生物医学工程学杂志
Journal of Biomedical Engineering 생물의학공정학잡지
- 主管单位: 四川省科学技术协会
- 主办单位: 四川大学华西医院 四川省生物医学工程学会
- 影响因子: 0.43
- 审稿时间: 1-3个月
- 国际刊号: 1001-5515
- 国内刊号: 51-1258/R
- 论文标题 期刊级别 审稿状态
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脊椎段老龄化对椎骨皮质骨力学行为的影响分析
椎骨皮质骨的断裂风险会随着年龄的增加而增大,然而目前老龄化对皮质骨断裂影响的机制尚不明确.本文的研究目的是探明脊椎段老龄化对皮质骨应变的影响规律.文中建立了2种不同程度老龄化(中度老龄化和完全老龄化)的有限元脊椎段模型,这些老龄化的脊椎段模型是通过改变椎间盘的几何形状和脊椎各组成部分的材料属性生成的,然后将它们与作者之前研究中的一个健康脊椎段有限元模型进行了对比.为了研究哪一种情况对皮质骨的应变影响更大,本文分别建立了两种有限元模型比较方式:一种只改变脊椎材料属性,另一种只改变椎间盘的几何形状.研究结果表明,皮质骨的应变随着老龄化而增大;相比于椎间盘几何形状改变,脊椎材料属性的改变对皮质骨应变的影响更大.本研究结果或可说明,对于预防和治疗椎骨皮质骨断裂,增强脊椎强度是更有效的方式.
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基于PCI-1240运动控制卡的肢体康复训练控制系统的实现与软件设计
本研究开发了一种基于坐姿的下肢康复运动控制系统,该系统包括下肢外骨骼机构、电机驱动控制电路、运动控制程序等.通过6个电机为髋、膝、踝关节转动提供动力,采用PCI-1240运动控制卡作为控制核心,实现了下肢各关节重复性转动训练和步态康复训练的速度、角度和运动时间的精确控制和调节.本文试验结果表明,该运动控制系统能很好地满足下肢功能障碍患者重复性康复训练运动的需求.本文为康复训练机器人中运动控制系统提供了更多的方法数据,可促进工业自动化设备向医疗领域转变,有利于康复机器人的更进一步研究.
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基于波形时域特征和动态差分阈值的脉搏波传导时间检测算法
针对传统脉搏波传导时间(PTT)检测方法对脉搏波(PPG)信号幅值变化敏感、计算量大等问题,提出了一种综合波形时域特征和动态差分阈值的PTT检测算法.采用动态差分阈值检测心电(ECG)信号R波,根据波形时域特征缩短脉搏波信号主波检测区间,利用R波检测脉搏波信号主波,从而计算PTT.利用美国麻省理工学院MIMIC数据库和实验室实测数据对上述算法进行验证.结果表明,该方法能够准确地提取特征点并检测出PTT,对实测和数据库样本的PTT检测准确率分别为99.1%和97.5%,效果优于传统检测方法.
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基于表面肌电信号的小儿脑瘫步态活动段检测研究
本文采用小儿脑瘫患者步行时下肢的表面肌电信号(sEMG),对其步态运动的特征参数进行分析,拟达到对小儿脑瘫患者的临床严重程度进行评估的目的.首先采用综合轮廓法(IP)、样本熵(SampEN)和平滑非线性能量算子(SNEO)三种方法分别检测仿真步行状态下,下肢双侧腓肠肌激活时的sEMG信号,并对这些算法得到的结果进行精度和运算时间的比较研究,后确定了三种算法中性能比较优良的SNEO算法,然后再利用实测的小儿脑瘫患者的sEMG信号,对患儿步态活动段进行检测和标定.研究结果表明:三种算法在sEMG步态活动段的划分中精度的差异没有统计学意义,但SNEO算法具有运算速度快的优点,适用于sEMG信号的步态活动段检测;小儿脑瘫患者的脑瘫程度与其sEMG信号的步态活动段平均长度呈正相关关系,三种不同程度脑瘫患儿的步态活动段长度差异具有统计学意义.通过本文研究结果,我们提出或许可以考虑将步态活动段平均长度作为一种评估脑瘫程度的辅助定量化指标的新思路.
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负载王不留行黄酮苷纳米纤维作为创伤敷料的研究
本文采用静电纺丝制备了负载王不留行黄酮苷的聚乙烯醇苯乙烯吡啶盐(PVA-SbQ)/玉米醇溶蛋白(Zein)纳米纤维,对纳米纤维的表面形貌和结构进行了观察,并对其进行了生物相容性评价.将负载王不留行黄酮苷的PVA-SbQ/Zein纳米纤维作为实验组,以凡士林纱布为对照组,建立小鼠皮肤损伤模型,对两种敷料在小鼠皮肤上的修复作用进行组织切片观察.实验结果表明,成功制备了负载王不留行黄酮苷的纳米纤维并呈现良好的形貌;负载黄酮苷的PVA-SbQ/Zein纳米纤维对L929细胞无毒害作用,且黄酮苷的存在可以促进细胞黏附生长.基于PVA-SbQ/Zein/黄酮苷纳米纤维膜的创伤愈合材料对小鼠伤口愈合的效果要优于凡士林纱布.
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窦管交界锥度对生物瓣影响的脉动流实验研究
为了探究窦管交界直径呈现不同锥度角对于人工生物瓣膜性能的影响,对窦管交界不同锥度角的主动脉根部模型进行脉动流实验研究.通过三维打印方法制作窦管交界锥度角分别为0度、1度、3度和5度的4组主动脉根部模型.将人工生物瓣膜装配在主动脉根部模型上,在脉动循环模拟系统中进行不同心搏出量条件下的脉动流实验测试.心率设定为70次/分,脉动流流动速率分别为2~7 L/min.在每个脉动流流动速率条件下测试10个心动周期并将结果取平均值.实验结果显示,主动脉根部窦管交界不同锥度的模型,跨瓣压差符合国内标准,均在10 mm Hg之内;窦管交界锥度对于返流百分比存在影响,较小的窦管交界锥度有利于降低返流百分比;在心搏出量较小的情况下,较小的窦管交界锥度有利于增大有效开口面积,而在心搏出量较大的情况下,较大的窦管交界锥度有利于增大有效开口面积.实验结果表明,在临床手术过程中,对于心搏出量较低的情况,建议多考虑较小的窦管交界锥度;而对于心搏出量较高的情况,建议多考虑较大的窦管交界锥度.
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18氟-氟代脱氧葡萄糖与18氟-氟代胸腺嘧啶用于吉西他滨联合顺铂治疗非小细胞肺癌动物模型的早期疗效监测比较
非小细胞肺癌(NSCLC)约占肺癌的80%以上,吉西他滨联合顺铂已成为目前治疗NSCLC的一线化疗方案.本研究旨在探讨18氟-氟代脱氧葡萄糖(18F-FDG)和18氟-氟代脱氧胸腺嘧啶(18F-FLT)的小动物正电子(microPET)显像早期监测吉西他滨联合顺铂治疗NSCLC疗效的价值.以荷Lewis肺癌的C57BL/6小鼠作为动物模型,实验组给予吉西他滨加顺铂联合化疗,对照组给予等量生理盐水处理.分别在治疗前和治疗后第3天进行18F-FDG和18F-FLT的microPET显像,观察实验组及对照组动物肿瘤体积及18F-FDG、18F-FLT摄取的变化.显像结束后处死部分小鼠,取肿瘤组织进行苏木精-伊红(HE)染色及抗原Ki67免疫组化染色.与对照组相比,实验组的肿瘤生长明显受到抑制(P<0.05).在实验组中,18F-FLT的大标准化摄取值(SUVmax)从治疗前的o.59±0.05下降至治疗后第3天的0.28±0.05,结果显示差异具有统计学意义(P<0.05),而18F-FDG的SUVmax从治疗前的4.35±0.46下降至治疗后第3天的4.02±0.47,结果显示差异不具有统计学意义(P>0.05).组织学结果显示,在采用吉西他滨加顺铂治疗后,肿瘤增殖指标抗原Ki67出现明显下降(P<0.05).HE染色提示化疗后肿瘤组织中有较多坏死细胞及炎性细胞.本研究结果提示,18F-FLT比18F-FDG能够更早期监测吉西他滨联合顺铂治疗NSCLC的效果;此外,18F-FLT受化疗后肿瘤组织中的炎症反应干扰更小.
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基于交替方向乘子法的广义交互LASSO模型用于肝脏疾病分类
肝脏疾病特征及交互特征对于肝脏疾病的分类具有重要意义,本文在交互小绝对收缩和选择算子(LASSO)模型的基础上,研究了广义交互LASSO模型并与其他可用于肝脏疾病分类的方法比较.首先,本文建立了广义交互逻辑斯特(logistic)分类模型,在模型参数中添加LASSO罚函数,然后将模型参数通过交替方向乘子法(ADMM)求解,得到模型系数的稀疏解.后将测试样本代入模型,按照大概率进行分类结果统计.通过将本文方法应用在肝脏失调数据集和印度肝病数据集的数据实验结果表明,交互特征的模型系数不为零,这说明交互特征对分类存在贡献.终结果表明,本文提出的广义交互LASSO方法的正确率要优于交互LASSO方法,也优于传统模式识别方法,可将广义交互LASSO方法推广应用到其他疾病的分类问题上.
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自组装短肽GFS-4作为细胞三维培养及心肌梗死修复支架材料的研究
本研究探索自组装短肽GFS-4在心肌细胞三维培养中的应用效果及其对心肌梗死区域的组织修复作用.通过圆二色谱仪分析短肽GFS-4的二级结构,原子力显微镜检测短肽GFS-4自组装的微观形态.将GFS-4自组装形成的纳米纤维支架作为心肌细胞三维培养材料,观察心肌细胞的生长状况;建立大鼠心肌梗死模型,加入水凝胶GFS-4研究其对心肌梗死修复的效果.结果发现,GFS-4自组装形成的二级结构主要为β折叠;自组装24h后形成致密的纳米纤维支架;心肌细胞三维培养结果表明心肌细胞在GFS-4水凝胶中生长状况良好;心肌梗死体外修复实验发现,短肽GFS-4水凝胶支架可缓解心肌梗死区域组织坏死.自组装短肽GFS-4作为新的纳米支架材料,可用于细胞三维培养和心肌梗死区域组织修复.
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基于体表心音的左心室血压预测方法研究
本文以心音特征为基础,实现了连续的左心室收缩压预测.通过对3只比格犬进行实验,以肾上腺素诱发心脏血流动力学发生变化,然后同步采集实验犬的心音、心电、左心室血压等信号,共获取了28组有效数据.通过提取心音特征,借助人工神经网络实现了反推左心室收缩血压,获得了较好的预测效果.本研究在较大的血压动态变化范围内,得到了绝对误差均值仅为7.3 mm Hg、预测血压与测量血压的平均相关系数为0.92的实验结果.研究结果显示,本文所述方法有助于实现无创的左心室血流动力的连续监测.
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用于出血性脑卒中诊断的微波脑部成像仿真
本文介绍了一种用于出血性脑卒中诊断的微波脑部成像仿真.首先利用DebyeⅡ公式对人体脑组织与血块的电磁特性进行研究,确定成像的微波频段.在此基础上进行电磁特性仿真的脑部模型构建,设计一款工作在1.7 ~4 GHz的超宽带Vivaldi天线用于微波信号发射与接收.Vivaldi天线围绕脑部模型旋转,发射并接收微波信号.采用对称位置消噪法消除接收信号的强背景噪声,利用共焦成像方法进行成像.从成像结果中能够清晰分辨出出血块的位置,位置误差达到1 cm以下.
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cAMP/Ca2+信号通路在红景天苷诱导骨髓间充质干细胞向神经元细胞定向分化中的作用和机制
本研究旨在探讨cAMP/Ca2+信号通路在红景天苷诱导骨髓间充质干细胞(BMSCs)向神经元细胞定向分化中的作用机制.将骨髓间充质干细胞株D1细胞分为空白对照组和红景天苷诱导组,空白对照组细胞加入不含药物的等量D/F12完全培养液,诱导组细胞加入含有100 mg·L-1红景天苷的D/F12完全培养液分别作用24、48和72 h.运用RT2 Profiler PCR Array方法检测红景天苷诱导BMSCs不同时间后cAMP/Ca2+信号通路中差异表达的基因.实验表明,红景天苷分别诱导BMSCs 24、48和72 h后,与空白对照组比较,表达有差异的基因共38个,其中上调基因23个,下调基因15个,经过筛选上调较显著的基因有4个:DNA损伤诱导因子3(Ddit3)、热休克蛋白5 (Hspa5)、磷酸酶1调节亚单位15a (Ppplrl5a)、前列腺素内过氧化物合酶(Ptgs2);下调显著的基因有4个:胰高血糖素(Gcg)、白细胞介素2(Il2)、肿瘤坏死因子(Tnf)、生长激素抑制素(Sst).这些基因可能对红景天苷诱导BMSCs向神经元细胞的定向分化具有一定影响.
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肝脏特异敲除腺苷酸活化蛋白激酶小鼠模型的建立
腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)与肝癌等肿瘤发生、发展有关.然而这方面的研究大都是基于体外细胞实验或小鼠移植瘤模型开展的.本文介绍一个运用白蛋白启动子驱动Cre (Alb-Cre)转基因,通过基因重组技术成功构建基因型为AMPKα1-/--Alb-Cre的转基因小鼠模型,肝脏特异表达的Cre重组酶在转基因小鼠中实现对肝脏AMPKα1特异性高效敲除.肝脏AMPKα1敲除后不影响小鼠的生长、繁殖及肝脏的结构.肝脏特异敲除AMPKα1小鼠模型的成功构建,为实现在动物整体水平对AMPK与肝脏代谢或肝癌的发生、发展的关系等方面的研究提供了基础.
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多种自然声对类单频耳鸣声的掩蔽效果研究
本文主要研究以自然声作为掩蔽信号能否缓解类似单频信号的耳鸣声带来的烦扰.文中将四种自然声、粉红噪声以及窄带噪声作为掩蔽信号,单频信号模拟类单频耳鸣声作为被掩蔽信号,比较以上提及的多种掩蔽信号的掩蔽效果.作为研究的基础,自然声并不一定要完全掩蔽单频信号,而是要减轻烦扰度.试验结果显示,水流声和雨声对于单频信号都是较为有效的掩蔽信号.对于不同频率的单频信号,同一种掩蔽信号在掩蔽效果上略有差异.该研究结果初步证实了利用自然声进行类单频耳鸣掩蔽的可行性,对改进耳鸣掩蔽治疗中的掩蔽信号具有参考意义.
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18氟-氟代脱氧葡萄糖正电子发射计算机断层显像在原发性肝细胞肝癌诊治中的研究与应用
肝细胞肝癌为常发癌症,发现时多属中晚期,进展快,治疗效果差,死亡率高.18氟-氟代脱氧葡萄糖正电子发射计算机断层显像(18F-FDG PET/CT)能够发现早期病灶,对肝细胞肝癌患者的诊断、治疗及预后有着重要影响,尤其是在对转移灶的检出和复发的监测等方面具有明显优势.但18F-FDG PET/CT显像存在肝细胞肝癌显像效果欠佳、诊断率较低等不足,充分认识18F-FDG PET/CT显像的优势和局限性,才能够为肝细胞肝癌患者提供更好的临床诊断和治疗依据.本文就18F-FDG PET/CT显像在肝细胞肝癌诊治中的研究与应用作一简要介绍.
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基于脑网络连接的实时功能磁共振成像神经反馈技术研究进展
实时功能磁共振成像(rt-fMRI)技术的发展为基于脑血液动力学水平的神经反馈技术提供了基础,并为认知神经科学的研究带来新的机遇与挑战.随着大脑高级神经机制研究的深入,基于rt-fMRI的神经反馈技术正从早期单一脑区的调节向更符合人脑功能活动的脑网络连接的调节发展,并有望成为rt-fMRI神经反馈的发展趋势.文中首先对基于rt-fMRI的神经反馈技术的基本原理和发展情况进行了介绍,然后重点讨论了基于脑网络连接的rt-fMRI神经反馈技术的研究现状,包括研究思路、实验方法和研究结论等,后对该领域发展存在的问题进行了讨论和展望.
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从谵妄的血清生物标志物探讨谵妄发生机制
谵妄是由多种影响因素引起大脑皮质功能障碍而发生的急性认知功能紊乱.目前关于谵妄病理生理机制的基础研究较少.谵妄生物标志物的研究有助于阐明其病理生理机制,且对其诊断、严重程度分级及远期结局预测有着重要意义.本文回顾了谵妄相关的三类血清生物标志物的研究进展:①风险标志物:谵妄发作前在血清中出现或增高表达,包括血清化学物、基因标志物等.②活性标志物:谵妄发生时增高表达,恢复时表达水平降低,包括乙酰胆碱、血清抗胆碱能活性、5-羟色胺、血清氨基酸、褪黑素、白细胞介素和C-反应蛋白等炎症标志物.③终产物:根据疾病的严重程度或结局呈比例升高,包括S-100β、神经元特异性烯醇酶等.以上三类标志物有助于我们进一步探讨谵妄的发生机制.
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在细胞水平上调控骨重建的相关研究进展
骨重建是一个不断进行骨吸收与骨形成的平衡动态过程,需要成骨细胞和破骨细胞的紧密配合,并经由复杂的旁分泌和自分泌途径,被相关调节蛋白紧密地调控.骨细胞、骨被覆细胞、骨巨噬细胞以及血管内皮细胞在基础多细胞单位(BMU)中均通过配体-受体复合物的细胞信号网络参与到骨重建调节过程中.此外,T淋巴细胞和B淋巴细胞通过处于骨微环境中的分泌型和膜结合型因子,也参与到骨重建过程中,在骨免疫中调节骨的内稳态.在骨重建的过程中,常由于BMU中的细胞间连接被破坏,导致多发骨质疏松症和其他骨疾病发生.本文主要从细胞水平上描述骨重建过程中的细胞间联系、分子基础和新型旁分泌或偶联因子,了解骨重建过程和相关基因,有助于对骨质疏松等骨科疾病的药物开发奠定基础.
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听觉稳态反应产生机制研究进展
听觉稳态反应(ASSR)是某种周期性连续刺激模式下,在头皮上记录的听觉及相关神经活动信息.在特定条件下,ASSR反应比瞬态反应更易引出,具有独特的临床应用价值,但目前ASSR的产生机制尚存争议,影响相关应用的推广和深化.随着新的处理技术和研究成果的出现,现在认为ASSR主要和线性叠加以及频率挟带理论有关.根据当前研究进展和我们的工作贡献,本文特别对此加以梳理和评论,指出高刺激率瞬态信号重建技术可望促进稳态反应产生机制的研究.
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基于机器视觉下的皮肤老化分级研究
皮肤老化是人体衰老进程中明显的标志,对其进行定性或定量评价具有重要意义,并可广泛应用于人体衰老程度研究以及抗衰老措施功效评价等领域.针对传统人为皮肤老化分级的主观性,本文探索用自组织映射(SOM)神经网络实现对皮肤老化程度的自动分级.首先,采用便携式数码显微镜获取人体前臂腹侧皮肤图像,经图像处理分析,提取皮肤纹理参数:皮沟平均宽度和交点个数,用于表征皮肤纹理老化的变化情况;其次,将纹理参数值输入SOM神经网络,用于网络训练学习及分级.结果显示,本文所设计的基于机器视觉下的皮肤老化评价方法,与人工方法相比较,分类一致率达80.8%,可实现较为客观且快速的皮肤老化分级.
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生物组织非接触光声层析成像
在光声成像中,超声信号通常需要采用接触传感器探测,这使其在很多应用中受到很大的限制,如脑功能成像.为了替代接触探测器实现非接触的光声层析成像(NCPAT),激光干涉技术被用于远程获取超声信号.本文搭建了非接触光声层析成像系统,系统采用波长为532 nm、能量17.5 mJ/cm2的激光作为光声激发源,激光外差干涉仪作为光声信号的远程探测系统,对实际生物组织模型进行了旋转几何的光声信号探测.利用激光外差干涉仪探测到的光声信号,进行反投影算法的图像重建.实验结果表明在具有组织散射特性的模型中,激光外差干涉仪在2.25 MHz带宽(峰值下15 dB强度的信号宽带)下,NCPAT成像系统可以识别500 μm直径的黑色微球,并实现了在强散射介质中多层结构的光学对比成像.这将扩展光声和超声在体成像在生物医学领域的应用范围.
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γ显像在层析分离及蛋白分子位点密度测定中的应用
本文用放射性核素标记以及单光子发射型计算机断层(SPECT)γ显像的方法,进行E-选择素蛋白分子位点密度测定,以探讨其实用价值.采用Indogen法对E-选择素蛋白分子抗体进行125I标记,标记产物经G25葡聚糖凝胶层析柱分离纯化,对分离出的样品排列在塑胶试管架上,用SPECT进行平面显像并定量分析.制备不同浓度的E-选择素标准溶液,将放射性计数换算为位点密度,作蛋白量位点密度标准曲线.标记产物经SPECT定量分析,E-选择素抗体标记率为78%;不同浓度样品饱和曲线显示,当浓度在0~1 mg/mL浓度范围时,得标准曲线为y=6 045.7x-51.166,决定系数R2=0.997 9.研究结果表明,γ显像在放射性标记产物分析及位点密度测定时有一定实用价值.
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应用遗传算法优化神经网络的致死性心电节律辨识算法研究
致死性心电节律的辨识和分类是自动体外除颤仪的关键任务.本文对已存在的心电节律辨识算法提取出的21个特征值进行了回顾性研究,并基于这些特征值构建了一个遗传算法优化的反向传播神经网络.以数据库提供的l 343例心电信号样本用于实验.实验结果表明,本文构建的神经网络在对窦性节律、心室颤动、室性心动过速、心脏停搏4类心电信号的辨识分类上有很好的表现,在测试集上的平衡准确性高达99.06%;相较已存在的算法,辨识性能更好.将该算法应用在自动体外除颤仪上,将进一步提高除颤前节律分析的可靠性,终提高心脏骤停的存活率.
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基于像素特征学习的磁共振图像中β淀粉样蛋白沉积信息检测算法
β淀粉样蛋白(Aβ)沉积是阿尔茨海默症(AD)的重要防治靶点,在脑中及早发现Aβ蛋白沉积是AD早期诊断的关键.磁共振成像(MRI)是一种理想成像方式,但不能直接显示图像中存在的沉积信息.本文基于过滤式和封装式的选择模式引入链式智能体遗传算法(CAGA)、主成分分析(PCA)、支持向量机(SVM)和随机森林(RF),构建6种特征学习分类算法,通过像素特征优选来实现Aβ蛋白沉积信息(分布)的检测.首先,分割脑磁共振(MR)图像中的脑组织;然后提取脑组织中的像素值形成像素特征向量;接着设计特征学习分类算法对像素实现特征优选,并基于投票机制得到一组终优特征向量;后采用弹性映射方法将优像素特征向量映射到脑MR图像上,并标记出对应的像素点,从而显示出Aβ蛋白沉积的分布.实验结果表明,本文的像素特征学习方法可提取并显示Aβ蛋白沉积信息,高分类准确率可达到80%以上,表明该方法是可行和有效的.本文从脑MR图像中检测的Aβ沉积信息将有助于提高基于MR的AD诊断准确率.
年 | 期数 |
2018 | 01 02 03 04 05 |
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 05 06 z1 |
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 Z1 |
1998 | 03 |