基于CT数据的股骨三维有限元建模方法

实现一种基于计算机断层成像(CT)数据的股骨三维有限元建模方法,用于生物力学研究。可视人计划(VHP)男性标本的冷冻CT序列图像分割后,用移动立方体算法三维重建股骨几何模型并转换为有限元网格,有限元网格设置各向同性和正交各向异性材料特性建立两个有限元模型,有限元模型施加双腿站立情况的边界条件进行有限元分析。结果表明,这两个股骨有限元模型能很好地和股骨解剖结构相符合。基于CT数据的建模方法可以快速并精确地建立各种骨骼的三维有限元模型。     

肝脏FDG代谢模型的参数估计

利用房室模型进行肝脏[18F]氟代脱氧葡萄糖([18F]2-fluoro-2-deoxy-D-glucose,FDG)代谢的动力学研究是进行人体功能信息的建模和研究肝脏葡萄糖代谢率的重要手段。动力学研究需要得到血液中的示踪剂浓度随时间变化曲线,将其作为模型的输入,估计出肝脏FDG代谢模型的动力学参数。然而,肝脏存在肝动脉输入和肝门静脉输入。研究分别采用动脉和门静脉的双输入方式和动脉的单输入方式作为血液输入曲线,用这两个输入函数分别进行了肝脏FDG代谢的动力学研究,比较了用两种方法所得到的结果。结果显示,在人体肝脏的FDG代谢研究中,用两种输入曲线得到的结果存在明显的不同,并且用双输入曲线得到的结果更加准确。     

[18F]氟代脱氧葡萄糖(FDG)动力学研究中的输入曲线

为了利用正电子发射断层成像来研究[18F]氟代脱氧葡萄糖在体内代谢节,用血池感兴趣区法与标准输入函数法相结合的方法,无损确定代谢模型的输入曲线。在三维动态图像中,选择主动脉在远离主要代谢器官的部分作为感兴趣区,提取时间活度曲线,再利用基于人群得到的标准输入曲线进行部分拟合来减小噪声,得到输入曲线。通过仿真实验对200套带有不同噪声和污染影响的输入曲线进行处理,验证了该方法的可行性和有效性。该方法已应用于临床数据处理,可以用于临床动态成像中无损确定输入曲线。     

基于扰动算法的组织光学断层图像重建

为了克服扰动算法初始值选择的局限性,提出了定性重建组织的吸收系数图像的预定标技术。根据由初始猜测值求出的边界上的正问题的解与实际边界测量值的比例关系,对吸收系数的初始值进行修正,使之达到一个合适的值之后再用于求逆运算,并在迭代过程中保持漫射系数的值不变。仿真实验中对组织吸收系数图像在采用和不采用预定标技术的情况下分别进行重建。结果表明,在初始值偏离真实解较远时,只有采用预定标技术才能得到预期结果。可见,预定标技术是对传统扰动算法的一种有效的改进。     

FDG-PET定量指标可靠性和判别准确性仿真

正电子发射断层成像中内在的随机噪声导致基于其图像的定量指标具有波动性.通过计算机模拟逼真的肺癌和炎症组织的氟代脱氧葡萄糖([ 18F]2-fluoro-2-deoxy-D-glucose, FDG)代谢动力学曲线,研究不同定量指标的可靠性和判别准确性.结果表明,对动态成像运用Patlak方法求得的净摄入率具有最高的可靠性;双时成像求得的保留指数可靠性最低,但相对于标准摄入值依然能更有效地判别肿瘤的良恶性;通过增加双时成像中第二帧扫描时间,可提高保留指数的可靠性和判别准确率.     

远程医疗系统的客户/服务器结构模型

远程医疗系统模型的研究对远程医疗系统的实施具有十分重要的意义,一个好的模型不仅可更有效地实施远程医疗应用,而且可降低系统的成本。针对远程医疗系统的特点,通过引入通讯服务和系统服务概念,提出了一个基于消息驱动的客户／服务器结构模型,并分层讨论了该结构模型的原理和方法。最后针对一个远程心电和血压监护实例,描述了在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和Ｗｉｎｄｏｗｓ９５环境下基于该模型系统的具体实现。其结果表明,该模型具有很好的扩展特性和易于实现的特点。     

基于分水岭变换和主动轮廓模型的舌体轮廓图像分割

舌体轮廓的图像分割是计算机辅助舌诊系统进行图像分析的前提条件.提出了一种基于分水岭变换和主动轮廓模型相结合的自动轮廓分割算法.采用了分水岭变换的结果作为主动轮廓模型算法的初始曲线.在分水岭变换中,通过引入标记函数和强制最小值技术解决了传统分水岭变换可能导致的过分割问题;同时,在保证分割质量的基础上,通过降采样的方法来提高分割速度.算法对678例临床舌像进行了分割,正确分割率为96.9%.     

基于fMRI的Stroop效应调整机制研究

为探讨Stroop任务中宏观调整对微观调整的作用,应用功能磁共振技术分析Stroop效应中的两种调整机制的作用关系.结果显示:1)高调整条件下,前个为一致性试次时,后个试次的反应时较长,对应前扣带回活性较低; 2)高调整条件下的反应时较高冲突条件下的短,右侧背外侧前额叶活性较高.结果表明,不一致试次引起的微观调整更明显,且微观调整受宏观调整影响.     

寰椎后路椎弓根螺钉及侧块螺钉的生物力学分析

后路螺钉固定技术已逐渐成为后路寰枢融合的主流.为进行相关的生物力学研究,该文基于可视人数据库建立了寰椎后路椎弓根螺钉和侧块螺钉固定的有限元模型,并对2种固定方法在不同钉道长度下,骨-钉界面的生物力学特性进行了模拟和分析.结果显示,随钉道长度的缩短, 2种方法在骨-钉界面处的皮质骨和松质骨的最大von Mises应力及最大等效应变均逐渐增大.由于椎弓根方法具有长皮质骨钉道,因而可以比侧块方法为寰椎后路的螺钉固定提供更高的稳定性.该研究为后路螺钉固定技术的生物力学评价以及临床应用提供了依据.