目的:设计一台专用于兔尿道瘢痕的超声治疗仪，旨在验证此仪器的适用性及有效性。方法:以新西兰雄兔为实验对象，针对其阴茎结构与尺寸对超声治疗仪进行特制，此超声治疗仪包括超声脉冲发射与控制系统、末级功放和超声探头。首先，针对兔阴茎尺寸及结构对超声探头进行设计，并通过COMSOL有限元仿真以及声场分布实际测试等确定超声探头的参数；其次，根据超声探头元件参数设计其驱动电路；然后，设计基于现场可编程门阵列（FPGA）和串口屏的超声脉冲发射与控制系统；接着，对整体完成的超声治疗仪进行整体性能测试和安全测试；最后，构建兔尿道重建模型，将8只白兔随机分为模型组和实验组，实验组立即接受该超声治疗仪对其尿道部位的治疗，参数设置为超声频率2 MHz，脉冲间隔10 ms，输出声强0.73 W/cm 2。治疗频率为2次/周（周二、四），每次照射10 min，持续4周；模型组则不接受任何治疗，用Image J软件对兔尿道组织中转化生长因子-β1（TGF-β1）、基质金属蛋白酶-2（MMP-2）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）染色阳性区域的面积占比进行定量分析，并计算尿道周长。 结果:添加了吸声材料的结构治疗腔内声压分布较为均匀，驻波比均值为1.11，结构设计满足设计期望。整体性能测试中3枚超声换能器自然焦点位置均为10 mm，声场分布一致性满足实验要求。各换能器峰值声压与电源电压关系接近线性。输出声强范围为0.35～0.74 W/cm 2，满足实验要求。随着超声输出，测试点温度缓慢升高，此实验最高可使组织温度升高3.3 ℃，不会导致组织热损伤发生。动物实验表明，实验组兔尿道组织中TGF-β1免疫阳性面积分数[（4.21±1.32）%]小于模型组[（8.53±3.43）%]（ t＝?4.24， P<0.001）；实验组兔尿道组织中TNF-α免疫阳性面积分数[（5.14±2.72）%]小于模型组[（7.23±1.57）%]（ t＝?3.37， P<0.05）；实验组兔尿道组织中MMP-2水平[（10.65±2.24）%]高于模型组[（6.98±2.74）%]（ t＝2.19， P<0.05）；尿道周长[（12 209±2 743）μm]高于模型组[（10 127±2 237）μm]（ t＝15.46， P<0.05）。 结论:成功设计了一台专用于兔尿道瘢痕的超声治疗仪，可用于超声对兔尿道瘢痕治疗的研究。

精神分裂症是一类以幻觉妄想为主要表现的精神疾病。计算精神病学作为一种新兴临床方法学，将计算解剖学、认知神经学等多学科原理和理论引入临床精神病学的研究和实践中，利用假说驱动或数据驱动的计算模型阐释精神疾病发病机制，改进或研发新的治疗方案。随着人工智能专用集成电路、神经影像学和神经电生理技术等硬件水平的提高与算法和模型可解释性的增强，大量模型转化应用到精神分裂症相关研究中。本综述整理了与精神分裂症相关的计算精神病学的假说和数据基础，并对计算精神病学研究策略在精神分裂症研究中的应用展开探讨。

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: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.

点阵激光治疗仪广泛使用基于模拟PID控制器的驱动器来控制振镜,将激光脉冲以点阵图形的方式扫描人体组织表面,以实现预期的治疗效果.然而,这类振镜驱动器由无源元件和运算放大器组成,它们只能单向接收点阵激光治疗仪中控系统的扫描定位指令,并且通常只能通过比较电路对振镜进行简单的故障诊断,这可能会降低点阵激光治疗仪的安全性.针对这些问题,该研究首先分析并总结了振镜可能出现的各种故障机理,以及这些故障对点阵激光治疗仪安全运行的影响.接着,在数字振镜驱动器的基础上,针对传统振镜系统故障诊断策略的不足,提出了自适应限位保护、线圈断路故障诊断、基于二次握手的通信超时故障诊断以及振镜控制超时故障诊断策略.这些策略的实施提高了点阵激光治疗仪扫描手具的整体安全性.最后,通过实验验证了这些保护策略的有效性.

为提高高速电动手术工具的转速和稳定性,本研究设计了一款转速为70000 rpm的永磁无刷直流电机.首先,对电机本体、位置检测电路和换相控制电路的主要组成部分进行结构选型,并计算各项电磁参数;其次,在Ansys Maxwell电磁仿真软件中绘制电机模型,进行稳态与瞬态有限元仿真,验证其性能;最后,采用响应曲面法,建立以定子内径、转子外径、永磁体厚度为优化变量,空载电流为优化目标的优化方程,并分析求解.结果表明,优化设计后的永磁无刷直流电机,空载电流降低了 57.8%,有效提升了高速电动手术工具应用的可靠性.

目的:为解决市场上现有的超声生物显微镜体积大、显示终端单一和扫描探头操控不灵活等问题,设计基于模块化的超声生物显微镜.方法:该超声生物显微镜由采集模块和上位机模块2个部分组成.采集模块包括扫描探头模块、主机模块和电源适配器模块,其中扫描探头模块采用小角度扇形扫描方案,包括超声换能器、前置放大电路和电动机传动装置3个部分;主机模块包括现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)控制单元、超声发射电路、电动机驱动电路、增益调节电路、后级放大电路和USB通信接口.上位机模块运行平台包括Windows和Android 2种,运行于Android平台的上位机应用程序由Java语言编写,软件开发平台为Eclipse(V4.5);运行于Windows平台的上位机应用程序基于MFC平台开发,软件开发工具为Microsoft Visual Studio 2015.结果:该超声生物显微镜的侧向和轴向分辨力均能达到50 μm,可清晰显示皮肤图像和眼睛图像.结论:该超声生物显微镜性能优越、小巧便携、便于医生灵活操作,能有效满足临床高清图像采集的需要.

瓦里安C系列高能直线加速器均采用三极(栅极控制)电子枪系统,其故障率较高、解决难度较大,多表现为剂量率不稳定甚至不能出束,报GFIL枪灯丝联锁.本研究以iX平台的代表——Clinac iX为例,结合典型案例和技术图纸阐述枪控制系统的工作原理,通过分析电源电路和枪驱动等关键模块内部和模块之间的信号处理的流程和方向,发现问题症结并处理元器件解决问题,为工程师安全高效解决C系列乃至电路集成度和数字化程度非常高、以VitalBeam为代表的新一代高端技术平台的加速器的同类问题,提供解决思路和方法借鉴.

目的:为了更好地提升神经电刺激的治疗效果,设计一种多模神经电刺激仪.方法:该刺激仪硬件由人机交互模块、主控单元和刺激脉冲生成模块3个部分组成.其中人机交互模块由按键输入电路和屏幕显示电路组成;主控单元选择STM32F407VET6高性能微控制器;刺激脉冲生成模块由升压电路、电极驱动电路、电极输出电路和断路监测电路组成.软件程序采用KeilC51编写,主要包括信号产生判断子程序、矩形波输出子程序和三角波/正弦波输出子程序.结果:该刺激仪能够产生与预期一致的刺激脉冲,具有稳定的波形输出特性和线性输出特性.结论:该刺激仪能够产生多种电刺激信号,且频率、幅值和脉冲宽度可调,可满足临床治疗需求.

介绍一种自动化学发光免疫分析系统中,应用ARM快速中断同步控制多部步进电机方案.高分辨率脉冲前沿是多轴联动数控系统最重要环节,充分发挥脉宽调制技术(Pulse Width Modulation,PWM)单边沿匹配输出特性,经整形电路得到完整的步进电机驱动脉冲波形,最多可实现六轴联动.基于50 μs中断周期,PWM技术自动匹配达到主时钟72 MHz级脉冲前沿时间分辨率,32位系统的强大插补计算能力有助于提高系统运动平稳性.给出了PWM驱动数据结构及计算方法.介绍了匀速运动、梯形运动控制周期的计算.例举了快速中断调用C中断处理函数的方法.对柱塞泵控制测试,初步验证了方案的可行性.此方案是实现各分立轴自适应前瞻插补控制的良好基础.