醫(yī)用光學傳感器是傳感器中的重要成員。本文對光電倍增管、光纖和CCD這三種醫(yī)學常用的新型光學傳感器以及它們在醫(yī)學診斷中的應用情況加以簡要介紹。從它們的科學性和實用性可以表明醫(yī)用光學傳感器廣闊的發(fā)展前景。醫(yī)用傳感器是醫(yī)學測量儀器的環(huán)節(jié),是醫(yī)學儀器與人體直接耦合關鍵的器件。可以說,它在從定性醫(yī)學走向定量醫(yī)學發(fā)展過程中起到了重要的作用。光學傳感器是從物理傳感器中發(fā)展起來的,而在其與醫(yī)學相結(jié)合的應用方面更有待于進一步完善和推廣。光學傳感器是將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件,它的突出優(yōu)點是:速度快、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單以及由于具有很強的抗干擾能力而形成的高可靠性。1.光電倍增管光電倍增管主要用于放射醫(yī)學的測量儀器。它是根據(jù)光電效應原理制成的,屬于外光電效應器件,其內(nèi)部有一個易于發(fā)生光電效應的陰極、一個陽極和若干個中間電極(通常為7~11個,它們的電勢一個比一個高約100V左右)。γ射線射到熒光體,且使其產(chǎn)生熒光,熒光通過光敏層、反射體等,收集發(fā)射到陰極上并能夠打出一些光電子,其數(shù)量與光強度成正比。這些光電子經(jīng)過中間電極的加速和逐級增加二次電子后,落到陽極上的二次電子比陰極發(fā)射的光電子增加了幾百萬倍。河北光學定位儀器公司,位姿科技(上海)有限公司;上海光學定位醫(yī)學儀器
要求有目標的先驗知識,即確定目標的初始似然位置后進行濾波,以獲得一定條件下的目標大后驗概率解,大后驗概率解受初始似然位置的影響較大。參數(shù)估計類算法不需要目標的先驗知識,但需要對目標測量參數(shù)進行一定時間累積后分析目標的運動參數(shù)[2-6]。實際工程應用中,對于可以直接獲得較高精度目標距離和目標方位的有源傳感器(如雷達、激光測距儀),一般采用狀態(tài)估計類算法進行目標定位;對于無法獲取目標距離或獲取目標距離精度較差的無源傳感器,一般采用參數(shù)估計類算法進行目標定位。光電浮標屬于被動無源傳感器,獲取目標距離的主要方式是焦平面凝視手段,在設備尺寸的限制下,獲取距離精度差,無法達到使用要求。浮標定位工程化研究方面,劉忠、石章松等[7-9]針對聲學多節(jié)點被動定位,將節(jié)點拓撲結(jié)構(gòu)分為了集中式和分布式兩大類,并分別給出了相關定位算法;杜選民等[10]研究了多聲基陣聯(lián)合的無源純方位算法,并給出相關的研究結(jié)論。目前,光學浮標領域的工程化研究主要集中在利用浮標進行海洋環(huán)境檢測等遙感領域,將其利用在目標定位與追蹤領域的文獻很少[11]。為滿足武器的實際使用需求,文中借鑒聲學目標運動要素解算的技術,提出了一種工程化的多光學浮標聯(lián)合定位方法。甘肅的光學定位公司光學定位儀器公司,位姿科技(上海)有限公司;
從節(jié)點浮標按照自身序號信息在收到同步碼后延遲預定時隙廣播自身位置和探測目標的方位信息,主浮標累積該信息,以120s為周期隨同步碼廣播利用累積信息計算的目標運動參數(shù)及自身位置,各浮標接收該信息后進行空間對準并獲取目標位置。母船應按照正多邊形布置浮標,若浮標自帶動力可航行,各浮標航路終點的拓撲結(jié)構(gòu)為正多邊形。按照測量孔徑原理,浮標的優(yōu)布置位置呈直線等間隔布置且直線方向與目標航向一致,這種布置能保證測量精度達到優(yōu),但實際使用時目標航向是未知的,在這種條件下,優(yōu)的拓撲結(jié)構(gòu)仍為正多邊形布置,原因如下:1)保證目標以任何航向航行或機動時,浮標陣的綜合孔徑大;2)若浮標無動力,可大程度節(jié)約布放母船的航行距離,若浮標有動力,可大程度節(jié)約多個浮標總體的航行距離,有利于浮標同時出水工作;3)各浮標綜合通信距離短,有利于各浮標的無線自組織網(wǎng)絡構(gòu)建。圖4多光學浮標聯(lián)合定位信息流程圖4聯(lián)合定位計算結(jié)果與分析非線性小二乘法定位效果理論上可采用Cramer-Rao界值分析,即式(5)中H(tk)TH(tk)矩陣的逆矩陣主對角線元素[12]。實際工程中,定位誤差不來源于測量的隨機誤差,也來源于,是各誤差綜合疊加的結(jié)果,很難以數(shù)學解析的形式描述。
科研儀器集成化的基本是采用標準件,實現(xiàn)定制和非標儀器系統(tǒng)的搭建(2018年由黑龍江大學劉書鋼教授與中國科學院大學史祎詩教授共同提出),圖1就是集成化儀器的一個典型案例。圖1采用標準件的形式,搭建出一臺科研測量級別的偏振光方向檢測儀,采用了黑龍江大學的發(fā)明()技術。搭建的系統(tǒng)具有簡潔、有基準、穩(wěn)定,可以實現(xiàn)整個系統(tǒng)一體化等優(yōu)點。(圖中光學機械件全部由銳光凱奇提供)該系統(tǒng)的全部零件通過鎢鋼籠杠連接成為一體,對外界環(huán)境的影響能夠減少到小,這使得儀器集成化成為可能。而目前業(yè)界還基本完成不了整個系統(tǒng)的集成化功能,可以提供子系統(tǒng)(全部系統(tǒng)中的一個部分)??蒲袃x器集成化由于技術門檻比較高,目前還未在公開報道中報道了國內(nèi)外企業(yè)可以實現(xiàn)這個功能,作者希望通過此文以饗讀者,與同行交流。光學系統(tǒng)的搭建基礎是什么光學系統(tǒng)的構(gòu)成其實是一個典型的光、機、電+控制的組合,下邊分別簡單介紹。1.基本光學元件的功能組成儀器系統(tǒng)的基本光學元件如圖2所示,可以大致分為透鏡、棱鏡、反射鏡、濾光片、偏振片、衰減片、物鏡、光源、傳感器、光譜儀(可以歸結(jié)到傳感器,由于它的功能性比較強,單獨列出)等等。光學定位設備,可以聯(lián)系位姿科技(上海)有限公司;
主動標記點通常用于探測解剖目標點,而Navex可以用作患者坐標的參考,以檢測其解剖結(jié)構(gòu)的運動。從技術上講,紅外基準在攝像機圖像中顯示為白色斑點(請參見下圖)。因此,可以使用標準的計算機視覺技術輕松對其進行檢測和分割。根據(jù)對極幾何和標記點設計約束條件,確定一個點與其在另一臺照相機的圖像中對應的點的匹配。此外,在匹配的點上執(zhí)行三角剖分,以找到它們各自的3D位置。如果對象由至少三個不對齊的固定基準點(標記點)組成,則可以計算其位姿(對象的位置和姿態(tài))。FusionTrack250演示程序的界面。顯示由三個基準組成的標記點。左圖和右圖顯示了相機看到的各個點。在典型的設置中,將參考標記物放置在患者身上,將另一個標記物放置在手術工具上。在將身體患者的解剖結(jié)構(gòu)相對于某些術前數(shù)據(jù)集(例如CT、MRI)進行對應后,手術工具能夠以模擬方式放置于預定路徑內(nèi),就像GPS坐標與數(shù)字地圖相結(jié)合可以為司機提供導航。由于此過程隱含著許多錯誤源,因此了解其根本原因和影響至關重要。以下各章將嘗試將其分解。準確性、精度和真實性精度和準確性常常是混合的,但是是考慮誤差的兩種不同方法。準確度是指測量與基礎事實的接近程度。
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必須要靠相關企業(yè)的數(shù)據(jù)治理和數(shù)據(jù)挖掘技術做支撐,通過各方力量的結(jié)合,才能產(chǎn)生很好的效果。人才培養(yǎng)空間大標準化是影響醫(yī)療人工智能規(guī)范化和商業(yè)化的重要因素。為了更有效地評估人工智能技術,相關的測試方法必須標準化,并創(chuàng)建人工智能技術基準。人工智能技術標準化將有助于人工智能的穩(wěn)健發(fā)展。同時,也有利于中國參與國際標準化研討,加強在人工智能領域話語權。有業(yè)內(nèi)人士指出,目前我國對藥品和器械在監(jiān)管層面有詳細的規(guī)定,但是醫(yī)療人工智能產(chǎn)品是新產(chǎn)品,其所適用的相關政策、監(jiān)管方案都在緊鑼密鼓的制定當中。在醫(yī)療人工智能領域,復合人才的短缺同樣是制約行業(yè)發(fā)展的迫切問題。在這樣的背景下,中國也正在加強人工智能專業(yè)人才的培養(yǎng)。去年,國家發(fā)改委、科技部等四部委聯(lián)合發(fā)布《“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能三年行動實施方案》,從人才從業(yè)年限結(jié)構(gòu)分布上來看,我國新一代人工智能人才比例較高,人才培養(yǎng)和發(fā)展空間廣闊。教育部在《高等學校人工智能創(chuàng)新行動計劃》中也強調(diào),加強人工智能領域?qū)I(yè)建設,推進“新工科”建設,形成“人工智能+X”復合專業(yè)培養(yǎng)新模式。為加速培養(yǎng)醫(yī)療等領域的人工智能專業(yè)人才,各大高校也陸續(xù)建立人工智能學院。上海光學定位醫(yī)學儀器