采用引导滤波的超声纹理补偿图像优化

针对医学超声图像中声衰减补偿引起的组织结构模糊、清晰度降低问题,提出一种基于引导滤波的自适应优化超声图像方法.首先分析声衰减对医学超声成像能量的影响;其次比较超声信号能量补偿常用方法,选用图像纹理信息进行衰减补偿;再结合引导滤波保边平滑特性,根据超声图像组织结构与斑点噪声均值与方差特性自适应优化,得到具有更多临床诊断信息的高品质超声图像.实验结果表明,该方法改善了图像清晰度,在增强图像组织结构的同时弱化斑点噪声,其有效性在仿真体模、正常与病变组织的超声图中得到了验证.     

MiRNA的电化学检测方法研究

MiRNA(microRNA)是一类非编码、内源性的小RNA分子(17～25个碱基),其在生物体内含量较低,通过其与靶基因mRNA结合参与动植物体内多种基因的表达与调控.作为癌基因或抑癌基因,其在肿瘤的发生、发展过程中起着重要作用,因而对miRNA的检测可为癌症的诊断以及临床治疗提供重要依据.该文总结了针对miRNA几种不同的检测方法,重点综述了几种高灵敏的电化学检测方法.miRNA的检测对肿瘤的早期诊断具有重要的生物学意义,对临床上癌症的预警和治疗这一复杂科学问题的研究起到促进作用.     

超声导航微波消融辅助机器人技术的研究

针对超声导航肝肿瘤消融术的不足之处,研制了辅助微创手术的机器人系统.该系统由机器人本体、磁定位系统、超声图像处理系统、手术规划及人机交互系统组成.辅助机器人系统可协助外科医生精确定位消融针于目标病灶点,提高手术操作的精度和适形消融的能力,减少对医生经验的依赖,从而使超声引导下的肝肿瘤消融治疗建立在更加科学、可控和具有预见性的基础上,促进热消融治疗肿瘤技术在,临床的广泛应用.     

利用细菌治疗肿瘤的研究进展

目前用于治疗癌症的方法大多副作用大,且药物不能有效到达癌组织内部,治疗效果相当有限.细菌虽种类繁多,可利用性强,但其由于自身的生物性能不可控以及安全性等问题,在肿瘤治疗方面受限.随着合成生物学的发展,可通过合成生物学的方法对细菌进行工程性改造,使之毒性减弱,靶向定位肿瘤,特异性感知病灶,精准定位于病灶.利用工程菌作为载...     

凹球面换能器在多层生物组织中的温度场仿真

高强度聚焦超声(HIFU)治疗肿瘤是目前临床治疗的一种有效方法,治疗过程中组织内的温度测量相当重要。分析了凹球面自聚焦换能器的声场特点,采用差分法求解Pennes方程,得到凹球面换能器的声场在多层生物组织中形成的温度场,通过实验仿真,得出不同初始声压、吸收系数和热传导率等参数在多层组织内的声场和温度场的分布情况,结果表明初始声压和热传导率对焦域内温升的影响较大,该研究便于理论与临床应用相结合。     

LED照明灯具基于辐射散热的简化研究实验

一、引言 LED以其低功耗、长寿命和高亮度等特点备受瞩目,正逐渐替代白炽灯和荧光管而成为第三代照明方式.各主要科技大国已经将LED照明项目纳入其发展规划.但LED要真正成为主流照明体,光学和散热问题必须解决.目前LED灯具的光效率大概为601 m/W,和普通T5系列的节能灯差不多,少数能达到85～901m/W,离真正意义上的节能还有很长的路.用于LED发光的能量只占输入能量的15%左右,其余85%以热能的方式散发,由于LED体积小,内部集成度高,造成发热量集中,若外部散热条件不好,必然会使节温上升,产生色温漂移,加速芯片老化,缩短产品寿命.因此,散热成为影响LED产品寿命及可靠性最关键的因素.     

合成生物学在推动肿瘤细菌疗法临床药物开发中的应用

细菌疗法是肿瘤治疗领域的重要发展方向之一,合成生物学的日益发展为肿瘤细菌疗法提供更多样化、更有效安全的治疗策略.该文概述了细菌治疗肿瘤领域的临床优秀范例,详细介绍了目前的研究进展及面临的瓶颈问题,并围绕肿瘤细菌疗法深入探讨了合成生物学在推动活菌药物临床开发中的应用.此外,针对临床活菌药物的有效性和生物安全性问题,展望了...     

超声乳腺肿瘤图像的自动分割

为解决传统Snake模型对初始轮廓敏感和凹陷边界提取困难的问题,分别提出了双阈值分割算法和Snake模型的改进方案.通过双阈值分割算法与形态学运算、滤波技术的综合应用,获得靠近边缘的初始轮廓.采用改进的Snake模型使初始轮廓跟踪到实际边界.由于对模型的能量定义做了调整,凹陷边界也可被准确跟踪.通过临床采集的20例乳腺图像肿瘤边缘的提取和分析,结果表明,该方法能有效提取出肿瘤边缘,实现超声肿瘤的自动分割.     

超声温控膏药理疗仪设计

为了减少患者的疼痛,提高膏药的治疗效果,利用超声效应可增强组织渗透、提高细胞代谢、促进血液循环,降低神经、肌肉兴奋性,产生良好的镇痛和解痉作用,设计了一种基于超声温控的膏药理疗仪。该理疗仪主要由STC89C52主控芯片、超声发生器、加热模块、MLX90615红外测温、LCD1602液晶显示等组成。其中STC89C52作为中央处理器控制整个系统运转;超声发生器和加热模块作用于膏药,用于促进膏药的渗透吸收并达到镇痛效果;通过MLX90615传感器采集膏药部位温度,用于反馈调节加热模块。理疗仪各功能已经调试成功,对于超声用于膏药辅助治疗研究具有一定意义。     

基于定量影像组学的肺肿瘤良恶性预测方法

肺癌是世界范围内致死率最高的癌症之一,肺肿瘤的良恶性诊断对于治疗方式选择意义重大.本文借助影像组学（Radiomics）方法利用LIDC（Lung imaging database consortium）肺癌公开数据库中619例病人的肺癌计算机断层（Computed tomography,CT）影像数据,分割出病变区域,并结合肿瘤医学特性和临床认知,提取反映肿瘤形状大小、强度和纹理特性的60个定量影像特征,然后利用支持向量机（Support vector machine,SVM）构建诊断肺肿瘤良恶性的预测模型,筛选出对诊断肺肿瘤良恶性有价值的20个影像组学特征.为肺肿瘤良恶性预测提供了一种非入侵的检测手段.随着CT影像在肺癌临床诊断中的广泛使用,应用样本量的不断增加,本文方法有望成为一种辅助诊断工具,有效提高临床肺肿瘤良恶性诊断准确率.     

单肿瘤组织微卫星不稳定探测方法

目前,随着下一代测序技术（Next-Generation Sequencing technology,NGS）的发展,围绕高通量测序数据的微卫星不稳定（Micro-Satellite Instability,MSI）探测方法与软件工具层出不穷,但存在需要配对正常组织测序数据做参照或大量微卫星稳定（Micro-Satellite Stable,MSS）样本的正常组织测序数据构建基准线的问题,这会在一定程度上给使用者造成不便.针对以上问题,本文提出一种基于信息熵理论使用样本肿瘤组织测序数据探测MSI的模型.首先,基于之前开发的探测软件MSlsensor1.1,增加在单肿瘤组织测序数据上探测样本MSI状态的模块,扩增后的软件可实现基于两种数据模式的MSI探测.两种数据模式分别是肿瘤与正常组织成对测序数据和单肿瘤组织测序数据.其次,对扩展模块进行性能评估.依托于该模块,使用样本肿瘤组织的外显子测序数据对衡量软件性能的指标进行评估.结果显示,本研究提出的基于信息熵理论在单肿瘤组织测序数据上的探测模块性能表现较好,这为后续更为复杂的变异信号探测提供了理论依据和技术支撑.     

基于超声引导的微波消融治疗肝癌的机器人系统

超声引导微波消融治疗肝癌技术是一种微创手术，和传统的手术相比，具有安全、无毒副作用、灭活效果好等优点。但目前在二维超声图像引导下存在微波天线定位不准确，对医生技术与经验依赖强的问题，影响了治疗效果。本文针对上述问题开发了一套基于超声引导的用于微波消融治疗肝癌的机器人系统，该系统主要有超声影响导航、穿刺机器人和空间定位装置三个模块组成。通过该系统，医生术前可以三维重建出肿瘤区域，进行术前穿刺针路径的规划，模拟出所需微波热场的大小。术中，通过肝脏内的血管将术前的肝肿瘤模型和术中的病人实体内的肝肿瘤相匹配。通过机器人系统可以准确地将穿刺针送入到指定的病灶位置进行微波消融。实验证明该系统的精度满足微波消融治疗肝癌的需求，该系统有效地提高超声引导微波消融治疗肝癌的治疗效果。     

癌症细胞扩展速度建模的仿真分析

癌症细胞具有易扩散转移的特点,对癌症患者的癌细胞的扩散速度进行检测,能够准确判断癌变程度并采取相应的治疗手段进行治疗.传统的癌症细胞扩展速度检测方法是基于癌变部位与周围正常肝脏组织图像的像素灰度比进行检测的.在癌症早期,由于癌细胞数量所占比例较低,癌变部位与周围的正常部位的像素灰度难以区别,导致比例不准,检测准确率降低.为提高准确性,提出一种像素密度的癌细胞扩展速度检测方法,利用被检测部位的癌细胞的像素密度,进行直方图转换,保证特征的可量化性,去除干扰噪声,保证特征对比的纯粹性.利用优化像素密度特征建立癌症细胞扩展模型,对癌细胞的扩展速度进行量化表示,从而判断出癌症细胞的扩展速度.实验结果表明,利用基于像素密度的癌细胞检测方法能够快速准确地对癌细胞扩展速度进行检测,衡量效果很好.     

一种基于数据挖掘的HIFU温度估计方法

高强度聚焦超声(HIFU)是一种无创、低费用的新型肿瘤治疗手段。但是目前仍无一种有效的HIFU无损温度监控及检测治疗方法可应用于临床。该文采用数据挖掘中的回归分析模型,挖掘HIFU焦域处超声剪影图像中可用于温度估计的信息。结果表明在70℃以下的温度范围,采用该回归方程进行温度估计的精度为3℃。     

基于水平集的三维脑部肿瘤分割

脑部肿瘤的分割在临床的诊断、治疗以及研究方面都有很重要的作用,但是由于脑肿瘤的大小、类型、位置等的多变性,脑部肿瘤分割一直是一个难点问题.根据脑肿瘤在核磁共振图像上的梯度以及图像中点的强度分布提出了一种新的基于水平集的分割方法.算法定义了一个新的能量函数,更好地匹配图像中肿瘤区域的强度分布.在实际的脑部核磁共振图像上进行实验,文中算法可以准确地分割出脑部肿瘤.与传统的水平集方法比较,该算法分割结果更加准确.     

空化效应对高强度聚焦超声产生的组织损伤的影响

高强度聚焦超声（High intensity focused ultrasound,HIFU）已在临床治疗肿瘤领域展示了较好的应用前景,但目前的治疗计划中未考虑空化效应的影响。本文通过离体实验研究了空化效应对HIFU治疗中组织损伤形成的影响。首先采用KZK非线性方程和Pennes生物传热模型,在理论上模拟了不同超声激励参数的HIFU热效应产生的组织损伤。然后在实验中改变脉冲长度和声压,比较了实验和理论上产生的损伤形成。最后采用B型成像系统定量监测产生的声空化,从而定量分析空化效应对损伤形成的影响,为HIFU治疗策略的设计提供更好的指导。     

基于JPPF的异构分布式MTH1虚拟筛选系统

随着癌症发病率日益升高,寻找治疗癌症的新靶点已成为世界范围内的研究热点。最新研究指出MTH1蛋白在癌细胞中生存是必须的,而在正常细胞中是非必需的,设计有选择性的MTH1抑制剂将对癌症的治疗有着重要的意义。MTH1的筛选需要大规模的高性能计算资源,但目前缺少具体成型的集筛选模拟于一体、跨平台的分布式异构软件以用于快速地从大规模数据库中获得潜在的候选药物小分子。本文基于JPPF分布式并行框架和Autodock Vina设计一种具有良好兼容性和跨平台性的肿瘤药物虚拟筛选计算系统,通过对100万目标分子集进行虚拟筛选,筛选结果直接靶向了MTH1的药物分子。该系统的实现为快速构建大规模药物分子虚拟筛选技术提供了解决方案和新思路。     

基于机器学习的超声造影分析综述

超声造影（Contrast-enhanced ultrasound, CEUS）通过外周静脉注入超声造影剂,显著增强来自肿瘤微血管的血流信号,便于临床医生以实时、动态的方式评估肿瘤血管生成、周边浸润等,广泛应用于多器官病变诊断、预后评估和治疗方案规划等方面。近年来,以深度学习为代表的机器学习方法快速发展,为动态超声造影智能分析带来新的机遇。深度学习方法很大程度上拓宽了超声造影临床应用范围,提高了其诊疗效能。但与常规超声影像类似,超声造影仍然存在斑点噪声、呼吸运动干扰和标准化程度低等问题,使得动态灌注时间、空间信息挖掘面临挑战。本文系统性回顾了近年来超声造影智能分析相关工作,涵盖良恶性鉴别、恶性分级、疗效预测和诊疗方案选择等方面应用,总结了当前影像组学及深度学习方法在超声造影分析领域的最新进展,并指出当前研究的局限性和未来发展方向。     

唇形油封动态散热仿真研究

研究优化油封结构,提高散热效果,由于唇形油封在工作时与轴摩擦生热导致温度升高,容易造成材料破坏而引起油封的失效.在汽车实际运动过程中,由于封抱轴力太大,使部件温度升高,造成部件磨损.目前对于油封的散热机理还没有确切的认识.针对油封的高温失效问题,为优化油封的散热结构,提出建立了描述其固液传热的二维轴对称模型,利用Fluent软件的RNG k-ε湍流模型对油封的散热进行仿真.结果显示随着轴速的增加,摩擦而上的温度逐渐增加,摩擦面上温度最高点位于中心位置靠近空气侧,温度最低点位于润滑油侧的端点上,空气侧的温度分布整体高于润滑油侧的温度分布.油封唇口与轴之间产生的热量主要通过润滑油、轴被带走,通过空气带走的热量较少.通过研究或为油封有效散热提供了科学依据.     

肝肿瘤微波消融手术机器人

微波消融是治疗肝肿瘤的一种有效方法。针对该手术存在的问题,本文介绍辅助医生实现穿刺消融针的精确定位和稳定扶持的肝肿瘤微波消融手术机器人,给出了系统的总体构架,并对超声图像处理、机构综合与优化和控制系统等方面进行了详细介绍。通过动物实验,验证了机器人的有效性。最后探讨微波消融手术机器人系统存在的问题,给出了进一步研究的方向。