Leksell基环模拟固定系统的研制

在头部伽玛刀的Leksell基环的固定中,经验的分析判断Leksell基环与该病人的颅脑病灶几何中心,有很重要的临床价值,但是临床中经常遇到病灶很低,或者多个病灶跨度很大等情形,致使很难找到Leksell基环与颅脑病灶几何中心最佳的空间关系和无法实现预定的治疗计划摆位. 本文将颅脑耳眦平面以上部位抽象成一个可以等比例收缩的模型,然后借助计算机技术实现Leksell基环和该病人颅脑模型的虚拟模拟.尽可能的避免治疗头盔对Leksell基环的刚性限制,找到Leksell基环和该病人颅脑模型最佳的空间位置,记录相关的数据.然后拿这些数据指导临床.实验表明,该软件可以初步指导Leksell基环的固定.     

基于剔除拟合的股骨头修复建模

提出了一种可以获得目标病例健康时股骨头模型的新建模方法.通过CT扫描获得髋骨部位的序列断层图像,利用一种精确的自动分割方法提取图像中的髋臼轮廓.针对髋臼的特殊结构,使用辐条式采样法得到髋臼凹面的空间坐标点集.剔除坐标点集中的误差采样点.采用闭合形式解的最小二乘法拟合原始股骨头球面模型.通过对2例不同坏死程度的男性患者进行修复实验,证明此方法可以良好地还原坏死的股骨头模型,既为骨科临床中的精确手术定位提供了理论模型,又为针对个体化制造的人工假体生产提供了新的实践方法.     

基于Kinect的三维人体扫描测量技术

由于Kinect设备具有快速安全、经济便携的特点,提出了利用Kinect实现扫描、重建以及测量的人体成分分析系统框架.通过非接触式光学技术捕捉人体表面几何特征数据,利用KinFu实时进行三维数据的点云配准与模型的表面重建,并采用类积分法与蒙特卡罗法分别计算模型相关部位的周长与体积.从扫描到模型重建过程耗时约3min,模型光滑精细,腰围等部位的尺寸测量精确度为97.7%,体积测量精确度为96.8%.试验结果证明了系统的效用性.     

股骨头缺血性坏死动物模型的研究

股骨头缺血性坏死一直是骨科研究的热点之一。但股骨头坏死的机理仍未完全阐明,治疗效果仍然不理想,其原因之一是股骨头坏死病因多,发病机制复杂,没有较理想的股骨头坏死模型用于相应的研究。数十年来国内外学者在这方面做了很多努力和尝试。现就近年来股骨头坏死动物模型的相关研究做一综述。     

股动脉内局部给药治疗实验性股骨头坏死的病理学观察

目的：观察股动脉内局部给药对实验性股骨头坏死的疗效，为临床介入插管治疗方法的推广和应用，提供实验依据。方法：通过股动脉内局部给药治疗家兔实验性激素性股骨头坏死，系统观察股骨头的病理学改变，介绍实验用药及其给药方法。结果：治疗组动物股骨头损伤程度较轻，空缺骨陷窝数少，可见新生骨小梁形成，骨血管内未见脂肪栓子。结论：本方法对实验性股骨头坏死具有较好的疗效。     

基于CT图像反求技术的人体股骨头修复建模

提出了一种基于CT图像反求技术的髋关节建模和缺损股骨头修复建模的新方法.利用基于模型的分割方法从人体髋关节CT图像中分别提取股骨和髋臼骨轮廓三维点数据,通过对离散点云数据进行规则化处理、精简、分割等,提取目标区域点云数据,最后利用最小二乘法拟合对因病变而发生塌陷的股骨头表面进行修复重建,恢复其健康状态的球面形态特征.利用两例不同程度的股骨头坏死病例进行修复实验,均得到较精确的修复还原效果.该方法不仅可以很好地重构人体髋关节模型、还原缺损股骨头的原始形态,而且可以推广到其他关节或骨组织,为骨科手术的精确定位和生物力学有限元分析提供了理论模型,并为关节假体的个体化快速制造提供了一种有效的方法.     

导航系统在治疗股骨头坏死髓芯减压术中的开发与验证

针对治疗股骨头坏死髓芯减压术中要求手术切口小且只暴露出大转子部位的问题,设计了一种基于点和面特征相结合的方法.该方法将配准过程分为两步实现,即点对点配准和ICP配准,提高了配准精度.在基于VTK平台环境下,开发了手术导航软件,并使用一根股骨进行了模型实验.结果表明,目标配准误差为2.137 mm,能够满足手术对精度的要求.     

模糊支撑向量回归

利用支撑向量回归几何方法实施的直接性和几何意义,在支撑向量回归几何方法中考虑了数据的置信度,建立了模糊支撑向量回归模型.数值分析表明,所提出的模糊支撑向量回归模型可根据数据置信度的大小有效地控制各训练数据在回归中的作用.     

一种提取乳腺癌DCE-MRI感兴趣区域的分割方法

针对医院临床诊断中希望能够克服灰度不均匀并且减少非病灶增强区域的干扰,从而更精确地进行DCE-MRI医学病灶分割的情况,在水平集方法的几何活动轮廓模型基础上,提出结合了局部灰度聚类和尺度停止函数的方法,以克服灰度不均匀和非病灶噪声干扰.对福建省肿瘤医院等医院的临床乳腺癌DEC-MRI数据进行实验,结果表明改进的水平集方法具有较好的分割效果.     

超相对论重离子碰撞中的D/〈n〉

对CERNNA35组公布的实验数据所显示的碰撞特点进行了分析。指出弥散D与平均多重数的比值为一常数，与入射能量、快速窗口无关的特征可由几何模型解释，但与靶质量无关的特点不能由纯几何得到有力的证明。指出纯几何模型在定量上与实验数据有偏差。利用多源模型进行了计算，获得了与实验数据符合得很好的结果。     

Relationships among magnetic resonance imaging, histological findings, and IGF-I in steroid-induced osteonecrosis of the femoral head in rabbits

Objective: To study the relationships among magnetic resonance imaging (MRI), histological findings, and insulin-like growth factor-I (IGF-I) in steroid-induced osteonecrosis of the femoral head in rabbits. Methods: Thirty rabbits were randomly divided into experimental Group A (n=15) and control Group B (n=15). The 7.5 mg/kg (2 ml) of dexamethasone (DEX) and physiological saline (2 ml) were injected into the right gluteus medius muscle twice at one-week intervals in animals of Groups A and B, respectively. At 4, 8 and 16 weeks after obtaining an MRI, the rabbits were sacrificed and the femoral head from one side was removed for histological study of lacunae empty of osteocytes, subchondral vessels, and size of fat cells under microscopy, and the femoral head from the other side was removed for enzyme-linked immunoadsorbent assay (ELISA) for IGF-I. Results: At 4, 8 and 16 weeks after treatment, no necrotic lesions were detected in Group B, while they were detected in Group A. Light microscopy revealed that the fat cells of the marrow cavity were enlarged, subchondral vessels were evidently decreased, and empty bone lacunae were clearly increased. The IGF-I levels in Group A were significantly higher than those in Group B. At 8 weeks after the DEX injection, the MRI of all 20 femora showed an inhomogeneous, low signal intensity area in the femoral head, and at 16 weeks, the findings of all 10 femora showed a specific “line-like sign”. The MRI findings of all femora in Group B were normal. Conclusion: MRI is a highly sensitive means of diagnosing early experimental osteonecrosis of the femoral head. However, the abnormal marrow tissues appeared later than 4 weeks when the expression of IGF-I increased. This reparative factor has an early and important role in response to steroid-induced osteonecrosis of the femoral head, and provides a theoretical foundation for understanding the pathology and designing new therapies.     

海水入侵三维含水层渗透系数的BP网络逆反分析

为研究复杂地质体海水入侵渗透系数的不确定性,将非线性动力学神经网络用于海水入侵的三维含水层参数的逆反分析,建立了基于监测水头值的海水入侵渗透系数直接识别方法.采用正交设计试验方法进行三维数值试验产生代表性的样本数据,通过误差逆传播学习算法建立多层的神经网络模型,表示观测水头和渗透系数隐式的复杂非线性映射关系,通过观测水头信息直接预测含水层渗透系数.该方法可利用现有的海水入侵三维有限元模拟程序.算例表明该法具有良好的分析精度,可满足工程要求.     

伴有股骨头坏死的松质骨生物力学特性

通过医学方法,得到股骨头坏死区域和非坏死区域松质骨的脱钙、未脱钙的干湿样品。运用力学实验机,测量这8种类型松质骨在压缩时的力学特性,并提出了各种类型松质骨应力应变的数学模型。通过比较这8种类型松质骨的力学特性,根据复合材料力学的理论,得出坏死区域无机盐减少、胶原纤维增加的推论,并用原子力显微镜(AFM)进行了验证。各种模型的应力应变曲线是不同的,但这些曲线可以归结为3种类型的实验曲线和本构关系式。     

伴有股骨头坏死的松质骨生物力学特性

通过医学方法,得到股骨头坏死区域和非坏死区域松质骨的脱钙、未脱钙的干湿样品。运用力学实验机,测量这8种类型松质骨在压缩时的力学特性,并提出了各种类型松质骨应力应变的数学模型。通过比较这8种类型松质骨的力学特性,根据复合材料力学的理论,得出坏死区域无机盐减少、胶原纤维增加的推论,并用原子力显微镜(AFM)进行了验证。各种模型的应力应变曲线是不同的,但这些曲线可以归结为3种类型的实验曲线和本构关系式。     

基于真实感三维头重建的人脸替换

传统的人脸替换技术需要输入的源图像中的人脸与待替换的目标图像中的人脸姿态相似,这限制了人脸替换技术的应用。该文提出一种基于特定三维头模型重建的人脸替换技术。首先,利用替换者的2张正交图像(1张正面图像和1张侧面图像)进行三维头重建。整个三维头重建过程分为人脸图像配准、特征点匹配、标准三维头形变和纹理贴图4个部分。形变部分利用了径向基函数对标准三维头进行形变以获得最终的特定三维头模型。通过建立替换者的真实感三维头模型,渲染出与任意目标图像姿态相一致的人脸图像。为了让渲染后的人脸图像与目标图像进行无缝纹理融合,还进行了色彩传递和基于多分辨率技术的边界融合。用此方法可将故事书中的任意角色替换成用户,以此提供个性化的图书。     

经颅直流电刺激有限元仿真的研究进展

经颅直流电刺激有限元仿真是一种基于头部有限元实体三维模型分析经颅直流电刺激电流分布的数学分析方法。作为一种理论研究方法,其目的是为实际经颅直流电刺激的应用提供相应的理论基础,对实际的操作和实验具有一定的指导意义。综述了经颅直流电刺激有限元仿真的研究现状,分析了经颅直流电刺激的头部三维实体模型的建立及优化、电极片设计及定位等关键技术,展望了经颅直流电刺激的研究趋势和方向。     

计算旋转螺旋面三维边界层的一种积分方法

本文将计算二维层流边界层的Thwaites方法和计算二维湍流边界层的Truckenbrodt方法推广,用以求解旋转系统的“准三维”边界层方程,得到了计算旋转螺旋面上三维边界层的一种可迭代求解的积分方法.应用此方法进行了两例计算.计算结果与理论精确解或实验测量的对比表明,本文方法是有效的.     

基于二维高密度电阻率勘探数据的三维反演及应用

针对目前高密度电阻率法所采用的数据处理方法主要是把地质结构体视为二度体进行二维处理,从而二维数据资料处理结果只是一种近似解释,其计算精度与反演效果达不到精确反演的要求,设计一种典型的地质体模型,利用有限单元法进行正演计算,对含有高斯随机误差的各测线二维正演数据分别进行高密度电阻率法二维、三维反演,对比二维和三维的反演结果.最后在广东某场地采用高密度电阻率法对岩层划分,利用二维勘探的数据进行二、三维反演.研究结果表明:三维反演受高斯随机误差的影响更小,反演结果与实际地质模型更接近;三维反演在岩层划分中更能凸显岩层分界面区域,岩层的空间分布及岩层、覆盖层的整体连续性能更真实地体现,与钻探结果吻合程度更好.