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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壳聚糖纳米纤维电纺膜体外对肝细胞作用的研究
生物人工肝作为肝功能衰竭的一种有效支持手段,近年来得到很大的进展,但如何长期维持其中肝细胞的活性及功能一直是困扰人们的难题.纳米生物材料的应用为这一问题的解决提供了可能的方案.用静电纺丝的方法将壳聚糖制备成纳米纤维电纺膜,同时采用经典的两步原位胶原酶灌注法分离大鼠肝细胞,观察肝细胞在纳米纤维电纺膜表面的形态,同时检测其活性和功能.肝细胞在壳聚糖纳米纤维电纺膜表面展示了良好的活性,并能与支架材料紧密结合.其尿素合成、蛋白分泌及细胞色素P450的活性均为对照组的1.5～2倍,糖原合成也较对照组有明显增强.壳聚糖纳米纤维电纺膜能促进肝细胞黏附,同时具有良好的生物相容性,从而促进肝细胞的功能,是生物反应器中肝细胞黏附介质的理想材料.
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基于心率变异性的精神疲劳的研究
以心率变异性指标对精神疲劳程度进行客观评估.对主动疲劳与被动疲劳进行区分,指出负荷、应激与疲劳之间的联系.在此基础上,设计读书和笔算两种精神疲劳实验.比较读书阶段和音乐放松阶段的心率变异性(HRV)指标,将笔算过程的HRV指标和工效指标结合起来进行分析.结果表明:以工作绩效检测精神疲劳有局限性;读书阶段的疲劳累积效应强于笔算过程引发的疲劳;随着读书或笔算过程中疲劳程度的增加,HRV增加而HR降低,说明精神疲劳促使应激能力降低.HRV直接反映的是应激水平,在严格的约束条件下,HRV可以反映被动疲劳程度;随着被动疲劳程度的增加,通常HRV升高,HR降低,这可能是生理抑制性保护作用.
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利福平-异烟肼-控释型载药人工骨的实验研究
开发研究一种能承载多药并有控释特性的载药人工骨.利用三维打印技术,制备具有多层同心圆柱体结构的载药人工骨,并将利福平和异烟肼由内到外按特定顺序加载,观察微观结构、孔隙率、体外药物释放特性和体外细胞生物相容性.所制备的载药人工骨呈多孔结构,孔隙率(61.76±2.53)%、微孔孔径50～100 μm,体外药物呈现序贯释放,双药释放峰值依次交替出现,持续释放时间超过50 d, MTT检测示细胞毒性0级,电镜观察细胞生长分化良好,并有大量细胞黏附于载药人工骨表面;三维打印技术可以精确地制备具有复杂结构的载药人工骨,制备的多药控释型载药人工骨具有药物缓释和序贯控释的特性,同时具有良好的孔隙率和细胞相容性,为骨结核治疗提供一种新型有效的手段.
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基于流形学习的聚类方法在基因芯片表达谱分析中的应用
对基因芯片表达谱的聚类分析有助于发现共表达的基因,而共表达的特性往往是共调控基因所拥有的性质.因此,对基因表达谱的准确聚类将有利于更加准确地发现基因之间的调控关系.本研究使用机器学习中的等度规映射、局部线性嵌入、拉普拉斯特征根映射等流形学习方法处理基因表达谱数据,得到非线性降维后的数据.在此基础上应用K均值聚类、模糊聚类、自组织映射神经网络等聚类方法,根据给定的阈值,从酵母基因表达数据的382个聚类结果中得到了117 个共表达基因对,而从人类血清组织细胞的基因表达数据的132个聚类结果中得到了89个共表达基因对.使用的判别准则表明,基于流形学习的聚类方法与以往的方法相当,且能够被用以发现高维基因芯片表达数据中的低维的流形结构.
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基于小波熵的心电信号去噪处理
实测的心电信号不可避免地存在一些强干扰和噪声,如何在强背景干扰和噪声下准确提取出有用的心电信号, 是心脏病智能诊断的一个重要内容.提出一种新的基于小波熵的弱心电信号去噪方法,先将信号小波分解,再对不同分解尺度上的高频系数进行小波熵阈值的量化处理,然后利用高一层小波分解的低频系数分量和经过阈值处理的不同尺度的高频小波系数分量,组成进行信号重构所需要的系数分量进行重构,将严重的干扰和噪声去掉,实现有效信号的提取.后分别利用临床的实测心电数据和MIT/BIH心电数据库信号进行验证,并针对不同噪声类型和不同信噪比情况进行分析.结果表明,该方法简单有效,尤其对于高频噪声效果更优,且适于实际应用.
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磁敏感加权脑静脉成像中的磁场不均匀性伪影滤除技术
针对磁敏感加权法(SWI)在脑静脉成像中存在高频磁场不均匀性伪影的问题,提出一种新的基于伪影滤除技术的磁敏感加权法(BER-SWI).在原始SWI的窗函数法将低频的磁场不均匀性伪影滤除的基础上,将图像按像素值分为特定的区段,通过区域平均边界差,检测出发生2π跳变的伪影区域,再用区域生长法完全生长出此区域的伪影,并将其滤除.结果表明,BER-SWI很好地解决了原始SWI无法去除颅底部的高频磁场不均匀性伪影的问题,得到了更加准确、清晰的磁敏感加权图.
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基于SVM-RFE-SFS的基因选择方法
基因微阵列数据通常包含大量与肿瘤分类无关的数据,会严重降低肿瘤诊断的准确率;基因微阵列数据还存在小样本、高维度的问题,也增加了肿瘤诊断的难度,所以必须对其进行基因选择.提出一种新的基于支持向量机(SVM)、联合递归特征去除 (RFE)和序列前向选择 (SFS) 的基因选择方法.首先利用SVM计算每个基因的排序准则分数,再利用排序准则分数的一阶差分把基因划分为若干小组;对排序准则分数值小的基因小组进行递归特征去除,消去噪声基因,同时对排序准则分数值大的基因小组进行序列前向选择,选取有效信息基因.对白血病、结肠癌、乳腺癌基因微阵列数据的实验结果表明,所提出的方法运行效率高、分类性能好.
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长骨中超声导波信号的时频特征分析
采用超声导波评价长骨骨质状况已是近几年来的一个研究热点.在应用时频表征方法处理导波实验信号的研究中,选择交叉项抑制效果好的时频表征核函数直接影响到导波信号的分离和提取.提出将Zhao-Atlas-Marks分布(ZAMD)应用于分析长骨中的导波信号,同时与重排光滑伪维格纳维利分布(RSPWVD)的分析结果进行比较,并用图像处理中的骨架求取算法,估计导波平均频率慢度曲线.分析结果表明,ZAMD可较好地去除交叉项干扰,得到较准确的超声导波频散特性曲线,说明ZAMD是分析长骨中超声导波信号的一种较好方法.
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生物反馈训练后癫痫患者脑电相关维数变化的分析
研究生物反馈训练对难治性癫痫患者脑电相关维数的影响.以21例难治性癫痫患者为研究对象,强化患者12～15 Hz的感觉运动节律波,抑制4～8 Hz的θ波.经过一定疗程的反馈治疗后,其中6例癫痫症状有明显改善且跟踪采集了脑电记录的病例,其16导联处的脑电相关维数均有不同程度的增加,尤其以训练点C4附近前脑区的脑电相关维数增加更加显著,表明脑电生物反馈治疗有助于皮层神经元群体电生理活动向更加混沌的状态转化,从而改善癫痫病态症状.相关维数可以通过表征大脑生理状态的改变,用于脑电生物反馈治疗效果的评价.
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RNA二级结构计算特征分析
RNA二级结构预测方法可视为一个分类问题,即根据单条序列或多条序列给出的信息,判断任意两个位点能否构成碱基对.现有各种预测方法对所用计算特征的选择都是基于定性分析,没有统一的标准.在总结现有RNA结构预测方法中采用的各类计算特征的基础上,利用特征选择技术中的过滤和封装方法,结合支持向量机分类算法,对它们的分类能力进行定量比较分析,找出适于RNA二级结构预测的优分类特征子集,包括热力学信息、共变信息和进化信息.在49组Rfam家族上的测试结果显示,相比现存定性选择的特征子集,所选特征子集能得到更好的预测结果.
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组氨酸修饰聚酰胺-胺型树状高分子提高血清中基因转染效率的研究
组氨酸的咪唑环由于其独特的质子化机理而受到了广泛的关注.研究表明,组氨酸修饰的基因载体可对抗血清对基因转染的影响,提高载体在血清中的基因转染效率.本研究利用氨解反应将组氨酸接枝到聚酰胺-胺树枝状高分子(PAMAM)的表面,制备了一种新型的PAMAM衍生物-组氨酸修饰的聚酰胺-胺树枝状高分子(His-PAMAM G4).利用~1H NMR对His-PAMAM G4进行表征,证明一个PAMAM G4分子上接枝37个组氨酸分子.对His-PAMAM G4/DNA复合物进行结合DNA能力、粒径、表面电位、粒子形态等理化性能的表征,证明该新型聚合物对DNA分子具有良好的压缩能力.细胞活性检测结果表明,His-PAMAM G4对Bel 7402和Hela细胞的毒性均显著低于未经修饰的PAMAM G4.His-PAMAM G4在血清中的转染效率与PAMAM G4相比大幅度提高,也显著高于阳离子聚合物PEI 25k和市售商品阳离子脂质体Lipofectamine.因此,His-PAMAM G4有望成为一种高效、安全、可在体内应用的非病毒基因载体.
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左心辅助泵体外测试的研究
制定系统、全面地评价连续流动式左心辅助泵的体外评价体系,研制用于轴流血泵体外测试的试验台,制定试验方法,使之稳定可靠地评价轴流血泵的设计与加工是否满足性能要求,指导动物实验与临床应用.根据连续流动式左心辅助泵的设计、制造和临床要求制定体外评价内容,按照评价内容设计制作适合于轴流式左心辅助泵结构特点的流体性能试验台、耐压试验台、寿命试验台和溶血试验台.实验分析结果显示,所制定的体外评价体系的评价内容全面,能比较完备地评价连续流动式左心辅助泵,并具有较高的精度与可靠性.
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半圆形截面支架介入串联囊状动脉瘤的血流动力学仿真
为了研究半圆形截面支架对颅内串联囊状动脉瘤血流动力学的影响,针对同一动脉瘤结构,构建无支架和4种截面支架介入动脉瘤的有限元模型,分别命名无支架为U型、圆形截面为C型、半圆形截面圆面朝向瘤腔为ES型、圆面朝向血管轴向为IS型,然后对模型中的生理脉动流进行计算流体动力学仿真.数值模拟的结果显示:有支架模型的腔内流速被有效削弱,壁面附近的流速很低;血流对瘤腔的冲击减弱,壁面切应力的量值和波动性降低,分布均衡;腔内压力在支架介入后略有升高.对比分析两个瘤腔,流动情况和壁面切应力基本相同,下游瘤腔的压力低于上游瘤腔.IS型的仿真结果更好,这为支架的结构设计提供了一些理论指导.
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基于无创血糖检测技术的数据处理算法
无创血糖检测仪的研究,对于糖尿病的治疗具有重要意义.该研究的原理是基于血糖是人体代谢的主要能源物质的能量代谢守恒法,通过测量人体指部的代谢率、血氧饱和度、脉率、血流量来估算血糖水平.由辐射散热、对流散热、蒸发散热量来确定代谢率,由热流温度场分布原理来测量血流量.后通过多元回归分析的方法,建立血糖浓度的数学模型.经前后2组共30例临床初步实验,表明测试结果与AMS-AUTOLAB18全自动生化分析仪所测结果的相关系数达到了0.862 1,具有很好的相关性和一致性.同时,经误差统计分析得到检测结果的平均相对误差仅为0.039,平均相对误差界ε<0.5 ,表明整数部分均为有效数字位,且无显著性差异.多参数相关性分析结果表明,代谢率对血糖值的贡献是大的,其相关系数达到了0.92,其他参数对血糖值的相关系数依次减弱.实验证明,所建立的基于能量代谢守恒法来无创伤地间接检测血糖值的方法是可行的.
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基于微机械薄膜变形镜的人眼视网膜成像研究
高分辨率视网膜图像能够为视网膜疾病的早期诊断、治疗、人眼视觉的科学研究提供重要依据.本研究探讨人眼像差和高分辨率视网膜图像的像差补偿技术,着重H-S传感器像差测量、波前重构算法、变形镜控制算法,提出了基于微机械薄膜变形镜的自适应光学系统闭环控制.通过校正模拟眼的静态像差和人眼的动态像差的实验表明,能够达到减小人眼像差、获得人眼视网膜细胞的初步图像,为进一步获取视网膜各层细胞图像提供了理论和实验依据.
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离散粒子群优化-贝叶斯线性判别分析算法用于视觉事件相关电位P300的分类
P300在头皮上的导联位置并不明确,目前对P300的分类研究中,采用的电极组合各不相同,且不同被试在同一电极组合下得到的分类效果存在一定差异,要使所有分类精度都达到优比较困难.而采用全导联方式则增加了数据处理量,导致系统实时性要求不能满足.为解决该类问题,提出一种基于离散粒子群优化(DPSO)的算法对P300进行优电极组合选择,并将其与F-score进行了比较.然后利用贝叶斯线性判别分析(BLDA)对P300进行分类,比较了优电极组合和其他电极组合下的分类结果,表明了DPSO对脑电优电极组合选择的有效性,并提出了一组可能普适的P300优分类电极组合,对提高基于P300的BCI系统实时性有重要意义.
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XRII图像引导手术系统的研究与实现
本研究拟就实现XRII图像引导的手术系统之关键技术进行探讨.采用圆霍夫变换(CHT)与连通体(CC)分析结合法进行标志物识别与数据提取;采用移动小二乘法 (MLS)与层次B样条法 (MBA)集成法进行XRII图像变形校正;采用Faugeras法进行C形臂成像系统标定.在此基础上,自行开发相关软件并结合手术工具设计制作,形成一整套实验型手术系统.人体脊柱标本实验表明,采用XRII图像引导的手术系统可明显提高椎弓根螺钉植入精度.
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基于核磁共振的三维左右心室心脏修补模型的数值模拟及不同手术方案的比较分析
右心室机能障碍是引起先天性心脏病患者心力衰竭的一个普遍的原因.计算机辅助介入在临床决策和手术过程中已经得到越来越广泛的应用.基于一位右心室机能障碍患者的心脏核磁共振(MRI)建立了三维的左、右心室修补模型,模型中针对左、右心室的双层结构采用了有不同心肌纤维走向的各向异性材料模型,同时建立了基于患者术后MRI图像的模型、另一种传统的手术方案模型及各向同性的左、右心室模型.借助于大型有限元软件ADINA,对上述4个模型进行了数值模拟,计算一个心动周期内的心脏运动情况、应力、应变分布等参数.研究发现,右心室中的应力、应变分布与右心室形态、材料性质等因素有着密切的关系;各向异性材料模型比各向同性材料模型更能真实地反映心脏特征;小尺寸的补丁能较好地改善右心室功能.左、右心室修补各向异性模型的右心室数值计算体积与MRI数据很好吻合(误差<2%).通过几个模型的计算比较与分析,研究了不同修补方案对改进右心室功能的作用,结果显示改进的右心室重塑手术可使右心室功能更好地恢复.
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基于非降采样轮廓波和直方图变换的生物图像融合
随着分子成像系统的发展,图像融合在细胞生物学领域得到广泛应用,其中灰度结构图像与彩色功能图像的融合对蛋白质定位和功能的研究有重要意义.针对传统融合方法平衡结构信息和功能信息的难点,提出一种适用于生物图像融合的新方法.该方法基于非降采样轮廓波变换,得到源图像亮度分量的高低频分量,计算融合所需的权重矩阵,并由直方图变换对其做必要的调整,系数融合后经反变换得到融合的亮度分量,继而采用广义亮度-色调-饱和度法的快速实现算法,得到终的融合结果.实验对117组来自约翰英纳中心的拟南芥细胞图像进行测试,采用视觉信息保真度,量化评估了荧光区和非荧光区中融合图像与源图像的相似程度.结果表明,新方法受荧光图像黑色背景影响较少,并保留了荧光图像中大量的细节信息,相比传统方法更为优越.
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利用T_1加权DCE-MRI技术对脑胶质瘤分级
应用T_1加权动态对比度增强磁共振成像(DCE-MRI)技术对脑胶质瘤进行术前分级,验证其用于脑胶质瘤分级的准确性和可重复性.对26例脑胶质瘤患者团注Gd-DTPA对比剂后,以1.5T Siemens Syngo MRI扫描仪采集DCE T_1加权图像.首先基于改进的Tofts两室药物动力学模型,从采集到的动态组图像建立病灶区感兴趣区内的平均信号强度-时间曲线,然后应用非线性小二乘拟合方法对该曲线进行拟合,获取定量参数.这些参数包括:初始增强率E_R、回流速率常数K_(ep)、排泄速率常数K_(el)、曲线下面积AUC、峰值高度PH、到达峰值的时间TTP,后与临床组织病理学结果进行比较,建立这些定量参数与脑胶质瘤分级之间的定量关系.采用独立样本t检验比较任意两个分级之间各定量参数的统计学差异,P<0.05作为统计学差异标准.E_R、AUC和PH随着脑胶质瘤的病理分级由低到高地增加;低级别脑胶质瘤中的Ⅰ与Ⅱ级之间以及高级别中的Ⅲ与Ⅳ级之间的比较结果显示,E_R、AUC和PH的值均无明显统计学差异(P>0.05);低级别与高级别级之间的比较结果显示,仅参数E_R的差异具有统计学意义(P<0.05).E_R是术前准确界定脑胶质瘤低级别与高级别的具敏感性和特异性的参数,其界定阈值约为0.68.
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基于组织分割的医学体数据剖切方法
通过对医学体数据进行剖切,在方便观察其内部组织结构的同时,保留周围潜在的重要环境信息,可提供一个整体的情景图像.提出一种基于组织分割的体数据剖切方法,该方法关注于构成体数据的语义层,从医学诊断中的现实需求出发,以逻辑拆分来剖切体数据,以提供更加完整、直观的显示.将梯度矢量扩散法扩展到三维情形,同时提出三维梯度矢量扩散的体数据分割方法.在剖切方法中,首先运用三维梯度矢量扩散法来立体分割医学体数据中的组织,然后通过不同的空间传输函数来操作不同的组织,实现体数据的三维空间剖切体操作.实验结果表明,该方法能够有效去除遮挡数据以揭露内部信息,能保留相关环境信息来增加剖切的可理解性,可取得良好的虚拟剖切效果.
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结合细胞散点图和改进Snake模型的重叠细胞分割修复的方法
针对医学显微图像中常出现细胞重叠的现象,提出一种组合细胞散点图和改进Snake模型的分割方法:先使用可变腐蚀元的迭代腐蚀方法,获取细胞散点和分离细胞;再利用原始边缘信息,初始化活动轮廓;后结合细胞散点信息,利用加入约束能量的改进Snake算法,获取细胞的完整边界.在获取边界重叠掩膜图像的基础上,针对因重叠导致重叠区域图像信息变化的情况,采用一种自适应迭代卷积的快速图像修复方法.实验表明,该方法能有效地分离重叠细胞,并能准确快速地获取细胞的完整边界,并在重叠掩膜图像的基础上快速修复重叠部分.
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不同参考电极对脑电头皮电位质心计算的影响
在脑电头皮电位的测量技术中,零参考点的选取一直是一个争论的焦点,研究人员都希望找到一个可行的通用参考零点,以方便研究成果间的比较和借鉴.针对脑电头皮电位质心的计算问题,用仿真和实际数据计算比较了平均参考、 连接耳参考、头顶参考和新近出现的近似零参考技术(REST)方法的差异,结果表明,采用REST可使得电位质心的计算误差在多数情况下更小.说明在进行质心等与脑电波形相关的计算时,采用近似的REST可以获得更为真实的计算结果.
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弹簧式液体喷射注射过程的建模及实验研究
液体喷射注射器是一种利用高速药物射流对人体进行药物和疫苗注射的注射系统.影响注射器注射质量的系统参数包括喷孔直径、药物注射剂量、安瓿直径、推射压力和冲撞距离等.针对以弹簧为驱动力的液体喷射注射系统,提出一种计算喷射压强的模型.根据该模型计算给定系统参数时喷射压强随时间变化的动态关系和大喷射滞止压强.计算结果与在相同系统参数下实验测得的动态喷射压强相吻合;不同剂量、不同弹簧系数情况下计算的大喷射滞止压强亦与实验结果相一致.实验结果验证了所建模型的正确性和有效性.
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基于Windows平台的扩散张量成像后处理软件性能的比较
应用网络自由获取的基于Windows平台的 DTI Task Card、dTV、DTIstudio、MedINRIA等4种自由扩散张量后处理软件,对同组DTI数据后处理及各向异性(FA)和表观扩散系数(ADC)测量值比较,寻找合适的不依赖于MR系统平台的后处理方法.采集18例健康志愿者和12例额顶部脑膜瘤患者术前全颅扩散张量成像数据,4种后处理软件以患者数据参照调整DTI梯度表后生成扩散张量特征图像,DTI Task Card依赖MR系统平台,余3种在PC机上应用后处理软件依赖于CPU运算.DTIstudio法在多核系统中处理时间短,CPU占用率低.利用4种方法重复测定胼胝体膝部、压部,双侧内囊膝部、后肢,双侧丘脑、壳核相同大小兴趣区的FA值和ADC值,总体均数间不具显著性差异,以DTIstudio法测定值与DTI Task Card法测定值间相关性高.DTIstudio是一种理想的、不依赖于MR系统软件的DTI后处理量值测定软件.
| 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 |
