摘要：磁共振成像是一种重要的医学影像临床工具,然而生成高质量的磁共振图像需要较长的扫描时间。为了加速磁共振成像速度,重建高质量的磁共振图像,提出一种级联频域和图像域的密集连接残差模块的磁共振重建网络。所提模型由频域重建网络和图像域重建网络组成,每个网络以U形的编码器-解码器结构为基础架构,两个域之间利用傅里叶逆变换进行转换。编码器采用了新设计的密集连接残差块,在提高特征复用的同时能够缓解梯度消失问题。在跳转连接处引入了坐标注意力,用于全局特征的提取和增强纹理细节的恢复。在公开的CC-359数据集上评估所提模型的性能。实验结果表明,与现有其他方法相比,所提方法在不同的采样率和采样掩模下可以有效去除伪影和保留更多的纹理细节,重建出更高质量磁共振图像。

摘要：目的 探究基于机器视觉确定人体重心空间位置的乘系数法和力矩合成法准确度。方法 搭建力学测量平台,分别设计静态和动态下人体三维重心测量方法,计算重心空间坐标。通过实验,分析乘系数法和力矩合成法的计算准确度。结果 在静态实验下,力矩合成法的计算结果在每个维度上都比乘系数法的准确度更高,力矩合成法计算人体三维重心在X、Y、Z方向上的误差最低分别为3.9%、4.1%、8.5%;在动态实验下,力矩合成法不论是在X或Y方向的平均误差和相对误差都比乘系数法要小,采用动作分解法来分析Z轴重心高度方向,力矩合成法最终呈现的效果更好。结论 力矩合成法的三维重心计算准确度较高,与力学测量平台的测量数据更接近。力矩合成法所计算出的三维重心基本可代替力学测量平台应用于后续进一步的研究。

摘要：目的电子鼻呼气检测技术是一种极具潜力的无创癌症检测技术。然而,现有的检测模型研究大多围绕将某一类疾病患者与健康人的区分展开。为了通过电子鼻呼气检测实现对多种癌症的鉴别,该文基于KNN构建了一种三分类癌症检测模型。方法首先通过电子鼻采集210名志愿者的呼气号样本,其中160名肺癌或肝癌患者均为医院的确诊患者,50名健康对照者则为医院的职工或学生。对呼气样本进行预处理得到大小为210×180的原始特征数据集。然后通过卡方检验完成数据特征初筛,并利用LDA优化方法得到训练特征集。接着利用K值选择学习曲线,训练并得到最优KNN三分类癌症检测模型。最后对模型进行多维度评价。结果优化后的KNN三分类癌症检测模型可有效区分健康人、肺癌患者和肝癌患者,性能优于其他模型,平均准确度可达到92.5%。可见,机器学习算法可助力电子鼻呼气检测在癌症检测中的推广应用。

摘要：目的开发一种应用于经自然腔道内镜手术(NOTES)机器人柔性机械手的骨架结构,以满足NOTES对手术执行器械的性能需求。方法基于金属编织技术设计一种柔性机械手结构及对应结构的控制策略。根据柔性机械手的机械结构特征推导几何关系公式。通过链式梁约束模型(CBCM)以及机械弹簧理论建立理论模型。对机械结构建立有限元模型并分析,验证理论模型的精度;并由金属编织结构的抗弯刚度验证柔性机械手的载荷能力。结果基于金属编织技术设计了一种柔性机械手结构及对应结构的控制策略。在设置恰当的约束条件后,金属圆环作为单个受力单元在受到0.5 N的轴向力驱动时,最大应变约为1.49%,处于线性弹性阶段。最大形变约为0.3089 mm,比理论值高3.26%。机械手骨架的最大应变约为0.21%,处于线性弹性阶段。最大总形变约为7.1355 mm,比理论值高6.30%。机械手骨架的抗弯刚度计算为3.19 N·mm^(2),与同量级尺寸形状记忆聚合物(SMPs)制成的柔性机械手相当。结论开发一种应用于NOTES机器人柔性机械手的骨架结构,符合执行NOTES手术任务的支撑刚度需求。

摘要：仿生超疏水表面已被广泛应用于健康、环境和能源等重大领域。首先,结合超疏水经典浸润理论,简要回顾了其仿生设计和制备技术。其次,超疏水表面存在高度疏水/憎血、生物/血液相容、抗血凝/血栓、表面抑菌、低生物黏附等显著的生物学效应,在生物医学领域引起了广泛的关注。本文重点综述了近年来超疏水表面在伤口愈合(止血敷料)、抗凝抗血栓(血液接触类医疗器械)、表面抗菌、药物释放、运动监测、生物芯片、镁合金防腐、生物医学检测等代表性领域的应用进展。最后,结合自身研究经验,展望分析了仿生超疏水表面在实际生物医学应用中尚存在的瓶颈,主要涉及机械耐久性、化学腐蚀性、生物污染性、界面构建技术和生物医学应用等方面。因此,聚焦实际功能和性能,超疏水表面最终将从概念设计走向工业应用。

摘要：目的通过实验研究获取静脉穿刺机器人较为合适的穿刺方法。方法对弹性材料采用不同的穿刺速度、角度进行穿刺,从而获得各种穿刺方法过程中的力-时间曲线。结果在穿刺过程中,随着穿刺角度增大,所需的穿刺力越小;穿刺速度越快,穿刺力越大。结论在进行静脉穿刺机器人穿刺方法设计时,宜采用40°~45°穿刺角度和120~300 mm/min穿刺速度进行穿刺。研究结果为静脉穿刺机器人穿刺角度及速度的选取提供参考。

摘要：针对多机器人路径规划问题,设计了一种基于四轮差速模型的多机器人路径规划系统。首先,对单个移动机器人底盘进行建模分析,建立底盘位姿变化与速度之间的运动学关系。其次,改进机器人的全局路径规划A*算法,并结合建模分析的结果,使用局部路径规划动态窗口算法(DWA)推导机器人运动轨迹,实现多机器人动态避障功能。最后,搭建机器人实物模型和实验场景,通过机器人操作系统(ROS)平台设计多机器人自主导航,在实验场景中对所提方法进行验证,实验结果表明了该方法的可行性和稳定性。

摘要：目的提出一种评价智能膝关节假肢步态对称性的方法。方法设计智能膝关节假肢样机AiKneeOne以及可穿戴式步态数据采集系统。以步态周期中第一次双脚支撑时间、单脚支撑时间、第二次双脚支撑时间和摆动相时间作为参数,计算对称指数(SI)和对称指标比率RⅠ、RⅡ评估步态对称性指标。5例健康人模拟穿戴AiKneeOne,以0.5、0.7、1.1 m/s速度在平板上行走,采用可穿戴式下肢步态数据采集系统采集数据,进行实测。结果不同速度下,第一次双脚支撑和第二次双脚支撑时,SI和RⅡ绝对值较低、RⅠ接近1,对称性较好;单脚支撑和摆动相时,对称性有待提高。结论智能膝关节假肢AiKneeOne具备重建截肢者步态的潜力,步态对称性指标可用于智能膝关节假肢穿戴性能评估测试。

摘要：随着超浸润界面理论的揭示和制备技术的成熟,超疏水功能材料已被广泛应用于环境、能源、健康等重要领域。基于一体化成型、规模化制备、按需结构设计、表面精细结构控制等优势,智能化3D打印技术也开始在超疏水功能材料的制备中发挥关键作用,然而关于其制备技术和实际应用的评述较为匮乏。因此,首先阐述了固体表面浸润理论和超疏水界面构筑机理,然后回顾了超疏水材料的传统制备方法,重点介绍了基于不同3D打印成型原理的超疏水材料制备技术,并重点综述了3D打印超疏水功能材料的应用研究现状,最后提出了当前研究领域尚存在的问题与挑战。

摘要：分析基于不同Placido面型的角膜地形图测量光学系统造成的像差影响,为角膜地形图测量反射面的面型优化设计提供新方法。利用平面对称光学系统像差理论建立优化反射面面型的像差评价函数,提出了一种基于遗传算法改进的非球面多参数组合衍化算法,求解出满足像差评价函数的非球面面型系数和半径,分析了不同反射面对光学系统成像效果的影响。长椭球面型可以获得更小的评价函数值,同时满足角膜地形图的光学设计要求。相较于扁椭球面、球面和抛物面,长椭球面更适合作为基于Placido的角膜地形图的反射面面型。