As an assistive device to restore lower limb athletic ability, human lower limb rehabilitation robots are becoming increasingly important in the field of rehabilitation and clinical applications. With the advancement of science and technology, both domestic and foreign research in this field has been developed. This study provides a detailed overview of the development of lower limb rehabilitation robots and reviews the current status of clinical applications, with a focus on mechanism research, from the perspectives of degrees of freedom, workspace, singularity, gait simulation, kinematic simulation and human-robot interaction, etc. The results show that domestic research on lower limb rehabilitation robots focus on the design and optimization of the mechanism configuration, while foreign research focus on the improvement and innovation of the control system and training mode based on human-computer interaction. Finally, the current state of research is combined with an outlook on future trends.
在器官移植需求增加、器官来源严重不足的背景下,随着机械制造、生物工程等科技的发展,常温机械灌注(Normothermic Machine Perfusion,NMP)技术成为目前器官移植领域研究的热点之一.该技术通过体外模拟人体血流对器官进行常温灌注,保障离体器官在体外维持正常代谢,不但可以延长器官保存的时间,还可以为边缘器官的体外修复创造时间窗口.但目前肝脏NMP系统尚不完善,未实现大范围临床推广,本文旨在回顾NMP技术的发展历程,对比静态冷保存和NMP的优缺点,总结肝脏NMP技术发展的现状和难点,并展望其发展方向和应用前景,以期推动该技术的发展.
可穿戴心电设备是一类非侵入式微型医疗监护仪器.随着移动通信、传感技术、微电子材料、人工智能等技术的迅猛发展,可穿戴心电设备在心血管疾病的监测诊疗、心血管危重症急救、心血管疾病慢病管理、心脏康复等领域展现其独特优势.本文对近年来可穿戴心电设备在心血管领域的临床应用、最新关键技术进展进行综述,并探讨其局限性、存在的问题及未来发展趋势,旨在让更多的人了解这一新型医疗设备,最终让广大民众从可穿戴心电设备中受益,可穿戴心电设备有望推动心血管疾病的诊疗进入"移动智能医疗新时代".
目的 基于DeepLab V3+网络框架,构建深度学习计算机视觉模型,实现对上消化道溃疡内镜图片较精确的语义分割.方法 DeepLab V3+网络框架的编码器首先通过多个并行的、具有不同采样率的空洞卷积层,之后通过一个全局平均池化层对图像进行特征提取,实现多尺度提取特征;而解码器部分对深度特征层进行4次上采样,与浅层特征层进行堆叠并调整堆叠层大小,使其和输入图像大小一致,得到模型的预测结果.结果 在内部验证集中,该模型的准确度(Accuracy,ACC)为 0.963,平均交并比(Mean Intersection Over Union,mIoU)为 0.927;外部测试集中,该模型的 ACC为0.958,mIoU为0.915;均优于传统算法U-Net(内部验证集ACC为0.810,mIoU为0.785;外部测试集ACC为0.779,mIoU为0.732).结论 DeepLab V3+网络框架在识别病灶方面准确度高,具有较好的临床实践性.
目的 验证最新国产联影uRT-linac 506c医用直线加速器的剂量输出水平和稳定性.方法 对我院联影uRT-linac 506c医用直线加速器与瓦里安IX5570医用直线加速器进行每日质控,采集标准测试条件下的绝对剂量,并采集剂量输出的平坦度和对称性,分析两种直线加速器剂量输出稳定性.结果 联影uRT-linac 506c和瓦里安IX5570两种加速器6 MV能量的绝对剂量分别为(100.33±0.267)、(99.54±0.460)MU,剂量输出均符合正态分布.对于10cm×10cm辐射野的平坦度和对称性,联影uRT-linac 506c加速器和瓦里安IX5570加速器K-S检验为非正态分布,两种加速器平坦度平均在105％左右,整体分布均优于法规要求的106％;对称性平均分布在101％左右,整体分布均优于法规要求的103％.GT和LR方向平坦度和对称性测量误差均在0.5％以内.结论 考虑到测量过程、摆位以及测量工具等带来的误差,联影uRT-linac 506c加速器与瓦里安IX5570绝对剂量、平坦度、对称性和稳定性基本在同一水平,即国产联影uRT-linac 506c直线加速器具有较高的稳定性.
目的 设计基于磁外科理念的钕铁硼永磁旋转磁场发生器,以方便探索旋转磁场生物学效应相关研究.方法 首先,确定该发生器采用一体机身控制器、驱动器、伺服电机、行星减速机、A3钢转盘以及单级对磁铁方案;其次,对各元器件进行设计选型;最后,通过对电机扭矩、转动惯量进行校核计算验证该方案的可行性,并使用COMSOL软件进行了磁场分布、PC板罩上表面区域内磁通密度模最大值仿真.结果 进行实物搭建,设备运行正常,实测PC板罩上表面区域内磁通密度模最大值与COMSOL仿真值得平均误差为4.1 mT,均方根误差为6.1 mT,表明计算仿真结果与实际结果基本一致.结论 此方案集成度高,空间尺寸小,能实现无极调速,操作方便简单,磁性高、可移动、造价低,可广泛用于磁外科研究领域旋转磁场的生物学效应相关研究.
目的 探讨人工智能(Artificial Intelligence,AI)自动定位联合自动管电压推荐技术在医患无接触式胸部低剂量CT(Low-Dose CT,LDCT)检查的应用价值.方法 收集2022年12月6日至12月9日于我院行胸部LDCT检查的患者136例.实验组68例,采用智能患者摆位,定位框自适应,自动管电压推荐技术;对照组68例,采用传统人工摆位,手动勾画定位框,管电压120 kV.比较两组图像定位像长度、螺旋扫描长度、定位像Z轴偏移、螺旋扫描Z轴偏移、Y轴偏移、X轴偏移、重建视野、肺实质和降主动脉的信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)与对比噪声比(Contrast to Noise Ratio,CNR)、图像主观评分、检查用时和有效辐射剂量(Effective Dose,ED)等指标.结果 实验组定位像长度、螺旋扫描长度、定位像Z轴偏移、螺旋扫描Z轴偏移、Y轴偏移和重建视野均小于对照组,差异均有统计学意义(P＜0.05).两组图像气管隆嵴层面肺实质和降主动脉的SNR、CNR以及主观评分差异均无统计学意义(P＞0.05).实验组的平均ED[(1.88±0.26)mSv]较对照组[(2.03±0.25)mSv]低,差异具有统计学意义(P＜0.05).结论 AI自动定位联合自动管电压推荐技术应用于胸部LDCT检查中,可在保证图像质量的前提下实现医患无接触式检查,减小交叉感染风险,有助于减小定位偏移,降低患者的辐射剂量,具有更高的工作效率及临床应用价值.
目的 通过开展国产腔镜吻合器手板样机的临床模拟应用评价,快速寻找吻合器样机的不足之处和改进点,助推其研发设计进程,使其更好地满足临床实际应用需求.方法 搭建国产腔镜吻合器手板样机临床真实应用场景模拟平台,遴选临床专家,采用专家评价法,从腔镜吻合器的性能、可用性、有效性、易用性、易学性和满意度等维度开展手动和电动腔镜吻合器手板样机的应用评价.结果 两款吻合器样机所有性能指标评价结果为"优秀"或"良好"的占比均能达到80％以上,穿刺器匹配性、枪杆旋转、钳头弯转、抓取操作和保险开关等指标有很大改进空间.系统可用性量表评价结果表明,该手动腔镜吻合器手板样机比市面上60.43％的同类产品可用性更好,电动腔镜吻合器手板样机比市面上76.45％的同类产品可用性更好;有用性、满意度、易用性量表结果表明,手动腔镜吻合器手板样机有效性、易用性、易学性和满意度均不如电动款.结论 本文开展的国产腔镜吻合器手板样机应用评价工作将临床医护人员的器械使用经验、实际需求、器械缺陷和优化改进方案直接反馈给研发团队,避免不必要的研发资源消耗,提高研发效率和进程,能够为国产腔镜吻合器行业发展提供经验参考.
患者发生跌倒或坠床事件会给自身和社会带来沉重负担.近年来,"物联网+医疗"深度融合,迅速发展.物联网技术被应用于监测和预警患者跌倒事件.本文从患者跌倒物联网监测预警系统的技术设备、分类及应用等方面进行综述,旨在总结出物联网技术应用于监测和预警患者跌倒坠床事件的相关经验和不足,为后续研究提供参考.
目的 探讨BiLSTM-Attention混合神经网络模型在心律失常预测中的应用价值.方法 选取中国心血管疾病数据库27036条心电图(Electrocardiogram,ECG)数据,按照8∶1∶1的比例划分为训练集、验证集和测试集,采用中值滤波法与小波变换阈值法对原始ECG数据进行降嗓预处理,采用BiLSTM对数据进行特征学习,融合注意力机制分配注意力权重,构建BiLSTM-Attention模型进行心律失常分类预测.将BiLSTM-Attention模型与长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)、LSTM-Attention和BiLSTM模型进行对比,采用Fl分数和曲线下面积(Area Under Curve,AUC)对模型进行评价.结果 BiLSTM-Attention模型总体的F1分数为0.799,心房颤动、一度房室传导阻滞、窦性心律失常、窦性心律均获得了较高的F1分数,分别为0.955、0.862、0.954和0.917,9类心律失常的AUC均大于0.87.结论 BiLSTM-Attention心律失常分类模型具备较强的分类能力,对部分心律失常有较强的识别能力,经训练后能更好地辅助临床进行心律失常诊断,具备一定的实用价值.
目的 对一种矩形孔准直器伽玛刀的射野形状、大小、半影等剂量学参数进行测量,并对射野聚焦形成的剂量分布、静态和动态拉弧的剂量分布进行分析,以归纳矩形孔准直器的伽玛刀剂量学特征.方法 在Luna-260型伽玛刀上,用EBT3剂量胶片测量不同射野的剂量分布,通过胶片分析软件得到矩形孔准直器的剂量学参数,选取3号和6号准直器在放射治疗计划系统中进行不同角度拉弧聚焦,分析不同截面上形成的剂量线.结果 矩形孔准直器形成的矩形野大小、半影测量结果均符合国标WS 582-2017《X、γ射线立体定向放射治疗系统质量控制检测规范》的要求.1～6号准直器尺寸偏差均在1 mm内,静态聚焦野半影最大为4.3 mm.3种截面(横断面、冠状面、矢状面)的剂量分布形状与拉弧角度大小相关.对于50％剂量线大小,在Z方向上,两种准直器50％剂量线大小均为14mm左右,在X、Y方向上,两种准直器50％剂量线大小变化幅度不同,其中3号准直器变化幅度较大,6号准直器变化幅度较小.结论 矩形准直器射野尺寸及半影大小均符合国标要求,矩形孔准直器拉弧角度影响剂量分布,其剂量学特性能够为临床应用提供参考.
目的 基于膝关节X线图像,采用深度卷积神经网络和迁移学习方法构建模型,以探讨其在骨质疏松诊断中的应用效果.方法 收集江苏大学附属金坛医院的膝关节X线正位片,按比例8:2分为训练集(400张)与内部验证集(100张).从ImageNet网站上选取ResNet、Xception、NASNet及E伍cientNet4个深度卷积神经网络,并冻结其首次预训练的参数,作为单次训练组的模型框架;从Kermany-Chest X-Ray2017胸片数据集随机选取5856张图像,对这4个神经网络进行二次预训练,作为二次训练组的模型框架.分别利用两组模型框架针对金坛医院的膝关节X线图像进行目标训练、构建骨质疏松的分类模型.从Wani-Knee X-Ray2021数据集随机选取85张图像作为外部测试集.根据模型在内部验证与外部测试集中的表现评价其分类能力.结果 二次训练组的模型准确度均高于单次训练组.4个深度卷积神经网络中,EfficientNet模型性能显著优于另外3个模型.二次训练组的EfficientNet模型在内部验证集中准确度为0.918,F1值为0.918,受试者工作特征曲线下面积(Area Under Curve,AUC)为0.932;在外部测试集中准确度为0.824,F1值为0.848,AUC为0.846.结论 经胸片二次预训练建立的膝关节X线深度学习模型,在骨质疏松分类应用中,优于单次预训练模型.使用深度卷积神经网络迁移学习技术有助于小样本数据集更准确地进行分类、预测等任务.
目的 分析人工耳蜗植入系统的临床风险,研究相应的电磁兼容抗扰度安全性和有效性评价方法.方法 结合人工耳蜗植入系统的工作原理,围绕运行模式、试验布置、试验程序、判定准则进行风险分析,并总结人工耳蜗植入系统的电磁兼容抗扰度评价要点,以及对试验的疑难点进行评估.结果 通用标准YY 0505-2012、YY 9706.102-2021对人工耳蜗植入系统的非植入部分提出了静电放电及辐射抗扰度试验要求及方法,而YY0989.7-2017对植入系统的电磁兼容性提出了更高要求.在对植入系统进行静电放电、非电离电磁辐射试验的基础上,建议对植入体增加静磁场试验项目,以进一步保证人工耳蜗植入系统在复杂电磁环境中使用的安全性和有效性.结论 本文重点阐述基于风险分析的人工耳蜗植入系统电磁兼容抗扰度试验方法,并对日益复杂的电磁环境进行了分析,可为监管提供建议.
目的 收集糖尿病患者的眼底彩色照片,建立基于深度卷积神经网络的计算机视觉模型,探讨其在糖尿病视网膜病变(Diabetic Retinopathy,DR)转诊中的应用.方法 收集苏州地区糖尿病患者眼底照片,其中训练集(n=350)和内部验证集(n=100)照片来自苏州大学理想眼科医院,测试集来自苏州市立医院(n=200).对眼底照片进行分类,分为DR无需转诊组和需转诊组.基于测试集表现评价模型分类能力,并与两名眼科医生进行比较.此外,采用Grad-CAM技术对计算机视觉模型进行可视化解释.结果 EfficientNet模型在各模型中表现最佳,且优于低年资眼科医生[准确度(Accuracy,ACC)为 0.840,敏感度(Sensitivity,SE)为 0.793,特异性(Specificity,SP)为 0.859],但略低于高年资医生(ACC 为0.925,SE为0.862,SP为0.951).在EfficientNet模型的辅助下,低年资医生的ACC升至0.915,SE为0.828,SP为0.951.同样,高年资医生的ACC达到0.965,SE为0.931,SP为0.979.结论 基于深度卷积神经网络的计算机视觉模型在DR转诊二分类任务中表现较好,优于低年资眼科医生.该模型可辅助眼科医生诊断,提高准确度.
目的 开发低耗高效的手术缝线管理系统并验证其效果,为手术室高值耗材信息化管理提供参考.方法 梳理现行缝线耗材管理流程提出优化方案,采用B/S结构与C/S结构联合设计手术室缝线管理系统并应用于临床.对人工管理(对照组)和手术缝线管理系统管理(实验组)的每日缝线准备时间和缺陷率、每日缝线盘点时间和异常率、工作人员满意度等指标进行比较.结果 效率上,实验组每日缝线准备和盘点时间少于对照组,且差异有统计学意义(P＜0.05);质量上,实验组的每日缝线准备缺陷率和每日缝线盘点异常率均低于对照组,且差异有统计学意义(P＜0.05);而且实验组的满意度高于对照组,差异有统计学意义(P＜0.05).结论 本研究开发的缝线信息化管理系统,能够提高缝线耗材管理的质量和效率,并增加工作人员满意度,满足国家和医院对缝线耗材的管理规范要求,值得推广.
目的 探究超声人工智能(Artificial Intelligence,AI)联合促甲状腺激素(Thyroid Stimulating Hormone,TSH)检测在甲状腺结节良恶性诊断中的应用价值.方法 选取2021年1-12月于我院就诊的163例甲状腺结节患者作为研究对象,根据病理学检查结果并排除临界性甲状腺结节患者(1例)后分为良性组(45例)和恶性组(117例).两组均行超声AI联合TSH检测.比较两组临床资料特征、超声影像特征、TSH水平,并根据受试者工作特征曲线分析超声AI、TSH及其联合检测对甲状腺结节良恶性的诊断效能.结果 良性组形态规则,边界清晰,声晕完整,声晕规则,等、高、混合回声,血流0级,纵横比≥1,囊性/海绵,囊实混合发生情况显著多于恶性组(P＜0.05),低回声、钙化、血流1～2级、纵横比＜1、实性发生情况显著低于恶性组(P＜0.05);良性组患者TSH水平显著低于恶性组(P＜0.05).超声AI、TSH及其联合检测甲状腺结节良恶性的阳性检出率分别为77.54％、93.10％、94.92％;阴性检出率分别为58.33％、80.43％、88.64％;曲线下面积(AreaUnder Curve,AUC)分别为0.777、0.951、0.973,联合检测阳性检出率、阴性检出率、AUC高于两种方式单独检测.结论 超声AI、TSH及其联合检测均可用于甲状腺结节良恶性诊断,且联合检测应用价值更高.
目的 根据红细胞运动原理建立红细胞运动与组织灌注间的联系,探究漫射光相关谱(Diffuse Correlation Spectroscopy,DCS)测量血流指数的物理和生理意义.方法 结合朗之万方程及流体动力学来研究红细胞的运动及受力情况,并根据其在组织内的扩散规律来获得组织灌注特征.在计算机仿真中,利用COMSOL有限元软件搭建微血管网络结构模型,根据以上的动力学规律获得粒子运动的均方位移与体积增量间的联系.结果 经过理论分析及仿真验证,发现微血管中红细胞的运动不是自发的热布朗运动,而是受流体动力学主导的主动扩散运动,且粒子的均方位移与体积增量呈正向非线性关系.结论 DCS测量的血流指数虽然与传统意义上的生理血流单位不同,但该血流指数可以表征深层组织微血管的血流状态,并作为衡量组织灌注能力的指标.
切伦科夫发光(Cerenkov Luminescence,CL)是一种光谱谱峰位于蓝紫光附近的发光现象,自发现以来已在医学诊断和治疗中得到广泛研究.在肿瘤放射治疗中,基于CL的医学成像技术具有远程、无创和高效等特点,并有望成为临床放疗中可靠的剂量评估工具.本文以阐述CL现象的机制为基础,进一步对肿瘤放疗中相关应用技术进行综述,以期为肿瘤放疗的监测、评估和质量保证提供更多参考.
脑微出血(Cerebral Microbleeds,CMBs)是老年脑小血管病(Cerebral Small Vessel Disease,CSVD)患者脑内最常见的影像学标志之一,可作为CSVD其他影像学特征严重程度的标记物,且与认知功能密切相关,但其难以在常规序列下被检出.近年来针对CMBs病灶的特异性磁敏感新序列快速涌现,使CMBs的检出率不断提高,但不同序列具备不同的成像机制、诊断优势,所适用的研究层面也不同.本文旨在综述不同磁敏感新序列对脑微出血的检出效能,以期推荐一种高效的CMBs影像诊断方法,同时提高CSVD疾病的诊断率.
目的 改善支气管镜周转慢、维修周期长的现状,在不增加支气管镜设备数量的前提下,解决临床支气管镜短缺的问题.方法 以全院共用的支气管镜为研究对象,建立支气管镜租赁中心,在原消毒供应追溯系统中增加租赁计费及设备故障维修保养模块,以此优化信息化管理平台,改善支气管镜周转问题.对支气管镜使用周转率、平均使用时长、延迟归还率以及维修时间等指标进行统计分析.结果 实行租赁模式后,使用科室由原来5大科室10个护理单元,增加至8大科室13个护理单元;电子支气管镜的使用次数增加,纤维支气管镜次数下降,总体支气管镜使用周转率由33.42％提升至40.00％.平均单次使用时长由最长279 min缩短至最短127 min,延迟归还率由45.53％降至11.33％,单次维修维修时长从41.6 d缩短至12.5 d.结论 支气管镜的集中租赁管理模式有助于缩短单次平均使用时长,降低延迟归还率,增加使用次数,提升设备周转率,保障临床设备供应,为提高诊疗质量提供保障.
