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基于荧光磁性孢子的微型机器人实时追踪技术用于艰难梭菌毒素的远程检测
摘要： 尽管已有大量研究和临床检测手段，但开发一种快速、直接且低成本的常见胃肠道疾病相关细菌毒素检测方法仍是一项重大挑战。基于运动追踪的微纳米机器人检测技术因"动态化学反应"的加速效应，在化学与生物传感领域展现出巨大潜力。本研究描述了利用荧光磁性孢子基微型机器人（FMSMs）作为高效移动传感平台，用于检测患者粪便中艰难梭菌（C. diff）分泌的毒素。这些微型机器人通过直接沉积磁性纳米颗粒并在多孔天然孢子表面包覆传感探针，实现了快速低成本合成。得益于天然孢子、磁性Fe3O4纳米颗粒与功能化碳纳米点的协同效应，制备的FMSMs能在数十分钟内对艰难梭菌培养上清液乃至感染患者的实际临床粪便样本实现选择性荧光检测，表明其对艰难梭菌毒素具有快速响应、良好选择性和高灵敏度特性。
关键词： 生物传感、实时追踪、艰难梭菌毒素、基于荧光磁性孢子的微型机器人、远程检测
更新于2025-09-23 15:22:29
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基于膈肌视差分析的肝脏肿瘤放射治疗无基准标记追踪方法 第二部分：临床数据验证研究
摘要： 治疗肝脏肿瘤时必须考虑运动管理。一种有效方法是实时肿瘤追踪，可通过射波刀?机器人放射外科系统借助同步呼吸追踪系统实现。该系统利用千伏级影像、LED标记点、红外摄像头及手术植入的基准标记物来追踪呼吸影响下的肿瘤位置。但采用侵入性手术植入基准标记物可能导致并发症。我们先前的模拟研究已证明，在规律呼吸运动下使用数字模体验证无基准标记追踪技术的可行性。本研究旨在通过不规则呼吸周期的数字模体数据及射波刀环境下的临床数据，进一步验证这一创新方法。 方法沿用先前模拟研究流程：获取数字模体与四位患者单次呼吸周期的腹部四维CT数据集，为每个呼吸相位生成对应角度（+45°或-45°）的数字重建放射影像（DRR）。通过边缘检测算法识别各DRR图像的肺-膈肌边界轮廓，MATLAB程序测定每个呼吸相位的靶区重心作为验证基准。采用人工神经网络建立模型（模体4组/患者6组），关联膈肌位置与靶区三维坐标。通过留一法交叉验证，以均方根误差（RMSE）评估模型精度。 结果模体数据平均RMSE为1.05±1.14毫米；患者数据中+45°投影平均RMSE为2.13±1.79毫米，-45°投影为2.26±2.40毫米。验证显示RMSE值与四维CT重建误差及肺-膈肌边界至靶区的距离密切相关。 结论本研究提出并验证了无基准标记的呼吸运动实时追踪方法。结果表明：通过现有千伏级影像获取的肺-膈肌边界信息，无需金标即可准确预测肿瘤位置。这种基于膈肌差异分析的方法经临床可接受误差验证，具备替代基准标记物的临床应用潜力。
关键词： 肝脏肿瘤，实时追踪，4D XCAT体模，膈肌，图像引导放射治疗，4DCT
更新于2025-09-23 15:21:01
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使用Vive追踪器实现虚拟现实中的实时身体追踪
摘要： 得益于虚拟现实（VR）技术的近期进步，娱乐、教育和康复领域涌现出大量创新应用。这些应用的核心目标是增强用户"置身"虚拟环境的沉浸感。通过实时追踪用户骨骼动作，可实现虚拟化身与用户动作的同步。尽管当前主流设备已实现一定程度的身体追踪，但多数方案受限于高延迟或精度不足的问题。由于缺乏位置和旋转数据，现有VR应用通常无法准确呈现用户动作。本文提出一种基于Vive追踪器的低延迟精准身体追踪方案，适用于VR应用场景。通过HTC Vive头显与Vive追踪器组合，我们实现了虚拟化身动作尽可能平滑、快速且精确的动画渲染，从而打造沉浸式VR体验。评估显示该方案能以6.71±0.80毫秒的超低端到端延迟，合理精度地同时追踪关节旋转与位置数据。凭借近乎无感的延迟和精准追踪能力，本方案可实时呈现用户动作以实现更深层的沉浸效果。
关键词： 全身虚拟化身，实时追踪，逆向运动学，低延迟，虚拟现实，HTC Vive追踪器
更新于2025-09-10 09:29:36