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学科建设规划

    本科室“十一五”拟开展的有望取得突破性进展的主要研究方向和内容

   一、拟开展的军事医学工程方面研究

    1.野战伤员医疗救护系统

    由于化学、生物、放射攻击的威胁及现代战争小规模战斗趋势的影响,高效的野战伤员救护在战争中的重要性越来越大;与此同时,民众对战场伤亡耐受力的降低,也对战场救护的快速、高质提出了更高的要求。野战伤员医疗救护(Combat Casualty Care)是一种发生在多个治疗场所的复杂行为,对伤员的救护可在战场上、运输工具上、机动医疗救护装备以及在医院中实施。救护地点的多样性对战伤医疗救护的不同阶段提出了不同的诊断、治疗及后勤要求。例如战场的有效救护就需要迅速确定伤员的生理状态及受伤情况、伤员的定位装置、可用于极端野外条件下的诊断设备、可在运送途中对伤员进行治疗的运输工具,以及相应的治疗方案,从而可在“黄金时间”内对伤员进行最有效的救治。上述战场伤员救护的复杂性对伤员的状态和评估数据、治疗方案、后勤支持及伤员后送等信息的高效、快速通讯和交换提出了更高的要求,因此,一套可有效提供战时重要生理数据的生理传感器,以及一个灵活的、可将各级救护梯队有效联接的集成通讯及信息交换架构,对提高伤员的存活率及其长期痊愈率,具有非常重要的作用。

    2.基于信息融合的威胁防护预警技术及其应用

    在信息化的战场,数字化信息装备对当前态势应具备一定的感知能力,为我方主动进攻提供辅助的信息服务。通过对当前状态的感知分析,对处于潜在的、没有直接发现的或没有能够预见的威胁进行警示,避免人脑一时疏忽贻误战场的有利时机带来威胁。拟研究的防护预警系统就是基于信息融合技术、图像处理技术、信号检测技术的智能分析模块,可在平时及战时提供智能化的来自内外部的威胁预警信号,有利于提高部队作战值勤的安全性和士兵的生命保障,有利于提高士兵的作战能力,在战场上赢得更大的主动权。系统主要由外部威胁预警模块和士兵状态(内部)预警模块组成,前者主要用于对来自外部的威胁目标进行分析预警,后者则用于对士兵生理状态的评价预警,以为士兵或部队提供必要的安全防护警示信号。

    3.卫勤C4I系统及其关键技术模块的研究

    移动数据库与情报信息获取技术的研究:在21世纪,无论是战时还是平时,以军事应用为目的的各种数据库在运行,这些数据库中隐含着丰富的我们没有发现的知识、信息或者情报。因此,有必要研究在野战条件下移动数据库的智能检索技术,通过信息搜索、数据挖掘、信息智能处理技术获得以前未有的信息和知识,甚至是一种新的情报,从而为指挥员提供新的决策依据。

    4. 特殊战场环境下(如夜战)伤员寻找、救护和后送技术的研究 随着高新科学技术的发展,特别是红外技术、激光技术、热成像技术和毫米波雷达技术等夜视技术的发展及在军事领域的广泛运用,军队的夜战能力有了很大提高,对拥有高技术夜视装备的一方,夜间成为“单向透明”的战场。夜间作战有利于夜视装备占优势的一方隐蔽行动企图,减少伤亡,出奇制胜,能以较小的损失换取比昼间更大的战果,因而夜间成为信息化作战的主要时间段。自海湾战争以来的几次战争,其作战行动主要在夜间进行。如1991年的海湾战争,美军巡航导弹有80%在夜间发射,并取得了84%的预期效果;“沙漠之狐”行动,美英出动飞机600余架次,其中300多架次也是在夜间进行。夜战减员的大量增加对伤员的寻找、救护和后送带来一系列困难。我们拟利用各种先进的及成熟的图像技术如红外、热敏、激光及音频等信号探测处理技术,对夜战条件下伤员的寻找、后送等相关技术进行探索研究。

    二、 生物医学工程方面

    1. 原有研究的继续

    继续深入在单光子放射成象(SPECT)及高分辨率PET成像的定量重建等方面的研究及其在心脏、脑功能诊断等方面的应用,特别是解析算法的临床实验验证。拟与医院核医学科室及SPECT/PET厂家合作,将研究结果实用化。

    在锥形束乳腺CT成像方面,完成对基于平板探测器的低剂量锥形束三维乳腺CT的可行性研究,提出相应的X-线技术参数,源运动轨迹等系统参数设置及快速重建算法,探讨系统的最优软、硬件配置。并与生产厂家合作,开发研制乳腺CT机原型。

    2. 低剂量CT成像系统的研制

    由于X-CT的辐射剂量主要由系统扫描参数决定,我们拟在原有工作基础上,对影响CT投影数据噪声特性的主要因素,包括X-线管电流、组织特性、系统配置等进行系统的分析测试,建立噪声模型,并根据噪声模型设计有效的滤波算法,更为准确地滤除低剂量CT投影数据中的噪声,获得适用于临床诊断处理的重建图象,实现低剂量CT。由于拟提出的噪声处理系统主要由软件构成,可直接用于现有CT设备,因而可望有广泛临床应用前景。

    3. 医学可视化与计算机辅助诊断(CAD)研究

    随着计算机技术的发展,医学图像可视化技术通过将最新的图形图像技术与医学成像系统相结合,为临床诊断分析、手术方案选择、整体疗效评价提供了全新的无创技术手段,近年来得到了极大的关注和发展。我们通过将所掌握的图形图像技术与临床实际结合,拟为临床科室提供专业的可视化及CAD解决方案。可根据病患的病理特点建立三维模型,针对具体病理情况制订个体化的治疗方案,从而克服原有诊断及设计工具的缺陷,提高相关疾病的临床诊断与治疗水平。

    4. 生理系统的仿真与建模

    仿真与建模作为对人体生理系统机理研究的重要手段之一,近年来在药物动力学、生物信息学等方面取得了很大的进展,本方面的研究将在原有可模拟人体各部位血液动力学变化的心血管系统数字模型基础上,结合动物实验及医学最新发展,建立一个人体生理功能柔性仿真平台,可仿真超重、正常及微重力情形下的循环反应,从系统角度探讨对生命机理的认识,重点将放在高敏捷性飞行多变重力环境、人体脑循环的仿真上,争取二年内获国科金资助。同时将与相关医学基础科室合作,开展生物信息学方面特别是系统信息学方面的研究。

 
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