中国生物医学工程学报杂志
Chinese Journal of Biomedical Engineering 중국생물의학공정학보
- 主管单位： 中国科学技术协会
- 主办单位： 中国生物医学工程学会
- 影响因子： 0.61
- 审稿时间： 1-3个月
- 国际刊号： 0258-8021
- 国内刊号： 11-2057/R
- 论文标题 期刊级别 审稿状态
-
载牛血红蛋白纳米微囊中高铁血红蛋白含量的控制
高铁血红蛋白(metHb)含量是影响血液代用品携氧、释氧性能的主要因素之一.以市售的牛血红蛋白(Hb)冻干粉(90%以上已氧化)为原料,采用强还原剂连二亚硫酸钠将metHb还原成亚铁状态,进一步采用溶剂扩散-挥发复乳化法制备载牛Hb聚合物型纳米微囊血液代用品.研究制备过程中不同工艺条件对微囊中metHb含量的影响,并对制备过程的工艺参数进行优化.结果表明,连二亚硫酸钠与牛Hb摩尔比为2:1时原料中metHb基本被还原.制备过程中较低的乳化强度(如初乳采用超声波输出功率27W作用12s、复乳采用10000r/min匀浆乳化1.5min),油相中水溶性溶剂丙酮的加入及嵌段了PEG链段的聚合物能有效抑制Hb氧化,通过优化工艺终使微囊内metHb含量从原料的90%以上降为8.6%,使其具备良好的携氧、释氧性能.该方法是控制微囊型血液代用品中metHb含量,进而实现其高效携氧、释氧功能的理想途径.
-
用于肝癌介入治疗的术中三维超声导航系统
目前,介入治疗越来越多地被应用到肝癌患者的治疗中,相对于传统手术而言,介入治疗是一种简单、安全、有效的治疗方法.由于超声图像具有实时性,其被广泛地应用到介入治疗手术过程的导航.但是,在二维超声引导下,手术过程中病灶区域靶点的定位以及手术器械的精确放置难以达到实践的要求.本研究描述了用于肝癌介入治疗术中三维超声导航系统,该系统不仅可以提高穿刺路径规划,而且能够跟踪穿刺针并且实时的切片图像.通过试验证明,该系统穿刺精度可控制在5mm之内.该系统的应用可以准确定位病灶区域,精确放置手术器械,提高了手术的效果.
-
超声多普勒管壁搏动和血流信号的分离研究
本研究提出利用经验模式分解(EMD)算法分解混叠有管壁成分的超声多普勒血流信号来实现管壁搏动和血流信号的分离.该方法首先将混叠有管壁搏动的超声多普勒血流信号分解为少量有限的分量,即内模函数(IMFs),然后根据管壁搏动信号与血流信号的功率比变化曲线,用比值法自动确定并去除低频管壁博动成分.在仿真实验中用提出的方法处理模拟的多普勒信号,对于靠近管腔内壁的血流信号其在频域功率谱上的相对误差为50%,在时域幅度的相对误差为45%,与高通滤波器方法的相对误差95%相比,准确性得到提高.基于个人计算机用C语言编程实现提出的算法,对实际采集的人体颈动脉多普勒信号可实现实时分离处理.结果表明:基于经验模式分解的滤波方法能有效客观地滤除管壁搏动信号,更准确地保留低频血流信号成分.
-
基于多层Mumford-Shah向量模型的彩色视乳头图像杯盘重建、分割与度量
基于多层Mumford-Shah向量值图像分割、去噪与重建模型(HMSMv)和光滑样条曲线拟合技术,提出了一种用于计算机辅助青光眼诊断的视乳头图像视杯和视盘重建、分割与度量的新方法.首先,采用HMSMv分割和重建视杯和视盘;然后,基于重建的视乳头图像,结合青光眼视乳头图像杯、盘的先验知识,提取视杯和视盘特征矩形和边缘特征点;后,采用光滑样条曲线拟合技术,重建被血管遮挡的视杯和视盘部分边缘,并计算杯盘比等病理特征参数值.不同青光眼病人的视乳头图像杯盘重建、分割与度量实验结果表明,该方法能克服噪声污染、血管遮挡、光照不均匀、对比度小、个体间差异大等视网膜图像分割中固有的困难,并有效重建、分割与度量青光眼彩色视乳头图像中的视杯和视盘.
-
基于柔性形态学与聚类算法的X光胸片肺部分割
近年来,在医学领域里,计算机辅助诊断(CAD)技术以其高效的实用性已备受人们关注.对于X光胸片来说,肺部区域的分割是计算机辅助检测胸腔疾病的首要步骤.本研究提出一种自动的肺部分割方法.首先采用柔性形态学滤波进行初始分割,然后用结合先验知识的聚类算法进行二次分割.通过在两组不同图像(计算机X线摄影、传统X光胶片)中仿真测试,平均灵敏度和特异性可达89.39%和92.82%,该方法在保持高分割灵敏度的同时,提高了分割的特异性.
-
基于小分散系数与旋转变换的EP信号自适应盲提取方法
诱发电位对于诊断神经系统损伤和病变具有重要的意义.传统的EP信号提取与分离方法中,通常认为EP信号中混入的EEG等噪声是高斯分布的.近年来一些研究表明了EEG信号具有一定的非高斯特性,而Alpha稳定分布可以更好地描述实际应用中所遇到的具有显著脉冲特性的EEG噪声.本研究提出了一种适用于EP信号分离提取的基于小分散系数准则与旋转变换的算法,即通过分散系数的小化,从而使估计误差的平均幅度达到小,再利用Givens矩阵求解混矩阵.计算机模拟和分析表明,这种算法在分数低阶Alpha稳定分布背景噪声条件下,具有良好韧性,对EP信号可有效进行分离提取.
-
利用有限差分算法研究开颅术对头皮电位分布的影响
本研究在三层同心球模型上利用有限差分法求解开颅手术后的脑电正问题,通过与开颅术前脑电正问题的解进行比较,研究颅骨上的洞对头皮电位分布的影响.仿真试验表明,颅骨开洞对头皮电位分布的影响程度取决于偶极子源的位置和方向:径向偶极子源位于洞正下方时,洞对头皮电位分布的影响大;而切向偶极子源靠近洞边缘时的影响大.
-
一种改进的Capon波束形成算法在超声成像中的研究
与传统的延时叠加法相比,Capon自适应波束形成算法,在医学超声成像中具有更好的空间分辨率.但是超声回波信号的强相关性以及Capon算法对方向向量误差的敏感性,限制了其广泛应用.本研究介绍一种改进方案,采用空间平滑法去除回波信号的相关性,通过对角线加载法增强Capon算法的稳健性,并针对合成发射孔径数据的特点,提出双次稳健Capon算法处理.仿真和实验结果表明,改进后的Capon算法在成像的空间分辨率上有很大提高.
-
5-氟尿嘧啶载自组装水凝胶纳米粒的制备及体外释放
本实验以乙酰化普鲁兰(PA)为基质材料,采用透析法制备新型自组装水凝胶纳米粒,用以增强5-氟尿嘧啶的药物靶向性及药物选择活性,从而达到降低其毒副作用的目的.用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、动态光散射仪(DLS)和场发射扫描电镜(FE-SEM)对其进行表征.分别测量不同浓度、温度以及储存时间下,PA纳米粒的粒径的变化情况,以研究环境因素的改变对PA纳米粒的粒径及其粒径分布的稳定性影响.使用透析方将5-氟尿嘧啶(5-FU)物理包封于自组装纳米粒中,并模拟人体环境进行了体外释放研究.结果表明,PA纳米粒在不同环境条件下,粒径基本保持恒定,具有良好的稳定性;PA纳米粒的粒径在100nm左右,具有良好的表面球形度且分布均匀;不同环境条件变化下,粒径基本保持恒定,具有良好的稳定性;在18h内,5-FU释放量达70%左右,具有明显的缓释作用.乙酰化程度越低,5-FU的缓释效果越好,但载药量略有下降.PA纳米粒是非常具有应用前景的新型5-FU药物载体.
-
病态噪声识别特征参数的优化选择
为提高病态嗓声识别效率,本研究首次采用主分量分析方法对目前常用的27个噪声特征参数进行了优化分析,考察了仅用少数主分量参数的识别效果及其分量数对结果的影响;同时根据参数对病态噪声信息敏感程度,使用正交试验法优选出9个较优特征参数,其识别率即可达到原27个参数的识别结果.经两种方法对参数进行优选后识别率分别达到97.23%和98.10%,显著高于未经优选、使用全部27个参数的92.10%识别率.研究结果表明:原27个参数中,2/3的参数不能很好地反映嗓声的病态变化特征,使用优选的含有大量病态嗓声信息的少量特征参数即可大幅提高病态嗓声识别效率.
-
细胞电参数对内外膜跨膜电位影响的仿真研究
基于球形单细胞多层介电模型,提出了细胞电参数对内外膜跨膜电位影响的计算方法.仿真分析了细胞膜、细胞质、核膜、细胞核质的电导率和介电常数对内外膜跨膜电位的影响.结果表明:细胞膜跨膜电位主要受细胞质电导率和细胞膜介电常数影响,细胞质电导率越大,细胞膜介电常数越小,细胞膜跨膜电位就越大;核膜跨膜电位主要受细胞质和核质电导率、核膜介电常数的影响,细胞质和核质电导率越大,核膜介电常数越小,核膜跨膜电位越大.仿真结果为确定细胞内电处理肿瘤疗法的适应症提供了一定的理论指导.
-
后置导轮对人工轴流心脏泵的影响分析
后置导轮在人工轴流心脏泵工作过程中具有至关重要的作用,为了研究其对心脏泵的影响,利用计算流体力学(CFD)的方法,详细分析了后置导轮对人工轴流心脏泵工作情况的影响.通过对轴流心脏泵内整个流场的数值模拟,讨论了引入后置导轮后,轴流心脏泵的压强增量、效率、工作情况以及流体受力等重要参数的变化.计算结果表明:引入合适的后置导轮能够改善流场分布,限制出流的速度方向,提供足够的静压增量,有利于传输血液,同时基本保持了泵的效率不降低.因此,在人工轴流心脏泵设计过程中引入后置导轮是必要的,但需要对后置导轮的参数进行严格的分析.
-
虚拟现实技术中的肝脏构建及其相关研究
目的:基于X86架构开发的一套用于肝脏的教学、影像诊断与治疗的专业软件系统(VROL).方法:利用MAYA为三维建模工具,以DirectX3D技术为主要的虚拟技术,人工智能、J2EE网络通信技术为辅助手段,在计算机平台上建立肝脏模型.结果:采用前沿的建模技术、人机交互技术和数据库系统,建立了一个关于肝脏的虚拟现实工作平台,实现了在虚拟工作台上对人体肝脏进行交互式的三维可视化.结论:本研究为远程医疗和教学提供了切实可行的解决方案,给虚拟环境下的肝脏研究提供广阔的应用空间,可以明显地提高相关的医学教育教学质量.
-
氨基葡萄糖和壳寡糖对去势大鼠血液生化指标的影响
目的:探讨氨基葡萄糖(GLC)和壳寡糖(COS)对去势大鼠动物模型血液生化指标的影响,进一步研究其抗骨质疏松的作用,以期为临床骨质疏松的防治和新药、功能性食品开发提供理论和实验依据.方法:通过切除3月龄雌性大鼠双侧卵巢复制绝经骨质疏松动物模型,每日分别给予不同剂量的氨基葡萄糖和壳寡糖,心脏取血观察血清生化指标的变化.结果:模型组碱性磷酸酶(ALP)、抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)、甘油三酯(TG)、胆固醇(CHO)、低密度脂蛋白(LDL)、肌酐(Cr)都明显升高,氨基葡萄糖和壳寡糖中剂量(0.25g/kg)能明显降低上述6个指标的水平(P＜0.05).结论:氨基葡萄糖和壳寡糖对去势大鼠过高的骨转换有明显的抑制作用,并能提高骨再建能力,对去卵巢致骨质疏松有明显的对抗作用.
-
基于模糊推理的心拍分类
心拍分类对于临床心律失常自动化检测非常重要.临床上对心拍分类的诊断标准存在一定的不确定性,模糊推理可以较好地表达心拍分类过程中的不确定性,而隶属度函数的设计是模糊推理系统的关键问题.本研究提取较为精确的QRS复合波间期和RR间期特征组成模糊输入量;通过对MIT-BIH心律失常心电数据库的所有正常拍和室性早搏模糊输入量进行统计分析,提出了一种设计隶属度函数的具体思路,并实现了一个用于心拍分类的模糊推理系统.通过对MIT-BIH心律失常心电数据库测试,该系统心拍分类结果较好,具有临床应用价值.
-
基于GATE/STIR软件包的核医学仿真平台
采用基于Mont Carlo方法的GATE软件包,设计了GE Discovery LS型PET系统的仿真模型.在此基础上,依据Discovery LS的探测环几何,在ROOT环境下进行了相关辅助工具的开发,实现了GATE列表格式原始符合数据到Interfile3.3格式正弦图数据的离线转换,从而完成仿真平台各环节间的数据接口.以原型系统的实验测试数据为参考,通过仿真分析初步确认了所构建仿真系统的近似度与有效性.结果表明,仿真数据与实验数据能够较好地吻合,真实系统的主要特性在核医学仿真平台中得到了再现.
-
应力对D,L-聚乳酸泡沫衬垫降解的影响研究
利用自行研制的力学加载装置,详细研究了持续应力载荷对初始相对分子量为2.0×105的D,L-聚乳酸(poly(D,L-lactic acid),PDLLA)泡沫衬垫材料的体外降解行为的影响.PDLLA材料在37℃、pH值为7.4的PBS溶液中的降解行为通过表面形貌、相对分子量、弹性模量、抗拉强度、失重百分率等指标进行表征.三个月的降解结果表明受载荷的实验组降解速率明显快于空载的对照组,其中实验组中拉应力和复合应力对PDLLA降解的影响大于压应力.由此可知,PDLLA在生物体内的降解不仅受所处局部体液环境影响,还将受周围应力环境影响.综合考虑PDLLA降解所受应力影响,将有助于控制膜垫降解速率,从而使其降解速率有望与骨愈合速率一致.
-
心室肌细胞电生理-力学复合模型在心力衰竭中的仿真研究
目的:研究心力衰竭情况下快速收缩心肌和慢速收缩心肌力学特性的变化及其对心脏电生理的影响.方法:基于心衰心肌生理实验数据建立心室肌细胞电生理-力学复合模型,仿真对比正常和心衰肌细胞内钙离子浓度的变化,进而研究其对细胞收缩力学特性的影响.结果:仿真显示与正常细胞相比,心衰肌细胞电生理特性的变化导致细胞内钙离子浓度降低.进而与肌钙蛋白的钙结合亚单位(TnC)结合的钙离子比正常时大大减小,直接导致细胞收缩力减小.结论:心衰时心室肌细胞的收缩力减小,肌细胞中正常的电力学反馈作用减弱,增大了心室壁细胞动作电位的透壁梯度,从而可能诱发心律失常.仿真结果与文献报道的实验发现一致,将来在组织和器官层次上的心脏建模工作可以整合单细胞的电力学模型,有助于深入研究心力衰竭的病理机制.
-
基于模糊连接度的多发性硬化症MR图像自动分割算法
多发性硬化症(MS)是一种严重威胁中枢神经功能的疾病,利用磁共振成像技术能够无损伤地检出其病灶.为了自动地对多发性硬化症病灶进行分割,提出了基于模糊连接度的分割算法,实现了种子点的自动选取.作为多发性硬化症分割的预处理,针对脑部MR FLAIR图像的特征,基于区域增长方法,还提出了脑部组织提取算法.通过对临床患者MR图像的分割实验,表明该分割算法能够比较准确地分割多发性硬化症病灶,其分割效果明显好于模糊C-均值聚类算法和基于马尔可夫场模型的分割算法.该算法还具有无监督、运算速度快、稳健性好等优点,能够应用于多发性硬化症的临床辅助诊断.
-
基于单通道FVEP提取的虚拟式颅内压无创检测仪器的实现
研究单通道FVEP信号提取的综合分析方法及其应用.考虑单通道FVEP信号提取的特殊性,引入了参考源通道以满足独立分量分析的应用条件,从而实现单通道FVEP信号与背景EEG噪声的分离;考虑参考源通道与实际检测中的背景噪声不完全匹配而可能带来的消噪效果不理想的问题,利用叠加平均技术与叠加次数的平方根成正比的特性,通过少次的叠加来进一步提高单通道FVEP信号的信噪比;后利用多分辨率小波变换的多分辨率特性,实现FVEP信号的有效提取.此方法用于虚拟式颅内压无创检测分析仪的临床实验证明了本方法在实现颅内压无创检测方面的有效性.
-
基于混合正则化算法的颅内异物电阻抗成像仿真研究
为提高电阻抗静态重构图像的质量,研究将离散变差函数引入到重构算法中,形成混合正则化重构算法,并对计及颅骨的颅内异物进行了重构成像.与常用的Tikhonov正则化算法相比,混合正则化重构算法对重构信息的分辨能力显著提高,能有效克服低电导率颅骨对颅内信息的屏蔽效应,显著改善所得重构图像质量,与设定病例的医学图像相符.这一成果提高了电阻抗静态成像技术在颅内异物定位方面的质量,为电阻抗静态成像技术的实用化打下了基础.
-
三波长无创血氧饱和度测量算法及应用
传统的二波长血氧仪需要在医院非常安静的环境下才能正常测量血氧饱和度.然而,患者肢体运动干扰限制了血氧仪的使用范围,尤其是在可穿戴的、走动环境下的使用.本研究提出在探头内除660nm和940nm测量光源外增加810nm光源作为参考信号,根据Beer-Lambert定理建立新的测量算法,在硬件方面采用非线性均衡电路,在软件方面构造自适应滤波器,以便从光电容积脉搏波信号中移除运动干扰信号.实验证明,该方法明显降低了运动干扰,使得测量准确、可靠,在使用可穿戴式设备的移动监护和小儿科监护方面具有广泛的应用前景.
-
二维弹性动脉瘤模型的血液动力学数值模拟与分析
本研究的目的在于探讨血液动力学参数对于动脉瘤形成、生长以及破裂的影响.从医学影像学图像出发,进行二维弹性动脉瘤模型的血液动力学数值模拟.将其结果与刚性动脉瘤结果在速度矢量场和切应力分布上进行对比,发现两者存在较大差异.主要表现在几个截面的速度分布有较大差异,其中一个出口的速度分布明显偏心,这将影响壁面的应力分布以及管壁物质交换.弹性和刚性模拟沿瘤壁的壁面切应力分布曲线走势基本相似,所不同的是两者的切应力数值特别是在瘤颈附近存在较大差异.通过分析阐明弹性壁模型更加符合临床与病理生理实际.研究结果对于分析动脉瘤形成、生长破裂以及预后有重要的临床应用价值.
-
基于三维有限元静态分析的人体足部生物力学研究
目的:建立一个基于健康人体的、系统的、具有高度几何相似性的足部三维有限元模型,并用此模型静态地分析人体双足站立相时的足部内部的生物力学特性,量化足部内部的应力/应变状况、足部内侧纵弓变化等.方法:基于志愿者右足的3维CT层切数据,对足踝系统相关组织进行几何重建及其网格划分,建立完整的有限元模型并对人体站立状态进行了静态模拟.结果:站立姿态下的足底表面接触压力分布、内部软组织应力分布以及内侧足弓的变形等人体足部生物力学特性被量化.结论:本研究中创建的三维有限元足部模型,经验证是一个正确、可靠的模型,可以帮助临床医生和其他研究人员更好的理解足部内部的许多生物力学特性.
-
一种快速的全自动超声子宫图像分割算法
使用超声成像进行子宫节育环检查工作已在我国广泛地开展,利用图像识别技术进行计算机辅助诊断对于减轻检查人员工作负担意义十分明显,其中图像分割部分的主要目标则是快速地全自动分割开图中的几个主要器官及节育环.本研究提出了一种快速的全自动子宫图像分割算法.该算法包括以下三个主要步骤:首先运用BP神经网络处理图像整体灰度分布获取基准分割阈值;其后使用超声图像斑点噪声统计特征进行同质区域判别,并根据局部灰度分布自适应调整分割阈值;后使用数学形态学算子对分割效果做进一步的改善.基于由1200幅超声子宫图像组成的图像库,对所提算法与大类别方差法、SNAKE活动轮廓模型等数种常用分割算法进行了性能比较,实验结果表明所提算法在速度与准确程度两方面均表现良好,平均耗时为0.93s/幅,准确程度达到了94%.本算法无需人工干预,分割速度快,分割准确程度能够被临床医生所接受,可以用作超声子宫图像辅助诊断系统的图像分割部分,具有很好的应用前景.
-
基于图像跟踪的呼吸运动分析
呼吸运动是一种内在的周期性运动,由于人体的各异性很难获得精确的呼吸运动模型,所以目前用基于统计的概率模型来表达.传统的呼吸运动分析模型是用高阶余弦函数来描述由呼吸引起的上下运动,但并不能很好地满足实时和三维分析的临床需要.在传统模型的基础上,提出一种基于统计学和图像跟踪的呼吸运动分析方法.该方法借助于用X光机实时采集的患者胸部透视序列图像,通过基于活动轮廓的方法,跟踪图像中横膈膜的位置变化,建立呼吸运动模型.实验证明:与传统的呼吸运动模型相比,该方法更能实时地反映人体呼吸运动的规律,并可方便建立三维呼吸运动分析数值模型,具有较高的临床实用价值.
-
自制轴流血泵溶血实验
在XZ-Ⅱ型轴流血泵基础上,通过计算机流体辅助设计,改进研制出XZ-ⅡA型轴流血泵,之前对其结构、材料、产热和动力学输出性能等做过论述[1],但是其体外溶血性能以及在体适应性都没有检测.这里通过体外模拟循环实验,初步检测XZ-ⅡA型轴流血泵体外溶血性能,通过动物在体实验衡量其在体适应性.试验测得XZ-ⅡA型轴流血泵体外实验NIH值为(0.0473±0.0165)mg/aL.四例实验动物16h在体辅助无机械故障,血泵辅助后实验动物血液FHb开始上升,平均高达到(32.06±4.64)mg/dL.XZ-ⅡA型轴流血泵实验结果与国外同类型血泵比较不是很理想,应用于临床前仍需做大量改进.
-
弥散张量成像对常规性临床应用的初步建立和实现
根据目前国际上被广泛认可的磁共振弥散张量成像(DT-MRI或DTI)处理和表达方法,自行开发出基于PC机的程序(DTI Toolbox based on MATLAB),有效结合第三方软件,为弥散张量成像在常规性临床诊断初步建立有效和完整的测量与分析处理体系,主要包括数据获取、图像预处理、张量可视化、以及脑神经纤维成像.为DTI进入常规性临床应用和检查提供了初步的方案和测量分析体系.
| 年 | 期数 |
| 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 05 06 |
| 2003 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2002 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2001 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2000 | 01 02 03 04 |
| 1999 | 01 02 |
| 1998 | 01 02 |
| 1994 | 04 |
