目的 建立一种用于髋臼周围截骨(periacetabular osteotomy,PAO)手术的骨刀变形预测模型,快速且精准地预测骨刀变形.方法 建立包含皮质骨和松质骨的骨盆-骨刀有限元数值模型,分析节点应变与形变之间的相关性,并优选综合相关性最强的 5 个节点的应变作为输入,选择刀刃部分节点的位移增量作为输出.通过数据集训练模型后,采用基于有限元数据集的深度学习神经网络回归模型,建立骨刀应变-形变预测模型.在模型预测完成后,利用双目视觉定位系统确定截骨手术过程中骨刀的空间精确位置,以此对骨刀进行术中跟踪.结果 预测模型的R2 为 0.987 81,骨刀离散成节点后的平均变形误差为 0.07 mm.该预测模型能够快速且精确地获取骨刀变形,在降低PAO手术事故方面显示出巨大的潜力.结论 建立的骨刀变形预测模型可通过骨刀的应变信息快速预测骨刀的变形,从而避免伤及组织周围神经和血管等组织,降低PAO术中难度和风险,并为临床应用提供理论支撑.

探讨一种基于双目视觉实时监测和跟踪人体的呼吸运动情况,减少肿瘤靶区组织因呼吸等运动产生位移而引起的治疗误差,以实现在放疗过程中减少呼吸运动对精确放疗产生的影响.采用放置治疗床上方的双摄像机,实时采集带有标记物的图片传送给计算机,使用余弦算法对放置胸腹体表的标记物进行特征识别,对视差信息进行图片匹配,采用双目视觉和小孔成像原理计算标记物三维坐标,通过监测标记物随时间变化的具体坐标可获取标记物是否因呼吸等运动产生位移.实验中,实时测量9个标记物的三维坐标.实验结果表明,9个体表标记物的测量值与实际值之间的平均误差小于±1 mm,其标准误差值小于0.12 mm,且计算一次9个标记物三维坐标需要35 ms.基于双目视觉的呼吸运动跟踪是一种高精度、良好实时性与稳定性的跟踪方法,可以减少呼吸运动对精确放疗产生的影响.

为解决中学化学实验操作要求高、危险系数大、三废处理难等问题,本文结合虚拟现实技术和自然人机交互技术基于Untiy3D设计开发了一套沉浸式虚拟化学实验系统.整个系统分为四大模块:实验场景控制模块借助模型贴图构建逼真度更高的虚拟实验环境;实验流程管控模块参考中学课本的实验考核要求定义实验进度、操作步骤、操作反馈等具体实验逻辑;沉浸式交互与显示模块中提供两种硬件呈现环境,一种采用Oculus+Leap Motion硬件环境,借助自然手势双目视觉追踪交互设计方法完成沉浸式交互操作,另一种采用Cardboard+Visual Glove的硬件环境,通过单目视觉位置追踪方法实现沉浸式空间映射;实验综合评估模块从实验分析、实验能力判断、综合评价、详细评估多个角度进行量化评估.最后通过酸碱中和实验的制作过程证明本文系统的有效性.

目的 分析高危新生儿眼底疾病的患病率,探讨早产儿视网膜病变(retinopathy of prematurity,ROP)的危险因素及视网膜出血(retinal hemorrhage,RH)的临床分级,为新生儿眼底疾病的临床防治提供参考依据.方法 纳入2014年1 1月至2017年11月在广州医科大学附属第二医院新生儿科病房住院的687例早产儿及足月小于胎龄儿,应用双目间接检眼镜联合便携式眼科广域成像系统PanoCam(PanoCam LT)进行初次眼底筛查,对初筛发现有眼底疾病或视网膜未血管化的新生儿进行复筛随访.结果 687例受检者初筛发现眼底病变179例(26.1％),其中ROP 116例、RH 61例、家族性渗出性玻璃体视网膜病变(familialexudative vitreoretinopathy,FEVR)2例.ROPⅠ、Ⅱ、Ⅲ区分别有3例、34例、79例,1、2、3期分别有107例、7例、2例,无4、5期病变,2例阈值病变,1例阈值前病变.早产儿RH 43例,足月儿RH18例.单因素分析提示出生胎龄、出生体重、超过5d吸氧史、新生儿输血和新生儿窒息与ROP相关,多因素logistic回归分析提示出生胎龄及窒息是ROP的独立危险因素.202例完成随访者中,3例初筛为阈值或阈值前病变术后预后良好;1例复筛进展为ROP Ⅱ区3期plus需手术治疗;3例早产儿RH复筛为ROP1期后病变自行退化,余出血均基本消退;3例初筛为视网膜未血管化发展为ROP Ⅲ区1期后自然退行,余均血管化.结论 推广早产儿及足月小于胎龄儿的眼底疾病筛查及跟踪随访具有重要临床意义.

目的:设计并实现一种医用直线加速器的机械参数测量系统,可对医用直线加速器等中心等各项机械参数进行测量并定量分析.方法:系统硬件采用双目光学测量套件,在加速器各部件上贴上定位小球,双目相机以20Hz频率输出定位小球的空间坐标.软件上位机根据定位小球坐标实时更新加速器三维模型和各部件运动参数的拟合,实现对医用直线加速器的运动跟踪功能.完成测量后,软件可以输出测量分析报告,报告内容包括加速器各部件机械运动参数和反映性能的特征量,测量精度达0.5 mm.结果:实现本系统后,在两家医院对两台不同使用时长医用直线加速器分别进行多次测量和分析,得到等中心误差、机架机械运动参数和统计量、治疗床机械运动参数和统计量、机架和治疗床重复运动误差等.结论:本系统可帮助技术人员和物理师进行加速器维护工作,为医用直线加速器的日常检测和质量控制提供指导.

为研究不同波长的光对鲤鱼机器人运动行为的影响,本研究对鲤鱼机器人进行趋光性实验、解剖实验、光控实验和测速实验.分别选用蓝、绿、黄、红四种不同波长的光对鲤鱼进行趋光性实验,观察其运动行为.通过解剖鲤鱼颅骨确定光控装置的适宜搭载位点,并自主研制一种适用于任何光照强度环境的光控搭载装置.对鲤鱼机器人进行光控实验,利用计算机双目立体视觉技术对鲤鱼机器人运动行为检测,应用核相关滤波算法(KCF)跟踪鲤鱼机器人并获取其运动轨迹,根据其运动轨迹计算不同波长光控制下的鲤鱼机器人运动速度.结果显示,鲤鱼对光由强到弱的敏感性依次为蓝、红、黄、绿,不同波长的光控制鲤鱼机器人的速度具有一定规律可循.本研究可为鲤鱼机器人控制提供一种避免脑损伤的新方法.