医学辅助诊断

医学辅助诊断（精选九篇）

医学辅助诊断 篇1

1 医学图像可视化

医学图像可视化, 简单来说就是把由CT、MRI等数字化成像技术获得的人体信息在计算机上直观地表现为三维效果。和以往医生只能凭经验对CT和磁共振提供的二维多灰度断层图像进行判断的情况不同, 医学图像可视化提供的是真实的人体内部不同结构的三维重构图像。首先, 把CT或MR作为快速的人体数据高分辨率采集器。然后, 以基于DICOM3.0医学数字成像和通信标准协议的网络系统把先进影像设备连接起来, 由此则实现了医学图像的高级处理。

2 软件技术应用

将原本只具有在本地使用的术前导航系统与云技术相结合, 使分布在不同地理位置的医生可以即时合作, 便于充分利用医疗资源。本系统还融合了3D显示技术, 配合3D显示设备, 可以实现3D显示功能, 使医生犹如实际见到真实的器官。

我们还将使用Graph Cut来分割CT获取的图像中的器官, 只要医生辅助确定器官的大致位置, 系统便可以自动从原始图像中提取指定的器官, 避免过多的冗余图像干扰诊断的进行。系统还可以兼容各种医学成像设备生成的数据, 最大程度满足各个医疗单位的需求。我们使用经过优化后的传输算法, 使系统在复杂、恶劣的网络环境下也可以流畅使用, 避免由于大延迟造成的卡顿现象。

3 远程协作辅助诊断平台的设计与实现

该平台是为了提高医学诊断的效率、准确性和会诊专家的统一协作可行性设计的。采用了跨平台的框架, 实现多种设备如IPAD平板电脑、传统PC电脑、大屏幕3D显示投影仪的媒体数据显示方式。在远程协作方面, 医生可以在任何一台设备上进行操作, 并与会议室中的专家进行同步显示和讨论。远程通信协议的设计与实现能够让各个平台的交互更加高效。对不同的功能, 给出具体的解决方案如下:

3.1 数据层面的设计实施方案

与沈阳市各大医院进行合作, 对患者病历信息进行统计和采集, 维护丰富病历数据库。通过大数据分析、病历检索归类等方式用计算机手段对沈阳本地的区域性疾病进行防治预测, 为跨平台的协作会诊提供良好的数据基础。

3.2 业务层面的设计实施方案

业务层面的功能如远程会诊、协作讨论、模型重建、多媒体显示以及跨平台通信等主要功能。这些业务层面的功能要求业务逻辑层次比较清晰完整、有一定的方法封装。整个系统服从低耦合、高内聚的设计原则。保证系统的高效性、可用性、安全性、实时性、准确性等特点。

4 总结与展望

得益于国家政策的大力引导, 我国远程医疗的应用热潮依然兴起, 河北、山西、内蒙古、安徽等多个省区已经着手远程医疗会诊系统的建设, 远程医疗巨大的市场潜力已然显现。随着视频通信领域应用细化时代的来临, 行业特色应用已经成为众多视频通信厂商布局市场的基本策略, 而远程医疗, 与人们的生命健康密切相关, 更是被众多厂商所青睐。

参考文献

[1]田捷, 赵明昌, 何晖光.集成化医学图像算法平台[M].北京:清华大学出版社, 2003.

[2]王福昌, 胡顺田.基于体绘制法的头部CT图像的三维重建[J].计算机与现代化, 2007 (12) :86-88.

[3]张莹.医学图像二维切片三维显示的研究与实现[D].长春工业大学, 2010.

医学辅助诊断 篇2

共同症状：腹痛、腹泻、恶心、呕吐、包块

1.急、慢性胃炎=饮食不洁或刺激物＋上腹痛、腹胀、恶心呕吐 2.胃食管反流病=反酸+胸骨后烧灼感+胃镜检查食管下段红色条样糜烂带（烧心、反酸、返食）3.消化性溃疡病

胃溃疡=慢性规律性上腹痛（饱餐后痛）＋呕血黑便 十二指肠溃疡=饥饿时痛（餐后4小时以上）或夜间痛＋呕血黑便 消化性溃疡穿孔=突发剧烈腹痛（腹膜炎体征）＋X线膈下有游离气体

4.食管胃底静脉曲张=上消化道大出血＋既往肝病史

5.细菌性痢疾=不洁饮食＋腹痛＋粘液脓血便＋里急后重

6.溃疡性结肠炎=左下腹痛＋粘液脓血便＋（便意、便后缓解）＋抗生素无效

治疗：柳氮磺吡啶（SASP）7.急性胰腺炎（水肿型）=暴饮暴食/慢性胆道病史＋持续上腹疼痛＋弯腰疼痛减轻＋淀粉酶检测 急性胰腺炎（出血坏死型）=水肿型症状＋腰腹部或脐周紫斑＋腹穿洗肉水样液体＋血糖高＋血钙低

出血坏死型：血尿淀粉酶值不一定高，有时反而会下降。确诊时选CT

一周内测血淀粉酶，超过一周测脂肪酶

8.幽门梗阻=呕吐宿食＋振水音 9.肝硬化=肝炎病史＋门脉高压（脾大＋腹水＋蜘蛛痣）＋超声（肝脏缩小）

10.胆囊炎=阵发性右上腹绞痛＋莫非征阳性＋恶心呕吐

11.胆石症=阵发性右上腹绞痛＋莫非征阳性＋B超强回声光团、声影

12.急性梗阻性化脓性胆管炎=下柯三联征（腹痛＋寒颤高热＋黄疸）＋休克表现＋精神症状（如神情淡漠、昏迷）五联征 13.急腹症

（1）阑尾炎=转移性右下腹痛＋麦氏点压痛（胀痛、闷痛）＋WBC升高

（2）肠梗阻：腹痛＋吐＋胀＋闭＋X线（香蕉/液平）病因：机械性和动力性 血运：单纯性和绞窄性 程度：完全性和不完全性 部位：高位和低位

（3）消化道穿孔=溃疡病史＋突发上腹部剧痛＋腹膜刺激征＋膈下游离气体

（4）异位妊娠=阴道出血＋停经史＋下腹剧痛（宫颈举痛）＋绒毛膜促性腺激素

（5）卵巢囊肿蒂扭转=体位变化＋突发腹痛＋囊性肿物

（6）急性盆腔炎=刮宫手术史＋白带异常＋下腹痛＋下腹剧痛（宫颈举痛）＋脓性分泌物 14.消化系统肿瘤

（1）胃癌=老年人＋黑便＋龛影＋慢性溃疡疼痛规律改变＋上腹痛＋腹部包块＋消瘦＋左锁骨上淋巴结肿大

（2）食管癌=进行性吞咽困难（中晚期）＋胸骨后烧灼样疼痛（早期）＋进食哽咽感（早期）（3）肝癌：肝炎病史＋肝区疼痛＋AFP升高＋肝大质硬＋腹水黄疸＋B超占位

（4）直肠癌=直肠刺激症状＋指诊带血＋脓血便＋消瘦＋大便变形

（5）胰腺癌（胰头癌、壶腹周围癌）=老年人＋无痛进行性加重黄疸＋陶土色大便＋皮肤瘙痒（6）结肠癌：老年人＋消瘦＋排便习惯改变＋CEA＋腹部肿块 15.肛门、直肠良性病变

（1）内痔=无痛性血便＋便带鲜血＋静脉样团块

（2）外痔=肛门疼痛＋便鲜血＋肛门口触痛肿物

（3）肛裂=便时便后肛门剧痛＋肛门裂口

16.腹部闭合性损伤

肾损伤=腰部损伤＋血尿

肝破裂=右腹部外伤＋腹膜刺激征＋移动性浊音

脾破裂=左腹部外伤＋全腹痛＋腹腔内出血

肠破裂=腹中部外伤＋腹膜刺激征＋穿刺淡黄色液体

17.腹外疝（斜疝）=老年男性＋腹压增加＋右下腹肿物＋进入阴囊

消化系统疾病进一步检查

1.胃镜、结肠镜、直肠镜 2.消化道造影 3.腹部B超、CT 4.立位腹平片

5.粪便：常规检查、隐血、培养和寄生虫检查 6.HP检测 7.腹腔穿刺

8.淋巴结活检或肝活检（病例监测）

9.实验室检查：（1）血尿淀粉酶（2）AFP、CEA、CA19-9糖链抗原

（3）血尿常规检查、肝肾功能、电解质、血气分析等

消化系统治疗原则一、一般治疗：注意休息，控制饮食/禁食，生活指导

二、病因治疗

（1）溃疡：首选PPI类抑酸药，可加用黏膜保护剂，如有幽门螺杆菌感染应行联合除菌治疗，常用三联疗法或四联疗法：PPI、胶体铋联合两种抗生素

（2）应用广谱抗生素抗感染治疗、抗休克

（3）梗阻/腹膜炎：禁食、胃肠减压

（4）维持水电解质酸碱平衡

三、对症治疗

四、手术：切除或修补

五、肿瘤：1）手术治疗 2）放疗＋化疗＋免疫治疗＋中医中药治疗

呼吸系统疾病诊断公式

1.急性上呼吸道感染=咽痛＋咳嗽＋发热 2.肺炎

（1）大叶性肺炎=成人＋受凉＋高热＋咳铁锈色痰

（2）克雷伯杆菌肺炎=咳砖红色痰＋X线片空洞

（3）支原体肺炎=儿童＋刺激性干咳＋关节疼＋抗生素无效（4）支气管肺炎=婴幼儿＋发热＋呼吸困难症状（鼻翼扇动、三凹征阳性）

（5）金色葡萄球菌肺炎=高热＋胸痛＋脓血痰＋X线片状影 3.结核病

（1）肺结核=青壮年＋咯血＋午后低热＋夜间盗汗＋抗生素治疗无明显疗效

（2）结核性胸膜炎=结核＋胸膜积液体征（胸痛＋语颤消失＋叩诊实音/呼吸音消失）

（3）结核性心包炎=结核＋心包积液体征（心前区痛＋呼吸困难＋上腹部闷胀＋下肢浮肿）（4）肠结核=结核＋腹部症状（腹痛、腹泻、右下腹部肿块）（5）结核性腹膜炎=结核＋腹部炎症（腹痛、腹泻、腹壁柔韧感）（6）肾结核=结核＋膀胱刺激征＋肾实质变薄并有破坏

4.支气管扩张=童年有麻疹百日咳或支气管肺炎迁延不愈病史＋咳嗽＋脓痰＋咯血

5.COPD=老年人（吸烟史）＋咳痰喘＋桶状胸＋肺功能检查，一秒率FEV1/FVC%小于70% 6.肺脓肿=脓臭痰＋高热＋X线片/CT显示液平7.肺癌=中、老年人＋痰中带血＋刺激性咳嗽＋消瘦＋X线毛刺 8.肺心病=慢性肺部疾病病史＋心脏扩大

演变顺序：慢支-肺气肿-肺心病 9.支气管哮喘=阵发性或周期性喘息＋听诊哮鸣音＋过敏史 10.呼吸衰竭=慢性肺部疾病病史＋发绀＋血气分析指标

I型：PaO2<60mmHg PaCO2正常-重症肺炎诱发

II型：PaO2<60mmHg

PaCO2>50mmHg-慢阻肺诱发 11.胸部闭合性损伤

（1）张力性气胸=胸外伤史＋广泛皮下气肿（握雪感）＋气管偏移＋叩诊鼓音＋呼吸音消失（2）血胸=胸外伤史＋气管偏移＋叩诊浊音＋呼吸音减弱＋X线肋膈角消失，弧形高密度影（3）肋骨骨折=胸外伤史＋骨擦音

呼吸系统疾病检查项目

1.胸部X片、胸部CT 2.PPD、血沉

3.痰培养＋药敏实验、痰找结核杆菌 4.肺功能 5.肝肾功能 6.血气分析

7.纤维支气管镜

8.痰液脱落细胞检测 9.淋巴结活检

10.血常规、电解质

呼吸系统疾病治疗原则

1.一般治疗：休息，加强营养，预防感染/吸氧

2.对症治疗/药物治疗

（1）抗感染治疗：使用广谱抗生素或联合用药

（2）抗结核治疗：早期、适量、联合、规律、全程

（3）抗休克：扩容，使用血管活性药物

（4）控制咯血：垂体后叶素（5）解热、止咳、平喘、祛痰（6）纠正酸碱平衡失调 3.肿瘤（肺癌）（1）手术治疗（2）放疗＋化疗＋免疫治疗＋中医中药治疗

循环系统疾病诊断公式

1.冠心病=胸骨后压窄性疼痛（1）心绞痛=胸骨后压窄性疼痛<30分钟，3-5分钟/次，＋休息或口含硝酸甘油能缓解＋ECG：ST段水平下移

（2）心梗=胸骨后压窄性疼痛>30分钟，休息或口含硝酸甘油不能缓解＋大汗淋漓＋濒死感＋ECG：ST段弓背向上抬高 V1-6广泛前壁心梗 V1-3前间壁心梗 V3-5局限前壁心梗 V5-6前侧壁心梗

Ⅱ、Ⅲ、aVF下壁心梗 I、aVL高侧壁心梗

心功能Killip分级：用于评估急性心肌梗死患者的心功能状态

I级：无肺部啰音和第三心音

II级：肺部有啰音，但啰音的范围小于1/2肺野

III级：肺部啰音的范围大于1/2肺野（肺水肿)

IV级：心源性休克

2.高血压病

按患者的心血管危险绝对水平分层（正常140/90）

1级 140-159或90-99 低于160/100

2级 160-179或100-109 低于180/110

3级 ≥180或≥110

危险程度分层

低危：1级。改善生活方式。

中危：1级+2个因素； 2级不伴或低于2个因素。药物治疗。

高危：1-2级+至少3个因素，靶器官损害。规则药物治疗。

极高危：3级； 1-2级+靶器官损害、有并发症。尽快强化治疗。

3.心衰=左肺（循环）右体（循环）左心衰=咳粉红色泡沫样痰＋呼吸困难（夜间不能平卧、端坐呼吸、活动后）

右心衰=颈静脉怒张＋双下肢水肿＋肝大 心功能分级

I级 日常不受限 II级 活动轻度受限 III级 活动明显受限 IV级 休息时出现症状 左心衰＋右心衰=全心衰 4.心律失常：

（1）房颤=心律绝对不等＋脉短绌＋心电图f波＋第一心音强弱不等

（2）阵发性室上性心动过速=阵发性心慌＋突发突止＋ECG（无P波，心率160-250次/分）（3）阵发性室性心动过速=突发性心慌＋既往发作史＋ECG连续3次以上的快速宽大畸形的QRS波＋心室夺获/室性融合波

（4）其他：见第三站心电图学部分

5.心脏瓣膜病

（1）二尖瓣狭窄=呼吸困难（劳力性、阵发性、夜间、端坐呼吸、急性肺水肿）＋急性大量咯血、粉红色泡沫痰＋梨形心＋隆隆样杂音

（2）二尖瓣关闭不全=急性左心衰/慢性晚期出现左衰或全衰＋心尖部粗糙的全收缩期吹风样杂音，向腋下或左肩胛下角传导（3）主动脉瓣狭窄=呼吸困难＋心绞痛＋晕厥＋喷射性杂音并向颈部传导

（4）主动脉瓣关闭不全=心悸＋心绞痛＋夜间阵发性呼吸困难＋AustinFliht杂音＋周围血管征（水冲脉、Mussctz征、颈动脉波动明显、毛细血管搏动征、动脉枪击音及Durozicz征）

主要瓣膜 杂音出现时期 开关瓣 杂音性质

二尖瓣狭窄 舒张期 开 隆隆样

二尖瓣关闭不全 收缩期 关 吹风样

主动脉瓣狭窄 收缩期 开 喷射样

主动脉瓣关闭不全 舒张期 关 叹气样

6.休克体征=P↑＋Bp↓＋脉搏细速＋四肢发凉

（1）失血性休休克体征＋出血（2）心源性休克=休克体征＋左心衰

心血管系统进一步检查

1.心电图、动态心电图 2.超声心动图 3.胸部X线

4.眼底检查（高血压）、放射性核素

5.心肌酶谱 6.血气分析

7.血常规、血脂、血糖、血钾、肝肾功能 8.心导管 9.冠脉造影

10.心肌坏死标记物（肌红蛋白、肌钙蛋白、肌酸激酶同工酶CK-MB）

心血管系统治疗原则

1.一般治疗：注意休息、改变生活方式（如戒烟酒、低钠低脂饮食、适度运动），检测，护理 2.高血压：

（1）利尿剂、B受体阻滞剂、钙通道阻滞剂、ACEI（血管紧张素转换酶抑制剂）、血管紧张素II受体阻滞剂

（2）控制合并症。如心衰、糖尿病、脑血管病、肾衰、冠心病 3.冠心病：

对症治疗：控制心律失常，改善心功能，心梗II预防 溶栓或介入治疗

控制休克，纠正心衰

抗凝及抗血小板药物治疗：阿司匹林、肝素 4.房颤：

药物复律，选用胺碘酮 减慢心室率，选用西地兰 5.心衰：

利尿、ACEI、B受体阻滞剂、正性肌力药（洋地黄类：地辛高、西地兰。非洋地黄类：多巴胺、米力农）、心脏起搏器 6.瓣膜病：

病因治疗、瓣膜置换等

泌尿系统疾病诊断公式

1.肾小球肾炎：眼睑/颜面部水肿＋青少年＋链球菌感染史＋C3下降＋血尿蛋白尿高血压 2.尿路感染

（1）肾盂肾炎=女性＋腰痛＋发热＋脓尿、白细胞管型

（2）慢性肾盂肾炎急性发作=尿路损伤史＋膀胱刺激征反复发作＋腰痛＋发热＋肾区叩击痛＋WBC升高

（3）下尿路感染=已婚女性＋发热＋膀胱刺激征

3.肾结石=活动后出现血尿＋腰部绞痛＋B超或X线

4.输尿管结石=活动后出现血尿＋腰部绞痛＋X线检查 5.肾癌=老年人＋（无痛性）肉眼血尿

6.肾衰=多年肾炎病史＋血尿蛋白尿高血压＋血肌酐（代偿期133、失代偿期442、衰竭期707、尿毒症期）升高

7.前列腺增生=老年人＋尿频＋进行性排尿困难

泌尿系统疾病进一步检查

1.腹部B超、平片

2.血尿常规、血沉、肾功能、血气分析 3.肾盂造影 4.穿刺活检 5.妇科检查

6.血肌酐、肾小球滤过率 7.肾功能

8.放射性核素肾图 9.膀胱镜

泌尿系统治疗原则

1.一般治疗：注意休息、低钠/低蛋白饮食 2.对症治疗（1）抗感染（2）利尿降压（3）透析

（4）纠正水电解质酸碱失调 3.外科治疗：手术切除或切开 4.肿瘤（肾癌）5.血液透析治疗

1.甲亢=心悸＋眼突（眼胀）＋情绪激动＋多汗＋甲状腺肿大 检查：T3/T4/TSH 131I 甲状腺核素

2.甲状腺肿瘤=甲状腺肿物＋B超结节

3.糖尿病=三多一少，血糖测定：空腹7.0，餐后11.1，OGTT（1）1型糖尿病=三多一少＋发病急＋青少年＋烂苹果味

（2）2型糖尿病=中老年＋发病慢＋不易出现酮症酸中毒

糖尿病酮症酸中毒和高渗区别：血糖指标以33.3为界限

检查：果糖胺、胰岛素释放实验、C肽释放实验、糖化血红蛋白 一般治疗：生活指导、注意饮食、体育运动、病情监测、预防并发症

药物治疗：

促泌剂，磺脲类-2型非肥胖，饮食运动控制不理想 双胍类-肥胖者

胰岛素-1型和2型并发症

a葡萄糖苷酶抑制剂-餐后血糖高

血液系统疾病诊断公式

1.白血病=发热＋出血倾向＋胸骨压痛＋全血细胞减少

2.再生障碍性贫血=贫血貌＋出血倾向＋三系减少

3.自身免疫性溶血性贫血=贫血貌＋Coombs（抗人球蛋白实验）阳性＋脾大

4.缺铁性贫血=血清铁下降＋贫血貌（皮肤黏膜苍白）＋女性月经过多或消化系统肿瘤

5.特发性血小板减少紫癜=女性＋出血倾向＋血小板降低（小于100-109），红白细胞计数正常 6.DIC=多部位出血＋PT延长＋3P试验阳性

血液系统疾病进一步检查

1.骨髓穿刺检查 2.细胞形态学检查

3.肝肾功能、腹部B超 4.血常规

血液系统疾病治疗

一般治疗：休息，控制感染，选用广谱抗生素

白血病：化疗＋骨髓移植 化疗：

急性白血病，急淋-DVLP方案（柔红霉素、长春新碱、左旋门冬酰胺酶、泼尼松）急非淋-DA方案

（柔红霉素、阿糖胞苷）早幼粒-维甲酸 慢性白血病

自身免疫性溶血性贫血：糖皮质激素，脾切除

TTP：糖皮质激素，脾切除 再障：雄激素，免疫制剂，骨髓移植

贫血：补充铁剂＋VC，手术前贫血严重可输注红细胞

系统性红斑狼疮=女性＋蝶性红斑＋光过敏＋口腔溃疡＋关节炎＋ANA阳性

风湿性关节炎=单发＋大关节 类风湿性关节炎=中老年女性＋对称性小关节＋RF阳性

化脓性关节炎=青少年＋高热 骨性关节炎=骨擦音/骨擦感＋活动后加重，休息后疼痛缓解

中毒诊断公式

一氧化碳中毒=煤火炉＋樱桃红＋COHB增高

有机磷中毒=农药接触史＋瞳孔针尖样改变＋大蒜味＋肺部听诊湿啰音＋胆碱酯酶活力降低

脑血管疾病诊断公式

1.脑出血=老年患者＋高血压病史＋急性起病＋意识障碍＋定位体征

2.脑血栓=安静状态发病（冠心病、高脂血症）

3.脑栓塞=发病急＋心脏栓子（亚急性心内膜炎）

肺栓塞=呼吸困难＋胸痛＋咯血，下肢栓子（下肢静脉曲张/下肢坏疽）

4.蛛网膜下腔出血=发病急＋脑膜刺激征＋CT

5.脑梗死=高血压病史＋偏瘫＋CT未见病灶

脑膜炎诊断公式

结脑=脑膜刺激征＋结合症状（低热盗汗）

病脑=脑膜刺激征＋病毒感染（发热）

化脑=脑膜刺激征＋化脓（高热）流脑=脑膜刺激征＋冬春季节＋皮肤黏膜瘀点淤斑

乙脑=脑膜刺激征＋呼吸衰竭＋夏秋季节

颅脑损伤性疾病诊断公式

1.脑震荡=短暂意识丧失（昏迷时间几分钟）＋逆行性遗忘

2.急性硬膜外血肿=脑外伤＋中间清醒期（昏迷-清醒-昏迷）＋CT梭形血肿

3.硬膜下血肿=持续性昏迷 4.脑疝=瞳孔散大＋心跳呼吸骤停

传染性疾病诊断公式

1.甲肝=发热＋黄疸＋HAV（＋）＋粪口传播

2.乙肝=发热＋黄疸＋HBV（＋）＋体液传播

3.丙肝=发热＋黄疸＋HCV（＋）＋血液传播

4.艾滋病=接触史＋发热＋消瘦＋HIV（＋）

妇科疾病诊断公式

1.异位妊娠=停经史＋剧烈腹痛＋腹部包块＋阴道出血＋宫颈举痛

2.卵巢肿瘤蒂扭转=急性下腹痛＋肿物＋无休克无贫血，HCG（-），无停经及阴道流血史 3.急性盆腔炎=下腹剧痛（宫颈举痛）＋发热＋阴道分泌物增多 4.宫颈癌=接触性出血或不规则阴道流血＋菜花样赘生物（Ib期局限于宫颈，Ib1期经线<=4cm）

5.卵巢肿瘤=老年女性+腹胀+腹部肿块+消瘦

6.子宫肌瘤=育龄女性+经量过多+子宫增大+贫血貌

儿科疾病诊断公式

1.婴幼儿腹泻（轮状病毒感染）=季节（秋冬季）+大便稀水样蛋花汤样+发热

脱水分度（1）轻度：

（2）中度：泪少尿少四肢凉

（3）重度：无尿肢冷血压降 脱水性质：血清钠水平130-150 诊断：1.轮转病毒肠炎（重型/轻型）

2.重度（中度/轻度）高渗（等渗/低渗）脱水

3.其他，如代谢性酸中毒等

补液治疗： 1.原则：

2.第一天补液总量、速度和种类（1）总量（2）速度（3）种类 3.第二天补液

4.药物治疗：控制感染，保护肠粘膜

2.小儿常见发疹性疾病

（1）麻疹=发热+上感+全身丘疹+麻疹黏膜斑

（2）风疹=低热+上感+红色丘疹+耳后淋巴结肿大触痛

（3）急诊=突起高热+热退后出疹

（4）风疹=低热+瘙痒性水疱疹+向心性分布

（5）猩红热=发热+咽痛+草莓舌+皮疹在皮肤褶皱易受摩擦部位更密集

3.营养性维生素D缺乏性佝偻病=小儿性情烦躁+喂养不当+骨骼改变（肋膈沟、蛙腹、O型腿）+血清钙+血磷低

四肢骨折和大关节脱位诊断公式 骨折专有体征：反常活动/骨擦感/畸形

1.肱骨外科颈骨折=肩部受伤+上肢活动障碍

2.肱骨干骨折=外伤史+上臂活动障碍+垂腕

3.肱骨髁上骨折=小儿+手掌着地+肘后三角关系正常+肘关节痛

4.桡骨远端骨折=腕部受伤+侧面银叉样+正面枪刺样

5.桡骨头半脱位=小儿+强力牵拉上肢

6.髋关节后脱位=二郎腿+髋部剧痛+一侧下肢缩短+患肢内收内旋畸形

7.肩关节前脱位=手掌着地受伤+健侧手扶托患侧肘部+杜加征阳性

8.股骨颈骨折=髋部外伤+患肢外旋畸形+股骨大转子上移 +Pauwels角

软组织急性化脓性感染=红肿热痛

1.痈=中老年+发热畏寒+皮肤硬肿结+破溃后蜂窝状疮口 2.皮下急性蜂窝织炎=外伤+红肿热痛+皮温高+红肿波动感、边界不清+出脓

3.丹毒=下肢或面部+皮肤片状红斑+边界清楚隆起+易复发 4.急性淋巴管炎/淋巴结炎=皮下红色线条+局部淋巴结肿大触痛

乳房疾病诊断公式

1.急性乳腺炎=妊娠妇女+乳房胀痛+发热+WBC升高

急性乳腺炎+浮动感=脓肿形成 2.乳房囊性增生症=周期性乳房肿胀+扪及肿块+劳累后加重 3.乳腺癌=肿瘤高危因素+无痛质硬不光滑肿块+腋窝淋巴结肿大

治疗原则:

1.一般治疗：休息、营养、保健等

超声辅助诊断性早熟 篇3

任何一个性征出现的年龄早于正常人群平均年龄两个标准差即为性早熟。性早熟有真性和假性之分，两者治疗及预后均不同。真性性早熟是丘脑、垂体、卵巢轴的功能提前激活所致。假性性早熟可能与长期服用含有性激素的保健品和一些食品有关。

近几年，性早熟的女童有逐渐增多的趋势。据国内调查，5～9岁儿童性早熟的发生率为1%～3%，且大多属于假性性早熟，女性多于男性。

由于幼女生殖器官解剖与生理的特殊性，其临床体格检查较成人困难。超声作为无创辅助检查手段，有助于及早确定其是否存在性早熟。

在膀胱适度充盈的情况下，盆腔超声检查可以检测子宫、卵巢容积，以及卵巢内滤泡数目和卵泡直径变化。多功能高频彩超的广泛应用，使小儿超声检查图像质量和检查视野都得到了提升，也使无创了解小儿内生殖器官发育情况成为可能；检查的同时还可了解卵巢和盆腔、腹腔有无占位性病变。

有临床研究应用B型超声观察性早熟患儿及同期相似年龄的正常女童的子宫、卵巢容积及卵泡情况，并进行比较分析。结果显示，性早熟女童的子宫、卵巢容积均大于正常女童，两组差别有显著性。因此，应用超声观察女童的子宫、卵巢容积，可作为性早熟女童的一个主要的辅助诊断方法。若B超检查结果提示女童子宫体长大于3厘米，容积大于2毫升，男童睾丸长度大于2.5厘米或容积大于3毫升，均是诊断儿童性早熟的可靠依据之一。

专家简介：

医学辅助诊断 篇4

随着计算机技术的飞速发展, 医学影像设备不断更新, 从普通X线到计算机X线摄影 (CR) 、数字X线摄影 (DR) 、多层螺旋CT (MSCT) 、核磁共振 (MRI) 、图像存档和传输系统 (PACS) 、穿颅磁波刺激 (TMS) 等, 现代高科技在造福人类的同

-10.15, 均数的标准差Sd=41.97, 在95%的置信区间下, t=-1.874。经比较P=0.066>0.05, 认为2种方法检测结果差异无统计学意义。

3讨论

CEA主要来源于胎儿的胃、肠道和血液。正常成人的肠道、胰腺和肝组织中也有少量存在。胎儿出生后, CEA的形成被抑制, 因此, 在正常成人血液中CEA很难测出。结肠腺癌患者CEA含量通常很高[3];而在20%~50%的良性肠道、胰腺、肝脏和肺部疾患中 (例如胆汁淤积、慢性肝炎、胰腺炎、溃疡性结肠炎、克罗恩病、肺气肿) CEA含量会轻度上升[4], 但通常不会超过10 ng/ml;吸烟会使CEA含量升高。临床检验实验室使用多种方法检测肿瘤标志物CEA含量, 如放射免疫 (IRMAS) 、ELISA、免疫层析法、化学发光法 (ILMA) 、ECLIA等方法。

医学实验室常使用ECLIA和ELISA检测CEA含量, E CLIA是自20世纪90年代后开始发展的技术, 它是新一代标记免疫分析技术, 结合了电化学发光与免疫测定的优势。它具有检测快速, 自动化程度高, 结果精确, 无放射污染, 检测范围宽 (0.2~1 000 ng/ml) , 结果不受黄疸、溶血、脂血、生物素影响等优点, 但设备、试剂昂贵;ELISA操作简单、试剂成本低廉, 适合筛查及基层医院, 但检测敏感性、准确性以及稳定性方面不好。2种方法的检测原理、敏感性有差异, ELISA检测最低下线为2.0 ng/ml, ECLIA为0.2 g/ml。

从本次研究中可以看出, 以罗氏Cobas e-411 ECLIA检测结果为参考标准, 通过拟合直线说明X与Y线性关系显著成时, 也对影像专业人员提出了新要求。

医学影像学是借助x线摄影、计算机体层x线摄影、MRI、超声成像 (USG) 和数字减影血管造影 (DSA) 等不同成像原理与方法, 使人体内部器官及组织成像, 以了解人体解剖、生理功能状况及病理变化, 在影像设备监视下采集标本或对某些疾病进行治疗, 达到活体诊断和介入治疗的目的。

1 计算机辅助诊断发展简史及其含义

计算机辅助诊断 (computer-aided diagnosis, CAD) 是利用先进的计算机软硬件分析和处理数字放射图像, 以发现并检出病变特征, 其结果作为“第二个意见”供诊断医师参考, 帮助放射科医师提高病灶检出率, 被称为放射科医师的“第二双眼睛”, 可以提高诊断准确性并改良诊断的再现性, 缩短读片时间, 提

立, 又由于相关系数R2=0.940 9接近1, 说明X与Y高度相关, 进一步做配对样本均值分析的t检验, 由于使用ELISA与E-CLIA检测CEA的2组数据均呈正态分布, 在95%的可信度下, 双尾检验的P值为0.066>0.05, 说明使用ELISA与ECLIA结果差异无统计学意义。ECLIA的线性范围远远大于40 ng/ml, 可达到l 000 ng/ml, 可以更好地满足临床需求。由于本次研究观察样本量不够多, 检测范围不够宽, 有待在今后工作中继续观察研究。

不同检测系统在测定患者样品结果上具有可比性, 不可轻视、忽略。不管患者在什么检测机构、用什么仪器和试剂, 同一患者同项目的检验结果应有可比性[5], 这是质量管理的目标, 也是检验人员、卫生管理机构等共同努力的方向。

参考文献:

[2]黄延平.电化学发光免疫分析 (ECLIA) 检测甲胎蛋白 (AFP) 对原发性肝癌的临床诊断[J].中国民康医学, 2010, 22 (9) :1127.

[5]黄妩姣, 黄宪章, 周强, 等.不同检测系统甲胎蛋白测定结果的可比性研究[J].检验医学, 2006, 21 (4) :360~364.

高工作效率。CAD中的D至少包括2方面含义:Detection和Diagnosis, 即帮助发现和诊断病变。如在乳腺癌和肺结节的诊断中, 系统一方面帮助医生发现结节及可疑病变;另一方面帮助医师判断病变的性质, 即良性或恶性[1]。目前, 国外学者对于CAD在医学影像学中的含义基本达成共识:应用CAD系统时最终诊断结果仍是由医师决定的, 只是医师在判断时参考计算机输出结果, 使诊断结果更客观、更准确。医学影像学中, 计算机输出结果是定量分析相关影像资料特点获得的, 其作用是帮助放射科医师提高诊断准确性及对于图像、疾病解释的一致性。CAD之所以能够提高医师的诊断准确性, 原因在于:首先, 放射科医师的诊断是主观判断过程, 因而会受医生经验及知识水平的限制和影响;其次, 医师诊断时易于遗漏某些细微改变, 如肺结节、乳腺内的细微钙化等;再次, 受不同医师及同一医师的阅片差异影响。而计算机对于纠正这些错误和不足具有巨大优势。

CAD在医学中的应用可追溯到1954年美国钱家其医生将计算机用于放射治疗、计算剂量分布和制订治疗计划[2];1966年Ledley首次提出CAD, 形成了计量医学;1967年Radiology登载了他的论文, 因受制于计算机性能, 只能用4 bit的图像进行实验;直到1985年Chicago大学的土井邦雄基于乳腺癌的高死亡率现状, 首先提出CAD系统的基本概念。1998年美国R2科技公司运用Chicago大学的CAD技术成功开发了乳腺CAD系统, 最早通过美国食品与药物管理局 (FDA) 认证, 使CAD进入了实用化的新阶段。2001年Dues technologies公司开发胸部平片结节影检出CAD系统并通过FDA认证;Riverain医学公司研制开发一种新型CAD系统———Rapid Screen, 能够检测并鉴别87种与单个肺部肿块相关的独特信号, 放射科技师使用Rapid Screen能够将9~14 mm大小的肿瘤诊断成功率增加23%。2004年EDDA Technology公司开发的IQQA (R) ———Chest V1.0胸片解读分析系统是新一代的CAD产品, 现己通过美国FDA、SFDA (上海市食品药品监督管理局) 及欧盟国家CE认证。

2 CAD的工作步骤

工作分为3步:第一步是图像的处理过程, 目的是把病变从正常结构中提取出来。图像处理的目的是让计算机易于识别可能存在的病变, 即让计算机能够从复杂的解剖背景中将病变及可疑结构识别出来[3]。各种病变运用不同的图像处理和计算方法, 将可疑病变从正常解剖背景中分离、显示出来。第二步是图像征象的提取或图像特征的量化过程。目的是将第一步计算机提取的病变特征进一步量化, 即病变的征象分析量化过程。所分析征象是影像诊断医师对病变诊断具有价值的影像学表现, 如病变大小、密度、形态特征等。第三步是数据处理过程, 将第二步获得的图像征象的数据资料输入人工神经元网络等各种数学或统计算法中形成CAD系统, 对病变进行分类处理, 进而区分各种病变, 即实现疾病的诊断。常用方法包括决策树、神经元网络 (ANN) 、Bayes网络、规则提取等。目前ANN应用十分广泛, 并取得了较好的效果。

3 CAD的图像要求

(1) 高信噪比的图像。信噪比是表征图像中有信号的强度与噪声信号强度比值的一个参数, 信噪比越大, 噪声对有用信号的干扰越小, 信号传递质量就越高, 所以图像中的信噪比越大越好。

(2) 高分辨率 (空间分辨率和密度分辨率) 的图像。图像分辨率的高低对CAD系统综合判断病灶的能力影响很大, CAD要求为数字化图像, CR、DR在临床中的应用, 可以直接获得满足CAD要求的图像。

(3) 动态范围大的图像。动态范围是指在模拟信号转化处理中, 信息的载体 (如胶片、摄像机等) 对亮度的影响时最亮与最暗的有用亮度值的比值。图像信息转化为有效的二进制位数, 这样才能给CAD提供有效的信息。

4 CAD在医学影像学中的作用

医学影像中各种影像检查技术包括平片、CT、MRI、超声及PET等, 均可引入CAD系统。人体任何部位的影像检查都可以借助CAD提高诊断的准确性[4]。但是目前的CAD研究大多局限在乳腺和胸部肺结节性病变层面, 身体其他部位的CAD研究仍很少且不成熟。因而, 乳腺及肺结节性病变的CAD研究基本代表了目前CAD在医学影像学中的最高水平和基本现状。计算机及人工智能技术的诞生与发展, 为开发医学领域中的计算机辅助检测系统奠定了基础, 但国内CAD系统在医学影像领域的应用和发展起步晚, 水平低, 应用范围窄, 缺乏较好的验证及评估方法, 而且发展不平衡, 仍存在不少问题。如软件发展落后于硬件;缺乏客观的、科学的、重复性好的验证系统;计算机得出的结果假阳性偏高, 检测敏感性偏低;人工神经网络技术尚不成熟, 只适用于解决简单问题, 其性能受训练数据集的限制。要解决这些问题需要从事计算机软件、硬件研究的专家和医学专家共同努力, 改进CAD的算法, 以减少假阳性率, 提高检测敏感性;同时加强生物医学工程人员及放射科医师的培训, 使医师充分认识CAD系统的功能和特征, 并加以正确应用。

5 总结及展望

CAD是21世纪临床影像诊断的最新趋势, 已成为医学影像的研究热点。随着计算机性能的不断提高, CR和DR数字化成像方法的普及, PACS等医疗设施的网络化, 光纤等通信技术的高速化以及CAD研究技术的成熟, CAD准确性和特异性及其处理速度将不断提高, 必将进一步推动CAD在临床的应用。因此, 要密切关注当前国际CAD及相关技术研究, 把握CAD系统的发展方向, 以更好地应用于临床, 为各种疾病的诊断和治疗作出更大贡献。

摘要：自德国物理学家伦琴发现X线以来, 医学影像学已有100余年的发展历史, 近30年来发展迅速, 各种新技术不断涌现, 其在临床的应用范围不断扩大, 在疾病的诊治和研究中也居重要作用, 已成为医学领域中发展最快的学科之一。随着计算机技术的飞速发展, 医学影像设备不断更新, 从

关键词：计算机辅助诊断,医学影像学,临床诊断

参考文献

[1]吴恩惠, 冯敢生, 白人驹, 等.医学影像诊断学[M].北京:人民卫生出版社, 2006.

[2]赵宏彬, 马隽, 刘丹, 等.PACS在医学影像教学中的应用[J].中国误诊学杂志, 2006, 6 (2) :304～306.

[3]郑鹤琳, 何玲.浅谈医学影像学实践教学体会[J].医学教育探索, 2007, 6 (10) :942～943.

医学辅助诊断 篇5

本文对基于Kinect的3D医学影像辅助诊疗系统进行了研究。本研究主要是基于Kinect设备,利用VTK三维图像处理类库,结合医学 图像三维 重建算法,对二维DICOM序列医学影像进行三维重建,实现无菌隔空操控3D医学影像辅助诊疗系统。本文提出了系统整体实现路线,并设计了系统涉及的主要算法。

1研究背景及应用场合

目前,医学影像 存档与通 信系统 (PictureArchivingandCommunicationSystems,PACS)已经在医院中普遍使用,为实现海量医学影像数据的存储、管理、计算作出了巨大贡献。然而,医生在PACS上查看的医学影像均为二维影像,欲得到病变部位的三维信息,需浏览一个序列的二维医学影像来进行推断[1,2],这种做法不能保证信息的准确性及完整性。而手术对无菌有严格要求,医生在手术期间不可能操作PACS,如若有此需求,只能求助他人。

随着计算机技术的发展和医学影像的进步,3D医学影像应用越来越广泛,其在医疗 领域中的 地位越来 越重要。医学3D重建技术是计算机可视化领域的一部分,3D医学影像能够有效地提高医生的诊断效率和诊断水平,提高医疗服务水平[3]。

基于Kinect实现人机交互的3D医学影像诊疗辅助系统,遵循DICOM标准,通过Internet与医院的PACS系统通讯[4,5],对二维DICOM(digitalimageandcommunicationonmedicine)序列医学影像进行三维重建,研究出只需显示器及Kinect便可通过手势及语音操作的3D医学影像医疗辅助系统。该系统可用于手术室、医生诊室以及各影像科、医学课堂等。在手术室应用不仅能提高手术成功率与手术实施率,还可以方便医生对实习生进行教学;在医生诊室,可以通过三维医学影像反馈病变部位三维信息,提高诊断准确率;在医学课堂上,绚丽的3D动画、人机交互效果可以大大提高学生的学习兴趣,使教学更形象化。

2关键问题分析

针对医生不能快速准确地从二维DICOM序列医学影像中获得病变区的大小、位置、形状等三维信息问题,可以通过特定的重建算法,将二维DICOM序列医学图像重建为三维虚拟实体。结合KinectforWindows技术,为进一步诊断病情、虚拟手术等提供丰富直观的信息与交互手段[6]。

3D医学影像辅助 诊疗系统 通过VTK读取DICOM标准医学影像序列[7],并用相关三维重建算法对其进行三维重建,三维重建 采用体绘 制法[8,9,10]。对于重建 出来的3D模型,医生不再采用传统的鼠标或键盘操控,而是使用更为舒适且无菌的隔空操控。为使操控方式符合多数人的习惯,对各操控动作所产生的空间坐标信息进行追踪,如缩放、三维旋转等,然后分析数据变化特征,根据对应特征识别出对应行为。为使对应行为响应更为舒适,对3D模型变化的程度进行 重复对比,得出使用 者感到舒 适的值。

3系统交互相关算法设计

3.1双手运动数据采集及分析

编写KinectDepthStream数据采集 程序,以时间为横轴,分别以HandRight、HandLeft关节点X、Y、Z分量为纵轴绘制图像。实验者做伸展和并拢双手动作时,3个方向数据变化情况如图1所示。

初步推断,实验者在进行伸展或并拢双手 动作时,X方向的数据呈线性变化,变化系数与运动速度相关。采用最小二乘法对X方向的数据进行线性拟合。

利用VisualStudio2013编写KinectSkeletonStream基本程序,在程序内 用最小二 乘法对HandLeft、HandRight关节点X分量数据进行线性拟合并计算出拟合优度。结合KinectStudioV1.8.0工具采集伸展双手及并拢双手的样本数据,分析所得数据。双手做自然伸展或并拢动作时,X坐标值用线性方程进行拟合,平均有88%的拟合优度,误差量仅12%。由此得出大多数人在自然伸展或并拢双手时,手部空间数据在Kinect空间坐标系X方向上是呈线性变化的,变化系数与运动速度相关。

3.2动作识别与3D医学影像控制

为使用户更自然地控制3D医学图像模型,允许用户任意活动双手,将握拳的手作为操控点,以确保高效响应。系统对动作 的识别流 程如图2所示,其中左X极、左X始、右X极及右X始均是Kinect视野内的原始空间坐标X值,并未转换至图像坐标系。左X极、右X极是双手空间坐标X值变化的极值,至于偏移量0.50是反复测试得出的交互效果较好的值。

系统识别出正确的指令后,再次设计移动、缩放、三维旋转操作响应程度的转换算法,把真实3D空间的数据变化转换至虚拟3D空间。

4行为识别实验结果

为了测试系统运用Kinect控制3D模型的子功能,编写动作识别及响应效果测试程序。由实验者在Kinect面前分别做移动、三维旋转、缩放动作,分别由4名实验者进行多次测试,记录结果,实验数据如表1所示。

根据处于握拳状态并在运动的手的数量进行移动动作识别,握拳动作的识别调用KinectforWindowsSDK中封装在Microsoft.Kinect.Toolkit.Interaction.dll的相关API实现。此动作识别已经由Microsoft测试通过并正式发布。本文再次进行了微量测试,成功率100%。表1重点描述了系统自主设计算法的测试结果。

从表1中可以看出,经过多人测试,系统的动作识别准确率高,通过追踪双手的空间信息所转换出来的响应程度基本符合常理,变化也较为流畅,实验者有较好的交互体验。由于实验者数量限制,本测试并不能代表所有人的习惯,但能满足大多数人的习惯。

5结语

基于Kinect的3D医学影像 辅助诊疗 系统主要 由VisualStudio2013集成开发,通过WPF编码。系统将二维DICOM序列医学影像进行三维重建,为医生提供患者病变信息,整合了第三代自然人机交互技术,满足了医院的无菌化要求。系统采用行为识别来判断用户的操作意向,是人工智能在医院的应用之一。对二维DICOM序列医学影像进行三维重建是难点之一,本文在VTK三维图像处理类库的基础上,采用体绘 制法将医 学图像三 维重建。在生成医学3D模型后,为使医生能隔空对3D模型进行操作,系统通过对手部运动的数据变化特征进行模型匹配来识别动作。缩放指令是伸展或并拢双手动作,该动作的部分数据特征是线性变化的。通过最小二乘法进行曲线拟合,并设计实验验证特征的准确性。经过测试,系统能有效识别出对应的缩放、三维旋转、移动操作指令,同时,系统有较好的体验。

医学辅助诊断 篇6

本系统实现的关键技术为:面模型和体模型的几何建模技术、专用引擎开发技术。实现依据如下:人体器官采用体模型, 通过3DSMAX构建。手术器械采用面模型, 通过PRO/E实现。碰撞检测通过优化传统的AABB碰撞检测算法实现[01]。组织形变反正[02]基于传统的质点-弹簧模型[03]实现。

所采用的工具和模型均为成熟技术, 我们所做的工作是将上述的单元技术进行优化, 集成组装。在根据临床教学模型训练方案, 结合完整的人体器官解剖实际, 开发出医学模型教学辅助系统。

2 系统的整体设计

该系统由3D虚拟现实的实现多种腔内治疗性微创手术的医教培训平台的软件部分 (主要含3D物理引擎模块、3D模型模块等) 、数据采集及通信电路部分、力反馈控制模块电路 (含力反馈装置模块等) 部分、与操作手柄及其控制模块组成。结合医学实际情况, 设计了多种腔体中三维仿真手术医学教育的基本过程, 系统将基于优化的碰撞检测算法的力反馈技术, 开发多种腔内治疗性内镜手术医教培训平台, 与微创手术器械仿真模拟手柄相结合, 使用矢量位移传感器装置方式, 空间定位传感器固定于手术器械模拟器上, 微创手术器械模拟手柄的空间移动经空间定位传感器转换成电信号, 经过数据采集及通信处理后发送至数据处理中心服务器, 数据处理中心服务器对数据处理后产生三维仿真图像, 并在显示器上显示。能实时的反馈虚拟场景的手术器械的控制, 通过该系统实现了器械物理模拟碰撞检测、流血、器官纹理色彩、电刀火花、烟雾和冲洗等渲染效果, 培训医生可使用仿真手柄控制虚拟内镜灵活动作, 调整或更换手术器械, 达到完成一整套手术方案培训过程, 学习过程更加真实高效, 系统整体设计见图1。

3 系统功能设计

本系统是为了实现普外科仿真模型的运行平台, 包括模型包加载, 任务调度, 对外服务接口, 错误预警和任务重调度[04], 并且模型运行状况提供监控页面和结果分析。这里给出系统启动流程图, 见图2。

在系统启动时, 模型控制器配置在web.xml文件中, web服务器启动时被加载。具体流程图见图1-3所示。线程池ThreadPool和任务调度器Scheduler为全局变量, 可通过getThreadPool () 和getScheduler () 得到。

工作任务:任务接口仿真模型任务调度的统一接口, 实现任务Job接口, 执行流程见图3所示:

外部Webservice调用接口流程见图4。

4 系统管理

1) 用户管理

系统能够提供统一的管理用户的方案, 主要用于用户的新增操作、可以对用户进行分组、修改用户信息及删除用户等。

用户定义

用户是系统的最终使用者, 因此必须对用户的身份进行鉴别, 建立身份鉴别机构, 登记保存用户的身份信息。在系统能否定义可登录的用户操作是系统是否安全的重要因素, 同时也是人与系统的接口。

用户组定义

为了使系统能够适用于分散式的权限管理, 在系统中加入了用户组的概念, 用户组是指许多用户的集合[05], 为了方便系统的权限管理, 用户组也可以进行委派角色的工作, 当用户加入用户组的时候, 系统可以自动的对用户所在的用户组拥有的角色进行委派。这样就实现了分散式的权限管理, 系统同时还支持对部分组的用户权限进行下发方式处理, 可以给特定的用户授权对用户组的用户权限进行管理。

权限的管理

系统的模型应用场景可以提供完善的权限管理功能, 对用户的权限进行比较细致的定义。同时, 权限的定义可以分为以下几个层次:

定义对模型应用场景的使用权限

定义对数据操作模块的使用权限

定义具体的数据操作功能 (新增、删除、修改、查询、统计等) 的使用权限

定义执行数据交换功能的权限。

2) 系统配置

提供交换路由表的维护、中间件参数配置维护、本地信息维护等和传输相关的所有配置表的维护功能[06], 具体包括:

定义交换系统之间的连接关系 (即数据交换路由表) ;

设置交换系统各类功能所需的参数;

定义和配置支持交换系统自身运行所需的各种参数。比如, 定时启动任务单的增加、修改和删除等;

系统配置既可通过交互方式实现, 也可通过后台程序及服务程序实现;

根据新增业务类型和业务系统的配置要求, 提供友好的配置界面;

3) 数据备份

显然, 作为一个完整的模型应用场景, 备份功能的提供是必不可少的。通过数据备份功能, 可以有效的避免由于不可预见的故障导致的对系统数据可能造成的破坏, 加快系统恢复速度[07], 备份功能又可以分为自动定时备份和手工备份两种方式, 以适应不同的需要。

对于信息资源数据库中的数据, 既可以使用数据库管理系统提供的备份工具进行备份, 也可以使用模型应用场景的备份功能进行备份;对于数据恢复, 既可以使用数据库管理系统提供的恢复工具进行恢复, 也可以使用模型应用场景的恢复功能进行恢复。

4) 运行监控

运行监控

主要监控系统中的各种软件的运行情况 (如进程、队列等) , 用户的使用情况, 特别在在线考试的过程中, 我们可以实时的掌握考生的考试情况。

远程监控

通过使用监控命令的交换, 对不是本地的交换系统实施上述监控功能, 并对异常情况提供报警功能。

5) 日志管理

为了保证系统的安全性、稳定性, 我们将在模型应用场景的层面提供日志功能, 日志系统记录数据的传输事件和流程, 整合事件以备后期分析和跟踪使用[50], 对所有的申请及其处理过程进行追踪调查、记录并进行分类已备后期的统计分析使用。有了日志管理功能一方面保证了系统的安全性;另一方面, 通过对用户操作的记录, 有助于在发生突发故障后, 方便对系统数据恢复整理工作的进行。日志记录功能记录了包括用户的登录时间、用户的名称、用户所执行的操作、用户退出系统的时间、信息的传输量等。

系统提供了强大的日志查询和分析功能。比如, 在指定时间内按照进入/转出、目的地/来源地、数据文件名称/数据文件大小等项目进行查询和统计, 或是在指定的时间段内按照已成功传输/未成功传输对原始数据文件进行查询和统计。通过对模型数据文件交换状态 (如等待处理、正在进行、处理完毕、回执收到、处理中断等) 的监控, 追踪某个指定模型数据文件的状态。

5 系统模型建模

针对微创手术中所呈现的器械移动、器官变形为代表的粒子效果和碰撞检测等应用特点, 在优化虚拟人体器官碰撞检测算法、组织形变仿真计算模型、粒子效果呈现、3D驱动等各项单元技术的基础上[08], 集成组装了专用的底层开发引擎。其主要原理包括以下几个方面:

1) 专用引擎内窥镜微创手术培训场景中对象的碰撞检测

AABB (axis-aligned bounding boxes) 碰撞检测算法使用的最为广泛[09], 在该系统中, 我们需要系统对碰撞检测的计算量小, 反映比较快速, 以前的很多算法都是在研究刚体之间的碰撞, 对于人体器官和手术器械模型之间的碰撞研究的较少, 这是因为在软体的碰撞中会受到很多因素的影响。

2) 虚拟人体器官的组织形变仿真计算模型的原理

1) 人体器官组织的力学特性

大部分的人体器官组织像心脏、肝脏、肌肉等都是有软组织构成的, 人体器官的软组织在生物力学范围内有着其特有的特点, 我们必须首先了解他的特点, 然后根据他的特点制作出人体器官的组织形变, 人体器官组织具有以下几个特点:

a) 非线性特征

人体器官软组织的形变规律一般都不服从胡克定律[10], 如果给软组织表面加上一定的重量, 这时候, 软组织就会产生形变 (如图5所示) , 因为力量是逐渐加大的, 在刚开始的时候, 人体组织的变形是指数关系, 随着力量的不断增大, 在BC段, 变形关系就出现了线性规律, 在随着力量的增大, 规律又是非线性的, 最后, 随着力量的再增大, 软组织器官就会被拉断。

b) 具有粘弹性特征

人体软组织的形变在力量逐渐增加的过程所展现出来的规律和在力量逐渐减小的过程所展现出来的规律是不一样的, 如图6所示, 由图所见, 在相同力量的情况下, 力量加载过程中出现的伸长比要小于在力量卸载过程中出现的身长比, 也就是说, 组织器官要恢复到原来的状态, 在卸载的过程中要减少更多的力量。并且, 在软组织表面, 如果给他加上一定的压力, 在一段时间内, 我们保持压力不变, 但在软组织表面所承受到的压力会随着时间的延长减少;同样, 如果我们在软组织的表面增加一定的压力, 在一段时间内, 我们保持压力不变, 但在软组织表面所产生的变形会随着时间的延长逐渐增加。

c) 在循环压力下的趋进性

在受到循环压力的作用下, 人体软组织的变形规律在每个循环周期里是不一样的, 在循环次数不断增加的情况下, 这种加压所产生的曲线和减压所产生的曲线的不同就会变小;

d) 每个方向上特征不一样并且不均匀

人体器官的软组织是由很多因素构成的, 比如说有细胞、纤维等结构组成, 并在每一个点的所有方向和不同点的力学特性是不一样的, 一般软组织力学性能都具有各向异性和不均匀性等特征。

(2) 人体组织器官的物理模型构建方法

在研究仿真模型的初步阶段, 为了能够表现出人体器官的形变所具有的特点, 人们设计了很多的变形模型, 利用3D中的曲面来描述人体模型的形状, 通过使用编辑曲面和FFD自由变形等修改器调整模型的顶点、线段、自由变形进行设计, 通过这种方法实现的模型, 都是通过用户自己所理解的器官规律进行设计的, 模型的计算量很小, 但是在反映器官变形方面不是很准确, 使用者也很难理解操作控制方法, 所以现在我们都使用人体器官的物理变形特征来描述人体软组织的变形规律。

人体器官模型所具有的特殊的形状类似于一个具有弹性的物体, 我们可以利用弹性模型来描述他的变形特征, 因为线性弹性模型比较简单、实时性高, 计算比较少且容易实现, 所以在本系统中, 我们利用线性弹性模型给人体器官进行物理建模。

线性弹性模型是比较容易实现的模型, 具有计算量小并且容易实现的特点, 利用这种模型, 对于一个高为H, 直径为L的, 受到的压力为τ的人体软组织模型样本, 有下图 (见图7) 的式子[11]:

具有弹性的物体, 在一定压力的作用下, 物体点的运动产生形变效果, 随着压力强度的不断增大, 物体的形变的效果与压力呈现出一条直线的线性关系。因为具有这样的特点, 在对速度和实时性要求比较高的系统中, 这种模型常被采用。因此本系统中也使用了这种模型。

要利用线性模型来描述物体, 该物体必须具有下面的一些特征: (1) 在压力的作用下具有小的位移; (2) 该模型在压力的作用下所产生的形变规律是线性的; (3) 模型具有一定的边界, 并且在压力的作用下边界保持不变。如果其中有一个特征不满足, 那就不可以用线性模型来进行描述[12]。

3) 本系统采用的计算模型

在现在的很多种计算模型中都是用网格来表示人体器官的组织结构, 我们可以用一个基本的算法来模拟网格在一定压力的作用下所产生的变形。现在应用比较广泛的两个模型是有限元模型 (Finite Element model of elasticity, 简称FEM) 和质点-弹簧 (Mass-spring) 模型[03]。

在有限元模型中, 人体器官组织被当做连续的物体:利用连续的力学方程来实现。在这种模型中, 计算量非常的大, 尤其是当物体和复杂时, 网格节点就非常的多, 在手术系统中, 所需的计算量就非常大, 对系统的运行速度会产生影响。

在质点一弹簧模型中, 人体模型中的网格点弹簧来连接, 人体模型所受到的压力都分布在网格点上, 并且具有一定的规律, 因为弹簧的受力规律, 我们可以用它来模拟人体组织器官的形变特征。

和有限元模型比较, 质点一弹簧模型的设计实现过程比较简单, 所需要的计算量也比较小, 并且也能够描述人体局部因为受力所产生的形变情况, 在系统中使用此模型, 能够加快系统的速度, 并且效果也很真实。因此在本系统中, 我们采用了该模型来虚拟实现人体器官软组织的形变规律, 其原理图参见图8。在图中我们可以看到, 人体器官的网格点是由弹簧相连并且还有阻尼器的作用, 当手术的器械和某个网格点发生碰撞时, 在器官表面就会产生一定的变形。

在该模型中, 人体器官是由很多网格点组成, 我们保存的也是各个网格点而并不是器官的整个连续模型, 当人体器官因外力产生变形时, 这些变形便反映在网格点上, 本系统采用包含了惯性和阻尼力的二阶微分方程来对软组织变形进行动态仿真[13], 对每个节点N都有以下方程 (见图9)

本系统在建模的过程中还增加了弹簧的质量、弹簧的阻尼系数等来描述在人体器官软组织中出现的变形规律。

6 仿真模型过程设计

结合医学实际, 设计普外科仿真三维显示的基本过程, 然后把这些步骤分为独立的模块进行详细的讲述。

完成普外科仿真三维显示的基本步骤如下:

1) 数据准备。即获取实现使普外科中的器官实现仿真三维可视化工作所需的基本的仿真数据。

2) 启动数据模型, 校正控制点, 可通过手工校验或自动校验。

3) 透视投影变换。对于平面上的一些数据, 为了将所有的点都反映出来, 需要进行适当的透视投影变换, 即建立三维图像点间的透视关系.

4) 光照 (Camera) 模型。为了逼真地反映普外科仿真表面明暗, 颜色变化, 需要根据光照方向和结点的法向量逐点计算每个象素的颜色和灰度。然后反映到生成的普外科仿真三维模型上去, 可手工校验。

5) 消隐和裁剪。根据视口的大小确定图片的显示范围, 把图片中三维不可见的部分给裁剪掉。

6) 图像的绘制和保存。对于普外科的仿真图, 进行绘制并且用文件的形式对图片进行保存。

7) 图像的处理。在三维模型的基础上, 给模型赋予具体的材质, 例如模型表面的颜色和灯光等。

8) 普外科模型仿真。在三维图片的基础上, 根据所获得的数据和有关算法来进行模型仿真处理。

下面针对几个重要过程进行分析:

1) 数据模型的生成 (格网)

在普外科仿真图形的绘制过程中, 我们利用3D MAX中的三角形曲面来进行绘制, 这样可以实现图像的真实度, 并且为后期的处理也提供了方便。

我们对所获得的描述人体器官软组织的格网中的每个格网进行细分, 用两条对角线分, 一个格网一次细分就分成了4个子格网, 然后再重复上述操作, 最后经过n次细分后, 我们得到了4的n次方个格网, 当每个格网在显示器上的投影在4像素以内, 我们结束细分。每个格网的节点通过算法我们记录了它的高程值。

2) 透视投影变换方法

我们假设在模型中任一点M在仿真坐标系Ot-XtYtZt中的坐标为 (Xm, Ym, Zm) , 它在投影面P上的像点为m, 见图1-10, 则m点的投影坐标系o-xy的坐标 (xm, ym) 由下式计算求得[14]

还要将像点m的坐标 (xm, ym) 通过进行平面相似变换 (见图1-11) , 最后变换为屏幕坐标 (xc, yc) :

通过上述的设置, 我们实现了模型的投影变换, 并且在此模型中, 只要适当的改变视点的位置, 我们就可以绘制出不同角度的三维图形;如果观察的位置不变, 我们可以通过视图的旋转来生成各种方位上的透视图。

3) 消隐与裁剪

根据视图的大小来确定三维图形的显示范围是利用计算机技术绘制图形时要注意的重要问题, 对图形的消隐可以通过一些算法来实现, 目前比较常用的算法有: (1) 优先度算法; (2) 深度缓冲器法; (3) 光线跟踪法[15];

顾名思义, 优先度法便是首先画到屏幕上图形的应该先显示出来。另外一种理解是, 我们给每一个要绘制的图元都设定一个优先度, 在计算机绘图的过程中, 如果遇到在屏幕的同一区域中有两个图元要同时显示, 那么他将比较这两个图元的优先度, 优先度高的显示, 优先度低的消隐。

深度缓冲器法首先对于屏幕上的每个像素点我们设置一个初始值并把该初始值记录下来, 然后, 在绘制该点的时候, 先检查该点所具有的初始值, 如果该初始值大于该象素点目前的地表深度时, 该点就不会被绘制。否则, 该点被显示出来, 并且这个初始值将会被重新刷新。该方法理论操作简单, 容易被硬件实现, 目前被广泛采用。但是该方法需要具有比较大的内存存储空间, 如果进行一个复杂图形的绘制, 可能会需要几小时甚至几天的时间。

光线跟踪法是:从观察视点S (View-point) 开始进行, 屏幕上的点向场景中产生投影, 在场景中显示的点, 我们对他的光亮度进行设置, 从而绘制出一幅完整的图形。该算法原理比较简单, 容易实现, 并且可自动实现消隐, 能够模拟出整体的光照效果 (如透明、折射、反射等) , 通过此方法可以获得真实感的三维图形。

本项目采用的消隐处理是先做一次快速简单的光线跟踪法扫描消隐, 然后结合Z-buffer算法处理, 最后当视点切换移动的时候启用画家算法消隐, 体现图片的真实性。

裁剪就是图形的不可见的部分自动裁剪掉, 从而可以显示出一幅完整的三维图形。

4) 光照模型camera

所谓光照 (camera) 模型, 是按照光学物理的有关定律来计算画面上景物表面上的各点投影到观察者眼中的光亮度和色彩组成的公式[16];

在光照模型的发展史上, 研究人员先后提出了很多种模型, 实现了很多效果, 在系统中, 如何能选择到一个好的光照模型是一个比较难的问题应该说, 对于仿真的人体器官模型而言, 一个好的光照模型应该具有:在模型的表面有仿真的立体效果;在理论上可以用具体的算法能够实现;并且在模型的生成过程中所要求的计算量较小, 这样才可以快速准确的实现图像的绘制。

我们在绘制模型表面的时候, 应该考虑到光照的强度和光源的位置, 我们观察图片的角度;场景中的漫反射光等的影响。

实际的开发过程中, 我们先在3DSMAX获得基础的数据模型加工, 在设置虚拟camera来手工验证, 并校正。

5) 材质叠加

为了增加普外科三维仿真图的真实感和实用性, 在已生成三维图形的基础上, 叠加显示区域内一些主要器官的皮肤材质或血管特征是十分必要的, 需要在3DSMAX建立材质库支撑下实现。

6) 虚拟现实展示

在三维图成功显示后, 可以在此基础上实现一些基于普外科M3D模型的分析功能。由于能把现实虚拟到计算机屏幕上, 所以这种分析的优点便是直观。对于手术结果可以明了的展现在用户的面前。

7 小结

在我国现行的医学教育过程中, 特别是在普外科教育、解剖教育和微创手术教育过程中, 由于缺乏真实的人体器官资源, 学生掌握知识的途径主要都是通过教师的讲授和书本知识的获取, 微创手术也大多是通过观看视频及现场观摩, 实际的动手能力没有得到训练。对于刚刚走上工作岗位的实习医生, 他们迫切需要锻炼自己的动手技能, 通过本系统就可以使学生真实、直观的了解人体器官, 可以在系统中进行微创手术的训练和测试, 能够更好的掌握自己所学的知识。

摘要：随着计算机技术的发展和网络应用的普及, 在医学模型教学辅助系统中对人体器官进行仿真模拟实现, 虚拟了真实的微创手术环境, 对教学过程有着很好的辅助作用。

利用学生手机辅助诊断学教学初探 篇7

1 手机辅助诊断学教学的可行性

诊断学是医学生由医学基础理论学习过渡到临床实践技能学习的一门桥梁学科, 它包含的内容繁多、信息量大, 有些内容单靠理论学习难以理解, 需要辅以必要的模型和挂图等, 但不少学校缺少这方面的教学器材。计算机多媒体教学虽然能够弥补这一点, 但是在一些学校, 由于硬件设备、网络状况或规章制度的限制等原因, 学生使用电脑并不方便。值得注意的是, 与电脑和网络在学生中的有限普及相比, 手机在大中专学生中的普及率非常高, 几乎是人手一机, 而且学生手机大多数为智能机, 配备有高频处理器、大容量存储卡和大尺寸高分辨率彩屏等, 具有较强的多媒体视听功能[2]。如果引导学生把手机应用于学习之中, 不但可以激发学生的学习兴趣, 而且可以加深印象, 强化理解和记忆。

2 适合手机学习的诊断学内容

根据诊断学的学科特点, 笔者经过摸索, 发现以下几方面内容比较适合学生利用手机辅助学习。

2.1 文字类

主要是一些总结性知识点、对比性表格、记忆性口诀以及课后练习题等。由于学生手机大部分采用Symbian或Android处理系统, 能够直接识别Office文档, 所以将这些内容存储于学生手机当中, 就相当于一个便携式笔记本, 使用起来非常方便, 而且还节省了课堂上做笔记的时间。

2.2 图片类

诊断学有许多内容, 如各种疾病的面容表情、体位、体征等, 单靠教师语言描述或学习书本知识很难理解, 如果辅以相应的图片, 学生则会一目了然。例如在讲授肢端肥大症面容时, 不论教师怎样描述解释, 学生总是一头雾水, 对“头颅变长, 颧骨突出, 耳鼻增厚, 唇舌肥大”没有整体印象, 而当把该病患者的典型图片发到学生手机后, 学生一看便会立即了解。教师可以在备课时事先准备好相应的图片, 存于自己的手机内, 课堂上在学习到相关内容时, 通过蓝牙或彩信等方式传到学生手机上, 这样学生不但上课时可以对照理论内容观看, 增加感性认识, 还可以保存起来随时翻看。

2.3 音频类

像各种呼吸音、肺部啰音、心音、杂音、摩擦音等, 是诊断学的重点内容, 也是学习的难点。笔者以往讲授这部分内容时, 采取的是先讲授理论知识, 然后播放模拟录音的办法, 但由于课堂时间有限, 学生很难当堂掌握。如果教师事先准备好相应的音频资料存于学生手机中, 让学生可以像听音乐一样, 反复强化, 这样就潜移默化地加深了印象, 增强了理解。

2.4 视频类

如全身各部位体格检查、各种穿刺操作等。这些内容运用传统的书本、语言加板书的教学方法很难解释清楚, 并且费时费力。运用手机视频功能, 学生可以根据自己的时间安排, 反复播放观看, 直观明了, 易于理解、记忆和模仿, 在增加学习趣味性的同时, 提高了学生的诊断能力。

2.5 医学动画

如尿液的产生过程、胆红素的代谢过程、正常心音和异常心音的形成机理等, 都可以制作成动画以利于理解。以心音的形成为例, 第一心音和第二心音都有复杂的产生机理, 与部位、性质、时相等多种因素密切相关。利用手机多媒体技术, 通过动画演示心脏心动周期的搏动过程, 特别是各个瓣膜的开关方向和顺序、血流方向等, 再同步配上心音的实际声响, 非常容易理解。这些动画存放于学生手机中, 可以多次反复观看, 也便于学生相互之间手机传送和讨论研究[3]。

3 需注意的问题

3.1 教师准备要充分

要想充分利用手机辅助教学, 教师应根据授课内容, 提前准备相应的图片或音频、视频资料。这些内容有的要从网上搜索下载, 有的要个人制作, 既要典型、有代表性, 能说明问题, 又要从格式上便于手机观看或播放。这就要求教师既有丰富的医学知识, 又懂得电脑和手机操作。所以教师必须课下下功夫精心准备。

3.2 避免占用过多的课堂时间

利用手机辅助教学, 主要是基于手机在学生中普及率高、体积小、方便操作以及青年学生对手机等高科技电子产品感兴趣、乐于把玩研究等特点。课堂教学时, 个别容量较小的内容可以当堂传送, 当堂使用;大容量内容的传送、存储以及相关软件的安装、音频视频格式的转换等活动都应该在课下进行, 学生利用手机学习也主要是在课下, 不应占用过多的课堂时间, 以免影响正常的教学进度。

3.3 避免增加学生负担

利用手机辅助诊断学教学时应注意利用学生现有的手机功能, 如果部分学生手机功能少, 不能观看视频或使用部分教学软件, 可以让学生相互之间借用手机。不能因为是学习需要, 就要求学生更换高档手机或增开上网功能等, 这样就增加了学生负担。

综上所述, 利用学生手机辅助诊断学教学还属于新生事物, 笔者虽然做了一些探索, 但都不成熟, 希望广大同行在这方面多做研究, 以使被许多家长和教师认为对学习毫无帮助的手机发挥它应有的作用。

参考文献

[1]张卫军, 朱佳伟, 潘振华, 等.大学生手机消费现状调查分析报告[J].青年研究, 2003 (7) :14-20.

[2]章扬阳, 章国英.手机网络辅助英语教学的初探[J].西北医学教育, 2009, 17 (4) :779-781.

粗糙集理论在肝病辅助诊断中应用 篇8

病毒性肝炎、脂肪肝、酒精肝、肝硬化、肝癌等肝病是威胁人类健康的主要疾病之一。当前,我国有慢性无症状乙肝病毒携带者约1.2亿,慢性乙肝病人约3000万,丙肝感染者约1000万。研究表明,全球80%的原发性肝癌都是由病毒性肝炎引起的。如何有效控制肝脏疾病,预防肝硬化、肝癌的发生,是当前肝病防治领域所面临的重大挑战。

临床医学诊断中,症状数据是疾病诊断的主要依据。根据医学信息数据库中大量诊断病例,以疾病诊断结果作为决策属性,以疾病症状数据为条件属性,发现医学诊断规则和模式,可以辅助临床医学诊断,提高临床诊断的准确性。

1粗糙集理论

定义1信息系统S=(U,A,V,f),U为非空有限集合,称为论域;A为非空有限的属性集合;V为属性值域,V=∪{Va|a∈A};f为U×A→V上的一个信息函数,表示如果A=C∪D,且C∩D=φ,C为条件属性集,D为决策属性集,信息系统也称为决策系统[2]。

定义2正域,属性集R的等价类Ri=[X]R,则X的R下近似R*(X)和正域POSR(X)定义为:

定义3属性依赖度决策属性D对条件属性子集的依赖度定义为:

|·|表示集合中元素的个数。k=1,表示根据条件属性P集,可以对U中所有数据准确分类;0<k<1,表示根据条件属性集P,只能将POSP(D)中数据准确分类;k=0,表示根据条件属性P集,不能对U中所有数据准确分类。

定义4信息熵决策系统S=(U, C∪D,V,f),U/C={X1, X2,...,Xm},U/D={Y1, Y2,...,Yn},则条件属性集C的信息熵H(C)和决策属性集D的信息熵H(D)以及D相对于C的条件信息熵H(D|C)分别定义为:

定义5属性重要性

决策系统即决策表中每一行都对应一条决策规则,如何得到约简的决策规则集是研究的目的。决策规则的约简是通过属性和属性值约简实现的,消去C中不重要的属性和冗余的属性值,简化决策规则。

2 粗糙集在医学决策表中应用

本文研究数据来自于文献[4],部分数据如表1所示。

表有个实例,属性以及属性值分别是:劳累度良好、轻微、中等、极度;饮食情况不厌油腻、厌油腻;是否抽烟无、经常;是否带抗体(c4) 是、否;是否喝酒(c5) 无、经常;小三阳(c6) 是、否;大三阳(c7) 是、否;转氨酶(c7) 正常、高;体力近况(c9) 正常、乏力;是否乙肝(d) 是、否。

随机从表1中抽取200条记录构成论域U,|U|=200,条件属性集C={c1,c2,c3, c4,c5,c6,c7,c8,c9},决策属性集D={d}。另外20条记录构成测试样本集V。

用结构化查询语言SQL的select语句计算属性的重要性和依赖度。

计算结果表明所有条件属性的重要性都是0,无法依据条件属性的重要性确定决策属性值。下面根据属性依赖度分析各因素影响乙肝发病的程度。

kc4=kc7=kc8=1,说明根据是否带抗体、大三阳、转氨酶三者中任何一项的值可以确定是否患乙肝;饮食是否油腻对是否患乙肝有较大影响;经常喝酒对是否患乙肝有一定影响;抽烟的影响力较小;而劳累度、小三阳、体力近况因素对是否患乙肝没有影响。从V中随机抽取样本,根据是否带抗体、大三阳、转氨酶三者中任何一项的值都可以确定是否患有乙肝。

3 结论

本文在“乙肝影响因素调查数据表”研究中,通过决策属性对条件属性的依赖度和重要性的分析,找出确诊疾病的关键症状。根据是否带抗体、大三阳、转氨酶任何一项可以确诊是否患乙肝疾病,另外饮食、饮酒和抽烟也对肝脏的健康状况产生影响。

属性的重要性是属性约简重要依据,由于文本实验数据的特性,c4、c7、c8的重要性都是0,但决策属性对它们的依赖度都是1,根据三者中任何一个属性的值都可以得到决策结果。要得到科学、正确、合理的实验结果,应对大量的数据采用多种不同的实验方法,然后对各结果综合分析,取得最终可信结果。

摘要：粗糙集理论主要研究由论域和属性集构成的知识表达系统。医疗诊断中,大量病例、疾病症状和疾病诊断结果构成了一个医学信息决策系统。通过决策属性对条件属性依赖度和重要性分析,发现诊断结果与临床症状之间的关系,提取医学决策规则。实验表明,粗糙集用于肝病辅助诊断方法是正确可行的。

医学辅助诊断 篇9

船载测控站是一个运动的平台, 船载海上测量是在动态条件下进行的, 船的航行、摇摆和颠簸等都使得船载天线在跟踪目标的过程中不时出现摇摆和抖动等现象, 长时间的航行和摇摆、高精度的测控要求给船载天线的结构维护和检查提出了更高的要求。目前, 依靠人员定期爬上天线凭借经验监听天线运转声音进行分析和判断的方法始终是安全隐患, 而且由于人员的水平经验差异, 很多故障情况不能及时被发现, 增加了完成航天测控任务的风险。本文提出了从复杂的船舶背景噪声中采集天线运转声音信号, 与数据库中典型故障声音信号特征比对后得出天线工作状态的天线结构故障辅助诊断系统。

1天线结构故障辅助诊断系统的设计

LabView软件是美国NI公司研制的具有革命性的虚拟仪器开发环境, 主要应用于仪器控制、数据采集、数据分析和数据显示等领域, 适用于多种不同的操作系统平台。声卡作为数据采集卡, 其A/D转换功能已经成熟, 而且计算机无需添加额外配件便能完成采集功能, 具有价格低廉、采样精度高、与LabView软件结合编程简单的优点, 可以构成一个较高采样精度、中等采样频率、灵活性好的数据采集系统。

天线结构故障辅助诊断系统就使用计算机声卡对采集的天线运转声音信号进行A/D采样, 送入计算机后使用LabView程序进行分析, 最后判断出当前天线工作的状态。辅助诊断系统如图1所示。

1.1声音信号的采集

船舶在海上航行时, 天线运转时声音的背景噪声很复杂, 有海浪、船舶主机、船体晃动以及海风和雨水等自然界的声音等。这些声音混杂在一起, 要从中采集提取出有用的天线结构运转声音很复杂。目前通常的做法是在声音采集时使用特殊的隔罩, 或在声音信号处理的时候使用小波降噪等技术过滤掉外界背景噪声。采用声音传感器加装隔音罩的方式从噪声环境中提取有用的声音信号。在实际应用中, 该装置可吸附于电机或齿轮箱表面, 隔音罩能够屏蔽大部分外界噪音, 只采集检测孔传入的声音。如果在天线上近距离采集声音, 声音传感器采集的声音很大程度上反应了电机驱动齿轮转动的真实声音。声音传感器采用型超薄电容式驻极体话筒加信号调理电路的形式, 如图2所示。

图2中的驻极体话筒受话部分是由驻极体模片构成的极头, 极头后接了一个场效应管, 它起到了放大和阻抗变化的作用。电阻R1部分为话筒提供一个工作电压, 并起到了调节器灵敏度的作用。三极管Q与R2, R3, R4, C1, C2构成了一个简单的阻容耦合音频放大电路用作信号调理。这里用的是驻极体小话筒, 灵敏度非常高, 可以采集微弱的声音, 同时需要注意的是这种话筒工作时必须要有直流偏压才能工作。这种声音采集方式对近距离声音敏感, 对周围环境噪音抑制效果好, 传感真实, 适于机械噪音大的机器中使用, 不仅检测效果好, 且制作成本低廉。

1.2声音信号的传输

测量船上, 天线处于最上层甲板, 天线基座到主控机房的距离在100 m左右, 测量船上大功率设备众多, 电磁环境异常复杂, 声音传感器采集的声音信号传输到机房后已经严重失真。本辅助诊断系统将计算机声卡安装于天线基座, 缩短声音传感器与声卡之间的距离, 以减少线缆传输带来的影响。同时, 位于天线基座上的声卡与位于机房内部的计算机之间采用USB-LAN-USB的传输模式, 克服USB信号长距离传输的带来的影响, 将数字化的声音信号传输到计算机。

1.3计算机声卡设置

声卡与数据采集卡一样都具备A/D、D/A 转换功能, 可以看作是一块工作于音频范围 (20 Hz～20 kHz) 内的数据采集卡, 并且要比一般12位数据采集卡的精度高, 这对于许多工程测量和科学实验来说可以满足要求。本系统声卡采用创新的BLASTER Live 24 bit外置声卡, 采样位数为24位, 最高采样频率达到96 kHz, 完全满足系统要求。声卡相关的主要参数主要有:采样率、缓冲区个数与大小、回调函数地址。在LabView的可视化图形编程中, 对声卡的配置可以在[函数]、[编程]、[图形与声音]、[声音]、[输出]、[配置声音输出]中进行配置

1.4声音信号的分析

在LabView中包含着大量与信号处理相关的实用函数。这些函数包括时域处理、频域处理、滤波器设计和窗函数选择等。甚至还有一些特殊的工具包, 可以进行联合时频分析和小波分析等复杂的信号处理与分析。实际从DAQ系统中测得的采样信号是信号的时域表示, 给出了采样时刻被采样信号的幅度值。大多数信息编码为信号的时域表示一最大幅度、最大超调量、到达稳态的时间等。将采样信号由时域变换到频域, 许多包含在其中的有用信息就变得更为明显。常用的一种方法就是人人众所周知的离散傅里叶变换, 也就是DFT, 此外还有Hilbert变换、Walsh变换和小波变换等。这里采用FFT方法。信号的频域分析函数主要是在[函数]、[信号处理]函数选板及其包含的子选板中, 另外, 在[编程]、[波形]、[模拟波形]、[波形测量]函数选板中也提供了信号频域分析的函数节点。

同时, LabView 8.20支持MathScrip编程语言, 通过MathScrip可以像使用MATLAB一样方便的编写数学分析公式和信号处理函数, 最新的MathScrip中包含了600多个数学分析处理函数, 通过MathScrip, 使用MATLAB的小波分析工具可以很方便地对声音信号波形进行降噪处理。

1.5LabView与数据库

LabView 开发环境本身并不具备数据库访问功能, 但可以通过以下几种方式解决这个问题:① 利用NI公司附加的工具包LabView SQL Toolkit进行数据库访问;② 利用LabView 的Active X功能, 调用Microsoft ADO控件, 通过SQL语言实现数据库访问;③ 利用LabSQL数据库访问工具包访问数据库, LabSQL利用Microsoft ADO以及SQL语言, 将复杂的底层ADO及SQL语言封装成一系列的LabSQLVIs, 简单易用。在系统中, 可以将历次故障的特征波形存储于数据库中, 便于声音异常时故障模式的比对。

2结束语

目前, 声音的分析与检测已广泛用于汽车、飞机发动机和精密机床等设备的故障辅助诊断领域。在船载测控站上的使用也很有现实意义, 它不仅可以用于天线结构的监视上, 还可用于主机和舵机等机电设备上, 可以大大缓解值更人员的工作压力, 提高工作效率。

摘要：针对船载测控天线海上工作时, 摇摆幅度大、摇摆频率高、结构易出故障且缺乏科学有效的判断依据, 设计了一套船载天线结构故障辅助诊断系统。提出了从运转的天线上提取声音信息, 经过声卡模/数转换后传入计算机, 使用LabView分析程序对声音信号进行时域、频域、相关性等分析, 为天线结构故障的及早发现和故障诊断提供科学依据。利用数据库技术和LabView相结合, 对各种故障类型的声音数据进行存储, 以便于故障声音的比对和判断。

关键词：背景噪声,信号传输,计算机声卡,LabView

参考文献

[1]侯国屏, 王珅, 叶齐鑫.Labview7.1编程与虚拟仪器设计[M].北京:清华大学出版社, 2002.