2021年3月至2022年11月中山大学中山眼科中心就诊患者高分辨率眼表荧光素泪膜破裂视频79例,通过轻量化语义分割模型对角膜区域进行分割,分析当前帧的开合状态利用,进而自动切分可用于分析的视频检测段。构建新型EvNET提取帧破裂形态特征,分类建模是否存在干燥斑,获得泪膜破裂时间。所提出的方法单帧破裂分类性能评估,测试集准确率(ACC)为0.9661,对比其他基础网络最高的F1分数(0.9734),泪膜破裂时间平均估计误差为0.041秒。此外,所提出方法在外部验证数据集与眼科医生评估之间的相关性计算为0.869。基于深度学习的泪膜破裂时间自动系统准确性可达专业眼科医生水平,显著减少了干眼症的检测时间,可为大规模干眼筛查提供便捷的方法和平台。

关键词：干眼荧光素泪膜破裂时间深度学习

全自动化学发光免疫分析仪的校准方法研究及不确定度评定

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医疗卫生装备 2016年第3期37卷 100-101页

作者：王耿媛赖官铨广州计量检测技术研究院广州510515 南方医科大学生物医学工程学院广州510515

目的:研究全自动化学发光免疫分析仪的校准方法及不确定度,以解决国内尚没有可以定标通行的校准方法及越来越多的医院需要对此仪器做校准检测的问题。方法:首先规范仪器运行的外部环境,包含温度、湿度、洁净度、电源及电磁场环境等要求... 详细信息

目的:研究全自动化学发光免疫分析仪的校准方法及不确定度,以解决国内尚没有可以定标通行的校准方法及越来越多的医院需要对此仪器做校准检测的问题。方法:首先规范仪器运行的外部环境,包含温度、湿度、洁净度、电源及电磁场环境等要求,其次使用伯乐免疫质控血清进行准确度测量及多次重复性检测的方法,最后克服环境变化及试剂因素带来的结果漂移问题。结果:通过对不确定度评定以及对Cobas e411、ACS180S分析仪等临床实验,判断该方法符合计量规程的规定,可应用于临床。结论:该方法准确度高、操作方便,可以很好地达到预期效果,满足计量的需要,适用于各大医院对全自动化学发光免疫分析仪的校准检测。

关键词：全自动化学放光免疫分析仪校准重复性不确定度

全自动比表面积分析仪校准方法及其不确定度评定研究

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计量与测试技术 2016年第1期43卷 71-72页

作者：高涛王锐王耿媛广州计量检测技术研究院广东广州510030

比表面积是粉体材料以及多孔材料的重要技术指标,目前基于BET方程开发的全自动比表面积仪是在测量比表面积中应用最为广泛的,但目前该仪器还没有国家校准规范;本文主要介绍了基于于BET方程原理的全自动比较面积分析仪的校准方法,并对其... 详细信息

比表面积是粉体材料以及多孔材料的重要技术指标,目前基于BET方程开发的全自动比表面积仪是在测量比表面积中应用最为广泛的,但目前该仪器还没有国家校准规范;本文主要介绍了基于于BET方程原理的全自动比较面积分析仪的校准方法,并对其主要校准参数示值相对误差的不确定度进行了合理的评定,为全自动比较面积分析仪的校准提供了技术参考。

关键词： BET 全自动比较面积分析仪校准方法不确定度

眼底阅片人工智能系统在糖尿病视网膜病变筛查中的临床价值评价

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中华实验眼科杂志 2019年第8期37卷 663-668页

作者：李萌王耿媛夏鸿慧唐晓颖冯子卿姚永屿黄义劲范卫袁哲袁进中山大学中山眼科中心眼科学国家重点实验室广州510060 广东省肇庆市高要区人民医院眼科 526040 南方科技大学电子与电气工程系深圳518055

目的比较基于眼底阅片的人工智能(AI)系统与医生阅片在糖尿病视网膜病变(DR)筛查中的诊断效率和准确性,评价AI系统的临床应用价值。方法采用诊断试验研究方法,取2017年3月至2018年11月肇庆市高要区人民医院眼科就诊患者彩色眼底照片1368... 详细信息

目的比较基于眼底阅片的人工智能(AI)系统与医生阅片在糖尿病视网膜病变(DR)筛查中的诊断效率和准确性,评价AI系统的临床应用价值。方法采用诊断试验研究方法,取2017年3月至2018年11月肇庆市高要区人民医院眼科就诊患者彩色眼底照片13683张作为图像库,通过迁移学习+NASNet架构算法,对2~3位眼科高级职称医生精确标注的4465张彩色眼底照片(正常彩色眼底照片2510张,DR彩色眼底照片1955张)学习,建立针对DR的AI系统(ZOC-DR-V1)。1000张确诊的彩色眼底照片(正常彩色眼底照片300张,不同程度DR彩色眼底照片700张),分别交由AI系统组和医生组(包含眼科医生组和内分泌科医生组,均包含初级、中级和高级职称),分别进行阅片,记录AI系统和医生组的单张阅片时间和总耗时,比较AI系统与不同级别医生阅片准确率和效率的差异。将1000张图片以第500张为界分成前段和后段2个阅片阶段,分别统计医生组和AI系统组的分段诊断符合率和分段平均阅片时间。结果眼科AI系统(ZOC-DR-V1)完成训练后测试集的诊断符合率为94.7%,受试者工作特征曲线(ROC)曲线下面积(AUC)为0.994。在人机对抗中,内分泌组初、中、高级职称医生诊断符合率分别为94.0%、91.4%和93.4%,眼科组初、中、高级职称医生诊断符合率分别为92.7%、94.4%和95.6%,AI系统诊断符合率为95.2%。AI系统与眼科高级医生阅片诊断符合率比较,差异无统计学意义(χ^2=0.182,P=0.749)。内分泌科组初、中、高级职称医生单张平均阅片时间分别为(4.63±1.87)、(3.74±3.47)和(5.71±3.47)s,总耗时分别为1.29、1.04和1.58h;眼科医生组初级、中级、高级职称医生单张阅片时间分别为(7.25±6.58)s、(5.18±5.01)和(5.18±3.47)s,总耗时分别为2.02、1.44和1.44h;AI系统单张平均阅片时间和总耗时分别为(1.62±0.67)s和0.45h。AI系统单张平均阅片时间明显少于各医生组,差异均有统计学意义(均P<0.01)。内分泌科初级职称、眼科初级职称和眼科中级职称医生前段与后段阅片区间诊断符合率比较,差异均有统计学意义(χ^2=11.986、6.517、10.896,均P<0.05);内分泌科中级职称和高级职称医生、眼科初级职称医生后段阅片区间的平均阅片时间较前段明显缩短,差异均有统计学意义(t=4.175、8.189、5.160,均P<0.01);AI系统分段阅片诊断符合率及平均阅片时间均保持稳定,差异均无统计学意义(χ^2=3.151,P=0.103;t=0.038,P=0.970)。结论基于眼底阅片的眼科AI系统诊断符合率可达眼科专业高级职称医生水平,且平均阅片时间短,阅片质量稳定,可为大规模DR人群筛查提供新的方法与平台。

关键词：人工智能糖尿病视网膜病变/诊断筛查阅片

应用PCA和BP神经网络的医学彩色图像语义标注

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医疗卫生装备 2011年第4期32卷 3-5,22页

作者：王耿媛彭达明余学飞南方医科大学附属南方医院广州510515 南方医科大学生物医学工程学院广州510515

目的:针对目前计算机辅助诊断的需要以及较难实现语义检索和较少涉及医学彩色图像分类的问题,设计医学内窥镜图像语义标注分类器。方法:基于C#/C++编程语言、Windows 7、.NET、Visual-Studio(VS2008)平台,通过CBIR特征提取,主成分分析(p... 详细信息

目的:针对目前计算机辅助诊断的需要以及较难实现语义检索和较少涉及医学彩色图像分类的问题,设计医学内窥镜图像语义标注分类器。方法:基于C#/C++编程语言、Windows 7、.NET、Visual-Studio(VS2008)平台,通过CBIR特征提取,主成分分析(principal component analysis,PCA)降维处理,然后通过BP神经网络训练进行分类,开发应用分类器。结果:分类器对7类医学彩色内窥镜图像分类准确性达到80%,而训练时间只有几秒或几十毫秒。结论:主成分分析和BP神经网络的结合使用,克服了低级特征和高级语义间的语义鸿沟,降维处理大大减小了系统存储量,提高了训练速度,获得了更好的标注结果。

关键词：语义标注内窥镜图像分类器 BP神经网络主成分分析

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多模态眼前段成像设备的研发及应用

眼科学报 2021年第1期36卷 38-45页

作者：段铮昱肖鹏骆仲舟王耿媛袁进中山大学中山眼科中心工程中心广州510000

目的:获取眼表图像的综合信息,建立眼表疾病综合诊断和评估。方法:将超高分辨率光学相干断层成像仪(ultra-high resolution optical coherence tomography,UHR-OCT)与基于裂隙灯生物显微镜的微血管成像系统相结合,开发了一种多模态、非... 详细信息

目的:获取眼表图像的综合信息,建立眼表疾病综合诊断和评估。方法:将超高分辨率光学相干断层成像仪(ultra-high resolution optical coherence tomography,UHR-OCT)与基于裂隙灯生物显微镜的微血管成像系统相结合,开发了一种多模态、非接触式的眼科光学成像平台。结果:UHR-OCT模块在组织中实现轴向分辨率约为2μm。眼表微血管成像模块在最大放大倍率下横向分辨率约为3.5μm。通过集成在裂隙灯显微镜成像光学路径的不同模块,多模态成像平台能够执行实时前段OCT结构成像、结膜微血管成像和传统裂隙灯成像功能。利用自主开发的软件,进一步分析结膜血管网络图像和血流图像,获取血管分形维数、血流速度、血管直径等定量形态学和血流动力学参数。结论:通过在健康受试者和角膜炎患者的在体成像测试,表明多模态眼前段成像设备可为眼科临床应用及人工智能提供结构和功能信息数据。

关键词：多模态光学相干断层成像眼微血流成像眼科成像