检索结果-内蒙古大学图书馆

中国激光 2025年第3期52卷 53-62页

作者：刘天宝郭家慧宋伊彬王玮武博张楠首都医科大学生物医学工程学院北京100069 首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室北京100069 骨科人工智能与机器人技术基础临床联合实验室北京100069 首都医科大学宣武医院骨科北京100053

在椎弓根螺钉置入术中,高精度的术前-术中三维点云配准可以提高手术的安全性和成功率。然而,由于术前和术中点云的采集方式不同,且术中暴露有限,术前和术中点云存在较大的初始位姿差异和密度差异等问题,导致点云配准精度降低。在点云编... 详细信息

在椎弓根螺钉置入术中,高精度的术前-术中三维点云配准可以提高手术的安全性和成功率。然而,由于术前和术中点云的采集方式不同,且术中暴露有限,术前和术中点云存在较大的初始位姿差异和密度差异等问题,导致点云配准精度降低。在点云编码中,注意力机制通过自适应加权和全局信息捕捉提升特征提取的准确性和全面性,从而增强特征匹配的精度。为此,本研究提出了一种基于注意力机制增强的椎弓根螺钉置入术非同源点云配准网络。先通过多层感知机提取点云的特征向量,利用图自注意力机制计算关键点与其邻域点特征残差项来更新特征向量,从而捕捉点云内部的全局信息;再使用交叉注意力机制关注术前局部点云和术中点云特征的相似性,逐点精细化特征,增强点云特征的表达能力,提高计算转换矩阵的准确性。实验结果表明,本文算法在所用数据集上的粗配准精度较高,平均旋转误差为2.87°,平均平移误差为3.22 mm,平均运行时间为18.49 s,与现有方法相比有所改善,为非同源、初始位姿差异大的术前和术中点云的高精度配准提供了实现途径。

关键词：医用光学图自注意力交叉注意力非同源点云配准

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一种椎弓根螺钉内固定术中非同源低重叠率点云的配准方法

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中国激光 2023年第9期50卷 82-90页

作者：张立静王斌斌王玮武博张楠首都医科大学生物医学工程学院北京100069 首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室北京100069 首都医科大学宣武医院骨科北京100053

在手术导航系统辅助的椎弓根螺钉内固定术中,术前与术中点云配准精度是影响导航定位效果的重要因素。由于术前与术中点云的获取方式不同,且术中暴露位置受限,两种非同源三维点云存在初始位姿差异大、重叠率低的问题,现有的配准算法在术... 详细信息

在手术导航系统辅助的椎弓根螺钉内固定术中,术前与术中点云配准精度是影响导航定位效果的重要因素。由于术前与术中点云的获取方式不同,且术中暴露位置受限,两种非同源三维点云存在初始位姿差异大、重叠率低的问题,现有的配准算法在术前术中点云配准时容易失效且精度不高。为此,本文提出了一种椎弓根螺钉内固定术中非同源低重叠率点云的配准方法。首先,对术中点云进行降采样,对术前点云进行基于最远点采样的局部区域划分,选取其中的最优局部区域,与术中点云进行采样一致性初始配准;之后,采用迭代最近点算法进行进一步优化,实现点云的准确对齐。在本文所用数据集上,所提算法在术前术中点云配准实验中的平均旋转误差为0.406°,平移误差为0.474 mm,实现了初始位姿差异大、重叠率低的非同源术前术中点云的高精度配准,与现有算法相比,配准成功率从66.67%提高至100%。

关键词：医用光学椎弓根螺钉内固定术非同源点云初始位姿差异大低重叠率点云配准

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基于多尺度多层次特征融合和轻量化卷积神经网络的结直肠息肉检测

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生物医学工程学杂志 2024年第5期41卷 911-918页

作者：李奕扬赵佳漪余若伊刘辉翔梁爽谷宇首都医科大学生物医学工程学院北京100069 首都医科大学基础医学院北京100069 北京信息科技大学自动化学院北京100192 首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室北京100069 首都医科大学基础临床联合实验室北京100069

结直肠息肉的早期诊断和治疗对于预防结直肠癌至关重要。本文提出一种用于结直肠息肉自动检测与辅助诊断的轻量化卷积神经网络,首先基于53层卷积层骨干网络,引入空间金字塔池化模块,实现具有不同感受野大小的特征提取。然后,采用特征金... 详细信息

结直肠息肉的早期诊断和治疗对于预防结直肠癌至关重要。本文提出一种用于结直肠息肉自动检测与辅助诊断的轻量化卷积神经网络,首先基于53层卷积层骨干网络,引入空间金字塔池化模块,实现具有不同感受野大小的特征提取。然后,采用特征金字塔网络对骨干网络中不同尺度的特征图进行交叉融合,利用空间注意力模块提高对息肉图像边界和细节的感知能力。再进一步通过位置模式注意力模块,在不同层级的特征图中自动挖掘关键特征并整合,以实现快速高效准确的结直肠息肉自动检测。本文基于临床数据集对所提模型进行评估,其精度达到0.9982,召回率达到0.9988,F1分数达到0.9984,平均精度(mAP)在交并比(IOU)为0.5时达到0.9953,帧率74帧/s,参数量9.08 M。相较于现有主流方法,本文所提出方法具有轻量化、运行配置要求低、高检测速度、高精度等特点,可为结直肠癌的早期检测和诊断提供可行的技术方法和重要工具。

关键词：结直肠息肉结直肠癌目标检测计算机辅助诊断深度学习

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基于快速加卸载的单轴拉伸识别屈光术后兔角膜的生物力学特性

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生物医学工程学杂志 2024年第1期41卷 136-143页

作者：张迪张海霞李林首都医科大学生物医学工程学院、首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室北京100069 山东第一医科大学、山东省医学科学院放射学院山东泰安271016

为了认识行角膜切削手术后兔眼角膜生物力学特性随修复时间如何变化,本研究选取21只健康成年兔,左眼作为实验眼,右眼作为对照眼,进行对比实验。首先,对所有兔的左眼采用板层刀移除角膜前表面部分组织(原角膜厚度的30%~50%),作为模拟角... 详细信息

为了认识行角膜切削手术后兔眼角膜生物力学特性随修复时间如何变化,本研究选取21只健康成年兔,左眼作为实验眼,右眼作为对照眼,进行对比实验。首先,对所有兔的左眼采用板层刀移除角膜前表面部分组织(原角膜厚度的30%~50%),作为模拟角膜屈光手术的动物模型。其次,将实验兔分别饲养1个月、3个月、6个月后处死,利用其体外角膜制作条状试样,进行加卸载速率平均约为0.16 mm/s的单轴拉伸实验;最后,利用黏—超弹性本构模型,对加卸载数据进行拟合。结果显示,模拟手术后1个月、3个月,实验眼与对照眼角膜的黏弹性参数差异具有统计学意义;术后3个月,实验眼角膜与对照眼角膜,在应变水平分别为0.02、0.05时,其切向模量差异具有统计学意义;术后6个月组的实验眼角膜与对照眼角膜,生物力学参数差异无统计学意义。上述结果表明,与对照眼相比,实验眼角膜生物力学特性随术后时间有所变化,术后3个月实验眼与对照眼之间角膜的切向模量的比值增大,随后减小;这为基于临床上获取的快速测试数据认识角膜屈光手术术后角膜生物力学特性奠定了前期基础。

关键词：角膜角膜屈光手术生物力学特性单轴拉伸实验黏—超弹性

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改进人工势场的手术机器人位姿规划

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控制理论与应用 2022年第6期39卷 1121-1129页

作者：郝林佳叶灿都书鲜王宇武博张楠首都医科大学生物医学工程学院北京100069 首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室北京100069

运动避障与路径规划是手术机器人自动化手术中重要的技术环节,为机器人手术提供了良好的术中安全性及准确性.本研究针对上述两关键技术,提出改进人工势场的手术机器人位姿规划算法,首先,通过对引力函数进行改进,在不求取运动学逆解的情... 详细信息

运动避障与路径规划是手术机器人自动化手术中重要的技术环节,为机器人手术提供了良好的术中安全性及准确性.本研究针对上述两关键技术,提出改进人工势场的手术机器人位姿规划算法,首先,通过对引力函数进行改进,在不求取运动学逆解的情况下,能够准确驱动机械臂到达指定位姿;接着,利用快速凸包算法将障碍物凸体化,通过Gilbert Johnson Keerthi(GJK)算法计算障碍物与机械臂连杆等效圆柱面之间的最近距离,使避障距离更加准确;然后,通过自适应步长,使机械臂运动更加平稳快速;最后,引入动态引力常数,使机械臂具有逃离局部极小值的能力.实验结果表明,本研究能够让机器人在避障情况下平稳快速到达规划位姿,并在陷入局部极小值时逃逸,为未来医疗机器人在自动化手术方面提供了新思路.

关键词：避障路径规划手术机器人人工势场自适应步长局部极小值

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基于功能磁共振成像的唇腭裂患者构音障碍康复训练脑机制研究

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生物医学工程学杂志 2023年第1期40卷 125-132页

作者：王梦悦李春林张文静陈仁吉李霞首都医科大学、生物医学工程学院北京100069 生物力学临床应用基础研究北京市重点实验室北京100069 首都医科大学附属北京口腔医院北京100191

唇腭裂(CLP)是口腔颌面部最常见的先天性缺陷。本研究采集23名未接受康复训练、存在构音障碍的CLP患者(Bclp组)和23名经康复训练后恢复构音清晰度的CLP患者(Aclp组)在执行汉字发音任务时的功能磁共振成像数据,进行激活脑区分析,探索CLP... 详细信息

唇腭裂(CLP)是口腔颌面部最常见的先天性缺陷。本研究采集23名未接受康复训练、存在构音障碍的CLP患者(Bclp组)和23名经康复训练后恢复构音清晰度的CLP患者(Aclp组)在执行汉字发音任务时的功能磁共振成像数据,进行激活脑区分析,探索CLP患者经过构音障碍康复训练后脑机制的变化。研究发现,Aclp组的运动皮层、布罗卡(Broca)区、韦尼克(Wernicke)区、小脑等脑区明显激活,Bclp组的运动皮层等脑区仅表现出微弱激活,激活范围小。本文比较了具有组间差异的脑区和共同激活脑区的脑活动水平变化,发现康复训练使负向激活的脑区(小脑、左侧运动区、Wernicke区等)活动水平提升到正向;同时提升了微弱激活脑区(右侧运动区和Broca区等)的活动水平。本文研究结果提示,对CLP患者实施康复训练可提高CLP患者与构音清晰度相关脑区的活动水平,构音清晰度相关脑区的激活强度值可作为一种可量化的客观评价指标来评估康复训练效果,对康复训练方案的制定具有重要意义。

关键词：康复训练唇腭裂激活脑区

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利用一维Fung模型探讨长宽比对兔腹部皮肤单轴拉伸力学特性的影响

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医用生物力学 2023年第6期38卷 1235-1240页

作者：王辉陈婉婷孙旭君李林刘志成首都医科大学生物医学工程学院北京100069 首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室北京100069 首都医科大学附属北京儿童医院影像中心北京100045

目的从实验方法学角度研究不同的长宽比对皮肤条状试样单轴拉伸力学特性的影响。方法以新西兰大白兔腹部皮肤为研究对象,取其从头到脚(0°)和与之垂直(90°)的两个方向,获取长宽比从2∶1~6∶1的多个条状试样,进行单轴拉伸测... 详细信息

目的从实验方法学角度研究不同的长宽比对皮肤条状试样单轴拉伸力学特性的影响。方法以新西兰大白兔腹部皮肤为研究对象,取其从头到脚(0°)和与之垂直(90°)的两个方向,获取长宽比从2∶1~6∶1的多个条状试样,进行单轴拉伸测试至试样破坏。经过实验数据处理,得到兔腹部皮肤单轴拉伸的Kirchhoff应力-Green应变数据,利用一维Fung模型S=cEexp(αE~2)对其进行拟合,从而得到相应的材料参数c、α,并对参数进行统计学分析。结果两个方向上c值差异不明显(P=0.151),α值差异比较大(P=0.001)。两个方向上不同长宽比兔腹部试样参数c、α无显著性差异(P>0.05)。结论在2∶1~6∶1长宽比范围内,兔腹部皮肤试样不同长宽比对单轴拉伸力学特性无影响。

关键词：长宽比单轴拉伸软组织皮肤力学特性

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基于快、慢速加载单轴拉伸数据识别的角膜生物力学特性比较

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医用生物力学 2022年第4期37卷 669-675页

作者：张迪张海霞曾正袁子维王维李林首都医科大学生物医学工程学院首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室北京100069

目的比较基于快、慢速加载单轴拉伸数据确定的角膜生物力学特性参数。方法选取15只健康成年兔的角膜进行平均加载速率为0.16、0.02 mm/s单轴拉伸实验,分别获得应力-应变以及应力松弛数据;分别利用黏超弹性模型、1阶Ogden模型和2阶Prony... 详细信息

目的比较基于快、慢速加载单轴拉伸数据确定的角膜生物力学特性参数。方法选取15只健康成年兔的角膜进行平均加载速率为0.16、0.02 mm/s单轴拉伸实验,分别获得应力-应变以及应力松弛数据;分别利用黏超弹性模型、1阶Ogden模型和2阶Prony级数模型对加卸载迟滞环曲线、应力-应变曲线、应力松弛曲线进行分析。基于黏超弹性模型拟合快速加卸载迟滞环曲线确定的参数集记为G_(vh)。拟合慢速加载的应力-应变、应力松弛数据的材料参数集记为G_(OP)。利用相关性分析比较G_(vh)与G_(OP)之间参数的相关性。结果对快速加卸载迟滞环数据、慢速加载的应力-应变数据与应力松弛数据的拟合优度R^(2)都大于0.95。G_(vh)与G_(OP)中6个参数中5个(μ,A_(1),A_(2),τ_(1),τ_(2))差异明显(P<0.05),并且两参数组中Ogden模型参数呈正相关。结论基于快、慢速加载的单轴拉伸数据识别的角膜生物力学参数具有差异性。研究结果为进一步探索利用临床数据识别角膜生物力学特性提供前期的研究基础。

关键词：角膜黏超弹性模型单轴拉伸实验

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宽频声导抗对梅尼埃病诊断价值的Meta分析

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听力学及言语疾病杂志 2024年第6期32卷 541-545页

作者：张依霖刘傲轩亓贝尔首都医科大学附属北京同仁医院北京100005 耳鼻咽喉头颈科学教育部重点实验室(首都医科大学) 首都医科大学生物医学工程学院临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室

目的探讨宽频声导抗对梅尼埃病的诊断价值。方法检索1999~2023年PudMed、Medline、Embase、Cochrane Library、中国知网(CNKI)和万方数据库发表的关于宽频声导抗诊断梅尼埃病的文献。由2位研究者独立根据纳入排除标准筛选文献、提取数... 详细信息

目的探讨宽频声导抗对梅尼埃病的诊断价值。方法检索1999~2023年PudMed、Medline、Embase、Cochrane Library、中国知网(CNKI)和万方数据库发表的关于宽频声导抗诊断梅尼埃病的文献。由2位研究者独立根据纳入排除标准筛选文献、提取数据、并进行偏倚风险质量评价,对符合标准的纳入文献采用StataMP进行Meta分析,全面评估宽频声导抗在梅尼埃疾病诊断上的准确性。结果宽频声导抗在诊断梅尼埃病中的合并特异度为79%(95%CI:69%~87%);合并灵敏度为61%(95%CI:47%~73%);合并诊断比值比为5.87(95%CI:3.33~10.33);合并阳性似然比为2.91(95%CI:2.00~4.24);合并阴性似然比为0.50(95%CI:0.36~0.67);SROC曲线下面积为0.77。结论宽频声导抗在梅尼埃病的诊断中表现出良好的准确性,可于未来用作诊断梅尼埃病的标准之一。

关键词：宽频声导抗梅尼埃病诊断性试验

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心血管磁共振T2加权序列对急性心肌梗死后水肿心肌的诊断效能研究

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中国循环杂志 2022年第1期37卷 31-38页

作者：孙峥胡莹莹吴芳刘志张楠卢洁首都医科大学生物医学工程学院生物力学临床应用基础研究北京市重点实验室北京市100069 首都医科大学宣武医院放射与核医学科首都医科大学宣武医院心脏科

目的:探讨心血管磁共振(CMR)黑血、亮血T2加权序列对急性心肌梗死患者再灌注血管开通后水肿心肌的诊断效能。方法:回顾分析2016年9月至2018年12月就诊于首都医科大学宣武医院的76例首次发作急性心肌梗死患者的临床影像资料。患者平均年... 详细信息

目的:探讨心血管磁共振(CMR)黑血、亮血T2加权序列对急性心肌梗死患者再灌注血管开通后水肿心肌的诊断效能。方法:回顾分析2016年9月至2018年12月就诊于首都医科大学宣武医院的76例首次发作急性心肌梗死患者的临床影像资料。患者平均年龄(57±11)岁,其中男性66例。全部患者于1周内行CMR检查。收集并分析CMR黑血T2加权黑血反转恢复(T2-STIR)序列、亮血T2预脉冲自由呼吸平衡稳态进动(T2p-SSFP)序列图像,以定量T2-MAP序列为"金标准"评价识别水肿心肌的诊断效能。图像质量分析包含患者水平图像伪影识别,层面水平图像信噪比,对比噪声比比较;诊断效能包含节段水平水肿心肌识别的敏感度、特异度和准确度。结果:在患者水平,黑血T2-STIR和亮血T2p-SSFP产生运动伪影分别有24例和5例,磁敏感伪影分别有17例和2例,差异有统计学意义(P<0.05)。层面水平,黑血T2-STIR序列显示远端心肌、水肿心肌信噪比是亮血T2pSSFP序列的2倍(P<0.05),水肿心肌与远端心肌、与血池的对比噪声比黑血T2-STIR序列强于亮血T2p-SSFP序列,差异有统计学意义(P<0.05)。在节段水平,黑血T2-STIR对水肿心肌识别的敏感度高[87.4%(83.3%,90.8%)],亮血T2p-SSFP的特异度高[95.4%(89.5%,98.5%)],两者相结合可显著提升水肿心肌识别效能,敏感度达[93.7%(90.5,96.1)],约登指数提升至0.86。结论:心血管磁共振T2加权序列的优质图像质量,对急性心肌梗死后水肿心肌的识别具备临床实用价值,黑血T2-STIR和亮血T2p-SSFP序列相结合可显著提升识别敏感度和准确性。

关键词：心血管磁共振急性心肌梗死水肿心肌 T2加权黑血反转恢复 T2预脉冲自由呼吸平衡稳态进动

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