人体肠道动力性能指数提取及微型无创检测机器人系统的研究

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1、上海交通大学博士学位论文人体肠道动力性能指数提取及微型无创检测机器人系统的研究姓名：迟冬祥申请学位级别：博士专业：精密仪器及机械指导教师：颜国正;丁国清20030301上海交通大学博士学位论文人体肠道动力性能指数提取及微型无创检测机器人系统的研究摘要慢传输型便秘是一种遍及全球困扰着各个年龄层次各种职业人群的疾病与肠道动力性能有密切关系肠道动力性能是消化系统重要的生理功能它的研究依赖于人体消化道正常生理状态下运动生理参数的监测分析肠道动力性能的研究对于科学正确地认识消化器官的物理化学运动探索研究各生理量之间的关系评定消化道的功能对消化系统疾病的早期诊断及防止消化器官的恶性病变具有十分

2、重要的意义由于目前对健康人肠道动力性能正常数据掌握不全面及对生理状态下肠道运动参数各种变化不完全了解因此仍缺乏对肠道动力性能科学客观公认的金标准本文试图解决人体肠道运动性能的评价标准以及人体消化道运动生理参数获取方法问题还可以推广到对慢传输型便秘等相关肠道动力型疾病进行诊断和对动力性药物的特性及病人对某些药物运用后的效果进行评定等方面本文以慢传输型便秘的诊断为线索围绕着肠道动力性能的诊断展开研究在肠道压力数据特征选取数据特征聚类分析肠道动力I上海交通大学博士学位论文性能指数提取应用动力性能指数辅助肠道动力性能诊断以及无创微型机器人辅助测量方面进行了探索性工作研究的创新点如下在数据特

3、征选取的研究中对结肠压力数据建立时间序列模型提取了有助于辨识正常与异常结肠动力的12个时域和频域特征参数这种压力数据的特征表达方法有利于读图自动化方便快速诊断,并为定量分析肠道动力性能打下基础在数据特征聚类分析和动力性能指数提取以及辅助诊断的研究中应用自组织特征映射的方法表明这12个特征可以作为表征肠道动力性能的参数由于特征参数较多数据量较特征参数个数来说显得过于稀疏对正常与异常压力数据的辨识极为不利更不利于简化诊断过程因此应用遗传算法和自组织特征映射算法通过自定义的适应值函数确定了一组具有最好聚类特性的特征作为反映肠道动力性能的特征组这就是新的肠道动力性能指数MIsMIs从时域频

4、域两个方面比较全面地表达了肠道压力为确定肠道动力性能提供了新的量化标准虽然这一标准还是基于自组织特征映射方法的但它为迅速准确地诊断肠道动力疾病奠定了基础又使用正常肠道压力数据和异常压力数据训练基于MIs的学习矢量量化神经网络应用这一网络对各个肠段的压力数据进行判别再结合相应的位置信息确定病变部位就达到了诊断的目的这种方法可望在将来进一步的研究之后得到应用II上海交通大学博士学位论文在微型无创机器人辅助测量方面鉴于以往的肠道测压方法容易造成患者的痛苦和不适引起患者心理上的拒绝从而也影响测量的准确性本文基于尺蠖运动原理提出了微型机器人辅助测压方法研究了微型机器人的运动特性并就微型机器人

5、携带压力传感器自动进入肠道和检测肠道内部压力的问题作了前期研究工作这种方法可以减轻患者的痛苦和不适将为取得可靠数据并辅助诊断做出贡献最后又对从有线机器人到无线机器人的发展中遇到的问题作了讨论并提出了微型机器人在人体中定位的新方法这种定位方法结合人体特点以最少的元件实现最佳定位功能为寻找好的定位手段提供了新思路最后对全文做了总结提出了未来的研究工作内容关键词结肠压力便秘肠道测压肠道动力性能动力性能指数辅助诊断III上海交通大学博士学位论文RESEARCHESONEXTRACTIONOFHUMANCOLONICMOTILITYINDEX&MICRO-ROBOTICSYSTEMFORNO

6、N-INVASIVEINSPECTIONABSTRACTBeingakindofworldwideillnesswhichtroublespeopleofdifferent agesandoccupations,constipationhasacloseconnectionwithcolonic motility.Colonicmotilityfunctionisanimportantfunctionofdigestive systemandresearchofcolonicmotilityfunctiondependsonmonitoring andanalyzingofphys

7、iologicalparametersundernormalconditionsandis ofimportancetoevaluatethefunctionofdigestiveorgans,torecognize therelationshipofdifferentphysiologicalparameters,toassessthe digestivefunctions,todiagnosethedigestiveillnessandtopreventthe m