北京生物医学工程杂志
Beijing Biomedical Engineering 북경생물의학공정
- 主管单位： 北京市卫生健康委员会
- 主办单位： 北京市心肺血管疾病研究所
- 影响因子： 0.47
- 审稿时间： 1-3个月
- 国际刊号： 1002-3208
- 国内刊号： 11-2261/R
- 论文标题 期刊级别 审稿状态
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计算机辅助骶髂关节螺钉优通道自动规划技术研究
目的 经皮骶髂关节螺钉内固定是治疗骨盆骨折的重要手段,由于骶髂关节周围解剖结构复杂,骶髂关节螺钉的误置容易损伤重要血管和神经.手术机器人以其高精度、稳定性好、安全度高的特点,越来越多的运用在经皮骶髂关节螺钉手术中.但目前的手术机器人只能解决精确定位问题,手术规划仍然依赖医生手动完成.本研究旨在基于数字建模与几何规划,研究个性化的骶髂关节螺钉优通道自动规划方法,实现自动化、定量化、优化的螺钉通道规划.方法 将14套骶髂关节螺钉术后骨盆CT导入Mimics 17.0中,分割出骨盆模型用于自动规划;计算术后螺钉位置,作为手动规划结果进入对照组.将骨盆模型导入自动规划模块,手工指定螺钉通道起点和终点的种子点,自动生成起点和终点点阵,联接任意起点和终点构成一条螺钉通道.遍历所有螺钉通道,以体素模型布尔运算的方法筛选出完全位于骨性结构中的通道作为安全通道,再定义通道周围表面点到通道中心线的短距离为通道安全度,选出安全通道中安全度高的一条作为优手术规划.结果 对比实验中,10例S1骶髂关节螺钉自动规划安全度为6.339 mm±1.499 mm,优于手动规划安全度2.482 mm±1.571 mm,差异有统计学意义(P<0.001);10例S2骶髂关节螺钉自动规划安全度为5.777 mm±1.250 mm,优于手动规划安全度1.784 mm±1.531 mm,差异有统计学意义(P<0.001).S1骶髂关节螺钉自动规划优良率为100％,手动规划优良率80％;S2骶髂关节螺钉自动规划优良率为100％,手动规划优良率60％.结论 实验结果表明本研究提出的自动规划方法能够实现个性化的骶髂关节螺钉优通道自动规划,规划结果明显优于手动规划,为骨科手术的自动规划方法研究提供了新的思路.
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基于可伸缩窗视差生成的开放手术视频虚拟视点合成算法
目的 本文为了提高开放手术视频的视差图质量,减少虚拟视点中空洞,提升虚拟视点主观质量,提出基于可伸缩窗视差生成的虚拟视点合成算法,为医学专家和医学生获得身临其境的手术示教和手术指导提供了可能.方法 根据场景内容特点确定匹配窗口大小并进行立体匹配,生成手术场景视差信息;基于深度绘制原理,针对手术场景的特性填充空洞,获得手术场景虚拟视点图像,并对虚拟视点的主观质量进行评估.结果 与固定窗方法相比较,本文算法生成的虚拟视点图像中术野内物体边缘较光滑,存在较少伪影.结论 本文算法生成的手术虚拟视点视频取得了较高的主观质量,为观看者提供了更好的观看体验.
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脑电中眼电伪迹的自动识别与去除
目的 为改善脑电中眼电伪迹的去除效果,基于脑电的非平稳性和模糊特点,提出一种将离散小波变换与二阶盲辨识相结合,并以模糊熵为眼电伪迹判别准则的眼电伪迹去除方法.方法 首先,采用离散小波变换对含噪的脑电信号进行多分辩分析,获得平稳性更好的多尺度小波系数;进而,选择同层的小波系数构成小波系数矩阵,并基于二阶盲辨识对其盲源分离,得到源信号的估计;进一步以模糊熵为判别依据,实现眼电伪迹的自动判别与剔除.实验数据采用BCI Competition IV公开数据库,使用信噪比、相关系数及均方根误差等常用伪迹判别指标进行衡量.结果 本文方法相对于常用的眼电伪迹去除方法在多个性能指标上均取得大值.结论 本文提出的眼电伪迹去除方法,实现了眼电伪迹的自动精确判断与剔除,并表现出很好的稳定性.
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基于膈肌重建的表面肌电信号采样点实验与分析
目的 膈肌表面肌电信号是评价呼吸功能的客观指标之一,在采集过程中,电极放置位置的不同对膈肌表面肌电信号的质量有很大的影响,因此需要对放置采集电极的位置科学定位以获得较好质量的膈肌肌电信号.方法 首先以某健康受试者的深呼、深吸两相下的CT图像为依据,通过医学建模软件Mimics重构膈肌深呼、深吸两相下的模型,测量并对比各自的膈肌长度参数,获得深呼、深吸两相下膈肌与肋骨的公共重合区域即对合区域,以此确定体表采集位置的范围.其次,设计膈肌表面肌电信号采样点实验,在上述位置上,采用64通道阵列电极获得同一健康受试者深呼吸时的肌电信号,计算各采样点去除心电噪声后的运动/静息比(Rij),并以此评价所采集的膈肌表面肌电信号的质量.结果通过采样点实验验证膈肌模型与Rij分布的一致性,进一步确定了膈肌表面肌电信号采集的较佳位置.结论 人体右侧腋前线与第8～9根肋骨间,采集的膈肌肌电信号质量较好,并且略远离心脏的右侧区域采集到的信号更好.
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基于关联规则算法的慢性阻塞性肺疾病及其协同发病分析
目的 研究慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)的发病规律及与其他疾病的协同发病现象,为COPD的主动预防提供数据支持.方法 采用统计分析及关联规则挖掘对云南省某三甲医院2013～2015年的住院病案首页数据中的COPD案例进行分析,研究COPD患者的共同特征.采用经典的APRIORI关联规则算法在MODELER软件中建模,研究COPD和其他疾病的协同发病规律.结果 COPD患者年龄集中在61岁以上(83.9％),职业集中在离退休人员(59.5％),男性偏多(80.3％);关联规则挖掘结果中COPD和高血压同时发生的有3834例,支持度45.2％.COPD和慢性肺源性心脏病同时发生的实例有3766,支持度44.4％.COPD和冠状动脉粥样硬化心脏病同时发生的有2001例,支持度23.6％ 结论 COPD高危人群为61岁以上的男性离退休人员,与COPD协同发病的疾病频率高的为高血压、慢性肺源性心脏病等心脑血管疾病,这对主动预防和治疗COPD和相关疾病具有重要作用,同时也对研究疾病间的协同发病现象提供思路,可以推广到其他疾病的研究.
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基于运动学和肌电特征的脑瘫爬行运动功能异常分析与评估
目的 探索基于运动学和肌电特征的脑瘫患儿爬行运动功能异常量化评估方法.方法 以儿童手膝爬行作为研究对象.首先,利用动力学传感器和表面肌电检测技术,提取可有效描述爬行运动强度、稳定性、肌肉激活水平以及拮抗肌对协调性等功能状态特征参数;然后,针对多通道数据特征对爬行运动功能进行整体量化评估时存在的数据冗余现象,利用主成分分析(principal component analysis,PCA)算法进行特征融合,提出基于特征距离比的脑瘫患儿爬行运动异常量化评估方法.结果 对17名健康儿童和22名脑瘫患儿开展了爬行运动分析,发现PCA特征融合可有效减少多维特征中的冗余信息,基于融合特征距离比的方法可有效描述脑瘫患儿的爬行运动异常.结论 本文提出的基于运动学和表面肌电特征距离比的方法,为脑瘫患儿爬行功能异常的量化评估提供了可能.
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不同情境下医院应急资源配置的仿真研究
目的 合理化医院应急资源配置,可使医院在应急救援中更好地完成任务,而SIMIO模型具有快速且灵敏的模拟能力,可用来探讨医院应急资源配置.方法 基于某医院现有的应急资源配置和应急流程,建立了SIMIO模型.随后根据某医院接受地震伤员的情况,模拟出几种不同的医院应急情境,对现有资源配置的合理性进行研究.结果 对仿真结果中出现患者等待时间过长以及医务人员实际工作时间过长的情境进行合适的资源补充研究.结论 运用该模型可以对不同情境下医院应急资源配置进行定量分析,分析结果可以让医院在制定相关应急预案时可以得到更多的数据支持.
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硅酸镁纳米空心球的制备及对蛋白质负载和释放性能的研究
目的 空心结构的硅酸镁纳米材料因其较大的比表面积和丰富的介孔结构在生物医学领域逐渐受到重视.本文采用模板法制备硅酸镁纳米空心球,并分析其生物相容性、降解性能及对蛋白质的负载和释放性能,以研究其在蛋白质药物递送方面的潜在应用.方法 以纳米二氧化硅为模板,采用牺牲模板法制备了硅酸镁纳米空心球.采用透射电镜、扫描电镜、动态光散射粒度仪、X射线衍射仪等对制备材料的形貌和结构进行了详细表征.采用CCK-8实验检测制备材料的细胞毒性.此外,通过紫外-可见光谱仪分析了制备材料对蛋白质的吸附和释放行为,并分别采用Langmuir,Freundlich和Temkin三种等温吸附模型对蛋白质的具体吸附行为进行了详细分析.结果 理化性质表征显示制备材料形貌规整,大小较为均一,比表面积较大(412.35 m2/g).细胞实验中,当硅酸镁纳米空心球在250μg/mL的高浓度条件下,细胞存活率也在90％左右.降解实验表明,制备材料在酸性条件下能达到约80％降解.蛋白质负载与释放实验中,当蛋白质浓度为3.2 mg/mL时,负载量达到225 mg/g;负载的蛋白质在中性和酸性条件下均可以释放出来,尤其在酸性条件下累计释放量更多.吸附模型分析结果表明,蛋白质的吸附符合Freundlich等温线模型.结论 硅酸镁纳米空心球具有良好的生物相容性和降解性能,并且对蛋白质具有很好的负载和pH响应的释放行为,作为载体在生物医学领域如蛋白质等生物分子的递送方面具有广阔的应用前景.
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基于末端牵引式康复机器人的定量化上肢运动功能评估研究
目的为在现有基于末端牵引式康复机器人训练系统基础上建立定量化上肢运动功能评估系统,本文设计了基于画圆和直线两类运动任务的定量化上肢运动功能评估参数并通过不同运动方向的人机交互试验验证评估参数的有效性.方法在已有康复机器人的软硬件系统基础上,通过交互软件设计了用户控制摇杆末端进行画圆与画直线两类人机交互任务.8位志愿者参与了试验.通过对于电机运动参数采集与分析设计用于定量化评估上肢运动能力的评估参量,进一步使用统计学t检验结合对画圆的顺、逆时针组和画直线的外围线组与倾斜线组之间进行对比研究,利用统计学方法验证所设计的评估参数的有效性.结果针对8名志愿者的逆时针画圆运动圆度偏移量分值(91.64±3.45)均明显高于顺时针运动圆度偏移量分值(87.84±3.98).针对志愿者的点到点直线运动试验中轨迹长度差与大法向偏移量在外围线组的数值明显低于倾斜线组,平均速度与平均加速度在外围线组的数值明显高于倾斜线组,平均法向偏移量、末端精准定位能力与完成时间在不同方向直线组之间没有明显的数值差异.结论本文设计的圆度偏移量可有效表征健康成人在操作康复机器人进行画圆运动时的上肢运动功能,轨迹长度差、大法向偏移量、平均速度与平均加速度可有效评估点到点画直线运动时的上肢运动功能.对比已有相关研究发现人体上肢在相对身体不同位置时对于运动控制的能力会有区别,可能与上肢功能位相关.
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45S5生物活性骨组织支架3D打印制备及性能研究
目的 为了制备出能满足骨组织工程需要的具有一定机械强度和成骨引导功能的生物活性骨组织支架,本文拟采用45S5生物活性玻璃为原料,利用光固化成型(digital light processing,DLP)3D打印方法和高温烧结来制备出三维多孔活性骨组织工程支架,并对其成型效果和机械性能进行分析验证.方法 选取45S5生物活性玻璃为原料,混合光敏树脂后,采用DLP制备三维网格状支架,再通过优化的烧结工艺制备出骨组织工程生物活性支架.采用扫描电镜、万能实验机等方法分析支架的形貌及结构特征,并研究生物支架的孔隙率和力学性能.结果 该方法以比其他支架制备方法更加精确的模型复原能力制备出具有预设复杂多孔结构的生物活性支架,支架孔径为400μm左右,孔隙率达到55.79％,抗压强度为10～14 MPa,能够满足骨组织工程支架的要求;支架表面有均匀密布的孔径约0.5μm的微观孔,与宏观孔隙配合,能提高骨组织的修复能力.结论 该方法制备的生物活性支架可运用于骨组织工程应用中.
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下肢康复机器人控制系统研究进展
下肢康复机器人可以帮助患者进行科学有效的步态训练,而控制系统作为整个设备的核心部分,其性能的好坏直接影响康复训练的稳定性.因此,对下肢康复机器人控制系统的归纳总结能够为了解控制系统的研发现状及进一步研究提供重要参考.本文结合国内外研究现状对下肢康复机器人控制系统进行分类,总结典型控制系统的原理和特点,并对该领域的未来发展趋势进行了预测和展望.
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弹簧圈栓塞治疗脑动脉瘤的血流动力学数值模拟研究现状
弹簧圈栓塞术是目前普遍应用的脑动脉瘤治疗手段,近年来关于脑动脉瘤血流动力学数值模拟研究逐渐深入.基于医学图像的数值模拟在脑动脉瘤的诊断、治疗方面具有很大的潜力.文章首先介绍了影响脑动脉瘤栓塞术的血流动力学参数、计算流体力学方法,然后对比分析了多种弹簧圈栓塞脑动脉瘤的数值模拟方法.多数研究者采用了简化的方法,如采用牛顿血液模型、刚性或非刚性血管壁、定常流环境及弹簧圈的等效模拟等方法,这些方法得出的结果与采用流固耦合方法、脉动流、非牛顿血流模型及真实弹簧圈模型得出的结果存在差异.后对弹簧圈栓塞治疗脑动脉瘤血流动力学研究进行了总结和展望.
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手部康复机器人技术研究进展
手部康复机器人主要用于手部运动功能障碍患者的康复治疗和日常生活辅助,通过康复辅助训练的手段提高患者手部运动功能,其结构以及控制方式是影响患者康复效果的主要因素.因此对手部康复机器人的结构及控制方式进行总结能为以后的研究方向提供重要参考.本文首先对人体手部特性进行分析,然后对国内外近四年手部康复机器人的结构、手部数据采集方式以及控制模式进行了分类和综述,后分析了现有手部康复机器人的不足之处,并提出便携的柔性手部康复机器人将会成为研究热点.
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科研综合管理系统的设计与应用
随着我国科研实力的不断增强,科研项目和科研成果的迅速增长,传统的科研管理模式面临严峻挑战.北京市心肺血管疾病研究所采用综合管理系统解决在科研管理中遇到的问题,并介绍了系统包含的主要模块及其应用.该管理系统实现了信息资源的共享,提高了科研综合管理方面的能力.
| 年 | 期数 |
| 2019 | 01 |
| 2018 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2017 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2016 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2015 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2014 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2013 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2012 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2011 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2010 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2009 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2008 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2007 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2006 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2005 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2004 | 01 02 03 04 |
| 2003 | 01 02 03 04 |
| 2002 | 01 02 03 04 |
| 2001 | 01 02 03 04 |
| 2000 | 01 02 03 04 |
| 1999 | 01 02 03 04 |
