基于直接数字合成技术用于心内膜三维标测的激励源设计

背景：低频电场定位方式下的心内膜三维标测技术中,激励源的设计是探测导管位置的前提。目的：旨在设计一种结构简单、集成度高、专用于心内膜三维标测的激励源,并通过动物实验对激励源性能进行测试分析。方法：基于直接数字合成技术,采用模块化设计,以单片机STC89C52控制三块直接数字合成芯片AD9851为核心,生成三路频率分别为28,30,32kHz的1mA正弦恒流信号。施加三路信号于动物体,采集并处理右心房内的定位信号数据,对激励源性能进行评价和分析。结果与结论：动物实验结果表明,三路信号的电流值均可稳定于1mA,其频率误差分别为0.054%,0.097%及0.056%,同时标测导管采集数据正常,能够分离出3个方向的电压信号。激励源恒流特性好、频率误差小,可满足心内膜三维标测的使用要求。     

一种基于二维云模型理论心电信号ST段的检测方法

背景:目前对于异常 ST 段的形态特征的评价体系,尚无精确数学化模型分类及识别标准,这阻碍了对某些心血管疾病进行计算机自动识别程序算法的进展。目的:找到一种符合医学诊断逻辑思维的心电信号 ST 段分析方法,为心电图 ST 段变化的实时分析提供新的思路。方法:针对采集的心电数据模糊性和随机性较大的特点,提出了一种基于两维云模型的心电信号 ST 段的检测方法,其对二维正态云发生器隶属度进行判断,并进行心电信号 ST 段的形态判定。结果与结论:利用 Matlab 对本算法进行仿真,并通过标准心电数据库(欧共体 CSE 数据库)中数据进行算法准确性验证,统计结果表明该算法 ST 段的识别率较高,对于大数据量的心电信号处理快捷有效,为 ST 段的准确分析提供了新的方法。     

标测导管定位信号处理及仿真分析中呼吸与心跳运动的干扰

背景：在采用电场定位原理的心内膜三维标测系统中,标测导管在胸腔内的位置信号受到呼吸与心跳运动的干扰,使其定位精度受到极大影响。 目的：找到在标测导管定位信号中人工加入和检出呼吸与心跳运动干扰项的仿真分析和信号处理方法。 方法：首先根据标测原理推导了包含呼吸与心跳运动干扰的定位信号数学模型,分析和确定了信号的调理、检波和提取方法;然后利用Matlab仿真软件进行信号处理过程的理论仿真计算,以验证数学模型的正确性;最后以满足手术过程中高速实时定位要求为前提,设计出与理论模型相对应的硬件电路,并用Multisim电路设计软件做仿真实验以验证所提方法在实际工作过程中实现的可行性。 结果与结论：仿真实验结果表明无论是数值模拟还是电路仿真都可以很好地仿真出包含呼吸与心跳运动干扰的导管定位信号,所给出的理论分析方法及实际电路系统都能将呼吸与心跳干扰项顺利提取出来。     

心内膜三维标测系统的信号处理

背景：信号处理是普通导管心内膜三维标测中一项关键技术,需根据其特征设计处理流程,传统处理方法无法消除信号中的大量噪声。 目的：进行心内膜三维标测原理的体外模拟实验及信号处理。 方法：设计专用压控恒流源做电场激励源以降低噪声,并利用MATLAB信号处理功能对数据进行处理,分别采用带通滤波、包络提取、小波降噪、求均值等方法计算出标测距离,并与实际距离进行对比。 结果与结论：该方法有效地降低噪声、直流分量等干扰因素,得到了正确的标测向量,解决了普通导管心内膜三维标测中的信号处理问题,并减小了由呼吸及心跳所引起的定位误差,由此计算所得标测向量误差< 7%。提示此方法可应用于普通导管心内膜三维标测系统的信号处理。     

康复训练器材的人机接口设计

背景：康复训练器材在康复治疗中发挥着重要的作用,由于患者的肌肉力量和关节活动度比较差,因此必须保证康复训练器材的安全性。 目的：设计一种适用于康复患者的人机接口,保证患者安全地使用康复器材甚至部分健身器材。 方法：通过用户研究找到现有康复器材存在的缺陷,以患者为核心,运用人机工程学原理和方法,通过调查研究和计算机辅助设计,设计出上肢训练器材人机接口。 结果与结论：新的人机接口方案,既实现了患者与康复训练器材的快速穿卸,同时当患者身体出现不适或者器械发生故障时,可以实现人跟器材的自动分离。该人机接口甚至可以推广到部分健身器材上,方便患者康复训练。     

一种基于二维云模型理论心电信号ST段的检测方法

背景：目前对于异常 ST 段的形态特征的评价体系,尚无精确数学化模型分类及识别标准,这阻碍了对某些心血管疾病进行计算机自动识别程序算法的进展。目的：找到一种符合医学诊断逻辑思维的心电信号 ST 段分析方法,为心电图 ST 段变化的实时分析提供新的思路。方法：针对采集的心电数据模糊性和随机性较大的特点,提出了一种基于两维云模型的心电信号 ST 段的检测方法,其对二维正态云发生器隶属度进行判断,并进行心电信号 ST 段的形态判定。结果与结论：利用 Matlab 对本算法进行仿真,并通过标准心电数据库（欧共体 CSE 数据库）中数据进行算法准确性验证,统计结果表明该算法 ST 段的识别率较高,对于大数据量的心电信号处理快捷有效,为 ST 段的准确分析提供了新的方法。     

消融导管三维定位导航系统中心脏多腔模型的构建

背景:目前,心内膜三维标测系统的研制是国内外医学工程学界的一个热点。国外已经推出了适用于临床的系统,但是其价格极其昂贵;国内还只是处于研究阶段,因此,在心内膜三维标测系统的国产化方面任重道远。目的:采集分析消融导管三维定位导航系统的建模数据,并重构心内膜三维几何模型。方法:心内膜三维建模数据的采集直接关系到建模质量的高低。以离散点的形式将数据采集过程进行可视化,可获得全面和有效的建模数据点集;通过对所得的点云数据进行凸包运算,获取数据集的表面极值点,构造用边界表示的多面体模型;最后以生成的多面体为基本体素,采用离散法造型完成建模过程。并使用可视化类库VTK,成功的重构了心内膜三维模型。结果与结论:仿真实验表明,实验提出的方法可以较全面、高效地采集建模数据,重构心内膜三维模型。提示重构的心内膜三维几何模型可以为消融导管三维定位导航系统提供技术支持。     

义齿三维模型构建中海量点云数据模型的精简方法

背景:义齿三维模型的构建始终是义齿计算机辅助设计与制造系统的核心,而构建的三维模型的精度与效率又与对海量的原始点云数据进行精简密切相连。现有的点云精简技术,并不能完全满足义齿处理的特殊要求。目的:针对义齿的原始点云数据进行精简,以便以最少的点,实现最有效的表达。方法:通过三维栅格法对海量的原始离散点云数据进行拓扑重建形成一个个栅格,然后在每个栅格内拟合出平面和二次曲面,并利用弦差法来评定哪些栅格内点需要保留,哪些栅格内点需要继续八叉树剖分,从而保留曲率较大处的点云及其曲率和法向量。结果与结论:结果表明,该算法简单高效,所提出的点云精简算法适用于逆向工程中测量所得的散乱无序的点云数据,能够对大量密集数据进行直接而有效的精简,并且对曲率变化大且含有较多细节特征的区域保留更多的细节信息。提示通过3DSS-STD-Ⅱ型结构光三维扫描仪得到的义齿点云数据在λ=0.7,ε=0.0003mm,时的精简效果最好。     

一种新呼吸音信号特征提取方法与应用

目的:通过研究呼吸音信号与呼吸系统疾病内在联系,对呼吸音特征进行提取与分类,为研制便携家用型呼吸音远程监测移动装置进行技术准备。 方法:对采集到的呼吸音进行预处理分析,从处理后的呼吸音原始数据中提取短时能量与短时过零率的特征值。 结果:通过不同时间段呼吸音信号能量的高低来显示特征差异,并且呼吸音的高低频异常信号对特征提取方法影响较小。 结论:本文方法可简单有效地提取特征值,不仅简化了特征识别数据处理过程,而且提取到的特征参数满足了差异性、统一性及相关性等基本特征。为构建神经网络的输入提供了理论依据与实际数据支撑。     

心内膜三维标测系统的信号处理

背景:信号处理是普通导管心内膜三维标测中一项关键技术,需根据其特征设计处理流程,传统处理方法无法消除信号中的大量噪声。目的:进行心内膜三维标测原理的体外模拟实验及信号处理。方法:设计专用压控恒流源做电场激励源以降低噪声,并利用MATLAB信号处理功能对数据进行处理,分别采用带通滤波、包络提取、小波降噪、求均值等方法计算出标测距离,并与实际距离进行对比。结果与结论:该方法有效地降低噪声、直流分量等干扰因素,得到了正确的标测向量,解决了普通导管心内膜三维标测中的信号处理问题,并减小了由呼吸及心跳所引起的定位误差,由此计算所得标测向量误差ε<7%。提示此方法可应用于普通导管心内膜三维标测系统的信号处理。