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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原卟啉Ⅸ介导的声动力疗法对S180肿瘤细胞膜损伤研究
探讨频率为1.1 MHz、强度为3W/cm2的聚焦超声,结合1 μg/mL的原卟啉Ⅸ(PpⅨ)对S180肿瘤细胞膜结构和功能的损伤作用.超声联合PpⅨ作用于S180肿瘤细胞后,通过酸性磷酸酶活力检测细胞生长活力;扫描电子显微镜观测细胞膜表面超微结构;生化分析方法检测Na+-K+-ATPase、Ca2+-ATPase活性,细胞膜唾液酸(SA)及细胞内谷胱甘肽(GSH)含量;通过荧光酶标仪检测细胞线粒体膜电位及细胞色素C氧化酶含量.实验结果显示:与对照组(Control)、原卟啉Ⅸ组(PPⅨ)、超声组相比,超声联合PpⅨ处理组的细胞生长明显受到抑制,其酸性磷酸酶活力(OD值)由对照组0.63±0.03下降至0.34±0.01;细胞膜结构严重破坏,表现为微绒毛消失和胞质部分成分流失;膜表面重要成分如Na+-K+-ATPase和Ca2+-ATPase活性明显下降(P＜0.05),细胞膜唾液酸含量及胞内GSH水平急剧降低(P＜0.01).研究表明:超声联合PpⅨ作用于S180肿瘤细胞后,细胞膜蛋白受到严重破坏,部分膜蛋白流失.研究结果还提示:声动力处理后细胞线粒体膜电位水平显著降低(Rhodamin 123平均荧光强度由对照组14 082.78±840.44下降至7 801.53±409.15);细胞色素C氧化酶活性由对照组的(0.015 6±0.002 0)U/min/mg降低至(0.008±0.000 0) U/min/mg,提示线粒体也可能是超声联合PpⅨ对S180肿瘤细胞的作用靶点.
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老年人轻度认知障碍部分定向相干脑网络分析
近年的研究表明,轻度认知障碍(MCI)患者的认知加工呈现脑连通性缺失特征,但各脑区间如何影响,因果特性不明.本研究的目的在于分析MCI患者在认知任务下的有向脑网络特征.采集了30位老人在信息冲突颜色认知作业下的头皮脑电,包括21位正常人和9位MCI患者.选取刺激呈现后的脑电计算其部分定向相干值,依此构建脑网络,并着重分析了不同脑区的入度差异.研究发现:在beta段,MCI患者右前额区信息流入缺失,左中央区的信息流入异常增强;在患者组和正常组中前脑区的入度要远高于后脑区;正常人在匹配和不匹配刺激下右脑区的人度要高于左脑区;但是在患者组中左右脑区的入度却没有明显差别.在特定阈值下:正常人在匹配刺激下左脑区(阈值0.14)的入度要低于MCI患者(F=3.780,P=0.040);正常人在不匹配刺激下左脑区(阈值0.26)的入度要低于MCI患者(F =3.280,P=0.040);正常人在匹配刺激下右脑区(阈值0.18)的入度要高于MCI患者(F=3.941,P=0.021).文章从入度为脑网络特征验证了MCI患者在颜色认知任务下右脑的功能缺损.
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窦房结膜钟和钙钟在缺血条件下对细胞自律性的调控
急性心肌缺血导致的窦性心动过缓甚至停搏在临床上较为常见,但对其微观机制尚缺乏足够的认识.在窦房结细胞动作电位动力学数学模型的基础上,通过提高胞外K+和胞内Na+浓度,增强L-型Ca2+电流ICaL,降低Na-Ca交换电流INCX以及T-型Ca2+电流ICaT模拟缺血,定量研究各因素对起搏细胞自律性的作用.另外,基于单域方程构建一维窦房结及心房组织模型,研究窦房结缺血时组织中的电传导状态以及钙钟的作用.结果表明,缺血时ICaL的增强以及胞外K+浓度的蓄积对自律性并无明显的影响.ICaT降低1倍后尽管可使起搏频率降低13％,而自律性仍可维持.但是,当细胞内Na+升高10％,或INCX减小55％后,会出现电位的振荡乃至停搏.进一步的研究说明,胞内Na+的蓄积间接地通过降低INCX对自律性产生调控作用.因此,INCX的降低应是缺血时造成窦性心动过缓及停搏的主要原因.研究表明,在缺血条件下,增强钙钟的活动有助于自律性和电传导的恢复,表明膜钟和钙钟的相互作用仍是构成细胞自动除极的重要基础.
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基于弥散张量成像的儿童失神癫痫认知控制网络的结构连接研究
已有研究表明儿童失神癫痫患者的认知控制网络(CCN)中功能连接发生了改变.为了探索这些改变相应的结构基础,采用基于弥散张量成像(DTI)的纤维束追踪技术,对9名儿童失神癫痫患者和12名正常对照,分别构建了每个人CCN网络的结构连接,然后对两组间的纤维束连接的条数、长度、连接强度、平均部分各向异性值(FA)和平均弥散度(MD)等参数使用双样本T检验进行了统计比较.结果发现患者组CCN网络中主要纤维束上平均FA值显著降低,MD值显著增加(Ps＜0.05,Bonferroni校正),并且左侧前额叶皮层到丘脑的纤维束上平均FA值与病程呈显著的负相关关系(P =0.011).本研究结果为儿童失神癫痫患者CCN网络的功能连接异常提供了相应的结构基础,这些白质纤维异常的连接可能是导致患者认知控制功能异常的重要原因之一.
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基于稀疏表示和脉冲耦合神经网络的医学影像融合算法
为满足医学图像辅助诊断的需要,提出一种基于稀疏表示和脉冲耦合神经网络(PCNN)的CT和MR影像融合算法.首先,原始图像通过滑动窗方法构成联合矩阵,通过K-SVD算法得到该联合矩阵的冗余字典,采用正交匹配追踪算法得到该联合矩阵的稀疏系数;然后,根据稀疏系数的特点,采用脉冲耦合神经网络来融合稀疏系数;后,由融合后的稀疏系数和冗余字典得到融合矩阵,反变换得到融合图像.实验图像为10组配准的脑部CT和MR图像,采用5种性能指标来评价融合图像的质量,同2种流行的医学影像融合算法进行比较,结果显示算法除QAB/F指数外,其他4项指标均为优,Piella指数、QAB/F指数和BSSIM指数的均值分别为0.760 4、0.877 1和0.537 3,融合图像的纹理和边缘清晰,对比度高.主观和客观分析显示,算法的融合性能比较优越.
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体内移植羊膜对家兔肌腱损伤模型肌腱愈合的影响
研究的目的在于观察羊膜体内移植对肌腱损伤修复的影响.60只跟腱损伤家兔动物模型采用同体对照动物实验方法,大体观察伤口愈合、肌腱粘连及肌腱肥大情况,并分别于术后第2、4、6周等3个时间点取跟腱,HE染色观察损伤区域炎细胞浸润和成纤维细胞数量,免疫组化染色观察胶原纤维排列塑形状况,拉伸试验测定肌腱弹性模量.另取4只家兔不做肌腱切断术作为正常对照,在第0周测定肌腱弹性模量.全部实验动物皮肤切口在术后1周内基本愈合,未发生伤口感染情况.羊膜实验组跟腱粘连动物数量和肌腱断裂区域肥大程度低于阴性对照组(P＜0.05).术后第2周,两组动物炎症反应均达到高值,但羊膜实验组炎细胞(包括中性粒细胞和单核细胞)浸润数量低于阴性对照组(P＜0.05).两组实验动物样本中成纤维细胞数量和胶原纤维积累数量无明显差异(P＞0.05),但羊膜实验组成纤维细胞和胶原纤维排列更具有序性,尤其是在术后第6周,明显好于阴性对照组.术后第2周和第4周,羊膜实验组肌腱弹性模量均优于阴性对照组(P＜0.05).羊膜具有促进肌腱早期愈合和抗炎、抗粘连作用.
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基于投影的视网膜眼底图像视盘检测方法
充分利用血管的分布特性和视盘区域的外观特性,本研究提出一种易于实现的基于一维投影的视盘检测方法.首先利用2倍主血管宽度的垂直窗计算各水平位置的血管散布度值,并绘出相应的水平投影曲线,投影曲线的小值点被确定为视盘的水平坐标,然后在确定的水平位置,通过边长为视盘直径的矩形窗获取局部区域内的亮度和血管边缘梯度特征,并绘出相应的垂直投影曲线,该曲线大值点即为视盘垂直坐标.将本方法在4个公开的眼底图像数据集和1个自选数据集上进行了测试,在整个380幅眼底图像中,检测准确率达到94％,在STARE数据库中平均用时13.2 s,综合准确率和效率来看,本方法易于实现,鲁棒性好,符合实际系统处理要求.
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基于模拟退火法的医用电子加速器6MV X射线能谱重建
根据测量的中轴百分深度剂量(PDD)以及Monte-Carlo模拟的单能光子PDD,研究基于模拟退火(SA)算法重建医用电子加速器6MV X射线能谱的方法.在优化过程中,选择60个能量间隔,对应不同的相对权重,选择目标函数为重建PDD(即各相对权重与Monte-Carlo模拟单能光子PDD的乘积)与实测PDD之间的相关系数,运用模拟退火进行优化得到的优解就是加速器的能谱.为了验证算法的有效性,对加速器治疗头进行Monte-Carlo模拟,得到从治疗头出射的6 MV光子能谱.实验结果表明,计算能谱与Monte-Carlo模拟能谱在能谱形状、峰值能量方面一致;同时,根据重建能谱获得的PDD与实测PDD保持高度一致,均方根误差为1.56×10-4.上述实验结果表明,基于模拟退火算法重建光子能谱有效可靠.
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观看3D电视前后的脑电变化与电极层次性布局
通过观看3D电视前后闭眼的脑电信号变化,寻找3D电视诱发的各脑区变化明显的区域,由此研究3D电视健康评估体系专用的脑电极布局方法.选取40名身体健康,年龄在21～23岁的男性志愿者,按连续和间断两种实验模式平均分为两组,观看等长时间的3D电视,记录观看电视前后及整个过程的脑电信号;通过比较观看前后各通道间的闭眼脑电信号中α、β、θ波的3个波段相对能量、R值和A/B值的变化,统计各脑区具有统计学差异的通道数量,以分析各脑区变化的情况.由α、β、θ波的相对能量以及A/B值和R值对两组实验脑电信号分析,视觉区及其附近区域有统计学差异的通道有视觉枕区O1、O2通道及其附近的左顶P3通道、右后颞T6通道,额区及其附近有统计学差异的通道有前额FP2和左额F3通道,其余脑区中的中央区只有C4通道具有统计学差异.在3D电视诱发的脑区变化中,视觉区有为明显的变化,额区有较为明显的变化,中央区局部略有变化.
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基于网络成分分析的阿尔茨海默症靶基因动态表达研究
解析转录因子与靶基因之间相互调节的关系并构建转录调控网络,对研究阿尔茨海默症(AD)的致病机理、早期诊断及制药等具有重要意义.网络成分分析(NCA)是一种能够动态预测转录因子活性并表现其影响关系的方法.本研究利用转录因子对靶基因的调控作用,及基因在AD不同病程中表达的先验知识和生物数据,通过预处理AD基因表达数据,选择出10个转录因子和85个靶基因进行网络成分分析,并利用162条调控关系构建AD基因调控网络,形成和展示了转录因子对靶基因的动态调控关系和作用.通过动态预测转录因子活性及构建网络图,发现转录因子在AD疾病的不同程度的活性有明显变化趋势,其调控的靶基因变化符合AD的病理特征.如靶基因NONO在转录因子ANAPC5的调控下,表达值由3 126上升至4 508,而靶基因YWHAZ表达值由6 000下降到接近于0.该研究为AD致病机理探寻、早期诊断和相应的分子生物学实验,提供了新的思路和依据.
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基于HTML5的结直肠癌流行病学数据采集系统
结直肠癌是危害人类生命健康的重大疾病.获取结直肠癌高危人群的流行病学数据,能及时掌握他们的生活习惯、个人和家族疾病史等信息,对结直肠癌的早诊早治有重要意义.本研究构建了一个基于B/S架构且能离线运行的结直肠癌流行病学数据采集系统.该系统采用ASP.NET结合HTML5的离线运行技术,利用jQuery异步调用Web Service实现数据在线提交,利用Web SQL Database实现数据离线存储.测试结果表明,该系统不仅能在iOS,Android等移动平台加载,并且能在没有网络或网络不稳定的场所正常运行,满足使用移动终端在缺乏网络的场所,进行流行病学数据采集和归档的实际需求.目前已利用该系统采集了178份结直肠癌流行病学数据,这些数据已作为数据源存储于前期工作开发的转化医学平台.本研究表明,利用HTML5可同时有效解决流行病学数据采集系统的平台依赖性和网络依赖性两大问题.
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严重意识障碍患者对唤名和音乐刺激的脑电反应研究
唤名和音乐刺激是目前临床上严重意识障碍患者促醒的常用方法之一,研究唤名和音乐等不同声音刺激下的脑电响应机制,对临床上促醒治疗具有重要意义.采集严重意识障碍患者样本33例,分别采集患者在唤自名、唤他名和音乐刺激前后的脑电数据,利用小波变换的方法求取刺激后60 s和刺激前60 s安静状态下的小波能量值,统计分析3种声音刺激前后的脑电小波能量的比值差异性,以比较3种不同声音刺激下小意识状态(MCS)和植物状态(VS)意识障碍患者的脑电响应.结果显示:MCS患者在唤自名刺激下,刺激前后脑电能量变化的平均值为3.839,高于唤他名刺激下的1.609(P＜0.05 vs唤自名)和音乐刺激下的1.937(P＜0.05 vs唤自名);VS患者在唤自名刺激下,刺激前后脑电能量变化的平均值2.873,高于唤他名刺激下的1.443(P＜0.05 vs唤自名)和音乐刺激下的1.263(P＜0.05 vs唤自名).结论表明,严重意识障碍患者对唤自名刺激的脑电响应程度大于对音乐和唤他名刺激的脑电响应,MCS患者对声音刺激的反应整体要大于VS对刺激的反应,该研究为临床上对严重意识障碍患者实施唤自名刺激的合理性提供了理论依据.
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一种针对RNA-Seq数据的基因异构体表达水平计算方法
RNA-Seq是基于高通量测序技术对转录组进行研究的实验技术,被大量用来进行基因的选择性剪切研究.针对RNA-Seq数据中读段对基因异构体的多源映射以及读段在基因参考序列上呈非均匀分布的问题,基于文本数据分析领域流的LDA(latent dirichlet allocation)模型,提出了一个新的基因异构体表达值计算方法LDAseq.利用已知的基因异构体注释信息对模型参数进行约束,解决读段对基因异构体的多源映射问题;通过引入固定长度的“探针”将基因参考序列进行分段,解决读段在整个基因参考序列上呈非均匀分布的问题.将LDAseq应用到一个小鼠数据集和一个人类乳腺癌数据集,并和目前流行的方法Cufflinks和RSEM进行对比.结果表明,所提出的LDAseq方法相比Cufflinks和RSEM准确率分别提高了75.5％和62.8％,从而获得了较为准确的基因异构体表达水平计算结果.
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电刺激期间神经细胞单元锋电位的检测
大脑深部电刺激(DBS)已成功用于临床治疗帕金森等中枢神经系统疾病；但是DBS的作用机制尚无定论.为了考察电刺激期间神经细胞动作电位(即单元锋电位)发放的规律,本研究设计了一种插值法去除刺激伪迹和大幅值诱发波,并设定信号斜率的阈值来自动选定插值区的端点,尽可能缩短锋电位的不可测期(NP).该算法用于大鼠海马CA1区正向和反向电刺激期间锋电位的分析,结果表明:它可以将紧随刺激的NP缩短约8 ms;而且与线性插值相比,样条插值对于锋电位检测的影响更小.此插值法能够有效地用于高频串刺激期间锋电位信号的检测,从而为深入研究DBS期间的神经元活动提供了一种简单实用的新方法.
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握速可调式肌电假手的系统研究
针对假手无法根据使用者的意愿来控制其握合速度的问题,设计了一种握速可调的智能肌电假手.在该肌电假手系统中,电极引入的表面肌电信号,放大150倍后,在频域进行信号处理.经过阈值和等值计算,终输出控制信号到驱动电路对假手的直流微电机进行控制.10名受试者参加了抓握试验,每人重复5次,记录输入肌电信号强度为500、1 000、1 500 mV时的输出电流、输出电压和握力等值,并拟合假手输出电压、输出电流、握力与输入肌电信号大小的曲线.拟合结果表明,假手速度与输出电压成正相关,在带有负载且不过载时,握力随着输出电流增大而增大.本假手系统具有稳定性,同时和假手握速可通过检测到的肌电信号强弱进行调节,提高了假手的灵活性.
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基于改进凸包算法的肺实质分割研究
肺实质的精确分割一直都是肺部疾病计算机辅助诊断的重要研究内容,传统的分割方法大多只能分割出不包含病灶的肺实质区域,为后期的图像分析与辅助决策带来很大的影响.针对具有边缘型肺结节的肺部CT图像,提出一种实现简单且实验效果较好的肺实质分割算法.首先,利用常规方法提取肺实质的粗略轮廓;然后,针对上一步骤中肺实质病灶信息等的缺失现象,提出一种改进的二维凸包算法对肺实质的外轮廓进行再修复;后,利用区域生长和形态学运算,修复肺实质的内部轮廓.运用新算法,对200张边缘型肺结节的肺部CT图像进肺实质分割.实验结果表明:与已有的“滚球法”和凸包算法修复肺实质相比,新算法具有较高的准确率,可以达到90％以上,边缘型肺结节等病灶信息能被较为准确地表示出来,为建立高效的肺部疾病诊断系统奠定基础.
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基于光电容积脉搏波的呼吸波提取
本研究通过人体指端的光电容积脉搏波,提取呼吸波信号.同时采用小波分析和经验模态分解方法对脉搏波信号进行分解并重构呼吸信号,然后与采集的呼吸波信号做相关性分析.通过对5名志愿者的实验,结果显示采用经验模式分解方法所提取的呼吸波具有更好的相关性.通过分析数据显示,其波形相关系数在0.5左右,AR频谱相关系数在0.8以上.由此可以证明,经验模式分解法可有效提取人体指端光电容积脉搏波中所包含的呼吸波成分.
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基于卫生信息平台的电子病历信息共享研究和实现
研究信息共享的关键技术,通过电子病历的标准化和结构化处理、传输和交换,实现电子病历信息的共享.在卫生部电子病历数据标准的基础上,结合采用情景分析法和层次分析法,通过Delphi法专家咨询确定电子病历可以结构化的数据项,实现电子病历的标准化和结构化处理;然后运用SWOT分析法,结合应用可扩展标记语言(XML)和临床文档结构标准(CDA)两项技术,实现电子病历的标准化传输和交换,使得电子病历信息在传输和交换过程中能够被机器自动识别,实现数据的自动化传输和交换;后,研发电子病历完整性测试系统,实现电子病历完整性的自动测试.完成电子病历信息标准化和结构化处理、传输和交换全流程的技术研究,形成技术规范.有123家医院实现电子病历标准化上传省级卫生信息平台,有16家电子病历提供商具备了电子病历标准化和结构化处理、传输和交换能力.初步实现了电子病历的信息共享,电子病历数据传输技术规范作为浙江省地方标准正式颁布实施.
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手术机器人面临的一大挑战——力触觉反馈
机器人手术作为一种微创手术技术,由于其高度的精准性,已经得到了外科医生的广泛认可.但机器人手术大的局限之一就是外科医生缺乏操作的“手感”(即力触觉反馈),增加了手术的不确定性和风险性,从而限制了手术机器人的进一步发展.文中从手术机器人力触觉反馈系统的组成、关键技术、以及当前的研究现状等几个方面,对该反馈系统进行了综述.力触觉反馈包括力反馈与触觉反馈.该系统的实现依赖力触觉的传感与再现,本文介绍了常用的力触觉传感器、再现设备及感觉模拟技术,并分析了各项技术的优缺点.对力触觉反馈系统在手术机器人的研究进展进行了概述.在汇总以前研究的基础上,对相关研究做了展望.
| 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 |
