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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基于溶血性能的离心式旋转血泵设计
溶血性能是衡量血泵性能的一个重要指标.基于平均剪切应力模型,通过减少红细胞流经叶轮的时间和降低它在此过程中所受平均剪切应力的方法,对离心血泵进行设计,进而改善溶血性能.采用商用流体仿真软件Fluent,对血泵内的三维不可压湍流流场进行数值模拟,得到红细胞在血泵内的流动迹线和流动参数;应用溶血估算公式,分析不同流量下血泵的溶血性能,计算得到溶血估算值在0.006-0.015之间,有较好的溶血性能,满足血泵对溶血性能的要求.
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估计点扩展函数对内源性光学成像信号的提取
脑内源信号光学成像是近十几年发展起来的研究大脑皮层神经群体活动的成像方法.内源性光学信号非常微弱,并且在穿过皮层组织时会发生扩散,使得图像存在一定程度的退化.本研究通过对功能图像的二阶统计量分析,选取功能柱区域与非功能柱区域像素进行联合求解高斯函数,得到针对内源性光学信号的点扩展函数的估计,并对内源性光学信号图像进行恢复.恢复图像的二阶统计量的分布形式表明,图像中的功能柱区域较处理前更为集中.利用此结果,以恢复图像的二阶统计量作为阈值划分的标准,对功能柱区域进行了准确的分割提取.
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基于因子分析法的超声肝灌注定量分析初步研究
局灶性肝结节(FLLs)通常可从超声造影图像序列中提取的时间强度曲线进行量化评价.为了克服人工选择的主观性并自动提取曲线,提出一种用于因子分析的基于顶点搜寻的替代-近似(RA)算法.该算法将高维图像序列映射到一维空间,先找到与生理结构对应的两个顶点.然后,根据这两个已知点的信息,在二维空间中可以寻找到第3个顶点.这3个顶点对应着3条不同的目标曲线.实验采用6个在患者自由呼吸运动下采集的肝细胞癌病例对RA算法进行验证.实验结果表明,此方法能准确提取到具有生理意义的因子曲线和相应的因子图,提取的因子曲线与感兴趣区域(ROI)测定曲线的平均相关系数值为0.91±0.03.初步证明了RA算法在FLLs灌注的量化分析具有可行性.
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一种基于加速度与表面肌电信息融合和统计语言模型的连续手语识别方法
加速计(ACC)和表面肌电(SEMG)传感器是两种有效轻便的手势捕获设备.本研究提出一种采用多级决策树融合ACC和SEMG信息识别手语词根,并引入统计语言模型进行词根接续判断和错误纠正的中国手语连续语句识别方法.对包含有120个词根的200组连续中国手语句子展开的识别实验结果表明,该方法可以有效的从连续信号中识别出词根序列,120个手语词根全局平均识别率接近95%,句子识别率接近90%,采用纠错模型的方法与未采用纠错模型相比,词根的平均识别率提高了4%左右,句子识别率提高了10%.这种结合模式识别和自然语言处理的手语识别方法在连续手语识别和人机交互领域有着广阔的应用前景.
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女性骨盆三维有限元模型构建及其侧面碰撞分析
乘员骨盆损伤在车辆侧面碰撞中非常常见,研究骨盆在侧碰中的损伤机理,有助于优化汽车保护装置,提高乘员的安全性.本研究根据CT图片提取相关数据,利用逆向工程软件生成骨盆几何模型,用有限元前处理软件划分网格,构建一个中国50百分位女性骨盆的三维有限元模型,并用Guillemot尸体实验结果验证了模型的有效性.然后用该模型进行侧碰仿真模拟,研究骨盆在侧面碰撞中的响应及密质骨厚度对骨盆刚性的影响.结果表明,女性骨盆在侧面碰撞中发生骨折的临界撞击力为3.00kN;密质骨厚度不同,骨盆受到载荷时的响应也不同,密质骨厚度为l mm时,前下髂骨脊位移为9.75 mm,密质骨厚度为2 mm时,前下髂骨脊位移为5.35 mm.表明密质骨厚度越薄,骨盆刚性越低.
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超声换能器焦区内软组织背散射信号频移与散射子粒径的相关性研究
基于超声波在生物软组织中的传播机理,研究聚焦超声换能器焦区内软组织超声背散射信号中心频率的偏移量与组织超声特征散射子粒径的相关性.通过计算机模拟实验,探讨了组织的衰减系数和超声特征散射子的数浓度(单位体积内散射子的个数)以及换能器的中心频率、带宽和聚焦性等参数对频移量的影响.模拟结果表明,换能器焦区内软组织超声背散射信号中心频率的偏移量随散射子粒径的增大而增加,近似呈线性增长的关系;偏移量与组织的衰减系数和发射换能器的中心频率、带宽等参数有关,这些参数越大,偏移量也越大;散射子的数密度、聚焦超声换能器的聚焦性等参数对频移量的影响不大.
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基于SOPC的神经监测系统的设计与实现
神经外科手术是目前广泛应用的一种临床手术,作为其中的关键辅助技术,神经监测技术可准确及时地了解神经状态,减轻医生的工作压力,预防神经损伤.设计一款基于SOPC的神经监测系统,系统模拟电路和数字电路紧密结合,采用硬件电路与NIOS II嵌入式软件协同设计的方法,利用乒乓操作、串并转化、流水线等技术手段对设计进行优化,并使用嵌入式逻辑分析仪对系统功能进行分析验证.结果表明,系统时序、数据转换和传输正常.系统的软硬件构建在Terasic公司的DE0平台上,共消耗7 613个逻辑单元,硬件高工作频率达到125.74 MHz,软件高工作频率达到119.76 MHz.
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基于渐变波导COHb与O2Hb混合浓度传感技术研究
研制了折射率渐变光波导传感器,在灵敏度与波导参数理论模型基础上,进行了波导传感厚度及模式的优化设计.在此基础上,搭建了混合物浓度测试回路测试装置,实现了COHb和O2Hb的混合物浓度的测试,并对渐变波导包层吸收模谱特性进行了理论分析和实验测试,测试了包层吸收损耗.结果表明溶液包层吸收特征的折射率虚部与溶液浓度之间具有十分显著的线性相关性.利用该装置测试了11种不同浓度混合物的溶液样品,浓度测试值与实际配制浓度值的均方差小于0.054%.当COHb＞1%时,测定结果较为理想,适用于诊断性定量测定,具有重要的临床应用价值.
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T波检测和QT间期提取策略
提出一种T波检测和QT间期提取新策略,应用QRS波群起始点和终末点检测算法,检测到QRS波群的起始点和终末点;从QRS波群的终末点出发,向后求出16点线段参数的LS估计;根据LS估计确定窗口,在窗口内检测出T波的峰谷值位置,从而检出T波;从峰谷值位置向后根据LS估计确定R点和R回归直线,根据心电数据和R回归直线在R点前的偏离程度确定T波终末点,从而提取QT问期.应用具有广泛认可度的MIT-BIH数据库中QT数据库的所有具有T波终末点专家标记的数据文件来验证算法,在专家标记终末点的3 542个T波上获得98.2%的检出率,提取QT间期获得1.0 ms的平均误差,提取QT间期的准确率为97.2%.
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基于自适应方向性滤波和非局部均f值修补的CT图像金属伪影消除
CT图像金属伪影的校正长期以来都是一个重要课题.首先采用自适应方向性前置滤波器对含有金属伪影的图像进行处理,在一定程度上消除噪声,抑制条状伪影;其后采用均值漂移分割出原图像中的金属成分,大互信息熵分割出伪影成分;使用平行束投影获取原始图像和金属成分的弦空间数据,从原图弦空间数据中减除伪影成分对应的弦图;继而采用非局部均值修补结合线性插值方法对弦空间数据进行补全;后采样滤波反投影得到校正后的图像.实验表明,本算法对于含有金属伪影的水模和真实临床图像的校正,获得更好的匀质区域一致性和更好的伪影抑制性能.
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射频毁损灶体积与近红外光学参数的相关性研究
射频热凝毁损术治疗帕金森病有效率达90%以上,但手术过程中毁损体积的量化问题研究得不多,通过控制毁损温度和时间来确定毁损灶的范围是有效的,但其量化关系还未见报道.本研究建立了体外蛋清射频毁损灶和活体内大鼠脑射频毁损灶模型,探讨毁损体积随毁损温度及时间两个参数变化的规律,利用1stOpt数学拟合工具拟合了相关度较高的数学模型,通过这一关系就能够根据预毁损体积选择相应的温度和时间,提高毁损术效果;使用特制的内置四光纤探头测量了大鼠脑靶点处的生物组织光学参数优化散射系数μs'.实验数据表明,μs'的变化规律与相应毁损温度时间下的毁损体积变化规律相似,证明了其与射频毁损灶体积有很好的相关性.建立了毁损体积与优化散射系数之间的关系模型,为探索近红外光谱技术在射频毁损手术实时监控中的应用提供了实验依据.病理学检测证明了实验的有效性.研究结果为探索近红外光谱技术在帕金森病射频毁损手术实时监控中的可行性提供了实验依据.
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Affymetrix基因芯片原始数据噪声分析与应用
基于杂交原理的生物芯片技术由于实验中非特异性杂交的存在,导致实验数据包含较高的噪声.针对目前广泛使用的Affymetrix GeneChip(R)基因芯片,通过对原始数据进行分析研究,得到探针中间3个核苷酸序列和MM探针与PM探针灰度比值的对应关系;将该对应关系嵌入到基因表达水平的计算中,以改进原有的一个先进的计算基因表达水平的概率模型mmgMOS.通过在标准的spike-in数据集和一个真实的老鼠胚胎数据集上的测试,证明改进的模型有效地提高了基因表达水平计算的精度,同时显著地提高了计算效率,在一定程度上降低了非特异性杂交引起的噪声影响.
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原花青素交联牛心包材料的研究
本研究针对天然交联剂原花青素处理牛心包材料的性能进行研究.采用原花青素交联牛心包组织,制备人工生物心脏瓣膜材料,并对其交联特性、力学特性、抗酶降解性能、亲疏水性能、细胞毒性试验以及溶血试验等进行分析.结果显示:原花青素或戊二醛处理的牛心包组织变性温度、力学特性、表面亲水性能和抗酶降解能力都明显提高;与传统交联剂戊二醛相比组织稳定性、亲水性能和抗酶降解能力未见显著性差异,但是大断裂强度显著提高(原花青素交联组织大断裂强度(13.863 0 MPa)明显高于戊二醛交联组织(10.784 2 MPa);溶血试验结果表明原花青素处理固定组织的溶血率(2.61%)远低于戊二醛处理的组织(12.54%);细胞毒性试验结果表明原花青素交联组织在1、3、5 d的细胞增殖率分别为76.19%、88.96%、100.12%,而戊二醛在相同的时间点的细胞增殖率分别为63.15%、57.28%、48.74%.原花青素交联的瓣膜材料组织结构稳定、亲水性好、毒性小且能维持较好的力学性能,作为人工生物瓣膜材料具有很好的研究前景.
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固载去甲万古霉素缓释微球疝补片的制备与表征
应用疝修补术治疗腹壁疝在临床上得到广泛运用,不足之处是患者易受细菌感染.介绍高效固载缓释抗菌药物疝补材料的制备方法及其效果.利用复乳-溶剂挥发法,制备盐酸去甲万古霉素聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球(NV-PLGA-MP);以乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为支撑剂,将该微球固载至聚丙烯(PP)补片,得到固载有盐酸去甲万古霉素聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球的补片(NV-PLGA-MP-PP).采用HPLC法,测定NV含量以及NV-PLGA-MP和NV-PLGA-MP-PP体外药物释放过程.用扫描电镜(SEM)图像进行形貌观测,结果表明,制备的微球表面光滑,NV-PLGA-MP-PP表面平整,载药量高;在实验时间范围内,NV-PLGA-MP释放NV达4 d,NV-PLGA-MP-PP释放NV可持续28 d以上,具有明显的缓释等优点.NV-PLGA-MP-PP载药量高,缓释时间长,符合理想的抗感染疝补片材料的性能要求.
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外扰作用下细胞内稳态鲁棒性实验研究
内稳态是一种重要的生理现象,是生物反应动态平衡的结果.以内皮细胞为对象,用H2O2作为外源扰动剂,建立一种外扰作用下细胞内钙稳态鲁棒性的分析方法,包括以控制理论Lyapunov及鲁棒性理论为基础的扰动前稳态点和稳定域、扰动后状态转移和稳定鲁棒域.通过对照和1、10、30、50、100 μmol/L 5种不同剂量H2O2扰动人脐静脉内皮细胞实验,获得6组48个细胞(每组8个细胞)内钙浓度数据,分析细胞内钙稳态和扰动剂稳定鲁棒域.结果表明:(1)受扰动前,细胞内钙稳态点从0.709到8.189不等,表现出明显的个体差异;稳定域半径r从0.654到2.650不等,表明细胞稳定性较好,可以排除后续扰动实验中细胞不稳定对结果的影响.(2)受扰动后,细胞内钙初态对细胞受扰后内钙状态转移影响不大.(3)H2O2为1 μmol/L时可使4个细胞发生渐进稳定,为10μmol/L时可使2个细胞渐近稳定,为30 μmoL/L时可使1个细胞渐近稳定,说明稳定鲁棒域与细胞个体有关;该内皮细胞种族的内钙稳态鲁棒域至少在50 μ,mol/L以内.结论表明:利用控制理论方法设计生物鲁棒性实验,并实现细胞内钙稳态定量化分析,是一种有效的方法.
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基于解剖自适应的非局部先验贝叶斯PET图像重建
将配准的解剖图像作为先验信息指导PET图像重建已有广泛的研究.基于非局部均值(nonlocal means)滤波和解剖图像的区域信息,提出一种解剖自适应的非局部先验(anatomically adaptive nonlocal prior,AANLP)模型.新模型中的信息来自一个较大的非局部邻域内灰度值的加权差,其权值通过计算两个像素的相似性获得.权值参数通过利用解剖图像的区域信息进行自适应迭代估计.在PET图像的重建过程中,AANLP模型自适应地用于每一个解剖区域.构建两步式重建策略,用于图像重建和参数估计.仿真数据重建结果表明,AANLP具有很好的保持边缘效果,并且能鲁棒地产生高的病灶对比度.
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基于DSP的血压计设计与实现
设计一种基于(DSP)的、带USB接口的大容量存储的电子血压计.该系统充分利用TMS320VC5402的片内外资源和结合电源管理的设计,使系统具有低功耗、便携式的特点.通过USB与PC机进行数据传送实现血压信息的远程监控,触摸屏的运用使操作更加简单.利用示波法测量血压值,经过校正后得到准确的血压测量值,温度补偿算法使得测量值更加精确.相同时间和外界环境下对38位正常受试者同时采用本血压计与传统水银血压计进行血压测量,并进行相关性统计学分析.结果表明:本血压计的测量验证准确度达到86.9%,与水银血压计测量结果经统计学分析具有很好的相关性,满足血压测量所需的精度要求,适用于临床诊断检测和家庭医疗保健.
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基于邻域信息和高斯加权卡方距离的脊椎MR图像分割
提出一种基于邻域信息和高斯加权卡方距离的脊椎MR图像椎体的自动分割方法.由于成像过程中存在噪声和各向异性的影响,单个像素的灰度值对噪声敏感,为此采用5像素×5像素窗口,提取每个像素点邻域内的空间-灰度特征,该特征对噪声具有较强的鲁棒性.利用高斯加权的卡方距离度量两个像素的相似性,构造一种全新的相似度矩阵;而单一的尺度参数存在一定局限性,所以引入一种自适应的局部收缩因子,完成脊椎MR图像椎体的自动分割.实验结果表明,新算法克服了传统方法中常见的过分割和欠分割现象,覆盖率均在96%以上;分割的正常和退行性改变椎体光滑且清晰,具有分割结果准确、鲁棒性强的优点.作为一种一般性的分割方法,该算法可以拓展到其他器官的分割中.
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一种模拟三维红细胞变形的前向跟踪式格子B0ltzmann方法
将前向跟踪法与晶格波尔兹曼法相结合,研究三维双凹碟形胶囊式红细胞的变形.将红细胞模拟为内含牛顿流体的双凹碟形弹性薄膜胶囊,将薄膜内外的液体看做是具有不同物理特性的流体;使用晶格波尔兹曼方法的多块策略,改善细胞模型附近的网格,增加三维计算的准确度和效率.使用的细网格仅覆盖每个计算轴的40%,较同时选用离散为连接4 098个点的8 192个三角元的细胞薄膜模型,这不仅可以提高网格分辨率,而且还能节省计算时间.从理论上证明,在雷诺数不大于0.25的剪切流中,惯性作用对细胞变性的影响很小,同时得到无因次参数为0.05、细胞内外黏度比为0.2时三维健康红细胞的360.稳定坦克履行为.不仅成功模拟了惯性作用下典型的三维红细胞坦克履行为,而且使用的细网格仅占整个计算区域的6.4%,在保证计算准确度的同时,提高了计算效率,为模拟三维红细胞变形提供了一种更加可行的途径.
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基于小波能量熵特征的阻抗胃动力信号识别
采用生物电阻抗技术从人体上腹部体表提取的电阻抗信号,不但包含了常规的胃蠕动频率特征,而且携带有反映胃动力状况的更深层次的信息.提取并分析这些信息,对胃动力的检测与评价具有重要意义.对20名糜烂性胃炎患者的胃阻抗和胃电信号进行研究,经过小波滤波去噪后,进行多层小波包变换,计算小波能量熵并作为特征向量,采用3层BP神经网络进行模式分类.经一周治疗后,14名患者胃阻抗和胃电信号的小波能量熵值下降,以小波能量熵为特征向量的BP神经网络对治疗前后的识别正确率为80%.结果表明,小波能量熵能够从整体上表征胃动力信号时域和频域能量分布的复杂程度,可为胃肠病患者的疗效评价提供有效的特征描述.
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基于电流逆灌注法的经络可视化研究
提出一种研究经络的新方法,通过给经络注入电流,研究电流在体内的分布,并利用数学重建的方法进行成像研究.根据经络的低流阻特性和生物物理特性,建立人体臂部的简化物理模型.应用差值成像的方法,分别从经络口(低阻点)和经络口附近的非经络口注入电流,并采用有限元方法和Comsol软件进行电磁场仿真,从而得出该模型的灵敏度矩阵.在此基础之上,采用动态成像原理及截断奇异值分解正规化算法,在一个横截面上进行边界电压值的测量,根据边界电压值的差值,重建经络模型的电导率分布.
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基于元音分类度的帕金森病语音特征分析
帕金森病是一种常见的神经功能障碍疾病,患有帕金森病给患者及其家人都带来巨大痛苦.帕金森病虽然无法治愈,但为早期诊断对患者非常重要.语音障碍是帕金森病的早期症状之一,本研究选择使用持续发音法,针对不同的元音发音对语音样本进行采集,并从周期变化特征、峰值变化特征、谐波信噪比以及非线性动力学等几方面进行语音特征分析.实验结果在证明语音特征用于帕金森病诊断有效性的同时,也发现不同特征下不同元音的类间分离度,为基于语音障碍的帕金森病自动诊断奠定基础.
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生物组织穿刺电极的设计及其结构对电阻抗测量的影响
设计用于生物组织穿刺过程中进行实时电阻抗测量的电极,并研究其对电阻抗测量结果的影响.设计一种同心圆状排列的双电极结构,分别改变正、负极面积和两极间距离3个参数进行生物电阻抗测量.结果显示:正极面积和两极间距离与测量结果呈线性变化,负极面积与测量结果呈非线性变化.在人体组织进行穿刺的过程中,建立的同心圆状排列的双电极结构能较为精确地测量即时生物电阻抗值,负极面积的微小变化将对阻抗测量结果产生较大的影响.
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生物人工肝支持系统中溶解氧控制问题的研究进展
生物人工肝支持系统借助体外的机械、生化装置,清除患者体内积蓄的各种有害物质,补充有利于肝细胞再生的必需物质,改善内环境,暂时替代患者病肝的部分功能,为肝衰竭患者过渡到自身肝细胞再生或肝移植赢得宝贵的时间.在生物人工肝支持系统(BALSS)中,生物反应器是整套系统的核心.对生物反应器中多参数如溶解氧(DO)、pH和温度的有效控制是保障肝细胞生长和功能发挥的基础,其中溶解氧对细胞生长尤为重要.文中对反应器中增加溶解氧浓度的方法、溶解氧的检测和溶解氧的控制算法进行了综述,并介绍了适用于生物人工肝溶解氧控制的自适应预测算法.
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神经电刺激在改善膀胱功能障碍上的应用
神经电刺激和电调节技术已经广泛和成功地应用于下尿路功能障碍患者,其中对骶神经根进行电刺激是应用广泛的一种电刺激方式.骶神经前根电刺激(SARS)配合完全性骶神经后根切除术,经临床验证可有效地提高脊髓损伤(SCI)患者的生活质量.骶神经电调节(SNM)无需切除神经即可调节难治性膀胱功能障碍,其具体机制尚未完全阐明,可能是多种机制共同作用的结果,其中包括刺激骶神经时通过传入和/或传出神经抑制了逼尿肌过度活动.综述了目前国内外SARS和SNM技术的新发展,以期为该领域的研究者提供有益借鉴.
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中英语言任务执行时大脑功能活动的fMRI研究进展
应用FMRI技术探讨大脑功能活动,已成为重要的研究手段.通过对有关文献的回顾性分析,探讨母语为中文或英文受试者以及失读症和颞叶性癫痫等患者在中英文双语学习过程中大脑功能活动的变化,认识双语刺激下不同大脑功能活动的神经机制,旨在为未来的双语学习、教学以及语言康复提供有效的指导.
| 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 |
