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
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消化道微型诊疗装置磁定位系统的软件设计
为实现对消化道微型诊疗装置在人体内的实时定位与跟踪,使用可视化工具包(VTK)在VC++.Net平台下设计了可应用于消化道微型诊疗装置的定位跟踪软件.该软件采用多线程处理技术,在实时检测电子胶囊内磁标记物的空间磁场信息基础上,利用非线性优化算法求解出电子胶囊位置和姿态信息,后将定位结果以二维和三维的形式实时显示并存档.实验结果表明:该程序在基于磁通传感器阵列的硬件平台下,能够稳定的实现磁传感器阵列的数据采集,对非线性优化磁定位算法进行实时处理,以及空间定位结果的二维、三维显示和数据保存三项任务的流水线并行处理和数据回放等功能,每次传感器阵列数据采集时间小于2 s,定位算法时间小于600 ms.该软件可实时处理定位信息的采集、处理运算及结果显示,能满足消化道内微型装置实时跟踪定位的需要.
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基于分段Prony建模的脑电相位同步分析方法
本研究提出采用一种分段的Prony方法(PPM),将非平稳EEG信号分解为幅度为指数上升或下降的正弦波,从而获得各频率成分的幅度、频率和初始相位,并计算两通道相位差;用香侬熵来衡量两路信号的相位同步程度.首先对该方法的频率、相位分辨率和检测同步程度的效果等进行仿真研究,结果显示了该方法具有高的频率和相位分辨率.后将该方法用于实际的三组脑电信号,得到的结果与经典方法一致.将该方法与希尔伯特变换方法进行了比较,说明该方法具有较好的抗噪性能,可作为非平稳信号的相位同步检测的有效工具.
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基于超声影像的动脉壁应变分析
对动脉壁受力而产生的应变进行分析是判断动脉弹性的基础,而动脉弹性又是评价心血管系统功能的重要依据.提出一种动脉壁应变的分析方法,以血管内超声图像为依据,采用有限变形力学理论,建立管壁应变的数学模型,并计算出相对应变.对血管壁区域进行三角形网格划分,以三角形单元为基础,求解动脉血管壁应变,从而判断血管壁的弹性.结果显示:血管壁各处产生的应变情况很复杂,既有正应变(x轴和y轴方向),又有角应变.用已知形变图像验证的结果表明,该方法能准确地找到血管壁的病变区域并分析应变状态,对动脉功能评价以及临床诊断有重要意义.
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基于CAG三维重建与超声图像的数据融合研究
临床中,融合X射线造影图像和血管内超声图像可以辅助医生更好的对冠心病进行诊断.本研究在X射线造影系统中对导引丝和血管骨架分别三维重建的基础上,利用佳垂平面法求得导引丝序列点的佳切向量,首先对超声图像在导引丝上定位,然后根据造影图像与超声图像提供的导引丝和血管骨架的空间关系求得超声图像的偏心角,后利用四元数法对超声图像在导引丝上进行准确的定向.通过临床数据进行实验表明了该方法的可行性.相对于传统的融合方法,该方法不仅实现了超声图像空间角度的确定,而且具有实现简单、计算速度快等特点.
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微波消融组织B超图像纹理特征参数与温度的相关性
组织温度的无创监测是微波消融技术应用中的一项难题,探讨利用B超图像纹理特征实现微波消融温度监测的可行性.通过微波消融离体猪肝实验,采集不同温度下的B超图像;在此基础上,分析数字减影图像的纹理特征参数(灰度直方图和灰度共生矩阵)与温度的相关性.实验结果表明:组织B超图像纹理参数随着温度变化而变化,在15～90℃范围内图像灰度均值、灰度熵、角二阶矩等与组织温度间具有近似线性关系;利用这种相关性,可实现肿瘤微波消融治疗中组织温度的无创检测.
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基于达芬奇技术的菌类发酵控制系统的研究
目的在于设计基于达芬奇技术的嵌入式系统,以实现菌类图像分割以及菌体自动计数和面积测算功能,根据这些菌体特征参数输出控制信号,优化菌类的生长条件,提高目标产物率.在硬件设计方面,充分利用基于TMS320DM6446芯片的达芬奇开发板强大的视频图像处理能力和丰富的外设接口,构造体积小、处理速度快、控制灵活的菌类发酵控制系统硬件平台.在软件实现方面,重点研究达芬奇软件框架Codec Engine和水平集分割算法,并基于Codec Engine的编程框架,实现了菌类图像水平集分割以及菌体计数和面积测算功能.实验数据统计分析结果表明,该系统的菌体自动计数结果与人工计数结果基本一致,并且实现速度快;通过面积测算,可建立菌体面积与干重的线性关系,从而根据菌体数目和面积快速判断菌类生长状况.实践证明,所设计的达芬奇菌类发酵控制系统具有良好的准确性、高效性和稳定性.
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表面微纳米沟槽结构对成纤维细胞黏附和骨架重排的促进作用
基底材料的拓扑形貌是影响细胞行为的重要因素之一,材料表面微纳米图案化不但可以提供规则的结构模版,用以研究细胞对生长环境的响应特性,而且可以为组织再生用支架和植入性器件的设计提供基础数据.以表面具有微纳米沟槽结构的聚氨酯薄膜为基底材料,选择在促进组织修复和再生中起重要作用的成纤维细胞为模型细胞,通过细胞活性检测和免疫荧光分析,探讨材料表面的微纳米图案结构对成纤维细胞黏附、增殖、形态以及细胞骨架发育的作用.实验结果表明,微纳米沟槽结构能够明显促进成纤维细胞在材料表面的黏附和增殖,并诱导细胞响应所生长的微纳米沟槽结构进行骨架重排.
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一种指数型动态螺距螺旋轨道的三维精确重建
寻求新型轨道,以适应形态各异的感兴趣区域的三维精确重建.基于动态螺距螺旋轨道精确重建的充分条件,提出一种指数型动态螺距的螺旋轨道.理论分析表明,该新型轨道完全满足这一充分条件,可实现锥形束CT的精确重建,并具有在物理上易于实现的优点及易于变形的特性.仿真1采用多个参数下的指数型螺旋轨道与标准螺旋轨道,对钟表模型实现重建;仿真2采用线性组合的指数型螺旋轨道与标准螺旋轨道,对简化的腹部模型感兴趣区域进行实验重建.对钟表模型的重建,各参数下的指数型螺旋轨道与标准螺旋轨道具有相似的重建效果;对简化的腹部模型中感兴趣区域重建,指数型螺旋轨道可同时降低整体与局部剂量,与标准螺旋轨道的重建结果相似.指数型动态螺距螺旋轨道可依据感兴趣区域的形态而灵活变换形态,并实现精确重建,可较好地逼近多种扫描轨道,且重建的效果相似.
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脑电混沌维数复杂度连续检测方法的研究
一些研究表明,脑电信号具有低维的混沌动力学特性,脑电的维数则反映脑信息处理过程中的神经元集群的活动状态,是研究脑电信号的重要非线性参数.在Grassberger-Procaccia计算关联维数算法的基础上,通过改进计算关联积分的过程,提出一种适合于移动重叠窗口的维数复杂度连续检测方法.另外,还对关联积分线性区间选择上做了改进,使得所求得的参数在严格意义上为维数复杂度.数值仿真验证了该方法的正确性,并在此基础上对视觉输入变化的EEG信号进行动态数据分析,结果显示睁眼时脑电的复杂度明显高于闭眼时脑电的复杂度.所提出的维数复杂度计算方法减少了数据分析的负荷,适合于连续数据分析,能够准确地反映脑电维数复杂度的连续变化过程.
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三维超声影像导航机器人系统的临床应用
为了提高三维超声引导下微波消融治疗肝癌穿刺机器人系统的末端精度,本研究用指数积方法建立了穿刺机器人正运动学模型,设计了特殊神经网络标定方法,并对机器人末端位置进行了标定.标定实验结果表明,经过此种方法标定后的穿刺机器人,在手术常用工作空间内的末端位置精度提高100%以上.此系统已在北京301医院获得成功的临床实验应用,手术结果表明该系统可以准确定位病灶区域,精确放置手术器械,摆脱穿刺引导架的角度限制.介入治疗机器人实现了大角度准确穿刺并满足介入手术的需求,有效地提高了囊肿穿刺手术的治疗效果.
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老年痴呆症诊断临床决策支持系统设计与评估
老年痴呆症是老年医学亟待解决的问题之一,而现有的手段对于老年痴呆症的诊断灵敏度低、特异性差.临床决策支持系统作为提高医疗诊断和效率的一种手段,在近几年得到了较大的发展.本研究针对老年痴呆症的诊断,设计了一个老年痴呆症临床决策支持系统,用于辅助医生对老年痴呆症诊断.后,对该老年痴呆症临床决策支持系统在临床科室中进行了评估.评估结果表明,系统对老年痴呆症的诊断有一定的决策辅助作用,有助于提高整体医疗水平,减少医疗差错,促进医疗服务质量的提高.
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用于提高非接触体温测量精度的恒低温环境系统的设计与实现
目前非接触体温测量已成为研究体温测量方向的热点问题.普遍采用的非接触体温测量的方法是红外辐射法,即用热电堆传感器把人体辐射的红外线能量转化成电信号,但热电堆传感器易受到环境温度影响.提出一种适合于红外传感器的恒低温环境系统的设计方案,可以避免环境温度变化对红外传感器输出信号的影响,且可以增加输出信号的信噪比.采用半导体制冷片(TEC)作为控温的执行器件,利用单片机输出的脉冲宽度调制(PWM)信号对半导体制冷片进行控制,采用PID算法控制调节PWM的占空比.当控温基线在0 ℃时,温度波动小于0.05℃.
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基于P300电位的脑机接口系统中参数优化问题的研究
基于P300电位的脑机接口是脑机接口系统研究中的重要范式之一.本研究探讨双极导联选择、滤波器设计和特征窗长度这三者中,参数选择对分类正确率的影响.使用的数据为6名受试者进行12选择Oddball范式的实验数据,数据分类采用支持向量机.结果表明,通过导联优选,对不同的受试者进行定制,可以有效提高分类正确率.滤波器频带对分类正确率有一定影响,但是滤波器阶次对结果影响不大.随着特征窗长度的增加,分类正确率也会提高,因此使用较长特征窗有助于提高分类正确率.本研究结果推荐的数据处理过程为:通过导联优选为每位受试者定制优的双极导联;滤波过程使用0.5～16 Hz,阶次为20的FIR滤波器,然后把数据降采样为32 Hz;特征窗提取时可选择刺激后0～600 ms的数据.
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细胞内自由钙离子浓度变化的时-频分析
了解细胞内自由钙离子浓度([Ca~(2+)]_i)的变化规律是探知细胞乃至相关生物组织生存及健康状况的手段,而采用时-频分析方法则可获得其变化规律中较多的深层次信息.为了更好了解癌细胞与正常细胞内[Ca~(2+)]_i变化规律间的差异以及各自的特征,选取3种癌细胞和4种正常细胞作为实验对象.首先,用荧光试剂对各细胞样品进行负载,再用激光扫描共聚焦显微镜对细胞内的荧光强度进行测量,以获得细胞内[Ca~(2+)]_i的时域数据;接着,对时域数据进行时-频分析,并给出时-频分布函数的等值线图.结果表明,虽然癌细胞和正常细胞内[Ca~(2+)]_i的变化在时-频域内均有连续出现和离散出现的两类谱带,但癌细胞与正常细胞间的差异却是明显的.差异主要表现在:癌细胞中连续谱带的宽度大于正常细胞连续谱带的宽度,癌细胞中只有1条离散谱带,而正常细胞中却有2条离散谱带;不同癌细胞中离散谱带的中心频率相同,而不同正常细胞离散谱带的中心频率却各不同;癌细胞离散谱带中各频谱分量的相对振幅大于正常细胞各频谱分量的相对振幅.这些结果既为鉴别癌细胞提供一个新的指标,也为认识不同正常细胞的健康状况提供新的参考数据,同时可为电磁波的生物学窗效应机理研究奠定生物学自身的内禀依据.
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基于对称区域生长和边缘梯度的视神经纤维的分割
在视神经横切面图像中,将每个神经纤维的内外边界进行精确分割是视神经形态分析的重要环节,提出一种基于对称区域生长和髓鞘边缘梯度的有效分割算法.该算法分两步进行,首先根据交互方式下选取的种子点,由对称区域生长算法实现轴突分割,然后在轴突轮廓模型基础上,髓鞘外轮廓在髓鞘平均边缘梯度引导下进行演化,实现自动分割.与K-均值聚类,局部阈值和水平集等其他算法的实验结果相对照显示,该算法分割获得的轴突和髓鞘轮廓与实际轮廓相吻合,其分割结果可以作为后续神经纤维形态分析的基础.
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乳酸-乙醇酸共聚物载药复合纤维制备及其释药行为研究
乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)复合纤维具有良好的生物相容性和生物可降解性,且降解速率可由相对分子质量和共聚物组成来调控.采用同轴静电纺丝法制备以PLGA为壳层材料、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)为内芯材料的复合纤维,研究两种模型药物(5-氟尿嘧啶和硝苯地平)在同轴复合纤维载体中的药物释放行为,并用扫描、透射电镜观察复合纤维的形貌与结构,用紫外分光光度计测量载药量和累积释放率.实验结果表明,通过改变芯、壳纺丝液浓度、PLGA相对分子质量以及共聚物中LA和GA的组成比,可制得具有芯-壳结构且直径大小不同的复合纤维.采用相同电纺丝条件,可以将不同药物以相同载药量包覆于复合纤维中,但药物的释放行为不相同.
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结合QRS检测和小波阈值的膈肌肌电信号降噪方法
为了消去夹杂在膈肌肌电(EMGdi)信号中的心电干扰,在比例阈值算法的基础上,提出一种结合QRS检测和小波阈值的降噪方法.首先,根据小波系数的相关性构造QRS波群的检测方法,分析确定干扰的位置和范围;其次,将小波系数分为受干扰和未受干扰两部分,并构造相应的阈值算法,针对性地处理受干扰系数,以未受干扰部分系数作为阈值算法构造的依据;后,重构处理后的小波系数,得到降噪后的EMGdi信号.对临床采集信号的处理对比表明,该方法能够更为有效地去除心电干扰,并更好地保留EMGdi的有用信号.
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基于矩估计的生物序列模体的贝叶斯检验
针对生物序列模体的显著性检验问题,提出了一种基于矩估计的贝叶斯检验方法.将模体的显著性检验转化为多项分布的检验问题,选取Dirichlet分布作为多项分布的先验分布,并采用矩估计方法估计Dirichlet的超参数,后应用贝叶斯定理得到一个贝叶斯因子,用于评价模体检验的统计显著性,这种方法克服了传统多项分布检验中构造检验统计量并计算其在零假设下确切分布中的困难.选择JASPAR数据库中107个转录因子结合位点和100组随机模拟数据进行实验,采用皮尔逊积矩相关系数作为评价检验质量的一个标准,实验结果优于传统的模体检验的一些方法,例如快速傅里叶方法.
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不同直径神经干细胞球慢速低温冻存的研究
为提高神经干细胞冻存复苏后的效果及存活率,对不同尺寸与状态的神经干细胞球进行了在不同浓度DMSO(二甲基亚砜)下的慢速冻存比较.首先用CCK-8试剂盒测定神经干细胞的生长曲线,然后对处于对数生长期的3类神经干细胞(单细胞悬液,直径30～50 μm球,直径80～100 μm球)分别进行了7个不同浓度(3%,5%,7%,8%,10%,15%,20%)DMSO的冻存实验比较,并对冻后复苏的细胞进行活性检测和诱导分化.结果表明, 直径80～100 μm的神经干细胞球,DMSO浓度8%,复苏后细胞活率82.9%,且仍具有多项分化潜能.神经干细胞间的亲密联系和刻痕信号与直径尺寸共同作用,影响着神经干细胞的冻存复苏效果.
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共同空间模式在少通道分类问题中的应用
在目前以运动想像为基础的脑机接口(BCI)系统中,共同空间模式(CSP)方法作为一种有效的处理方法被广泛使用.但这种基于多通道的空间滤波方法并不能对频域信息进行处理,而且在通道数较少的情况下也无法应用.将每个通道的多个频段看成是新的通道运用CSP,并以此方法获得了2008年BCI竞赛中数据集IIb的第二名,平均Kappa系数达到0.58.该方法充分利用信号频域信息,以解决通道数过少的情况下基于想像运动模式分类的难题.
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阻抗成像中恒流驱动模式的研究
在电阻抗成像中,当测量系统精度一定时,驱动模式直接决定了原始数据的信息量和信噪比,并影响成像质量.目前主要有相邻、交叉、相对驱动模式,这三种模式的电流驱动角不同而电压测量方式相同.在此基础上扩展为统一驱动模式,各种驱动角下数据的格式是一致的,有助于电阻抗成像技术的应用和交流.对不同驱动角的性能进行理论分析和实验验证,表明驱动角的增大会减小测量电压的波动,有利于小目标成像;驱动角为3个电极左右时,有利于多个目标的分离.
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共空域模式方法在多类别分类中的应用
近年来脑机接口(BCI)研究已经逐渐从两类的模式识别发展为多类的模式识别.在两类别的BCI中,共空域模式(CSP)算法已经被证明是十分有效的方法.本研究对CSP算法进行扩展,使其适用于多类别分类.采用"一对一(one-to-one)"的CSP策略,对四类模式的脑电信号进行分类.该方法数据用于BCI竞赛2008的数据集IIa,获得第2名,证明了该策略对于多类别分类问题的有效性.
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磁共振弥散张量成像的脑白质纤维优化重建
磁共振弥散张量成像(DTI)可对大脑白质纤维束的三维几何结构进行无创研究,其主要方法为DTI纤维追踪成像.研究打破现有DTI纤维追踪成像从初始种子区域逐步追踪增长的框架,提出脑白质的纤维优化重建方法,从全局角度描述追踪纤维,通过其对弥散倾向和几何结构的优化估计,重构优纤维路径.结果表明,该方法可提供连接两个感兴趣区域(ROI)的有效和对称连接,同时通过全局优化手段消除累积噪声及局部随机噪声,提高长距离成像的可靠性;在人工合成数据集和真实人体数据集中均能较好成像,较之现有纤维追踪成像具有更高的可靠性和可重复性.
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基于神经网络的环孢素血药浓度预测
通过研究肾移植病人环孢素A血药浓度的不同影响因子,分别采用广义神经网络、Elman网络、BP神经网络等模型,对环孢素A血药浓度进行预测.结果显示三种网络模型都达到了较好的预测结果,其中BP网络的预测结果好,平均相对误差为19.94%,Elman网络的平均相对误差为21.39%,广义神经网络的平均相对误差为25.93%.说明将神经网络应用于预测CsA血药浓度是可行的,其结果可以作为临床CsA的个体化给药的参考.
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中空纤维透析器内的浮力对流及其存在条件
中空纤维管透析器是人工血液透析等设备的质交换部件,其内部流体的浓度会发生变化,一般认为密集分布的纤维管能抑制管间流体的浮力作用.通过三维数值模拟,研究中空纤维透析器内流体在重力场中的流动,探讨浮力对流的存在条件及其对透析的影响.计算基于双多孔介质模型,纤维膜传质采用K-K方程描述,用计算流体软件FLUENT进行数值求解.结果表明,抑制浮力引起的对流并不是无条件的,需要综合考虑纤维管填充密度、血液入口浓度和透析液入口流量等因素.当纤维管分布密度低于临界值时,浮力作用是显著的;当高于临界值时,浮力作用是可以忽略的.该临界值与透析液流量和溶质浓度有关.本研究对于分析中空纤维透析器的透析传质过程具有理论意义.
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基于医学图像内容检索的计算机辅助乳腺X线影像诊断技术
乳腺癌是女性中高发的恶性肿瘤疾病.近年来,其发病率呈增高趋势.早期发现、早期诊断和早期治疗是降低乳腺癌患者死亡率的关键.计算机辅助诊断(CAD)技术能够有效提高早期诊断的准确性,而基于内容医学图像检索(CBMIR)技术的引入,为乳腺癌的诊断提供了有效的决策支持.文中就近年来基于医学图像内容检索的计算机辅助乳腺X线影像诊断关键技术进行了较为详尽的综述,包括微钙化和肿块检测、特征提取、相似性测度和相关反馈技术等,同时对该领域的发展趋势进行了展望.
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小动物活体成像技术研究进展
随着小动物成像技术的发展,活体小动物非侵袭性成像在临床前研究中发挥着越来越重要的作用.本研究围绕可见光成像、核素成像、核磁共振成像、计算机断层摄影成像和超声成像等5种小动物成像技术,总结其特点及主要应用,比较各种技术的优势和劣势,并讨论小动物活体成像技术的发展趋势.
| 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 |
