基于胸部CT影像的肺血管树分割关键技术研究

肺支气管的排除和血管组织的精确探测,是影响肺血管树分割精度的重要因素.经形态学处理后的CT影像可提高对器官信息的探测能力,因此提出形态学辅助的区域生长方法用于支气管分割,并引入泄漏判断条件抑制分割泄漏.针对血管组织的提取,提出多阈值分割方法,通过引入多尺度滤波器获取不同尺寸半径血管的最大响应尺度信息,计算血管组织相应的分割阈值,实现分割阈值的动态匹配.实验结果表明:应用于10套CT影像,血管组织分割准确率为97.062%,,血管分支抽取率为93.95%,,肺血管树分割精度得到较大提高.     

数控机床主轴热特性分析

主轴热误差是数控机床热误差的主要组成部分,热弹性现象是交替变化的热源作用在构件上产生的,误差补偿是提高机床精度的最有效方法之一．为此,提出并分析了一维主轴热弹性现象产生的原因及其重要特征,并通过有限元分析和实验验证了热动态特性的存在及变化规律．随着时间的增长,温升．热变形之间的关系会逐渐趋近稳态,但不可能获得绝对的稳态．在传热过程中,随着传热距离的增加,温度变化滞后性越大．     

基于肺部CT影像的针道识别关键技术研究

为了获得CT引导的肺部近距离放射治疗术中实际针道位置并且辅助术中顺利进行剂量优化步骤,本文提出了一种自动针道重建算法.基于预检验模型参数评估技术、局部随机样本一致性(RANSAC)算法与主成分分析(PCA)法相结合的局部优化算法,所提出的改进的RANSAC算法能够快速、精确、稳定地将针轴提取出来.相较于传统的RANSAC算法,本文首先运用预检验技术加速了传统算法的迭代过程,以便于提高整体拾取效率;其次为了解决传统算法拾取精度较差的问题,先通过局部随机样本一致性算法获得一个近似较优解,而后利用PCA法最小化所有局内点的误差以得到最终的最优解.针尖点的具体位置可以通过搜索针轴方向灰度的变化而确定.此外,同一张切片上的多根针通过连续局内点删除算法能够一次性被分割出来.模拟数据结果表明,改进后算法的分割精度要明显高于传统的RANSAC算法所得的结果,并且随着局内点占比下降拾取时间并没有发生较大的上升.此外,本文的算法也在实际的肺部近距离放射治疗图像中得到了验证,实际病例实验中以手动分割的结果作为算法所得的结果的参照物.实验结果表明,针轴方向和针尖点的平均误差分别被控制在1.4°和0.85 mm以内,且平均每根针的分割时间为0.238 s.     

后装机源缆传送机构的改进设计及精度研究

本文旨在改善近距离后装式放射治疗机在使用过程中易出现的放射源卡源的问题,同时为了提高后装治疗机放射源的源到位精度,针对后装放射治疗机的关键治疗机构——源缆传送机构,进行了结构改进设计.首先,针对机构中的关键零部件绕丝轮的槽形进行了改进设计,经过对比分析,选用三角形槽的设计方案,并通过计算60°夹角的三角槽对源缆的摩擦驱动力,证明三角形槽能够提供足够的摩擦驱动力.基于以上所做出的改进,实现了源缆传送机构中片基带对源缆的完全包覆,保证了源缆在出丝和收丝的过程中不出现乱丝的问题;其次,对源缆传送机构的弹簧张紧力进行了设计与计算,通过摩擦传动受力模型计算出张紧弹簧的最小张紧力值,确定了片基带与绕丝轮之间不出现滑移的条件;再次,设计了一种浮动导向管用于辅助源缆的出丝、收丝过程,分析了浮动导向管对提高源到位精度的影响;最后,基于电磁定位仪、光纤传感器以及直线导轨等元器件,创新搭建验证改进结果的实验平台,通过设置使用不同的弹簧张紧力、绕丝轮槽形以及浮动导向管的实验组别,进行对照实验.实验得到的数据显示,改进后的后装治疗机的源到位精度得到了提升,其精度为≤±0.6 mm,同时,后装治疗机出丝、收丝过程中的卡源现象显著减少.     

基于代价地图的活检路径规划研究

穿刺活检手术作为多种疾病早期诊断最常用的技术之一,需要将一根细长的穿刺针刺入组织以获取组织标本,因此,穿刺路径的安全性和精确性对活检手术准确率和术后恢复至关重要.针对机器人辅助下的穿刺活检手术,本文提出了一种基于代价地图的穿刺路径规划方法.首先,将包含三维规划空间大小、空间中障碍物位置、形状等信息的原始地图作为输入,根据人工势能场理论构建代价地图,以定量评估障碍物以外空间的风险程度.其次,考虑带有斜尖的穿刺针插入组织中产生的实际偏转,采用非完整运动学模型作为穿刺针的偏转预测模型.在模拟解剖结构特征的障碍物环境下,使用代价地图计算可行入刺区域中不碰撞穿刺路径的代价值,并采用模拟退火算法进行优化,获得安全可行的穿刺路径以指导机器人执行的自动穿刺过程.最后,在自制的仿生模型中设计模体实验,分别按照传统直线穿刺路径和本文规划方法得出的安全穿刺路径执行自动穿刺操作.实验表明,按照规划路径进行穿刺的实际穿刺路径与规划路径较为相符,靶点穿刺误差在1.5 mm以内,较传统直线路径穿刺精度提高80%以上,且较临床的靶点穿刺误差(5.5～5.6 mm)有明显降低.实验结果表明该运动规划方法能够为机器人辅助...     

后奥运期我国竞技体育制度框架创新的研究

我国竞技体育制度框架经历了孕育与初创阶段、尝试性创新阶段、多元化创新阶段.通过对后奥运期我国竞技体育制度框架创新时代背景的分析,认为奥运会后我国竞技体育制度的改革将提速进入轨道,并对后奥运期我国竞技体育制度框架创新的具体内容进行了设计和构想.     

工程图学教学实验改革的探索与实践

文章通过对工程图学教育的发展趋势、现状及改革的必要性和紧迫性的阐述,说明了对工程图学教育要进行革命性的改革,同时也必将引起教学手段的改革.介绍了所在高校对工程图学教学实验的改革所做的探索和尝试,通过教学效果证实改革的可行性和必要性.     

核磁共振环境下机器人驱动及控制传感技术研究

核磁共振成像(MRI)导向下的机器人辅助微创手术,以其对软组织的高分辨率、高精度及高效微创等特点,近年来倍受国际医学界的青睐.但受核磁仪有限结构空间和高磁场强度的限制,传统的驱动方式及传感器无法在核磁共振环境下的机器人中使用.本文针对这一领域的应用特点,总结了目前国内外主要的核磁兼容驱动方式及传感器的技术难点,并通过国内外相关研究成果介绍了其原理、控制方法及设计制造方法.经过综合对比得出了各种方法的优缺点及各自的适用场合,并指出了该领域的发展方向.     

浅谈“航工平1号”内舾装改造设计的优化

一艘航道整平平台＂航工平1号＂＂需改造为近海采油平台。本文针对该改造过程中的内舾装部分进行了设计改造优化,从内装板选取、绝缘方式处理以及甲板敷料选型三方面进行了论述。改造实践证明,本文所述措施大大节省了改造成本,降低了改造难度,对工程实践具有一定的指导意义。     

面向肺癌近距离放疗手术的自动定位实时追踪系统

为辅助医生完成肺癌近距离放疗粒子植入手术,实现远距离监控下的穿刺用模板自动定位,研发了由机器人定位系统、电磁定位追踪系统和治疗计划系统(TPS)组成的模板自动定位实时追踪系统.针对术中空间配准,提出了四元数(quaternion)-最近点迭代(ICP)混合算法,CT环境下的现场实验结果表明,其配准精度达到(0.87±0.11),mm.模板定位追踪实验结果表明,系统的追踪精度达到(1.01±0.10),mm,满足手术需求.该系统的应用实现了模板的精确快速定位,对降低医生工作强度、减少病人所受辐射与加快肺癌近距离放疗手术进程,有着重要的临床意义.