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基于被动波束成像的高强度聚焦超声焦点定位

应用声学 2024年第3期43卷 567-575页

作者：赵封隆徐佳虹史新旺周小伟重庆医科大学生物医学工程学院、超声医学工程国家重点实验室重庆400016

针对高强度聚焦超声治疗中实际焦点偏离引导治疗的几何焦点这一问题,基于被动波束成像原理,将治疗探头与影像探头联合,探讨一种新的焦点定位策略。首先,基于k-Wave声学软件创建了具有多层组织结构的超声传播模型,通过理论仿真探究了不... 详细信息

针对高强度聚焦超声治疗中实际焦点偏离引导治疗的几何焦点这一问题,基于被动波束成像原理,将治疗探头与影像探头联合,探讨一种新的焦点定位策略。首先,基于k-Wave声学软件创建了具有多层组织结构的超声传播模型,通过理论仿真探究了不同脂肪、肌肉厚度条件下被动波束成像方法定位焦点的准确性;除此之外,还通过仿体在实验环境下对该方法的有效性进行了初步验证。结果表明,在不同脂肪厚度的仿真模型中,被动波束合成所定位的焦点和几何焦点在轴向距离上分别与实际焦点相差(0.54±0.15)mm和(4.76±0.95)mm。在不同肌肉厚度的仿真模型中,由合成算法定位的焦点和几何焦点在轴向距离上分别与实际焦点相差(0.51±0.26)mm、(4.95±0.47)mm。仿体实验也验证了被动波束成像定位的焦点比几何焦点更接近实际损伤位置。该文从理论仿真和实验两个角度验证了被动波束成像方法在高强度聚焦超声焦点定位中的优越性,可为该方法进一步走向临床应用提供支撑,对提升高强度聚焦超声手术治疗的安全性有推动作用。

关键词：高强度聚焦超声被动波束成像焦点定位 k-Wave 多层组织模型

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PA12/BaSO4改性材料的制备与性能

工程塑料应用 2024年第2期52卷 27-31页

作者：王庆琳欧阳阅翰蓝佳琳郑皙月潘均安陈晓邦卓志宁林泽铨阳范文广州医科大学附属第五医院广州510799 广州医科大学金域检验学院广州511436 广州医科大学生物医学工程学院广州511436

采用熔融共混法制备了尼龙12(PA12)/BaSO_(4)改性材料,添加多功能偶联增容改性剂YY-503以改善PA12与BaSO_(4)的界面结合力。研究YY-503和BaSO_(4)含量对改性材料的流动性能、力学性能和微观结构影响。结果表明,当YY-503质量分数为0.5%时... 详细信息

采用熔融共混法制备了尼龙12(PA12)/BaSO_(4)改性材料,添加多功能偶联增容改性剂YY-503以改善PA12与BaSO_(4)的界面结合力。研究YY-503和BaSO_(4)含量对改性材料的流动性能、力学性能和微观结构影响。结果表明,当YY-503质量分数为0.5%时,随着BaSO_(4)含量的增加,改性材料的熔体流动速率逐步增大,缺口冲击强度逐步降低,拉伸强度和断裂伸长率呈现先增加后降低的趋势;当BaSO_(4)质量分数为10%时,改性材料的拉伸强度和断裂伸长率达到最大值,分别为60.7 MPa和196.3%,比未添加BaSO_(4)时分别提高了9.6%和14.8%。扫描电子显微镜测试结果显示,当BaSO_(4)质量分数为20%时,其从未添加YY-503的PA12基体中大量脱离,而添加质量分数0.5%的YY-503后,BaSO_(4)脱离数量较少,两相结合力良好,说明YY-503的加入产生了良好的偶联增容效应。采用熔融共混制备的PA12/BaSO_(4)改性材料具有良好的性价比,具有广泛的应用前景。

关键词：尼龙12 硫酸钡改性微观结构力学性能

适配骨组织工程的蚕丝增强聚己内酯复合材料研究

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中国修复重建外科杂志 2024年

作者：田文晗何观平刘玉增管娟北京航空航天大学材料科学与工程学院首都医科大学附属北京朝阳医院骨科北京市生物医学工程高精尖创新中心

目的报道一种与骨组织力学适配的可降解骨植入材料，为临床骨再生与修复提供新材料。方法通过叠层组装与热压复合技术，将天然蚕丝织物与医用聚己内酯（polycaprolactone,PCL）物理混合，制备含20%、40%、60%蚕丝的蚕丝增强PCL复合材... 详细信息

目的报道一种与骨组织力学适配的可降解骨植入材料，为临床骨再生与修复提供新材料。方法通过叠层组装与热压复合技术，将天然蚕丝织物与医用聚己内酯（polycaprolactone,PCL）物理混合，制备含20%、40%、60%蚕丝的蚕丝增强PCL复合材料（silk reinforced PCL composite,SPC）。观察其宏观形态并采用扫描电镜观察微观结构，以压缩试验检测其压缩力学性能，表面接触角测试检测材料表面润湿性，于PBS缓冲液中浸泡180 d后观测材料降解情况，采用细胞计数试剂盒8法检测MC3T3-E1细胞在20%-/40%-SPC上的增殖情况。取6只SD大鼠，背部皮下分别植入PCL和20%-SPC两种材料，采用Masson染色分析其180 d内体内降解行为和血管化效果。结果 3种SPC断面的孔隙缺陷均较少。在20%～60%区间内，随着蚕丝含量增加，PCL含量越来越少，蚕丝织物层间距变小，纤维几乎布满整个断面。SPC的压缩模量和压缩强度呈现增大趋势，60%-SPC压缩模量略低于40%-SPC，各材料间压缩模量和强度比较差异均有统计学意义（P<0.05）。体外模拟体液降解实验显示，3种SPC降解180 d的质量损失均在5%以内，60%-SPC的质量损失最大，各材料间质量损失比较差异均有统计学意义（P<0.05）。随蚕丝含量增加，各材料静态水接触角逐渐减小，且均可促进MC3T3-E1细胞增殖。大鼠皮下降解实验示，20%-SPC植入后30 d开始降解，180 d材料降解和血管化显著，与PCL形成鲜明对比。结论 SPC具有与骨组织适配的力学特性和亲水特性，在体外模拟体液环境中长期保持力学强度，在体内通过机体免疫调控机制，实现材料降解和组织再生及血管化动态同步，有望为临床骨修复提供一种新型植入材料。

关键词：可降解生物材料蚕丝纤维聚己内酯纤维增强复合材料骨组织工程

我国院前急救政策框架分析——基于扎根理论与多维尺度分析方法

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中华急诊医学杂志 2024年第6期33卷 838-841页

作者：果彭鹏孟冲刘晓莅孙士琪陈红山东第一医科大学附属省立医院急诊科济南250021 温州医科大学眼视光学院(生物医学工程学院) 温州325027

2020年《关于印发进一步完善院前医疗急救服务指导意见的通知》标志着我国形成了院前急救事业的初步政策框架[1]。当前,对院前急救政策的研究多集中在政策梳理[2]和现实问题讨论,基于政策框架的文本量化分析和框架结构研究较少[3],本研... 详细信息

2020年《关于印发进一步完善院前医疗急救服务指导意见的通知》标志着我国形成了院前急救事业的初步政策框架[1]。当前,对院前急救政策的研究多集中在政策梳理[2]和现实问题讨论,基于政策框架的文本量化分析和框架结构研究较少[3],本研究通过扎根理论和多维尺度分析,为政策改进提供参考。

关键词：扎根理论院前急救院前医疗急救政策框架多维尺度分析框架结构框架分析政策改进

基于OBE理念的医学生“Python语言程序设计”课程的教学案例研究与设计

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中国信息技术教育 2024年第1期 98-102页

作者：夏翃高磊华琳首都医科大学生物医学工程学院智能医学工程学学系

在新医科建设背景下,本研究基于OBE理念,根据三大医学智能应用场景进行课程综合性的教学案例研究与设计,以期培养学生运用Python语言解决实际医学问题的能力,从而实现对医学生综合创新性竞争能力的培养。

关键词： Python OBE 教学案例设计医学人工智能

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案例教学法在有限元分析课程的探索与实践

北京生物医学工程 2024年第2期43卷 200-204页

作者：张昆亚宋红芳黄菊英王辉任冀峰樊婷婷钱秀清首都医科大学生物医学工程学院北京100069

目的有限元分析课程是一门理论和实践并重的课程,旨在提高学生的实操能力和解决问题的能力。医学相关专业学生的数理基础相对薄弱,为此,教研组将案例教学法引入有限元分析课程的教学,以提高教学效果。方法教研组结合教学大纲、学生的专... 详细信息

目的有限元分析课程是一门理论和实践并重的课程,旨在提高学生的实操能力和解决问题的能力。医学相关专业学生的数理基础相对薄弱,为此,教研组将案例教学法引入有限元分析课程的教学,以提高教学效果。方法教研组结合教学大纲、学生的专业特点及作者的科研工作积累,建立了5个与医学问题相关的有限元分析教学案例、1个细胞生物力学教学案例及1个流固耦合教学案例,配备了包括几何模型建立、力学特性设置、载荷及边界条件的施加、结果分析等内容的分析流程及操作视频。然后,教研组将教学案例引入有限元分析课堂,教师组织学生对分析流程中的参数设置等进行讨论,并对案例进行总结。结果通过学生对自拟题目的有限元分析展示检验教学效果,结果表明学生能独立完成问题的有限元分析,可以对参数进行合理设置,并对结果进行查看和正确解读。结论有限元案例教学的实施,提高了学生的相关软件操作技能,加深了对有限元方法理论和参数设置的理解,使学生基本具备了通过有限元方法解决医学问题的能力,为后期的科研和临床工作奠定了一定的基础。

关键词：教学案例有限元分析医学专业假肢矫形工程专业

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多期相CT合成辅助的腹部多器官图像分割

南方医科大学学报 2024年第1期44卷 83-92页

作者：黄品瑜钟丽明郑楷宜陈泽立肖若琳全显跃阳维南方医科大学生物医学工程学院//广东省医学图像处理重点实验室广东广州510515 南方医科大学珠江医院影像诊断科广东广州510282

目的提出并探讨使用多期相CT合成辅助腹部多器官分割方法。方法提出多期相CT合成辅助腹部多器官分割,多期相CT能够充分提供同一器官不同的图像细节,从而为分割模型提供充分的全面的语义信息,提升腹部多个器官分割的性能。提出基于多头... 详细信息

目的提出并探讨使用多期相CT合成辅助腹部多器官分割方法。方法提出多期相CT合成辅助腹部多器官分割,多期相CT能够充分提供同一器官不同的图像细节,从而为分割模型提供充分的全面的语义信息,提升腹部多个器官分割的性能。提出基于多头自注意力感知的多期相CT合成方法,引入基于多头自注意力机制的Transformer模块,提升合成网络捕捉长距离语义信息的能力,扩大网络的感受野,并且引入感知损失,在特征层面对合成图像与真实图像特征之间的差异最小化,与Transformer模块有协同作用,从而合成出更清晰、更高质量的多期相CT图像。结果使用南方医院的多期相CT数据集训练模型。其中用526例多期相CT训练合成模型,利用动脉期增强动脉CT(***)合成出平扫CT(NECT)、静脉期CECT(***)、延迟期CECT(***)的平均最大化绝对误差(MAE)分别为19.192±3.381、20.140±2.676、22.538±2.874,结合统计学对比,本文方法优于对比的其他图像合成方法(P<0.05)。多期相CT合成辅助的腹部多器官分割方法验证在内部验证集上进行验证平均Dice系数(DSC)为0.847,在外部验证集上进行验证平均DSC为0.823。结论本文方法能够合成出高质量的多期相CT图像以有效缓解不同期相CT之间存在的配准无法解决的误差问题,同时提高腹部13器官的分割性能,具有良好的泛化性能。

关键词：腹部多器官分割多期相CT合成对抗生成网络 Transformer

白细胞介素-4对肠道期旋毛形线虫感染的保护作用

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中国寄生虫学与寄生虫病杂志 2024年第3期42卷 354-359,366页

作者：骆泽妮吴安琪汪志锴潘晋孙希萌首都医科大学基础医学院病原生物学系北京100069 首都医科大学基础医学院北京100069

目的探讨小鼠白细胞介素-4 (IL-4)对肠道期旋毛形线虫感染的保护作用。方法消化旋毛虫保种小鼠肌肉,收集肌幼虫,超声破碎后离心,取上清制备旋毛虫抗原。将10只野生型BALB/c小鼠随机分成未感染组和野生感染组,每组5只;另取4只IL-4敲除(... 详细信息

目的探讨小鼠白细胞介素-4 (IL-4)对肠道期旋毛形线虫感染的保护作用。方法消化旋毛虫保种小鼠肌肉,收集肌幼虫,超声破碎后离心,取上清制备旋毛虫抗原。将10只野生型BALB/c小鼠随机分成未感染组和野生感染组,每组5只;另取4只IL-4敲除(IL-4KO) BALB/c小鼠作为IL-4KO感染组。野生感染组和IL-4KO感染组每鼠灌胃旋毛虫肌幼虫400条,未感染组灌胃等体积PBS。感染旋毛虫后8 d,采集各组小鼠眼眶静脉血,离心收集血清,ELISA检测单核细胞趋化因子1 (MCP-1)含量。剖取十二指肠和近端空肠,制备石蜡切片后进行苏木精-伊红(HE)染色,使用Aperio ImageScope 12.4.3测量测量十二指肠、空肠的肠绒毛和隐窝的长度与杯状细胞的数量和大小,计算肠绒毛长度/隐窝长度的比值(V/C)和杯状细胞数/绒毛长度的比值(GC/V)。分离肠系膜淋巴结中的淋巴细胞,与旋毛虫抗原(10μg/ml)共培养72 h,收集细胞上清,高通量液相蛋白芯片(Luminex)技术检测IL-1β、IL-12p70、IL-2、IL-5、IL-6、干扰素γ (IFN-γ)、肿瘤坏死因子α (TNF-α)的含量。使用SPSS 26.0统计软件对数据进行分析,两两比较采用独立样本t检验,多样本比较采用单因素方差分析。结果 ELISA结果显示,未感染组、野生感染组、 IL-4KO感染组小鼠血清中MCP-1含量分别为(344.90±21.80)、(350.50±38.30)、(467.94±190.01) pg/ml,IL-4KO感染组高于野生感染组(t=0.681,P 0.05)外,IL-4KO感染组均高于野生感染组(F=5.52、24.73、48.72、5.00、123.10、50.55,P <0.05或0.01)。结论 IL-4在旋毛虫感染肠道期起免疫保护作用,能够降低小鼠血清中MCP-1含量,减缓十二指肠及空肠的炎症反应,抑制炎性细胞因子的分泌。

关键词：旋毛形线虫白细胞介素-4 肠道期感染抵抗作用

基于Arduino的自适应雾化器控制系统设计

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生物医学工程研究 2024年第4期43卷 344-348页

作者：宋英杰耿新玲首都医科大学生物医学工程学院北京100069

为解决目前临床使用的雾化器因缺乏反馈控制功能,存在使用场景局限且易造成药物污染和浪费的问题,本研究设计了一种基于浓度阈值的自适应雾化器控制系统。通过加装浓度传感器,并基于Arduino平台编写控制程序,实现根据药物使用量控制雾... 详细信息

为解决目前临床使用的雾化器因缺乏反馈控制功能,存在使用场景局限且易造成药物污染和浪费的问题,本研究设计了一种基于浓度阈值的自适应雾化器控制系统。通过加装浓度传感器,并基于Arduino平台编写控制程序,实现根据药物使用量控制雾化器产生符合需求的气溶胶浓度,并利用单向阀确保气流单向流动。结果显示,与传统雾化器相比,本研究设计的雾化器药物消耗量约减少75%,药物残留少。该装置能够减少药物浪费、节约雾化用药、改善雾化治疗环境。

关键词：医用雾化器气溶胶浓度自适应 Arduino 程控系统超声雾化