检索结果-内蒙古大学图书馆

仪器仪表学报 2020年第11期41卷 168-176页

作者：李玉榕连春快杨浩陈昕梁杰福州大学电气工程与自动化学院福州350108 福建省医疗器械和医药技术重点实验室福州350108 厦门大学附属福州第二医院福州350007

穿戴式膝关节屈伸角度的实时估计对康复评估及外骨骼康复机器人的实时控制有重要作用。利用穿戴在大腿和小腿上的两个角速度传感器实现膝关节角度实时估计。首先离线通过遗传算法优化计算膝关节模型的关节轴,然后在线将这两个角速度传... 详细信息

穿戴式膝关节屈伸角度的实时估计对康复评估及外骨骼康复机器人的实时控制有重要作用。利用穿戴在大腿和小腿上的两个角速度传感器实现膝关节角度实时估计。首先离线通过遗传算法优化计算膝关节模型的关节轴,然后在线将这两个角速度传感器数据投影到关节轴上,确定出膝关节屈伸角度变化的角速度差,对角速度差进行积分可得膝关节屈伸角度。同时,利用小腿上的角速度传感器实时判断脚跟着地点时刻,在该时刻对角度进行重置来消除积分漂移。募集5个健康人和2个膝骨性关节炎患者进行实验。结果表明,小腿上的角速度传感器能准确判断脚跟着地点,与压力传感器判断出的脚跟着地时间点相比较,在5个步态周期里,健康组的平均均方根误差为27.88±19.64 ms,患者组的平均均方根误差为54.60±7.21 ms,约占步态周期的3%,有较高精度,符合应用需求。本方法的膝关节屈伸角度估计方法和角度传感器的实际测量数据对比,健康组的平均均方根误差为2.86±0.53°,患者组测试的平均均方根误差为2.00±0.78°。改变大腿上传感器穿戴位置的实验结果为穿戴位置不影响模型估计的角度。本方法操作方便,有效消除积分漂移,实现对膝关节屈伸角度的实时准确估计。

关键词：膝关节角度角速度传感器遗传算法关节轴脚跟着地点

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基于CNN的肌肉收缩超声图像分类

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电视技术 2022年第6期46卷 63-67页

作者：史婧婷马炜刘婷陈旭辉福州大学物理与信息工程学院福建福州350108 福建省医疗器械和医药技术重点实验室福建福州350108

肌肉收缩训练对运动康复的意义重大,为了研究卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)在肌肉收缩超声图像分类问题中的可行性并评估效果,采用两种CNN模型(Res Net101和VGG19)对肱二头肌超声图像中肌肉是否收缩进行分类,并开展... 详细信息

肌肉收缩训练对运动康复的意义重大,为了研究卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)在肌肉收缩超声图像分类问题中的可行性并评估效果,采用两种CNN模型(Res Net101和VGG19)对肱二头肌超声图像中肌肉是否收缩进行分类,并开展对比分析。实验结果表明,VGG 19模型分类效果较好,在准确度、参数数量及训练效率上均有明显优势,泛化能力强。

关键词：深度学习卷积神经网络(CNN) 超声图像分类肌肉收缩

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基于多特征融合和LightGBM的金线莲品系识别

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江苏农业学报 2021年第1期37卷 155-162页

作者：陈舒迪柴琴琴张勋黄泽豪林羽徐伟福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108 福建省医疗器械和医药技术重点实验室福建福州350108 福建中医药大学药学院福建福州350122

金线莲是中国珍稀中草药,不同品系的金线莲具有细微的形态差异和显著的药效差异。针对金线莲的单一特征贡献能力不足以及传统分类器泛化能力不佳的问题,提出使用形状、颜色和纹理特征对金线莲叶片图像进行特征提取与融合,再使用表现性... 详细信息

金线莲是中国珍稀中草药,不同品系的金线莲具有细微的形态差异和显著的药效差异。针对金线莲的单一特征贡献能力不足以及传统分类器泛化能力不佳的问题,提出使用形状、颜色和纹理特征对金线莲叶片图像进行特征提取与融合,再使用表现性能更优的LightGBM(轻量级梯度提升机)构建分类器,以提高金线莲识别正确率。LightGBM具有精确高效等优点,将提取得到的高层次特征导入LightGBM进行训练预测,可以有效提高分类准确性。对金线莲数据集中的6个品系共368幅叶片图像进行试验,结果表明,相比于传统的分类方法,基于多特征融合和LightGBM的模型识别效果最好,10次随机试验的平均识别率比传统方法KNN、SVM和GBDT高,并且在分类评价指标精确率、召回率、综合评价指标上有较优表现,该研究结果可为中药材品系识别提供参考。

关键词：金线莲多特征融合 LightGBM 叶片识别

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基于OpenSim肌骨建模估算胫股关节接触力

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康复学报 2025年第1期35卷 59-68页

作者：王晓玲简家伟谢秋蓉连章汇郭春明郭洁梅李玉榕福建中医药大学康复医学院福建福州350122 福州大学福建省医疗器械和医药技术重点实验室福建福州350108 吉林大学白求恩第二医院吉林长春130041 福建中医药大学中医学院福建福州350122

目的基于OpenSim软件开发建立1个包含双接触点、3个自由度膝关节的个性化肌肉骨骼模型,估测膝关节负荷,为临床膝骨关节炎(KOA)患者的精准化诊断及个体化康复方案的制订提供可靠依据。方法利用由斯坦福大学授权公开、加州拉霍亚市Scripp... 详细信息

目的基于OpenSim软件开发建立1个包含双接触点、3个自由度膝关节的个性化肌肉骨骼模型,估测膝关节负荷,为临床膝骨关节炎(KOA)患者的精准化诊断及个体化康复方案的制订提供可靠依据。方法利用由斯坦福大学授权公开、加州拉霍亚市Scripps诊所希利矫形研究与教育中心发布的“膝关节体内负荷预测挑战赛”公开数据集,纳入4例接受全膝关节置换术(TKA)并植入压力检测仪器的受试者,以OpenSim模型库中的通用模型gait2392为基础升级搭建,新模型包含28个关节和43个自由度,并调整膝关节结构,使其具有屈曲-伸展、内收-外展、内旋-外旋3个方向自由度,增添了单臂4个关节、7个自由度能够扭矩驱动的上肢结构,并将股骨与胫骨间由单接触点调整为双接触点。通过模型缩放、逆向运动学分析、逆向动力学分析、残差缩减处理、肌肉控制和肌肉分析等,综合考虑步态中外部力和体内肌力的贡献,计算胫股关节内侧、外侧接触力。采用Matlab 2018b进行统计学分析,计算模型估计结果与植入假体测量结果的Pearson相关系数、均方根误差以及标准差,验证本研究建立的肌骨模型的有效性。结果 4名受试者共获得21次完整步态试验数据,受试者JW、DM、PS、SC步态周期平均时长分别为(1.18±0.03)、(1.18±0.08)、(1.09±0.02)、(1.14±0.04)s;内侧、外侧、总接触力估计值与测量值的相关系数平均值分别为(0.921±0.079)、(0.817±0.084)、(0.930±0.066),均方根误差的平均值分别为(0.336±0.146)、(0.332±0.043)、(0.442±0.160) BW;内侧、外侧接触力峰值的估计值与测量值均方根误差的平均值分别为(0.43±0.25)、(0.34±0.24) BW,峰值出现时间误差的平均值分别为(44.09±34.66)、(67.52±61.19) ms。结论利用所建立的双接触点、3个自由度的膝关节全身OpenSim肌肉骨骼模型能够生成肌肉驱动的步态模拟,得到可靠的胫股关节接触力,为精准监测胫股关节负荷、临床康复方案的制订和持续改进假体设计等提供重要依据。

关键词：胫股关节内侧、外侧接触力 OpenSim 肌肉骨骼模型行走步态

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基于惯性传感器的穿戴式步态分析系统设计与实现

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电气技术 2021年第9期22卷 14-21,50页

作者：李江慧连春快李玉榕福州大学海洋学院福州350003 福州大学福建省医疗器械和医药技术重点实验室福州350108

步态分析是对下肢运动情况量化评估的重要手段。本文采用基于惯性传感器的步态时空参数估计算法,根据穿戴在小腿上的惯性传感器节点检测步态事件点,再对穿戴在脚跟处的惯性传感器加速度信号进行双重积分计算步长,根据步态时相校正加速... 详细信息

步态分析是对下肢运动情况量化评估的重要手段。本文采用基于惯性传感器的步态时空参数估计算法,根据穿戴在小腿上的惯性传感器节点检测步态事件点,再对穿戴在脚跟处的惯性传感器加速度信号进行双重积分计算步长,根据步态时相校正加速度信号以提高步长估计精度。本文设计并实现了基于惯性传感器的步态数据节点采集,完成了硬件和软件的设计。为了验证系统的可靠性和准确性,对3个志愿者进行实验。比较本文设计的步态分析系统和商用locometrix步态分析仪的结果,步长、步速和步频的平均相对误差分别为5.21%、4.51%和11.87%。结果表明利用本文研制的穿戴式步态分析系统能精确估计步态时空参数。

关键词：步态分析惯性传感器步态时空参数智慧医疗

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脑部PET图像在阿尔茨海默病早期诊断中的应用

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北京生物医学工程 2021年第2期40卷 174-180页

作者：林万云杜民福州大学物理与信息工程学院福州350108 福州大学福建省医疗器械和医药技术重点实验室福州350108

目的本研究使用脑部正电子发射型计算机断层显像(positron emission computed tomography,PET),并且设计了一个3D卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN),以实现对阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)的早期诊断。方法研究数据取自美国国立卫生研究院老年研究所的ADNI(Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative)数据库,PET图像和磁共振(magnetic resonance,MR)图像均有收集并对数据进行相关预处理。为避免过早的下采样给模型性能带来不利影响,设计了一个3D CNN模型,比较两种不同模态的数据在AD早期诊断中各自的优缺点。结果使用本研究组设计的3D CNN模型在基于PET图像的AD早期诊断实验中,预测准确率、灵敏度、特异度以及曲线下面积(area under curve,AUC)分别达到71.19%、79.29%、61.35%、71.09%。此外,对本研究组的模型与计算机视觉中的经典模型VGG和ResNet使用相同数据进行对比实验,许多评价指标都要更优。结论使用脑部PET图像并结合3D CNN可以更好地利用3D图像的空间位置信息,更有效地提取特征,能对AD早期的病变情况有更准确高效的识别。

关键词：阿尔茨海默病阿尔茨海默病神经影像学倡议数据库正电子发射型计算机断层显像磁共振图像 3D卷积神经网络早期诊断

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单哺乳动物细胞封装技术研究进展

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中国科学：生命科学 2020年第4期50卷 406-426页

作者：杨建民郝慧丽王伟彬石贤爱福州大学生物科学与工程学院药物生物技术与工程研究所福州350116 福州大学福建省医疗器械和医药技术重点实验室福州350116

细胞封装技术是指将细胞包裹在半透膜或者水凝胶组成的封装层内,该封装层能够有效阻挡外界大尺寸物质与封装细胞的直接接触,从而避免免疫细胞、抗体、酶等物质的攻击;同时保证氧气、营养物质、代谢物等一些小尺寸物质的自由交换,从而维... 详细信息

细胞封装技术是指将细胞包裹在半透膜或者水凝胶组成的封装层内,该封装层能够有效阻挡外界大尺寸物质与封装细胞的直接接触,从而避免免疫细胞、抗体、酶等物质的攻击;同时保证氧气、营养物质、代谢物等一些小尺寸物质的自由交换,从而维持细胞各项生物学活动和正常功能.细胞封装技术在生物材料、生物医学以及生命科学等领域具有重要应用前景.单细胞封装技术,即将单个活细胞包裹在半透性的封装层内,是细胞封装向高封装效率、低封装层尺寸、高稳定性封装发展的必然趋势.单细胞封装系统在提高氧气、营养物质、代谢物等交换效率,维持细胞活性和各项生物学功能,以及单细胞水平上的细胞生物组学研究等方面具有显著优势.本文就基于哺乳动物细胞的单细胞封装技术进行了系统阐述,重点介绍了单细胞微胶囊封装系统和单细胞纳米封装系统两大单细胞封装制备技术的研究进展,对单细胞封装系统在细胞治疗、组织工程与再生医学、单细胞生物学分析以及全细胞传感器领域的应用现状进行了分析和归纳.最后,对单细胞封装技术所面临的问题和发展前景进行了总结和展望.

关键词：细胞封装单细胞细胞治疗单细胞分析再生医学

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基于人体通信的心内信道初步建模与分析

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生命科学仪器 2021年第1期19卷 42-47页

作者：吴嘉辉刘一鸣魏紫良高跃明杜民福州大学物理与信息工程学院福建福州350108 福州大学福建省医疗器械和医药技术重点实验室福建福州350108

目的:人体通信(intra-body communication,IBC)作为一种低功耗的短距离无线通信方式,适合于心内通信场景。本文以人体通信技术基础,利用场路结合的建模方法分析10kHz-10MHz频段内的心内信道特性。方法:在所构建的人体心脏等效模型上加... 详细信息

目的:人体通信(intra-body communication,IBC)作为一种低功耗的短距离无线通信方式,适合于心内通信场景。本文以人体通信技术基础,利用场路结合的建模方法分析10kHz-10MHz频段内的心内信道特性。方法:在所构建的人体心脏等效模型上加上外部电路,模拟实际的测量过程,并利用电极作为电场与电路的连接点,实现场路结合的心内通信模型。通过离体猪心实验,验证所建模型的准确性,并探究心肌组织的厚度对信号传输的影响。结果:实验表明,外部电路对心内通信的影响不可忽略,应根据实际的测量方案选择合适的输入阻抗;心内信道的仿真结果与测量数据一致性良好,差值小于3dB;在该频段内的心内信道衰减波动很小,衰减几乎与频率无关;心肌层厚度与室间隔厚度的变化对心内信道几乎无影响。结论:该场路结合的建模方法用于心内信道分析研究时具有更高的准确性。

关键词：人体通信电流耦合心内信道衰减

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一种肌力训练设备的动力控制系统设计与实现

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中国医疗设备 2021年第11期36卷 40-45,54页

作者：林鑫李玉榕陈建国福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108 福建省医疗器械和医药技术重点实验室福建福州350108

目的设计一种肌力训练设备,用于改善肌肉力量,促进肢体障碍患者的运动功能康复。方法利用基于JAVA的上位机设置训练的参数,通过串口通信发送给控制器STM32,进而控制伺服驱动器以及伺服电机完成训练。加入扭矩传感器以及角度传感器用于... 详细信息

目的设计一种肌力训练设备,用于改善肌肉力量,促进肢体障碍患者的运动功能康复。方法利用基于JAVA的上位机设置训练的参数,通过串口通信发送给控制器STM32,进而控制伺服驱动器以及伺服电机完成训练。加入扭矩传感器以及角度传感器用于采集训练过程中的力矩、角度,并发送到上位机显示。安装肘关节支架,对设计的控制系统的功能进行测试。结果等长训练时,可以保持在该位置并测量关节力矩。等张训练时,当关节力矩大于阻力矩时,开始运动。当关节力矩小于阻力矩时,停止运动。等速、被动训练时,可以保持恒定的速度运动,误差在合理的范围内。结论测试的结果说明设计的控制系统控制效果良好,能够实现四种模式的训练,后续可以应用于临床康复中。

关键词：肌力训练 JAVA STM32 伺服电机

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足下垂功能性电刺激自适应阈值启停控制算法研究

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实验技术与管理 2020年第11期37卷 72-78页

作者：陈建国丁建华陈楷李玉榕福州大学电气工程与自动化学院福建省医疗器械和医药技术重点实验室福建福州350108

利用功能性电刺激治疗足下垂患者,是通过刺激患者的胫骨前肌,诱发肌肉收缩,使足尖上抬而改善步态。为了能在患者患肢摆动阶段对胫骨前肌施加功能性电刺激,该文提出了一种自适应阈值启停控制算法。该算法通过前2个步态周期信息更新检测... 详细信息

利用功能性电刺激治疗足下垂患者,是通过刺激患者的胫骨前肌,诱发肌肉收缩,使足尖上抬而改善步态。为了能在患者患肢摆动阶段对胫骨前肌施加功能性电刺激,该文提出了一种自适应阈值启停控制算法。该算法通过前2个步态周期信息更新检测脚尖离地时刻的阈值,实现在线检测脚尖离地(toe off,TO)和脚跟着地(heel strike,HS)2个步态事件。利用该算法分别对3名患者的角速度信号进行检测,3名患者提前检测到脚尖离地点的最大时间分别为216.0、54.0和310.5 ms,滞后检测到脚尖离地点的时间均为6.7 ms,滞后检测到脚跟着地点的最大时间均为54.0ms。结果表明,该算法可以实时检测脚尖离地时刻和脚跟着地时刻,从而准确安全地控制功能性电刺激开启和停止。

关键词：功能性电刺激自适应阈值脚跟着地脚尖离地

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