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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基于MRI图像纹理特征的膀胱肿瘤浸润深度检测
对膀胱肿瘤浸润深度进行无创检测,为膀胱肿瘤的检测及分期判断提供参考.基于膀胱MRI图像,利用尿液和膀胱壁的天然密度对比,结合统计分析,得到在肿瘤及膀胱壁组织有统计差异的纹理特征.通过提取肿瘤及周围膀胱壁组织的均值、均匀度、标准差、粗糙度、自协方差系数和对比度等特征,再经分类器判断,得到感兴趣区域肿瘤浸润情况的伪彩图.就16位患者MRI扫描数据及术后病理分析结果,用于测试的56幅图像中,判断准确率为82.1%;15位患者的标记结果与病理分期相符,正确率为93.8%,与病理分析吻合较好.利用分类器和纹理特征判别肿瘤区域的属性,实现了膀胱肿瘤浸润深度标记和边界的初步划分,为膀胱肿瘤的无创检测提供了新的可能手段.
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非笛卡尔并行磁共振成像数据的自适应约束重建新算法
多通道欠采样非笛卡尔轨迹数据重建是当前磁共振成像的研究热点,当欠采样因子比较大时,病态问题往往使得敏感度编码(SENSE)方法重建图像信噪比严重降低,传统的解决方法是在重建方程中引人Tikhonov约束或TV约束.提出自适应约束的SENSE重建算法,由先验图像的梯度特征并借鉴PM模型的思想决定惩罚函数,在梯度幅值较大的区域使用各向异性扩散的TV约束方式,在梯度幅值较小的区域使用各向同性扩散的Tikhonov约束方式.进行8通道2.6倍欠采样可变密度螺旋轨迹人体动静脉畸形瘤动脉注射X线的仿真实验.结果表明,与平方和(SOS)重建方法、传统无约束SENSE重建方法以及TV约束SENSE重建方法相比,本算法可以有效抑制部分数据成像带来的噪声和伪影,并能较好保护图像细节尤其是小细节信息,成像效果优于传统方法.
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持续气道正压无创呼吸机控制系统的研制
提出一种用于治疗睡眠呼吸暂停综合症的持续气道正压呼吸机控制系统解决方案.系统主要由控制核心高速Soc单片机C8051F005、压力发生装置无刷直流电机/风机装配体和压力传感器组成.介绍系统控制器的结构、硬件电路原理、软件设计流程和实现持续气道正压自动控制的PID算法处理模块,并利用气流分析仪和噪声计测试样机性能.选择6名志愿者对样机进行临床试用.实验结果表明,主要技术参数符合ISO 17510-1睡眠呼吸暂停治疗设备标准所规定的要求,具有噪声低、可靠性高、使用舒适性好等优点.
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电子病历中命名实体的智能识别
电子病历中命名实体的识别对于构建和挖掘大型临床数据库以服务于临床决策具有重要意义,而我国目前对此的研究相对较少.在比较现有的实体识别方法和模型后,采用条件随机场模型(CRF)机器学习的方法,对疾病、临床症状、手术操作3类中文病历中常见的命名实体进行智能识别.首先,通过分析电子病历的数据特征,选择以语言符号、词性、构词特征、词边界、上下文为特征集.然后,基于随机抽取的来自临床医院多个科室的电子病历数据,构建小规模语料库并进行标注.后,利用条件随机场算法执行工具CRF++进行3次对照实验.通过逐步分析特征集中的多种特征对CRF自动识别的影响,提出在中文病历环境下CRF特征选择和模板设计的一些基本规则.在对照实验中,本方法取得了良好效果,3类实体的佳F值分别达到了92.67%,93.76%和95.06%.
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全心电生理建模及体表电位标测图的仿真
虚拟心脏建模是连接心脏宏观和微观研究的有效手段之一.本研究利用微型计算机和可视人断层数据,通过图像增强、组织分割和三维重建,建立了分辨率为0.5 mm × 0.5 mm × 0.5 mm的心脏结构和胸前表面几何模型;以单细胞动作电位仿真为基础,使用改进的规则型算法,基于惠更斯原理的各向同性和各相异性波面型算法,分别完成了特殊传导系统、心房和心室电活动的仿真,时间精度可达1 ms;结合双域模型理论,使用偶极子等效心脏的电活动,同时结合躯体模型,完成了心脏电活动到体表心电的映射,进行正常和异常情况下体表电位标测图(BSPM)及12导联心电图的仿真.通过此模型得到的由窦房结起搏的体表12导联心电图,满足正常心电的诊断标准,证明了模型的真实性和可靠性,为进一步探讨传导和起搏异常的体表心电建立基础.
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八字线圈激励下五层球头模型感应电场能量的分布
研究经颅磁刺激(TMS)下人体头部组织内感应电场能量的分布状况,即组织内焦耳热能损耗情况.提出通过感应电能分配率及感应电能集中性两方面因素,研究蚊香型八字线圈激励下头部模型感应电场能量分布情况.利用ANSYS有限元方法建立蚊香型八字线圈,及包含了头皮、头骨、脑脊液、脑灰质和脑白质的五层球头模型,用瞬态分析方法研究感应电场能量分布.仿真结果表明,对线圈施以8 000 A交流电流时,感应电场能量的63.37%消耗于头皮层,其次是脑脊液层上的30.82%,而脑灰质层仅分配了2.6%,而该层能量集中度为15.72%运用所建立的方法,可为建立逼近于真实条件的头部模型,提高脑神经磁刺激技术聚焦性能和定位性能,提供更加精确的仿真研究结果.
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球囊损伤后血管重塑中内皮依赖性因子的作用及其相互关系
探讨球囊损伤后血管重塑中血红素氧化酶-1(HO-1)/一氧化碳(CO)与一氧化氮合酶(NOS)/一氧化氮(NO)两系统的作用及其相互关系.实验兔随机分为7组:对照组、假手术组、精氨酸组、亚硝基组、胆固醇组、血红素组和叶啉锌组.对照组喂普通饲料,其余6组喂饲含1.5%胆固醇饲料,精氨酸组和亚硝基组饮水同时给予L-精氨酸或亚硝基-L-精氨酸甲酯,血红素组和叶啉锌组同时分别予氯化血红素或锌原叶啉-9腹腔内注射,2周后各实验组行右侧颈总动脉球囊损伤术,术后续原饲养和给药8周.研究发现:与胆固醇组比较,精氨酸组cNOS活性、NO生成量显著增加,内皮素-1、NF-kB活性显著降低,内膜厚度和狭窄率显著减小[(292.65±22.48)μm,39.8%±2.51%](均P<0.01);亚硝基组上述指标变化与精氨酸组相反(均P<0.01),内膜厚度和狭窄率变化不显著[(466.49±61.34)μm,56.1%±6.81%](P>0.05);血红素组HO活性、CO生成量显著增加,内皮素-1、NF-kB活性显著降低,内膜厚度和狭窄率小[(281.47±21.10)N,m,38.8%±2.43%](均P<0.01);叶啉锌组各指标变化与血红素组相反,内膜厚度和狭窄率大[(698.71±58.37)μm,78.5%±6.10%](均P<0.01).结果表明NOS/NO与HO-1/CO系统在球囊损伤后血管重塑中发挥互补及代偿作用,HO-1/CO系统可能通过代偿和调节NOS/NO系统以及下调内皮素-1、NF-kB活性从而抑制血管损伤后不良重塑.
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正交小波基函数实现图像引导放射系统中计划CT与锥形束CT图像的形变配准
计划CT图像与锥形束CT(CBCT)图像的配准是基于CBCT图像引导放射系统中实现自适应放疗的重要部分.为了提高系统中形变配准的精度和速度,提出一种基于正交小波变换的形变配准方法,此方法利用正交小波变换的多分辨率特性描述计划CT和CBCT图像的全局和局部形变,由Navier偏微分方程设计极小化能量函数来实现小波系数的能量估计.实验表明,所提出方法用于基于CBCT的图像引导放射系统时,可将日常放疗时的CBCT图像和计划CT图像进行准确且快速的配准,并且可用于放射计划系统中器官的自动分割,从而有效指导自适应治疗.
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道德两难问题ERP的时空分析
近年来有研究指出,情感会影响认知决策.为探究在认知决策中情感冲突的作用和脑内信息加工的神经机制,本研究应用统计参数图方法,分析了道德两难问题ERP的时空特征.根据道德违背的程度,实验材料分为涉及个人的高道德冲突情景和非涉及个人的低冲突情境.结果表明,随着道德判断的进行,差异性的电活动从双侧颞枕区向前额中区延续,高道德违背情境会更强地抑制额区和额中央区等的电活动.结果支持了道德两难问题是感性判断和理性判断双重加工的理论,并且证明理性判断的做出是通过情境认知和对情感处理抑制达到的.
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基于AR模型和支持向量机的急性低血压预测
ICU中,急性低血压的发生严重威胁着患者的生命安全,临床上对其预测性判断主要依靠医生经验.为实现急性低血压预测,利用PhsioNet的MIMIC Ⅱ数据库ICU监护中的患者临床记录,对发生与未发生急性低血压两者间的平均动脉压信号进行AR模型的功率谱估计,运用医学信息学理论,选取功率谱幅度的中位数、平均值、大值、标准偏差和极差用于支持向量机分类预测器的学习和训练,建立分类预测模型.预测模型对测试集进行分类预测,得到预测正确率为87.5%,表明相对于直接提取患者平均动脉压信号的统计特征参数作为预测特征,本方法具有更好的预测效果,有利于实现急性低血压提前预测.
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基于"心肌桥-冠状动脉"模拟装置的周向应力研究
研制一种心肌桥压迫冠状动脉的模拟装置,用以研究壁冠状动脉近端与远端周向应力的动态变化,并可实现其独立调节.制作"心肌桥-冠状动脉"模拟装置,分别改变模拟冠状动脉外压和心肌桥压迫程度并记录周向应力的变化情况.结果表明,周向应力的异常主要位于壁冠状动脉近端,随着心肌桥压迫程度加剧,近端的周向应力平均值与震荡值(大值一小值)明显增大."心肌桥-冠状动脉"模拟装置能提供体外研究周向应力对血管影响的实验手段.
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生物交联剂京尼平交联牛心包生物支架材料的性能
脱细胞牛心包膜因其具有优良特性而成为组织工程生物瓣膜中理想的支架材料.采用冻融+表面活性剂法对牛心包组织进行脱细胞处理后,用戊二醛或京尼平对其进行表面修饰固定.通过HE染色及扫描电镜观察脱细胞效果,并对交联组织进行厚度检测、含水量和接触角测试、力学检测、交联指数和差示扫描量热(DSC)测定、体外降解、溶血试验以及细胞毒性试验,判断两种交联方法对脱细胞牛心包基质的影响,从而选择出交联脱细胞组织的好方法.结果显示,冻融+表面活性剂法脱除细胞彻底,戊二醛或京尼平交联后组织厚度明显增加分别约20%,25%,亲水性良好,力学特性稳定,交联指数都高达90%,且28 d降解率分别为5%和3%,交联后组织稳定性高.但京尼平组溶血率(0.37%)远小于戊二醛组溶血率(13.77%),且细胞毒性很低.作为瓣膜组织工程支架材料,京尼平交联脱细胞牛心包膜比戊二醛交联效果具有更好生物相容性,交联效果好,是较好的交联方法.
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带有松弛因子和惩罚项的小二乘PET图像重建
小二乘重建算法是经典的PET重建算,该算法虽然能够得到较好的重建图像,但是重建图像有明显的噪声,而且收敛速度慢.本研究从小二乘目标函数出发,为平滑图像和抑制噪声加入惩罚项,并利用修正的SOR迭代方法求解优解.同时为加速收敛速度,结合可变有序子集方法,得到带有松弛因子和惩罚项的小二乘算法.使用Matlab中Sheep-Logan模型进行仿真,通过信噪比、归一化均方误差和相关系数等参数来估计重建图像质量,并与其他算法进行比较以验证所提出算法的有效性.仿真实验证明:在相同的先验情况下,本算法比有序子集惩罚小二乘(OS-LS)算法更能有效地抑制噪声,图像质量评价参数都优于OS-LS算法;收敛速度也比OS-LS算法快,它需要的迭代次数只是OS-LS算法迭代次数的2/3.
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混沌关联维数在人脑状态区分中的应用
随着信号处理技术的发展,人们对脑电信号的计算和分析日益深人,以期进一步理解和认知大脑的功能.研究人脑在不同状态下的脑电信息,可以进一步揭示各种状态对于脑活动和脑电的影响.近年来,灰色理论和混沌理论的研究广泛应用于信号处理领域.根据脑电信号自身的特点,提出一种结合灰色建模理论和混沌理论关联维数的人脑状态识别新方法.首先对脑电数据进行灰色建模,然后对所得到的模型参数进行关联维数的计算,从而对人脑的状态进行区分.当取16 000点脑电数据计算关联维数时,传统G-P算法用于计算关联维数的数据点数是本方法的8倍.在计算时间上,传统G-P算法用时145.5 s,而本方法用时9.2 s.结果表明,本方法能够减少计算数据量,进而缩短运算时间.由于不同状态脑电信号的较大特征值非常接近,所以奇异谱与不同状态脑电信号的关联维数相比,关联维数可以更好地区分人脑的状态.
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基于小波变换医学图像融合算法的对比分析
小波变换融合方法具有重要的应用价值,而融合规则的选取直接影响着融合效果.为了获得医学临床上实用的小波融合算法,选择标准CT/MRI图像,通过调整和组合各种小波变换低频及高频融合规则进行仿真实验,深入对比分析各种融合规则对医学图像融合性能的影响.在此基础上,提出低频能量取大与高频系数绝对值取大相结合的融合改进算法,比目前基于传统小波融合规则的融合质量及各项客观评价指标都有明显提高,在各种算法比较中优.采用多聚焦图像和临床实际的CT/MRI图像进行对比验证,表明了方法的有效性.理论分析和实验结果证明:选取合适的融合规则对融合结果影响很大,本研究提出的算法简单有效.
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基于多目标交叉变异粒子群算法的多模医学图像非刚性配准
以互信息为相似性测度,采用B样条变换对多模态医学图像进行非刚性配准时,由于噪声及图像插值等原因造成的互信息局部极值使得传统优化方法不能搜索到佳配准参数.为此,使用粒子群智能优化方法作为搜索策略,以降低对图像预处理的要求,进一步提高基于互信息的非刚性配准的鲁棒性.为了克服粒子群算法受初始值选取等因素的影响易陷于局部优的缺点,使用LBFGS优化得到的结果构造初始粒子群,采用多目标优化方法结合交叉变异策略加以改进,使得算法在解空间搜索的遍历性得到改善,优化结果更接近全局优.MR-T2与MR-PD图像的配准实验证明,该方法提高了基于互信息的B样条非刚性配准的鲁棒性,配准率达到94% ;CT与PET图像的配准实验表明该方法相比惯性权重粒子群算法提高了配准精度,互信息增加了0.026;另外,CT与CBCT图像的配准实验也验证了本方法的有效性.
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改进的谱分析法定量估算T波电交替的研究
T波交替现象已成为医生用于评估心脏病人的指标之一.但TWA检测中的定量问题尚未解决.本研究在传统谱分析方法的基础上进行了改进,采用定长积分平均的方式替代原有的单参照点模式,数据结果表明改进后算法的时域抗干扰能力有了显著的提高.采用线性模型人工合成TWA信号进行仿真研究,针对非理想状态下的TWA信号,基于实际情况中生理信号的多变性和不均匀性,修正了David S.Rosenbaum等人的估算式,提出了一种新的TWA定量分析方法,测试结果表明在信噪比大于10 dB时,估算的TWA幅值的绝对误差控制在±5μv以内.
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非高斯脉冲噪声下基于径向基神经网络的诱发电位韧性自适应估计方法
诱发电位(EP)观测信号中的背景噪声经常呈现出某种非高斯脉冲特性,使基于高斯假设的小均方自适应算法性能明显退化,而适用于α稳定分布假设的小平均P范数算法仍能较好地工作.借鉴该思想,使用以时间索引序列为输人的径向基神经网络,实现脉冲噪声下的EP信号自适应估计,给出矩阵形式的权值更新公式,逐扫描地完成自适应估计,且无需设计参考信号.针对当α动态变化时小平均P范数算法性能变差的不足,提出基于符号函数直接自适应的改进算法用于EP信号估计.实验结果表明,改进后的算法可以在α动态变化时很好地跟踪EP信号,即使在很低的混合信噪比时(-12 dB),估计信号与EP源信号的相关系数仍在0.9以上,是一种在α稳定分布噪声下具有良好韧性的EP信号自适应估计算法.
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肝细胞低温保存的实验研究
在传统的冻存剂配方的基础上,通过降低DMSO的浓度并且添加不同浓度的葡萄糖、蔗糖或海藻糖,探索一种改善人肝细胞冻存效果的新冻存保护剂配方.在传统的冻存保护剂配方中,将DMSO的浓度降低至2% v/v或5%v/v,加人葡萄糖、蔗糖或海藻糖;两周后将肝细胞快速复温,进行存活率、24 h贴壁率和形态学的检测,并与10%DMSO对照,其中5%DMSO+0.3 mol/mL海藻糖组效果好,复温后肝细胞的存活率、24 h贴壁率均优于其它冻存液组.结果表明,葡萄糖、蔗糖、海藻糖均对人肝的低温保存有一定的保护作用,5% DMSO+0.3 mol/mL海藻糖组是其中好的浓度配方;海藻糖与DMSO联合使用降低了冻存保护剂DMSO的浓度,表明两者有协同作用.
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食管粘膜下层脱细胞基质的制备及其力学性能
脱细胞基质支架由于其良好的组织相容性和生物相容性而成为组织工程领域的研究热点之一.采用高渗盐溶液联合DNA酶法(HSD)、表面活性剂联合DNA酶法(SD)、磷脂酶联合DNA酶(PhD)等三种方法对猪食道粘膜下层的脱细胞条件进行探索,并对支架脱细咆前后的力学性能进行比较分析.实验结果显示HSD和SD二种方法去除细胞效果明显;食管粘膜下层经上述这三种方法处理后,其力学性能均受到了一定程度的影响,而其中SD法处理的脱细胞基质力学性能与正常组织的比较相近.SD法对猪食管粘膜下层脱细胞效果较好,同时较大限度地保留了食道粘膜下层组织的力学性能.
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极性分子基团诱导的牙釉质原位仿生矿化研究
本研究采用原位仿生矿化的方法进行釉质龋的再生修复研究.以自然牙为标本,酸腐蚀形成缺损模型.酸蚀表面修饰极性分子基团-SO_3-,在模拟体液和人工唾液中,进行仿生矿化实验;X-射线衍射和扫描电镜分析矿化形成晶体的形貌和组成.表面修饰极性基团有效地促进磷灰石在牙釉质缺损面的形成.基于高的钙磷离子浓度,在人工唾液中,长径比大的棒状六方羟基磷灰石晶体在牙釉质表面形成.研究结果表明在生理环境下有可能通过矿化实现再生修复.
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纳米颗粒在石英晶体微天平生物传感器中的应用与研究进展
得益于快速、简便、可在线分析的优点,石英晶体微天平生物传感器在生物、医学、食品安全分析、环境和军事等领域都有着重要的应用价值,但灵敏度和再生能力等性能的不足仍限制其走出实验室获得实际应用,纳米颗粒的引人有望解决这一难题.纳米颗粒表面活性位点多,生物兼容性好,非常适宜于生物化学分析检测.在石英晶体微天平生物传感器中,纳米颗粒可作为载体固定敏感分子;作为标记物放大检测信号;还可在磁场的辅助下提高传感器的再生能力和缩短检测时间.文中结合近年来国内外新研究进展,对这三个方面进行了详细的评述,并探讨了未来的发展趋势.
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导电聚合物在生物医学工程领域中的应用及展望
导电聚合物因其制备容易、导电性高,具有稳定的化学、电化学特性及较好的生物相容性等特点成为生物材料和组织工程研究领域所关注的焦点之一.概述导电聚合物在药物释放系统、生物效应器、组织工程及生物传感器等领域中的一些应用,并提出导电聚合物应用于生物医学工程领域所面临的挑战及未来的发展趋势和方向.
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我国生物力学研究现状与展望
生物力学是研究生命体运动和变形的学科,通过生物学与力学原理方法的有机结合,认识生命过程的规律,解决生命与健康领域的科学问题.生物力学研究领域新的主要进展和发展趋势是力学生物学和生物力学建模分析及其临床应用.文中介绍了我国生物力学研究在心血管力学生物学、分子生物力学、骨关节与软组织生物力学、临床医学和康复工程生物力学,以及生物力学在空间生命科学、生物材料、体育运动和生物医学技术中应用与交叉等领域所取得的具有国际水平的新成果.这些研究不仅对于揭示正常机体生长、发育和衰老的机理和自然规律,而且对于阐明机体疾病的发病机理以及提供诊断和治疗的一些基本原理,包括新型药物和新技术的研发,都将有重要的理论和实际意义.展望我国生物力学学科发展,应进一步加强学科交叉融合与交叉创新能力,在解决关键科学问题,明确力学因素在疾病发生发展中作用的同时,要致力于发展相关的新技术新方法,紧密联系临床防病治病,在提出具有生物力学特色的新思路上有所作为,为人类健康事业做出应有的贡献.
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 |