耦合胰腺β细胞的同步性分析

胰腺β细胞在分泌胰岛素时会伴随生物放电活动。描述胰腺β细胞放电行为的数学模型有很多,为了理论分析的方便,本文采用具有代表性的三维多项式模型,对两个电耦合胰腺β细胞的同步行为进行了研究。通过构造恰当的李雅普诺夫函数,利用线性矩阵不等式、求解微分不等式获得了模型相应的全局渐近同步和全局指数同步的理论判据,并借助MATLAB进行数值模拟,进一步验证了理论结果的正确。     

基于胰岛素基础率估计的人工胰腺系统自抗扰控制

胰岛素基础率是人工胰腺系统实现人体血糖闭环控制的基准,但该变量在临床治疗中难以准确确定.针对这一问题,本文设计了一种基于胰岛素基础率动态估计的人工胰腺自抗扰控制方法,通过扩张状态观测器(Extended state ob-server,ESO)实时估计血糖代谢过程中的内部与外界干扰,构建具备参数自适应能力的反馈控制律和...     

纳米医药走近临床

去秋,宾州大学医学中心1名年轻病人的死震惊了医学界.该患者因1种不能代谢氨的罕见遗传缺陷接受了试验性基因治疗.至少,在理论上,用植入DNA片段修复缺陷甚至缺失的基因来治疗许多折磨人的疾病该是可能的.可是在实际上,基因治疗的方法仍处于艰难的原始阶段.问题就在于,将新的基因物质植入细胞并使之与已在细胞里的DNA结合起来,不会不引起免疫系统的强烈反应,因为绝大多数方法依赖于自然界的特洛伊马-病毒.以这位死者来说,研究人员将很高剂量的经过修改的感冒病毒注入其肝脏.他们推想,病毒颗粒一旦进入组织细胞,植入替代的DNA,患者的肝脏便可能正常地代谢氨.4天后,患者死于多器官衰竭,推测可能由于大量而突然的病毒注入导致不可抗拒的免疫反应.     

一种新的多区域肝脏CT图像分割方法

肝脏CT图像分割是肝脏计算机辅助诊断系统中最关键的部分,也是医学图像分割中的一个难点.已有的算法一般只能分割出多区域肝脏CT图像中某一区域,针对这一问题,提出了一种新的多区域肝脏CT图像分割方法.首先利用自动双阈值方法进行初步分割,然后利用图像的灰度信息及相邻肝脏CT图像的面积、形状变化比较小等信息来进行多区域肝脏CT图像分割.通过仿真实验,证明该方法能够准确、快速的对多区域肝脏CT图像进行自动分割.     

虚拟肝脏的规则和非规则手术切除技术

为了提高肝癌手术治疗计划的可靠性,在利用腹部CT图像数据进行肝脏三维重建的基础上,实现了任意角度对虚拟肝脏进行平面切割和切割面结构的显示;通过构造可以调节大小、位置的球体模型,实现了球体切除;通过在肝脏三维模型表面上勾画不规则封闭区域,实现了任意曲面肝脏切除;并依据肝内血管结构进行肝段划分,实现了解剖性肝段切除.临床实验结果表明,文中所述的技术能够满足虚拟手术的需求,有利于医生制定安全可靠的术前计划,提高手术成功率.     

对《控制、辨识和输入最优化》一书的评介

越来越多的人认识到把自动控制理论应用到生物医学领域,将会得出非常有价值的成果。本书的中心内容就是其中一例。 哺乳动物血浆中血糖浓度的正常值约为100mg/100cc。血浆中胰岛素浓度约为25μu/cc。如果血糖浓度偏离正常值,则血浆中的β细胞将刺激胰脏增大或减少胰岛素之分泌量以改变血浆胰岛素之浓度,促使机体组织改变吸收血糖之能力,令血糖浓度恢复正常值。糖尿病患者的症状是血糖浓度高于正常值。早期病人的病因可能是β细胞对     

肝脏管道供血分布及残肝体积的计算

在肝切除、肝移植等手术计划中,精确地计算残肝体积至关重要,它能够直接影响到手术的成败.文中结合临床上肝外科手术的术式,提出了能够实时、准确地计算出基于肝脏管道供血分布的残肝体积的算法.首先基于个体化肝脏CT数据,通过分割和细化2个步骤建立肝实质三维模型及肝内管道的抽象树状模型;在此基础上,通过人机交互灵活地选定肝内管道分支数目和分支起点,并基于多背景距离变换计算肝脏供血分布和各部分所占比例,从而得到准确的残肝体积.实验结果表明,该算法计算速度快,对肝切除结果的模拟和计算精度能满足实际临床需求,可为手术计划提供指导依据.     

基于ARM的肝储备功能检测仪的设计与实现

肝脏储备功能的评估是安全开展肝切除手术的基础和技术保证,是肝脏外科的核心问题之一。将微型机和光电传感技术运用于生物医学工程领域,结合脉搏染料密度分光光度法原理,设计了一种三波长肝储备功能检测仪,能有效评估肝脏储备能力。用该设备对患者进行了临床实验,实验结果显示:该检测仪信号稳定可靠,具有临床实用价值。     

面向智能血糖管理的餐前胰岛素剂量贝叶斯学习优化方法

餐前胰岛素剂量精准决策是改善糖尿病患者血糖管理的关键.临床治疗中胰岛素剂量调整一般在较短时间内完成,具有典型的小样本特征;数据驱动建模在该情形下无法准确学习患者餐后血糖代谢规律,难以确保胰岛素剂量的安全和有效决策.针对这一问题,设计一种临床经验辅助的餐前胰岛素剂量自适应优化决策框架,构建高斯过程血糖预测模型和模型有效性在线评估机制,提出基于历史剂量和临床经验决策约束的贝叶斯优化方法,实现小样本下餐后血糖轨迹的安全预测和餐前胰岛素注射剂量的优化决策.该方法的安全性和有效性通过美国食品药品监督管理局接受的UVA/Padova T1DM平台测试结果和1型糖尿病患者实际临床数据决策结果充分验证.可为餐前胰岛素剂量智能决策及临床试验提供方法基础和技术支持,也为中国糖尿病患者血糖管理水平的有效改善,提供了精准医学治疗手段.     

未来我们用思维上网？

用思维控制物体移动？这仿佛是科幻小说中的情节。但中实上，人类的这一梦想正在渐渐成为现实，权威科学杂志《自然》披露了一则石破天惊的消息——在今年6月进行的一次“突破性实验”中，当科学家将一枚名为“大脑之门”的芯片植入一名24岁四肢完全瘫痪病人的大脑之后，这名患者竟可以用其“思维”自如地控制电视机或者电脑——甚至上网收发电子邮件。     

甲骨文在华成立第二家研发中心——加速实现本土化

记者徐马陵报道 10月29日,甲骨文软件研究开发中心(北京)有限公司在京正式揭牌。这是继2002年6月成立深圳研发中心之后,甲骨文公司在中国成立的第二家研发中心。甲骨文公司表示,研发中心的成立是公司实现本土化、发展伙伴关系和作出长期承诺的战略中极其重要的一环。甲骨文北京研发中心主要由项目开发、实验室、产品知识中心和客户中心、研发服务以及合作伙伴支持这几部分组成,中心初期的工作重点将集中在四个领域:Linux 的开发与技术支持.     

不同胰岛素敏感状态下大鼠基因数据处理

胰岛素抵抗是目前众多老年慢性疾病发病的共同途径,其发生机制的研究对于寻找与制定疾病的防治策略最有重要的意义,但传统的研究方案往往局限于某个器官、一货机种代谢产物,或某一、两种基因参与的条件,得出的结论多为局部描述性,难以进行规律上的探素.基于两种组织(肌肉和肝脏)3种不同胰岛素敏感状态下(限食、对照、肥胖)的12组4 040条基因芯片数据,从基因表达数据的统计分析开始,观察不同胰岛素敏感状态下的大鼠组织对糖刺激反应的基因表达情况,比较、阐述胰岛素抵抗发生的分子机理;并通过SOM聚类分析的方法,发现不同胰岛素敏感状态下的大鼠基因表达变化下所隐藏的表达模式,从而为进一步分析胰岛素抵抗发生的分子机理提供了可能.     

虚拟手术中肝脏形变仿真系统

由于肝脏具有复杂的生物力学特性,因此在进行形变仿真时,计算量大而难以达到实时性要求;同时在对肝脏形变实时仿真时却很难达到真实感.为了解决这一矛盾,需要研究一种可以自动依据手术器械操控区域及施力大小而动态转换的混合模型,通过理论分析提出了一种肝脏网格与无网格混合模型的构建方法.实验结果表明,该算法具有较高的计算效率且形变具有较好效果,能够满足虚拟肝脏手术仿真的真实感与实时性要求,对虚拟肝脏软组织手术研究具有一定的指导意义.     

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.     

结合超像素和U型全卷积网络的胰腺分割方法

为了提高现有胰腺图像分割方法性能,提出一种超像素和U型全卷积网络(U-NET)结合的胰腺图像分割方法.首先,提出一种胰腺CT图像的超像素分割方法;然后,依据分割结果对图像进行映射降维得到腹部视觉概要图像,再将其与超像素位置信息作为U型全卷积网络的输入;最后,得到分割好的胰腺器官.在NIH胰腺公开数据集上的实验结果表明,文中方法将戴斯相似系数(DSC)提高到87.9%,高于目前已有的胰腺图像分割方法.并且其运算速度高于U-NET.     

基于CUDA的二维泊松方程快速直接求解

二维泊松方程离散化之后可以转化为一个具有特殊格式的块三对角方程的求解问题,通过对这一结构化线性方程组的研究,提出了一个适用于统一计算架构(CUDA)的泊松方程并行算法.该算法通过离散正弦变化,可以将计算任务划分为若干相互独立的部分进行求解,各部分求解完成后再通过一次离散正弦变换即可获得最终解,整个求解过程只需要两次全局通信.结合GPU的硬件特征进行优化之后,该算法相比CPU上的串行算法可以获得10倍以上的加速比.     

基于循环显著性校准网络的胰腺分割方法

胰腺的准确分割对于胰腺癌的识别和分析至关重要. 研究者提出通过第一阶段粗分割掩码的位置信息缩小第二阶段细分割网络输入的由粗到细分割方法, 尽管极大地提升了分割精度, 但是在胰腺分割过程中对于上下文信息的利用却存在以下两个问题: 1) 粗分割和细分割阶段分开训练, 细分割阶段缺少粗分割阶段分割掩码信息, 抑制了阶段间上下文信息的流动, 导致部分细分割阶段结果无法比粗分割阶段更准确; 2) 粗分割和细分割阶段单批次相邻预测分割掩码之间缺少信息互监督, 丢失切片上下文信息, 增加了误分割风险. 针对上述问题, 提出了一种基于循环显著性校准网络的胰腺分割方法. 通过循环使用前一阶段输出的胰腺分割掩码作为当前阶段输入的空间权重, 进行两阶段联合训练, 实现阶段间上下文信息的有效利用; 提出卷积自注意力校准模块进行胰腺预测分割掩码切片上下文信息跨顺序互监督, 显著改善了相邻切片误分割现象. 提出的方法在公开的数据集上进行了验证, 实验结果表明其改善误分割结果的同时提升了平均分割精度.     

基于角色和规则的工作流模型研究

工作流是业务过程的全部或者部分自动执行.将业务过程进行抽象建立过程模型是工作流管理的第一步.以活动为中心的工作流管理系统过于强调执行的过程,忽略了流程管理中的主动因素--角色.主要以角色为中心建立业务流程的一元模型,通过角色的交互实现业务目标.角色之间的关联以及交互顺序通过ECAA规则来控制.规则的管理由规则引擎单独管理,角色之间的消息由规则引擎处理之后进行转发.     

一种新的肝脏CTA图像肋骨和脊椎骨分割方法

肋骨和脊椎骨的分割是从肝脏CTA图像中准确分离肝脏的重要预处理步骤。常规闽值分割方法在移除肋骨和脊椎骨的同时也可能移除对比度高的肝脏脉管或其他组织。针对这一问题,提出一种结合形态学操作和解剖学的肋骨和脊椎骨镜面分割法。首先进行一系列数学形态学操作,构造两条特征边界线及其中央对称线,然后镜像对称线左边部分,最终利用解剖学知识实现肋骨和脊椎骨的分割。50组分割实验表明新方法可以适应不同分割复杂度,高效准确地将肋骨和脊椎骨分割出来。     

美国PT3项目发展综述及对我国的启示

1997年,美国总统克林顿在国情咨文中提出一项称之为"美国教育行动"的宏伟计划,以期到2000年实现每一名12岁的儿童都能上网、每一位18岁的青年都能受到高等教育、每一位成年美国人都能进行终身学习的目标.在这之后,美国信息基础设施建设飞速发展.与此同时,教师的信息素养水平却大大滞后,一项调查显示,新任教师仅有44%准备好使用信息技术.