- 韩思齐;陈敏葵;魏丽璞;冉骞;徐谦;余明;孙玉超;陈锋;
目的 ：为完成器械护士机器人手术器械识别及传递任务，提出一种基于多级联深度学习处理器的手术器械检测和姿态估计算法。方法：提出的多级联深度学习处理器CYSP算法级联了添加坐标注意力模块的YOLOX(YOLOX with coordinate attention block,CA-YOLOX)、分割一切模型（segment anything model,SAM）、主成分分析（principal component analysis,PCA）等功能模组。首先，应用CA-YOLOX进行器械种类识别，完成x、y坐标粗定位；其次，利用SAM分割器明确手术器械在RGB图像中的位置，引入深度信息和相机内部参数获得手术器械点云；最后，对手术器械点云使用PCA算法获得其质心、主方向和法线方向，凭此求解目标坐标系（手术器械质心坐标系）与机械臂基坐标系间的旋转平移（rotation and translation,RT）矩阵，并将该矩阵转换为四元数传递给机械臂控制单元，使机械臂可以到达相应位置拾取器械，完成器械传递任务。在自建的手术器械图像数据集上完成迁移训练并评估提出算法的效果，在七自由度机械臂上进行器械传递实验并评估该算法的成功率。结果：多级联深度学习处理器CYSP算法在手术器械数据集上的识别准确率为98.52%，器械传递实验的成功率为94%，识别平均用时为0.28 s。结论：多级联深度学习处理器CYSP算法具有较好的可靠性和实用性，能有效辅助器械护士机器人完成手术器械识别及传递任务。
2024年06期 v.45;No.360 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1430K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：30 ] - 聂瑞;刘学思;童飞;邓远阳;刘相花;杨利;张和华;段傲文;
目的：为提高小肠病变分类识别的准确性，提出一种基于Swin Transformer网络与Adapt-RandAugment数据增强方法的小肠胶囊内镜图像分类方法。方法：基于RandAugment数据增强子策略和增强小肠胶囊内镜图像时不丢失特征、不失真的原则提出Adapt-RandAugment数据增强方法。在公开的小肠胶囊内镜图像Kvasir-Capsule数据集中，基于Swin Transformer网络，采用Adapt-RandAugment数据增强方法进行训练，以卷积神经网络ResNet152、DenseNet161为基准，验证Swin Transformer网络和Adapt-RandAugment数据增强方法组合对小肠胶囊内镜图像分类识别的性能。结果：提出的方法宏平均精度（macro average precision,MAC-PRE）、宏平均召回率（macro average recall,MAC-REC）、宏F_1分数（macro average F_1score,MAC-F_1-S）分别为0.383 2、0.314 8、0.290 5，微平均精度（micro average precision,MIC-PRE）、微平均召回率（micro average recall,MIC-REC）、微平均F_1分数（micro average F_1score,MIC-F_1-S）均为0.755 3，马修斯相关系数（Matthews correlation coefficient,MCC）为0.452 3，均优于ResNet152和DenseNet161网络。结论：基于Swin Transformer网络与Adapt-RandAugment数据增强方法的小肠胶囊内镜图像分类方法具有较好的小肠胶囊内镜图像分类识别效果和较高的识别准确率。
2024年06期 v.45;No.360 9-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 2507K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] - 王科盛;李泽楷;刘培;孙京昇;彭旭光;李双双;何倩鸿;刘贞;
目的：针对超声刀刀头疲劳效能评价存在的难题，提出基于品质因数的超声刀刀头疲劳振动评价方法。方法：首先，搭建由电源模块、三轴移动模块、超声刀夹持模块和控制模块组成的可实现重复切割操作的超声刀疲劳试验台。其次，采用该试验台对10台某品牌超声刀实施疲劳试验，在疲劳试验的5个阶段（即未切割、500次切割后、1 000次切割后、2 000次切割后和3 000次切割后）对超声刀刀头振动进行非接触式测量并计算其品质因数。最后，计算各阶段试验的平均切割速度和血管凝闭爆破压，以验证基于品质因数的超声刀刀头疲劳振动评价方法的有效性。结果：试验表明，品质因数指标能够有效地反映超声刀刀头的疲劳退化特征，而平均切割速度和血管凝闭爆破压由于测量过程中的不确定性因素不易控制，很难对超声刀刀头的疲劳退化水平进行有效评价。结论：提出的基于品质因数的评价方法可直接对超声刀刀头的疲劳振动进行精准量化评价。
2024年06期 v.45;No.360 17-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1363K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：13 ] - 刘鑫;朱云江;任惠民;王运斗;苏琛;
目的：探究防护型急救车底盘抵御爆炸性武器手雷、地雷的毁伤效果。方法：在满足防护型急救车防护要求的前提下，采用12 mm厚聚乙烯（polyethylene,PE）防护板和复合陶瓷PE防护板（1 mm铝板+6 mm B4C陶瓷+12 mm高分子量聚乙烯纤维）对急救车底盘进行防护。通过理论计算和仿真模拟，分别分析某62 g TNT手雷对PE防护板和某6 000 g TNT当量地雷对复合陶瓷PE防护板的爆炸毁伤效果。结果：PE防护板和复合陶瓷PE防护板能够分别抵御某手雷和某地雷在1.1 m炸距下的爆炸毁伤作用，且均未出现明显破坏。结论：PE防护板和复合陶瓷PE防护板均能满足抵御爆炸性武器手雷、地雷毁伤作用及机动性、轻量化要求，该研究可为防护型急救车底盘防护设计提供参考。
2024年06期 v.45;No.360 23-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1507K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 姚申思;王猛;
目的：设计一种心电信号无线传输系统，以提高动态心电监护仪中心电信号的无线传输性能。方法：该系统由心电信号采集模块、无线收发模块、无线通信协议模块和数字滤波模块组成。心电信号采集模块由数字接口电路、A/D转换器微处理器、心电放大电路组成。无线收发模块由无线射频单元、晶振电路、射频电路、调试串口、寄存器、电源模块和复位电路组成。无线通信协议模块由数据链路层与物理层组成，其中数据链路层设计自动应答和调频2种机制。数字滤波模块主要由数字滤波器、信号输入模块、延时单元、系数寄存器等组成，其中数字滤波器采用等波纹法设计，并将心电信号转换为输出序列，实现信号去噪。将基于ZigBee组网和通用分组无线业务（general packet radio service,GPRS）的心电信号无线传输方法和基于无线组网模块的心电信号无线传输方法作为对比方法，验证该系统在不同近程传输距离和不同远程传输距离下的心电信号无线传输性能。结果：相比其他2种方法，在不同近程传输距离和不同远程传输距离下，该系统的心电信号无线传输平均速率和成功传输比例较高，平均用时及平均重传数较低。结论：该系统能够实现动态心电监护仪中心电信号高效、平稳、清晰的无线传输。
2024年06期 v.45;No.360 28-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1468K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：13 ] - 高鹏;苏红森;李艳芳;
目的：设计基于体积测量的病人尿量自动监测装置，以实现对患者尿量的准确、稳定、便捷监测。方法：该监测装置采用分治法设计，由单片机控制模块、尿液分段模块、液位检测模块、电磁阀驱动模块、数据显示模块、传输模块、存储模块、电源管理模块等组成。其中，单片机控制模块由STM32F103C8T6单片机及其外围电路构成，负责控制所有外围模块的工作流程和尿量计算处理；尿液分段模块由2个电磁阀、2个液位检测电极、1个集液管组成，主要功能是将患者排出的尿液划分为固定体积；液位检测模块由2个电阻和1个电容构成，用以判断集液管内的尿液充盈与排空状况；电磁阀驱动模块的芯片采用DRV8870全桥驱动芯片。结果：该监测装置可实现对患者尿量的准确、自动监测，可克服尿液密度及尿袋方位等因素变化对尿量监测的影响。结论：该监测装置使用方便、测量准确、稳定可靠，可为医生判断病情及调整治疗方案提供准确的尿量数据，具有一定的实用价值。
2024年06期 v.45;No.360 33-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1429K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：19 ] - 陈帅帅;
目的：研究钛涂层厚度和喷涂频次对植入物假体疲劳强度的影响，为假体涂层厚度确定和喷涂工艺管控提供一定的理论依据。方法：根据ASTM F1160-14要求，对300和600μm厚钛涂层的Ti-6Al-4V合金基体试样施加垂直向下的载荷，直到载荷下降时停止测试，记录各试样在测试过程中的最大极限载荷，并推算弯曲应力。之后对2种试样以正弦波形施加10~7次垂直向下的循环载荷，得到抗弯曲疲劳的最大弯曲应力值，以确定不同钛涂层厚度对基体疲劳性能的影响。根据ISO 7206-4:2010要求，在1次喷涂涂层和2次喷涂涂层的Ti-6Al-4V合金基体股骨柄柄部施加120～1 200 N的循环载荷，记录股骨柄断裂情况与发生断裂时对应的疲劳循环测试次数，以确定钛涂层喷涂频次对股骨柄耐疲劳性能的影响。结果：300和600μm 2种厚度的钛涂层试样的极限弯曲应力差异无统计学意义（P>0.05），而且经过10~7次循环加载，600μm试样的最大弯曲应力比300μm试样仅降低1.5%；在120～1 200 N循环载荷下，1次喷涂钛涂层的3件股骨柄通过500万次循环加载后股骨柄均未断裂，而2次喷涂钛涂层的3件股骨柄分别在循环至18万次、30万次和230万次发生断裂。结论：300和600μm钛涂层对Ti-6Al-4V合金基体的疲劳性能的影响无显著差异；与1次喷涂钛涂层的股骨柄相比，2次喷涂钛涂层的股骨柄耐疲劳性能明显降低。
2024年06期 v.45;No.360 38-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 2092K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 姜诗瑶;刘世佳;于莉莉;
目的：开发内网故障告警和自动恢复系列软件，以解决医院信息系统的安全运维难题。方法：该系列软件基于开源运维工具Zabbix开发，采用客户端/服务器（Client/Server,C/S）架构模式，包括桌面端故障告警、故障端处理、手机端故障告警3个软件。其中桌面端故障告警软件和故障端处理软件采用Python 3.7开发，手机端故障告警软件采用Android Studio 2.0工具开发。结果：该系列软件可实现对服务器、数据库、自助机、应用系统、终端等故障的自动告警及自动恢复，大大缩短了故障处理时间。结论：该系列软件的故障自动告警与自动恢复效果明显，可以有效提升医院信息系统的运维效率。
2024年06期 v.45;No.360 44-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1932K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ]
- 贺春伟;王亚婷;周益龙;王慧;付紫玉;马德东;
目的：研究不同海拔下不同品牌和型号的经鼻高流量湿化氧疗（high-flow nasal cannula oxygen therapy,HFNC仪的性能。方法：选取R-80S双水平无创呼吸机-HFNC仪一体机、HF-60A HFNC仪、HFT-300 HFNC仪、H-80A HFNC仪4台HFNC仪，将HFNC仪连接至气体流量计、模拟人头及夹板模拟肺后放置于低压舱中。设置HFNC仪的流量为10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60 L/min，并设置低压舱模拟海拔分别为6 000、5 000、4 000、3 000、2 000、1 000、0 m。记录4台HFNC仪在不同设置海拔和流量下的实际输出气道流量、气道压力变化及趋势。采用SPSS 25.0软件进行统计学分析。结果：在6 000 m模拟海拔内且设置流量保持不变的情况下，4台HFNC仪的实际输出气道流量均随着海拔升高呈现上升趋势，但超过一定海拔和设置流量之后，实际输出气道流量升高缓慢，甚至呈下降趋势，其随海拔高度的增加而变化的程度各不相同，且没有统一规律。另外，随着海拔升高，4台HFNC仪在设置流量为10～35 L/min范围时的实际输出气道压力也随之逐渐升高，当设置流量超过35 L/min时，其实际输出气道压力随海拔升高至一定数值（转折点）后出现下降趋势，且总体上设置流量越高，出现转折点的海拔越低。结论：在高海拔环境使用HFNC仪进行氧疗时，应注意其实际输出气道流量升高、气道压力增大的情况，需结合患者实际所需气道压力、舒适度及患者长期居住海拔高度综合考虑HFNC仪的流量设置。
2024年06期 v.45;No.360 49-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 2344K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：12 ] - 闫雪娜;马翔宇;曾强;门阔;陈辛元;
目的 ：探讨深度学习（deep learning,DL）和图谱库（Atlas）联合的MRI引导下在线自适应放疗自动勾画方案的勾画效果。方法：选取2020年1月至2021年9月在某院进行MRI引导下在线自适应放疗的15例前列腺癌患者，以随机抽样法分成训练集（12例）和测试集（3例）。基于训练集分别建立DL勾画和Atlas勾画的临床靶区（clinical target volume,CTV）和危及器官（organs at risk,OAR）模型，基于测试集分别对2种勾画模型的结果进行修改并记录修改时长。对比2种勾画方法的勾画精度[戴斯相似性系数（Dice similarity coefficient,DSC）、豪斯多夫距离（Hausdorff distance,HD）和平均一致性距离（mean distance to agreement,MDA）]和勾画效率。结合2种方法勾画的优势及特点，建立DL+Atlas联合自动勾画方案，对比DL+Atlas联合自动勾画方案与单独勾画方案的勾画用时。结果：勾画精度对比结果显示，与DL勾画的CTV和OAR模型相比，Atlas勾画的CTV各项指标均优于DL勾画，差异有统计学意义（P<0.05）；在膀胱和直肠方面，Atlas勾画的DSC和MDA劣于DL勾画，差异有统计学意义（P<0.05）。勾画效率对比结果显示，医生以DL勾画为基准修改CTV和OAR的平均时间为9.4 min，以Atlas勾画为基准修改CTV和OAR的平均时间为12 min。DL+Atlas联合自动勾画方案所需平均时间为8 min，优于DL及Atlas单独勾画方案。结论：DL+Atlas联合的MRI引导下在线自适应放疗自动勾画方案勾画用时少，具有较高的准确性，可提升勾画效率。
2024年06期 v.45;No.360 59-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1973K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：9 ] - 吕玉颖;曹志新;
目的 ：探讨使用机械性吸呼仪（mechanical in-exsufflation,MIE）治疗中的吸气压力设置参数（set inspiratory pressure,SIP）、呼气压力设置参数（set expiratory pressure,SEP）及SIP/SEP对模拟肺呼气峰流速（peak expiratory flow,PEF）和呼气容量（expiratory volume,EV）的影响，以为临床治疗中增强气道廓清的效果提供参考。方法：将MIE与模拟肺连接，在模拟肺无自主呼吸状态下分别针对健康成人、肺部感染成人、慢性阻塞性肺疾病成人、急性呼吸窘迫综合征成人设置气道阻力及肺顺应性。MIE压差（SIP与SEP的差值）分别设置为60、40、30 cmH_2O(1 cmH_2O=98.06 Pa)，在固定压差下，SIP/SEP设置为1∶1、1∶2、2∶3。在每种参数设置状态下，MIE均工作5个周期，记录PEF、EV的平均值。分析MIE治疗中PEF的出现时间，对比不同参数设置下PEF、EV的平均值，并分析SIP及SEP分别与PEF、EV的相关性。采用SPSS 20.0统计学软件进行数据分析。结果：模拟肺在不同生理条件下，MIE治疗中的PEF均出现在呼气初始，当压力释放的瞬间产生最大的PEF。MIE设置的压差越大，产生的PEF、EV越大；在压差相同情况下，SIP/SEP为1∶1时产生的PEF、EV最大。SIP与PEF、EV的斯皮尔曼相关系数为0.919、0.990,SEP与PEF、EV的斯皮尔曼相关系数为-0.737、-0.674,SIP与PEF、EV的相关性高于SEP与PEF、EV的相关性。结论：MIE治疗中设置压差越大，产生的气道廓清效果越好；在压差相同情况下，将SIP/SEP设置为1∶1，能够产生咳嗽效应的最大化，从而增强气道廓清的效果。
2024年06期 v.45;No.360 65-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1920K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ]