掌握数字减影血管造影(DSA)设备结构和工作原理是医学工程师开展日常维护维修管理的重要前提.通过分析X射线源、机械驱动、主机控制和图像输出等DSA设备的结构组成和部件功能,依据朗伯比尔定律阐述减影成像的工作过程,总结DSA图像质量的影响因素.同时,以Allura XPer FD20型DSA设备为例,对临床使用发生的检查床、机架和温度控制故障案例进行分析,对设备硬件结构和电路模块分别进行故障排查和处理,及时解决设备故障报警信息,以保障设备运行质量,提高故障维修效率.

目的 基于超分子"印迹模板"理论,划分、整合六味地黄浓缩丸(Liuwei Dihuang Concentrated Pills,LDCP)指纹图谱,将其表征为物质单元并进行谱量学质量控制与评价研究.方法 采用匹配频数统计矩法划分、整合与表征50批LDCP指纹图谱物质单元,根据朗伯-比尔定律将各物质单元总峰面积与出膏率进行多元线性回归建立谱量学方程,进行谱量学研究.结果 50批LDCP的UPLC指纹图谱被划分为35个物质单元(A1～A35),经多元线性回归得到35个物质单元(A1～A35)总峰面积与出膏率的谱量学方程:PT=23.390+0.041 06A1-9.100× 10-3A2+0.01468A3+0.027 98A4-0.033 61 A5-0.042 25 A6-6.608× 10-3 A7-0.025 90 A8-0.145 60 A9+0.165 00 A10-0.027 50 A11+3.408× 10-3 A12-0.021 03 A13-1.070X 10-3 A14+2.833 × 10-5 A15-8.774 × 10-3 A16+0.018 52 A17-1.882 9× 10-3 A18+0.023 61 A19+8.566× 10-3 A20+0.013 94 A21-5.894×10-3A22-0.01227A23-0.014 91A24+1.792×10-3A25-1.571 × 10-4A26-3.942× 10-3A27-0.05480A28+0.083 15 A29+0.11930A30-0.06071 A31-0.08342A32+0.01496A33-2.989×10-3 A34+0.063 17A35(r=0.915).结论 该方法能以较高准确度划分、整合并表征LDCP指纹图谱物质单元,且保留原指纹图谱整的总量统计矩特性,其谱量学方程能较好的预测LDCP的出膏率与平均出膏率,可为LDCP的质量控制提供新思路与新方法.

近20年来,近红外光谱技术因具有无创、实时等特点,被广泛用于人体监测.氧作为人体主要新陈代谢物质,在脑组织中消耗量最大,为防止患者治疗时出现脑组织氧降低而出现并发症,需要实时监测患者的脑组织血氧饱和度.目前临床使用的脑血氧无创检测设备大多采用双波长,在探测路径上其他物质会对测量结果产生误差,为此该研究基于近红外光谱无创监测脑血氧的基本原理,提出一种三波长探测光源的脑组织氧饱和度监测方法,并通过所搭建的系统进行初步验证,为后续的系统工程化奠定基础.

背景:既往大量研究证实,高浓度代谢产物与胚胎质量及临床结局具有显著相关性,而且胚胎发育沉默理论表明正常发育胚胎体外培养时与外界保持较低的物质交换水平,而当胚胎出现DNA损伤时常因应激修复机制而表现出代谢异常活跃状态.目的:基于第3天胚胎培养液340 nm处吸光度建立优质胚胎预测模型及验证,为更客观而准确的胚胎质量评估提供依据.方法:回顾性分析2019年11月至2021年12月于广西壮族自治区南溪山医院接受体外受精-胚胎移植患者269例,其中162例于第3天形成优质胚胎873枚,优质囊胚214枚,将其纳入优质胚胎组;107例于第3天形成非优质胚胎859枚,非优质囊胚214枚,将其纳入非优质胚胎组;采用朗伯-比尔定律筛选出对优质与非优质胚胎具有区分度的特征波长,分析其与优质胚胎的相关性及影响趋势,并建立该波长下吸光度对优质与非优质胚胎的临床预测模型并验证.结果与结论:①第3天优质与非优质胚胎培养液于340 nm处吸光度差异有显著性意义(P<0.001),且与第3天优质胚胎的形成呈负相关性(r=-0.486,P<0.001);优质与非优质囊胚在培养液340 nm处吸光度差异有显著性意义(P<0.05),且与优质囊胚的形成呈负相关性(r=-0.642,P<0.001);②受试者工作曲线分析显示,第3天优质与非优质胚胎培养液于340 nm处吸光度的最佳截断值为0.235,曲线下面积为0.799,敏感度为62.9%、特异度为78.0%、准确度为70.5%;优质与非优质囊胚培养液于340 nm处吸光度的最佳截断值为0.175,曲线下面积为0.871,敏感度为74.3%、特异度为89.1%、准确度为82.2%;③限制性立方样条曲线分析显示,当培养液340 nm处吸光度≥0.221时,对第3天非优质胚胎的形成具有显著的正影响趋势,当培养液340 nm处吸光度≥0.160时,对非优质囊胚的形成具有显著的正影响趋势;④临床决策曲线与临床影响曲线显示,培养液340 nm处吸光度对第3天优质胚胎与优质囊胚预测模型分别于阈概率为0.18-0.95与0.16-1.00时具有临床最大净获益,且在该阈概率范围内损失与获益的比值始终小于1,证实该预测模型具有较好的临床应用效能;胚胎移植结果显示,未妊娠患者胚胎培养液于340 nm处吸光度显著高于临床妊娠、生化妊娠、早期流产患者(P<0.05);⑤结果表明,优质与非优质胚胎培养液于340 nm处吸光度具有显著的差异性与相关性,通过对其建立的优质胚胎预测模型具有一定的临床价值与应用效能,通过联合胚胎形态学评估能一定程度提高胚胎质量评估的客观性与准确性.

临床上心输出量(CO)等心血管血流动力学参数是心脏功能状况及心血管疾病的诊断依据,传统CO检测方法操作繁杂、有创伤以及患者术后易引发并发症.针对此问题,研究了一种基于脉搏色素光密度法的心输出量测量系统,以朗伯比尔定律和色素稀释理论为基础,通过选取合适的双波长探测光源(805 nm/940 nm)实现了动脉吲哚氰绿(ICG)色素浓度谱的无创实时测量,从ICG浓度稀释曲线中计算出CO的数值.将本系统测量的值与当前测量CO的金标准热稀释法的结果进行对比,平均误差为4.79%,相关系数为0.99.实验结果表明:本研究所设计的心输出量测量系统实现了CO的无创、准确测量,可为临床检测CO提供一种新的选择.

目的:使用X线衍射仪、自制载物台逆向拟合法量化分析X射线与不同物质相互作用后的强度变化规律及影响因素.方法:实验使用逆向拟合法验证朗伯比尔定律,列举可能影响穿过物质层后的X射线强度的若干因素(管电压、管电流、距离、物质原子序数和物质层厚度等),设计多组实验样本,通过各组对各种因素的实验验证,逆向说明影响因素与穿过物质层后X射线强度的关系.结果:在实验设备有效量程范围内,管电流、物质层厚度和原子序数与穿过物质层的X射线强度呈线性关系;而管电压和X射线发射器与接收器间的距离与穿过物质层的X射线强度呈非线性关系,即当管电压发生线性变化时,穿过物质层后的X射线强度在10~25 kV范围内的管电压下缓慢增加,在25~35 kV范围内时X射线强度迅速增大,X射线强度∝kV2;当X射线发射器与接收器间距离发生线性变化时,穿过物质层的X射线强度在9.00~13.00 cm距离范围内变化显著,而在13.00~17.00 cm距离范围内变化不明显,X射线强度∝1/r2.通过以上关系验证了朗伯比尔定律及其普适性,并探讨利用模拟人进行深入实验验证.结论:该方法简单直观,可快速测定X射线与不同物质相互作用后的强度变化规律,验证相关影响因素,可用于相关医学物理实验教学.

目的 建立单克隆抗体药物消光系数测定方法,用于单克隆抗体药物的鉴别和紫外分光光度法的定量分析,并对其进行初步评价.方法 使用6 mol/L盐酸胍对抗体进行变性处理,打开抗体折叠的高级结构,将其当作是色氨酸、酪氨酸和“S-S”键的三元体系,通过检测相同浓度下折叠和非折叠抗体在紫外280 nm波长处的吸光值,计算抗体的消光系数,并进行方法的精密度验证.结果 两种单克隆抗体mAb1和mAb2在280 nm波长处的消光系数平均值分别为1.702和1.387 mL/(mg·cm);两位实验员检测的消光系数各自相对标准偏差分别为0.48％和0.87％,总相对标准偏差为0.69％,均小于1％,表明方法精密度良好.结论 建立的方法操作简单,不依赖于抗体浓度,不破坏其二硫键结构,结果准确,可用于单克隆抗体药物消光系数的测定.

通过研究人体指端光电容积脉搏波(PPG)的物理特性,以朗伯比尔定律为基本原理,通过设计硬件电路,实现对人体PPG的无创采集.对采集到的PPG信号进行滤波和放大处理,通过特征选择和提取等方式识别出比较完整的脉搏波信号;将得到的脉搏波信号进行经验模态分解,选择具有适当频率的本征模函数重构出待测的呼吸波信号,并在显示屏上显示出来.在采集脉搏波的同时利用迈瑞公司的PM-9000 Express病人监护仪对人体的呼吸信号进行采集.本系统采集了10例志愿者数据.将本系统得到的呼吸波信号与病人监护仪测得呼吸波进行频谱分析,并对相关参数进行比较,发现两种呼吸波具有较好的相关性.本文最终结果表明利用经验模态分解方法提取人体PPG中包含的呼吸信号具有较好的准确性和可行性.实验结果表明这种方法可以从PPG中提取呼吸信号.

目的 研究开发一种便携式无创血红蛋白检测系统,实现人体总血红蛋白浓度的连续、实时监测.方法 系统采用 8个波长发光二极管(LED)作为光电容积脉搏波描记法(PPG)信号光源,联合约束独立成分分析和自适应滤波新方法消除PPG源信号的运动伪迹,应用主成分分析(PCA)和后向反馈人工神经网络(BP-ANN)相结合的新方法对 PPG信号特征进行提取并利用十折交叉验证方法建立血红蛋白浓度的预测模型,无创系统样机和传统有创血液分析仪同步检测 106例志愿者血红蛋白浓度.结果 无创检测结果(SpHb_BP)和传统有创检测结果(Lab_tHb)的均方根误差为1.02 g/dL.相关系数为 0.73 (P<0. 001) ; Bland-Altman图显示 SpHb_BP与 Lab_tHb平均偏倚绝对值为 0.05 g/dL,99.1%005/106)的点在 95%一致性界限内.结论 基于 8波长 PPG信号实现了无创血红蛋白检测系统研制,系统与临床有创血红蛋白浓度检测结果具有较好的一致性.

介绍了一种基于朗伯-比尔定律,采用紫外分光光度法,由紫外单色光发生器、光电信号检测模块、涡旋混匀器、触摸屏、嵌入式中央控制器组成的核酸蛋白测定仪.针对超微量测定,硬件部分设计了一种连续波长全光谱的分光光度检测电路,利用硅光电二极管采集透射光信号,经后续电路放大处理并经A/D转换后以传输至CortexTM-M4内核的单片机STM32F407VGT6,辅助相关软件检测算法对核酸蛋白浓度和纯度进行评估.该测定仪具有使用灵活、操作简单、灵敏度高、检测效率高的特点.实验结果表明,该仪器具有良好的灵敏度、重复性和准确性,适用于核酸样本浓度和纯度、蛋白浓度的超微量测量分析.