本项目将研制一套软硬件一体化的医学图像处理与三维重建系统产品，该产品由三大部分组成，包括： 高性能、大容量、适合处理医学图像的硬件平台； 针对医学图像处理裁剪后的专用Linux操作系统；综合医学图像处理与三维重建的医疗专业应用系统。 成果性能：三维重建速度快、重建的图像真实、精细，操作方便。 应用范围：CT、MRI等医学图像处理与三维重建虚拟手术

项目简介： 表面等离子共振（SPR）生物传感技术是近年来迅速发展起来的 用于分析生物分子相互作用的一项技术。这种检测手段与传统方法比 较，具有样品不需要纯化、标记，并且可以实时、动态、高灵敏检测 等优点，因此 SPR 传感器在很多领域具有广阔的应用前景，如疫苗 研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物开发、基因测序、案件 侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等。本项目的目的是研制 一种基于 SPR 技术的光机电一体化系统。 我校于 1999 年开始从事有关方面的研究，2004 年底研制完成了 第一套单通道 SPR 生物医学检测试验系统。最近几年中，我们针对被广泛采用的棱镜耦合结构 SPR 传感器存在的不足，课题组在天津 市科技攻关培育项目、国家基金及天津市科技支撑计划重点项目的支 持下，研制成功基于传感芯片的多通道 SPR 生物医学检测实验系统。 这种新颖的集成化结构具有明显的技术优势，而且符合 SPR 传感系 统小型化、仪器化的发展趋势，为系统最终产品化奠定了基础。目前 已经完成仪器化，结构设计及操作便利方面还需进一步完善，以便使 非专业人员能够完成操作；数据分析算法及软件需要进一步开发，以 达到实用化。 技术水平及应用前景 所开发的试验系统已经达到了国际先进水平，申请专利两项。产 品化后，可以用于疫苗研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物 开发、基因测序、案件侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等， 具有很好的应用及市场前景。 首先，一套智能化的 SPR 生物医学检测分析系统的批量生产成 本预计为 10 万元人民币左右，而国际上同类产品（瑞典 BIAcore 公 司生产）的最低售价为 10 万美元左右。可见，SPR 生物医学检测分 析系统是一种高技术含量、高附加值的产品。 其次，SPR 生物医学检测分析系统中的传感耦合部件因其进口成 本很高，目前还是一种半消耗品，即每完成一次测试后需作再生处理， 这样可重复使用几次，然后予以更换；即使这样，单次检测成本也在 200 元人民币以上。本项研究可以将传感耦合部件集成为便于批量生 产的传感芯片，可大幅降低成本。再生技术的研究成功，可以进一步 降低使用成本；若能大批量生产，在成本很低的情况下，也可实现一 次性使用。预计每个芯片的批量生产成本不到 50 元人民币，售价如 果为 100 元人民币，单次检测的成本将大幅降低。这样，一方面便于系统的推广应用，另一方面传感芯片作为一次性消耗品，需求量极大， 由耗材产生的利润也是非常可观的。 另外，我们还可以在此项研究的基础上，进一步开发适合于药物 靶标、药物开发、案件侦破、环境监测、食品安全检验以及兴奋剂检 测等其它众多领域进行检测分析的系列产品，其巨大的经济效益和社 会效益是不言而喻的。 

项目成果/简介:表面等离子共振（SPR）生物传感技术是近年来迅速发展起来的用于分析生物分子相互作用的一项技术。这种检测手段与传统方法比较，具有样品不需要纯化、标记，并且可以实时、动态、高灵敏检测等优点，因此 SPR 传感器在很多领域具有广阔的应用前景，如疫苗研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物开发、基因测序、案件侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等。本项目的目的是研制一种基于 SPR 技术的光机电一体化系统。 我校于 1999 年开始从事有关方面的研究，2004 年底研制完成了第一套单通道 SPR 生物医学检测试验系统。最近几年中，我们针对被广泛采用的棱镜耦合结构 SPR 传感器存在的不足，课题组在天津市科技攻关培育项目、国家基金及天津市科技支撑计划重点项目的支持下，研制成功基于传感芯片的多通道 SPR 生物医学检测实验系统。这种新颖的集成化结构具有明显的技术优势，而且符合 SPR 传感系统小型化、仪器化的发展趋势，为系统最终产品化奠定了基础。目前已经完成仪器化，结构设计及操作便利方面还需进一步完善，以便使非专业人员能够完成操作；数据分析算法及软件需要进一步开发，以达到实用化。应用范围:所开发的试验系统已经达到了国际先进水平，申请专利两项。产品化后，可以用于疫苗研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物开发、基因测序、案件侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等，具有很好的应用及市场前景。 首先，一套智能化的 SPR 生物医学检测分析系统的批量生产成本预计为 10 万元人民币左右，而国际上同类产品（瑞典 BIAcore 公司生产）的最低售价为 10 万美元左右。可见，SPR 生物医学检测分析系统是一种高技术含量、高附加值的产品。 其次，SPR 生物医学检测分析系统中的传感耦合部件因其进口成本很高，目前还是一种半消耗品，即每完成一次测试后需作再生处理，这样可重复使用几次，然后予以更换；即使这样，单次检测成本也在200 元人民币以上。本项研究可以将传感耦合部件集成为便于批量生产的传感芯片，可大幅降低成本。再生技术的研究成功，可以进一步降低使用成本；若能大批量生产，在成本很低的情况下，也可实现一次性使用。预计每个芯片的批量生产成本不到 50 元人民币，售价如果为 100 元人民币，单次检测的成本将大幅降低。这样，一方面便于系统的推广应用，另一方面传感芯片作为一次性消耗品，需求量极大，由耗材产生的利润也是非常可观的。 另外，我们还可以在此项研究的基础上，进一步开发适合于药物靶标、药物开发、案件侦破、环境监测、食品安全检验以及兴奋剂检测等其它众多领域进行检测分析的系列产品，其巨大的经济效益和社会效益是不言而喻的。

表面等离子共振（SPR）生物传感技术是近年来迅速发展起来的用于分析生物分子相互作用的一项技术。这种检测手段与传统方法比较，具有样品不需要纯化、标记，并且可以实时、动态、高灵敏检测等优点，因此 SPR 传感器在很多领域具有广阔的应用前景，如疫苗研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物开发、基因测序、案件侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等。本项目的目的是研制一种基于 SPR 技术的光机电一体化系统。 我校于 1999 年开始从事有关方面的研究，2004 年底研制完成了第一套单通道 SPR 生物医学检测试验系统。最近几年中，我们针对被广泛采用的棱镜耦合结构 SPR 传感器存在的不足，课题组在天津市科技攻关培育项目、国家基金及天津市科技支撑计划重点项目的支持下，研制成功基于传感芯片的多通道 SPR 生物医学检测实验系统。这种新颖的集成化结构具有明显的技术优势，而且符合 SPR 传感系统小型化、仪器化的发展趋势，为系统最终产品化奠定了基础。目前已经完成仪器化，结构设计及操作便利方面还需进一步完善，以便使非专业人员能够完成操作；数据分析算法及软件需要进一步开发，以达到实用化。

中试阶段/n该项目主要针对开源CT 医学影像数据和多中心合作单位提供的多模医学影像数据，采用人工智能技术和自主研制的深度学习算法对心脏左心室、肿瘤等CT 影像数据进行全自动分割，验证了所研制算法在该项目计算机辅助肿瘤智能诊断应用中的有效性，为项目产业化实施奠定了方法基础。成果的先进性或独特性：针对不同类型的医学影像感知设备，设计针对性强的机器学习智能算法；国内同类研究中首次采用“双盲评估+验证”的科研方法对影像数据进

表面等离子共振（SPR）生物传感技术是近年来迅速发展起来的用于分析生物分子相互作用的一项技术。这种检测手段与传统方法比较，具有样品不需要纯化、标记，并且可以实时、动态、高灵敏检测等优点，因此SPR传感器在很多领域具有广阔的应用前景，如疫苗研制、疾病诊断、疾病治疗、药物靶标、药物开发、基因测序、案件侦破、环境检测、食品安检以及兴奋剂检测等。本项目的目的是研制一种基于SPR技术的光机电一体化系统。 我校于1999年开始从事有关方面的研究，2004年底研制完成了第一套单通道SPR生物医学检

该系统基于各级医疗系统的影像科研临床应用基础及各类院校影像教学大 纲而开发，贴合各级诊疗机构日常诊疗习惯和院校教学大纲需求，方便教师对各 类影像图片的展示和教学，能更好的让学生全面对各类影像进行阅片、报告书写 练习，以及熟悉临床应用及诊疗流程，有利于训练学生的影像技能操作能力及就业。

金英杰-医学教育机构是医学考试改革后全国从事医学考试培训的专业机构之一。业务涵盖医学执业资格、继续教育、技术实操、人才输出及就业等医学领域。 自2006年成立以来，经过多年的文化沉淀和发展。聚集了一大批北京大学医学部、首都医科大学、协和医科大学、解放军总医院等高校及医院的专家教授。金英杰已经成为医学考试培训界的驰名品牌。

 PACS（Picture Archiving and Communication Systems）是医学影像计算机存档与传输系统的简称，是近年来随着数字成像技术、计算机技术和网络技术的进步而迅速发展起来的、旨在全面解决医学影像的获取、显示、存贮、传送和管理的综合系统。本设计方案完全遵循DICOM3.0国际标准（Digital Imaging and Communications in Medicine），符合医院的工作流程习惯，并可根据医院的实际需求提供整套的PACS解决方案，以满足医院实用、具有良好的扩展性和柔软性。 以读片诊断中心（PACS Station）为中心可组建PACS系统的各个模块，如下图所示。具体的PACS项目可根据医院的规模和投资的大小构成，组建不同级别的PACS系统。   1、放射与核医学影像中心 该模块将医院的CT、MR、DSA、CR、DR、RF等数字影像设备获得的标准DICOM影像传输到PACS系统，进行存储、管理，并通过读片中心显示和诊断。它遵循DICOM3.0国际标准，可以将所有满足该标准的数字影像设备轻松地接入PACS系统，具有无限的可扩展性。 2、视频设备 该模块将超声、内窥镜、病理等视频设备获得的非DICOM影像通过DICOM网关转换成DICOM影像，接入PACS系统。 3、登记与管理 该模块完成病人及其检查项目的登记、预约、病历管理、科室管理和系统维护等功能。包括放射科登记、核医学登记、超声登记、内窥镜登记、病理登记、急诊登记等。 4、DICOM照相输出 该模块将PACS系统中病人的DICOM影像和诊断结果进行编辑，通过激光相机打印，输出胶片。还可以将病人的胶片通过高精度扫描仪转换成DICOM数字影像，输入到PACS系统中。 5、诊断读片报告中心 该模块是PACS系统的核心部分，可以完成调阅病历和查询病人检查状态、阅读各种检查的影像资料、编辑诊断结论和审核等功能。诊断读片工作站具有强大的影像处理功能，可以对图像进行多模式调入、锁定、调节窗位窗宽、放大/缩小、移动、旋转、图像测量、标注、动态播放、伪彩、滤波、均衡、反相、拷贝、导出等操作，支持双屏浏览，内含放射影像描述专家系统，帮助医生快速生成诊断报告。 6、PACS影像存储中心 该模块由PACS服务器和RAID磁盘阵列构成，实现PACS影像的海量存储和自动备份管理。RAID磁盘阵列实现TB级的在线影像存储，可管理医院3－5年的影像资料。可外接CD－R、DVD－RW或磁带机，实现历史影像资料的离线存储。所有在线和离线影像均由数据库统一管理。     7、WEB发布与远程诊断 该模块通过WEB服务器实现B/S方式的影像资料的共享，医生工作台只需IE网络浏览器而不需要安装其他软件，即可浏览影像资料和诊断结论，方便临床和门诊医生。 8、HIS互连 该模块可根据医院现有HIS系统结构，实现PACS系统和HIS系统的互连。 本次开发包括上述的1至6模块，7和8模块作为本系统未来的可扩充功能。 读片诊断工作站（PACS Station）是PACS系统中的核心模块，其他的模块都是为它服务的。它接受和管理所有数字影像设备送来的DICOM影像，从数据库中获取病人的信息，在高精度影像显示器上显示检查的图片资料，对病灶部位的重要影像进行一系列操作，并帮助医生做出最后的诊断。系统结构如图所示。 “管理工作站”负责将病人的基本信息、检查申请和医嘱输入PACS数据库。病人在CT（或者MR、DSA、RF、CR、DR等）做完检查后，检查的影像资料通过DICOM网关PACS Station的DICOM服务器。DICOM服务器将资料存入工作站的影像文件库的同时，通知数据库影像的位置和修改工作流（Workflow）的状态。最后，医生通过读片诊断工作站（PACS Station）主程序，从数据库读取病人信息，从影像文件库读取检查影像并显示，使用该工作站提供的工具对影像资料进行调入、调窗、放大、缩小、移动、旋转、测量（长度/角度/面积）、标注等一系列的操作，键入诊断结论并输出。 适合于中小型医院、县级医院、医学院和大学的附属医院等。 主要技术指标：  PACS Station的主要技术指标如下： 1、PACS Station支持的医学影像的分辨率和灰阶值 医学影像模式 分辨率 灰阶值 X射线 2048x2048 12 CT 512x512 12-16 DA或DF 512x512 8-12 1024x0124 2048x2048 MRI 256x256 12 NMI 64x64 8-16 128x128 256x256 US 64x64 16-32 128x128 2、影像分割模式：有1x1，1x2，2x2，2x3等四种模式（用户可自定义）。 3、调窗：支持鼠标快速调窗；精细调窗；窗宽调节等。 4、影像大小调节：支持 l  无级缩放：缩放倍数无限可调； l  放大镜：在鼠标所在处出现一个方框，方框可自由移动，框内图像被放大一倍； l  图像满幅显示：恢复到图像被载入时的初始状态； l  原始大小显示：被选中的图像以实际物理大小显示。 5、图像移动与翻转：支持 l  图像移动：用鼠标按住图像，直接拖动； l  图像翻转：可水平镜像和垂直镜像翻转； l  图像旋转：可按顺时针或逆时针方向0－360度任意旋转。 6、图像测量：支持以下方式 l  点测量：显示鼠标所在点的CT值（或灰度值）以及坐标； l  长度测量：显示鼠标给定的两点间的长度； l  面积测量：可按矩形、椭圆形和任意多边形显示和测量面积，并显示测量区域CT值的最大、最小、均值等统计参数。 7、图像标注：可用一条标注斜线和矩形方框指向一图像区域，在方框中可输入标注文字。 8、图像动态播放：可按键：“播放”、“暂停”、“首帧”、“前一帧”、“后一帧”等连续显示一个序列的图像。 9、图像处理：支持 l  图像伪彩：对原始黑白灰度的图像，按一定的映射关系转成彩色，增强显示效 果； l  图像增强：通过对比度的线性展宽，提升高灰阶值像素的灰度，抑制低灰阶值 像素的灰度，达到增加对比度的效果； l  中指滤波：显示中指滤波后的图像； l  直方图均衡：显示直方图均衡后的图像，增强原图像中较暗的部分，增强细节； l  反相：显示负片效果的图像。 与国内外技术水平及价格比较： 成果鉴定认为，该PACS系统的各项技术指标已经达到了国际同类产品的先进水平。而系统造价只有进口产品的五分之一到十分之一。 市场应用前景： 根据市场权威部门统计，我国县级以上医院每年用于PACS系统的投资都在50亿人民币以上，并且平均每年以20％的速度递增。市场前景非常客观。

南开大学机器人与信息自动化研究所从1992年开始研制用于生物工程的微操作机器人系统，完成国内第一台样机，此后的系列样机，均取得较好的应用效果。此项成果于1999年获得国内最早的微操作机器人系统整体发明专利，并于2001年12月获2000年度天津市技术发明一等奖，2003年3月获2002年国家技术发明二等奖。近年来，针对我国在生命科学研究中对自动化精密仪器与设备的迫切需求，在已有研究成果的基础上，机器人所致力于开发“面向批量细胞转基因及克隆操作的显微注射系统”，该系统具有显微镜全局视野