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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一种均匀激励磁场磁感应成像的改进反投影算法
介绍一种均匀激励磁场磁感应成像的改进反投影算法.根据毕奥-萨伐尔定律和灵敏度的分布,提出以灵敏度为零的点作为分界点,采用不同方式的加权系数,对反投影算法进行修正.灵敏度分布的仿真实验表明,当检测线圈与成像区间的剖分单元之间的距离r等于0.06 m时,检测线圈上的测量电压的变化对距离r的变化的灵敏度为0,此时剖分单元的位置标记为P0.当检测线圈与剖分单元的距离r小于0.06 m时,反投影算法的加权系数取为r2;反之r大于等于0.06 m时,加权系数均为P0到检测线圈的距离r0的平方.不同位置的目标的实验结果表明,当异物位于成像区间的中心和偏离中心0.015 m时,都能准确反映异物的位置,但是当异物偏离中心0.03 m时,得到的成像结果比实际模型更偏离中心.不同大小的目标的实验结果表明,与实际模型中异物尺寸相比,直径较小的异物的成像基本能够反映出模型中实际异物的大小,而直径较大的异物的成像在尺寸上和位置上均难以体现模型中实际异物的真实形态.本研究提出的采用不同方式的加权系数的改进反投影算法,能一定程度上消除传统反投影算法中目标成像拖影范围较大的痼疾,对异物的定位较为准确,是一种在磁感应成像研究中值得推广的新方法.
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恶性疟原虫多表位人工随机重组疫苗M.RCAg-1的中试规模制备与鉴定
中试规模高效制备恶性疟原虫多表位人工随机重组疫苗M.RCAg-1,并对其免疫原性进行鉴定.20 L培养基规模发酵培养M.RCAg-1的工程菌,产物经高压匀浆破碎后,通过镍琼脂糖凝胶FF层析和琼葡糖凝胶G200HP层析两步分离纯化获得中试M.RCAg-1.将15只BALB/c小鼠随机地平均分为3组(弗氏佐剂组、中试M.RCAg-1与弗氏佐剂配伍组和小试M.RCAg-1与弗氏佐剂配伍组)进行皮下免疫,利用间接Elisa和间接免疫荧光(IFA)技术对3次免疫后小鼠血清中的特异性抗体进行分析.IPTG诱导4h后发酵结束,菌体产量25 g/L,M.RCAg-1约占菌体总蛋白的24％;经两步柱层析分离纯化后,目的蛋白纯度大于95％,回收率高达53.2％;与弗氏佐剂对照组相比,中试M.RCAg-1和小试M.RCAg-1都能在小鼠体内诱生高水平的特异性抗体应答,其抗体滴度均可达到1∶1 024 000.与此同时,两实验组鼠血清抗体的对疟原虫天然抗原都有识别,其识别水平并无差异(P＞0.05).本研究成功地高效制备出多表位人工随机重组疫苗M.RCAg-1,并在小鼠体内证实其具有良好的免疫原性,为随后进行的M.RCAg-1的临床前研究奠定基础.
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无心跳供体肺支气管内气体三维流动的数值模拟研究
无心跳供体肺(NHBD)有望解决临床供肺严重不足的问题,肺内低温通气被公认为是NHBD肺在体低温保护的有效方法之一,可提高供肺的利用率.通过建立三维非对称四级支气管模型,运用计算流体动力学(CFD)方法对支气管内的气流流动特性进行数值模拟,并通过试验对数值模拟的边界条件进行验证.研究结果表明:在被动呼吸的吸气和呼气时,支气管截面上的无量纲速度分布不同,左肺支气管和右肺支气管截面上的速度分布也存在较大差异,其中左肺下叶支气管内中心线上的无量纲速度峰值大,达到1.7,而右肺上叶支气管内中心线上的无量纲速度峰值小,仅为0.8;由于分叉角度和管径不同,导致吸气过程中流入左主支气管内和右主支气管内的流量分别占55％和45％,而左肺下叶支气管内的流量比率在各肺叶支气管内的流量比率高,约为35％;通过分析支气管内的流动压力损失,得出支气管的平均压降系数与Re的关系为-Cp∝Re-0.6.可见,由于支气管的非对称结构以及分叉处空间旋转角度的存在,使得支气管内的气体流动结构比较复杂,这对于无心跳供体肺原位通低温保存的临床实验研究有一定的参考价值.
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基于在线字典学习的医学图像特征提取与融合
提出一种基于在线字典学习(ODL)的医学图像特征提取与融合的新算法.首先,采用大小为8像素×8像素的滑动窗处理源图像,得到联合矩阵;通过ODL算法得到该联合矩阵的冗余字典,并利用小角回归算法(LARS)计算该联合矩阵的稀疏编码;将稀疏编码列向量的1范数作为稀疏编码的活动级测量准则,然后根据活动级大准则融合稀疏编码;后根据融合后的稀疏编码和冗余字典重构融合图像.实验图像为20位患者的已配准脑部CT和MR图像,采用5种性能指标评价融合图像的质量,同两种流行的融合算法比较.结果显示,所提出算法的各项客观指标均值优,Piella指数、QAB/F指数、MIAB/F指数、BSSIM指数和空间频率的均值分别为0.800 4、0.552 4、3.630 2、0.726 9和31.941 3,融合图像对比度、清晰度高,病灶的边缘清晰,运行速度较快,可以辅助医生诊断和临床治疗.
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表面矿化修饰煅烧骨/BMP2活性多肽复合MC3T3-E1细胞构建组织工程骨
探讨表面矿化修饰煅烧骨/BMP2活性多肽复合材料、表面矿化修饰煅烧骨和单纯煅烧骨复合MC3T3-E1细胞构建的组织工程骨在体内的成骨能力.实验分3组,A组:表面矿化修饰煅烧骨/BMP2活性多肽复合材料,B组:表面矿化修饰煅烧骨,C组:单纯煅烧骨.诱导培养MC3T3-E1细胞,将其分别接种于3组材料,倒置相差显微镜和环境扫描电镜分别观察细胞生长情况.将18只新西兰大白兔随机分成3组,每只大白兔作两侧骶棘肌肌袋模型,然后将3组材料分别植入大白兔骶棘肌内,分别于术后第4、8周各组处死大白兔3只,行组织学观察及新生骨面积测定.通过观察发现MC3T3-E1细胞在3组材料表面生长良好,表面矿化修饰煅烧骨/BMP2活性多肽复合材料能促进MC3T3-E1细胞在其表面粘附与增殖并能较好地保持细胞的形态.术后第4、8周组织学观察A组材料新生骨明显多于B组,B组多于C组.术后4周和8周新生骨面积测定值A、B、C组分别为(19 712.524±3 782.126)μ m2、(28 227.617±2 455.375) μm2,(11 648.507±1 047.221)μm2、(14 592.892±899.532) μm2,(7 986.655±903.487)μm2,(11 254.822±669.508)μm2.表面矿化修饰煅烧骨/BMP-2活性多肽复合材料是一种较理想的骨组织工程复合材料,有望应用于临床.
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激励声束聚焦形状对剪切波速度估计的影响
为了探究运用现有的激励及检测技术实现区域弹性成像的可行性,以及在声辐射力脉冲激励下,聚焦形状、检测点的空间位置等因素对局部剪切波速度估算的影响,运用Filed Ⅱ以及有限元方法对声辐射力及组织响应情况进行了研究,并选用时域互相关方法对局部剪切波速度进行估计.结果表明,随着检测灵敏度的提高,可以实现发射2～3次激励脉冲即可对检测组织进行区域成像;使用现有的剪切波速度估计方法,浅表处与焦点深度处的剪切波速度估计值相差可达12.7％;f-number(聚焦深度/孔径)增大,可以增大成像面积,但是剪切波速度估计的准确性降低.鉴于此,提出波速修正算法,修正后波速估计值更接近理论值.以f-number为1.3为例,修正后的平均误差由3.2％降至0.6％.结果证明,现有的声辐射力激励及修正后的剪切波速度估计方法可用于区域弹性成像.
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基于定向局部对比度的眼底图像视盘检测方法
视盘作为眼底图像的一个重要特征,其自动检测方法在眼底病变图像分析中有着重要的作用.提出一种基于定向局部对比度滤波的方法,有效地提取眼底图像中的局部亮度区域;结合视盘区域的局部血管特征,选择定位出正确的视盘感兴趣区域;采用数学形态学方法和区域主动轮廓模型,可较准确地检测出视盘轮廓.对开放的STARE数据库上的81幅眼底图像进行测试,其中含31幅正常和50幅病变图像(含严重病理图像),用该方法正确检测出视盘73幅,准确率约为90.1％.结果表明,该方法有效地克服大块亮斑病灶对视盘检测的影响,且仅需提取粗血管,计算较为简单,说明了算法的有效性.
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类风湿因子免疫吸附血液灌流材料的制备及其性能评价
制备一种新型的类风湿因子(RF)免疫吸附剂并研究其性能.通过在氯甲基聚苯乙烯-二乙烯树脂(氯球)的表面接枝苯丙氨酸(PHE),制备出可供临床应用的类风湿因子血液灌流吸附剂(PS-PHE);体外动态灌流实验测定吸附剂的吸附率;体外动态洗脱实验测定RF的脱落量及脱落率;通过体外灌流模拟实验,检测灌流对血液成分的影响来评价吸附剂的选择性;体外凝血酶原时间(PTs)及凝血酶时间(TTs)检测实验验证材料的血液相容性.免疫吸附剂对类风湿因子IgA RF、IgG RF、IgM RF的吸附率分别可以达到45.21％±1.80％、56.02％±1.36％、52.40％ ±2.01％ (n=5),洗脱后脱落率分别为22.10％±1.65％、19.23％±1.06％、21.31％±1.35％ (n=5).全血灌流实验中材料对红细胞、血小板、总蛋白的吸附均在10％以下.同时体外凝血酶原时间(PTs)及凝血酶时间(TTs)测定结果显示PS-PHE能延缓凝血速度.结论PS-PHE对RF具有较高的吸附率及特异性并且表现出优良的血液相容性,在类风湿关节炎的临床治疗方面具有良好的应用前景.
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3D影片中深度信息与观看者疲劳度的关联研究
通过采集志愿者观看不同深度信息的3D影片时的脑电数据,来研究影片的深度信息对观看者疲劳产生的影响.本研究选取了10名健康的男性志愿者,分别观看5部不同深度信息的3D影片片段,记录其观看前后的脑电信号.通过计算观看前后各频带的功率谱,得出疲劳因子R=(Pα+Pθ)/Pβ的比值变化情况.设计了问卷,定性了解志愿者的疲劳程度,并用统计学方法分析了深度信息和对应R值、主观疲劳值两者之间的关系.结果表明,在观看不同深度信息的3D影片后,全部志愿者主观反映眼部出现沉重、酸胀、刺痛等疲劳症状和其他不适,并且有14个导联的R值上升,在导联F4、C4、F7尤其明显.结论是:(1)深度信息与疲劳度有密切的关联性,平均深度信息和标准差越大,也越容易产生疲劳;(2)相同深度信息的交叉视差比非交叉视差更能引起疲劳;(3)疲劳因子R值与主观疲劳问卷可以作为观看3D影片疲劳评估的一个参考指标.
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急性上肢哑铃训练对颈总动脉硬度和血液动力学的影响
抗阻力训练对于动脉硬度的影响存在着相互矛盾的结果.为研究不同负荷的急性上肢哑铃训练对颈总动脉硬度和血液动力学的影响,选择10名健康男性志愿者,年龄(21±2)岁,分别进行5 kg和7 kg负荷的哑铃上肢曲臂训练各50次,两种负荷中间休息30 min.用彩色超声多普勒记录静息状态及不同哑铃负荷训练后颈总动脉的管径和轴心流速波形,用电子自动血压计同步测量心率和肱动脉血压.基于检测的实验数据,用经典血液动力学理论对颈总动脉硬度、压力-应变弹性模量以及相关血液动力学参数进行分析和计算.结果表明,受试者经过急性上肢哑铃训练后,心率、大轴心流速、收缩压和大壁面切应力等血液动力学参数明显增大,而颈总动脉管径、平均流量率、平均血压等参数没有明显变化.此外,在经过5 kg哑铃训练后,大流量率和平均轴心流速显著增加,小轴心流速显著减小,颈总动脉硬度、压力-应变弹性模量、舒张压、小壁面切应力和振荡剪切指数无明显变化;而7 kg哑铃训练后,颈总动脉硬度、压力-应变弹性模量、振荡剪切指数明显增加,舒张压、小壁面切应力显著降低,平均轴心流速和轴心流速小值无明显变化.上肢急性哑铃训练会明显改变部分血液动力学参数,在高负荷训练时会急性增加颈总动脉的硬度.
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人脑对握力刺激响应特征的数值计算分析方法
为研究人脑对握力刺激的响应特征,提出一种新的数值计算分析方法:结合独立成分分析和云模型,对握力刺激脑响应特征进行数值计算.采集10名健康受试者不同握力任务下的功能磁共振(fMRI)数据并进行预处理,应用独立成分分析获取不同握力刺激条件下的脑激活区域位置和大小,然后通过云模型计算脑激活区域内的数据分布特征.结果表明,握力刺激的脑激活区域主要分布在对侧大脑Brodmann 2、3、4、6区和同侧小脑,并且随着握力强度的增加,中央前回、中央后回等激活区域增大(激活簇体素个数分别为4 075、4 218、4 965);在不同握力刺激条件下,激活区域的任务态与非任务态间的期望、熵、超熵(Ex、En、He)均有明显的统计学差异,Ex(P ＜0.001)和En(P ＜0.005)增大,He(P ＜0.005)减小;不同握力刺激间三个参数的差异不明显,并且非激活区域内任务状态与非任务状态间的期望、熵、超熵均无统计学差异.该方法可为不同任务下大脑激活区域的数据分布特征研究提供一种新的分析手段.
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大鼠脑缺血不同时期躯体感觉诱发电位的研究
脑电信号(EEG)具有较高的时间分辨率、可观测脑内活动的动态变化、完全无损检测等优点,常用于对神经系统疾病的诊断,本研究探讨脑缺血后躯体感觉诱发电位(SEP)变化及大脑皮层的功能恢复.利用线栓法建模成功的25只SD雄性大鼠分为5组,分别为正常对照组和左侧中动脉缺血术后4、24、48 h和1周4个实验组.采用SEP记录法,在术后不同时间段电刺激大鼠的右前爪正中神经支配区,记录对照组和实验组左侧皮层脑电信号,提取SEP,并对安静状态下的脑电进行频谱分析,定量评价左侧中动脉缺血后初级体感皮层SEP及功率谱变化过程.实验结果显示,术后4h,SD大鼠左侧大脑皮层测得的SEP潜伏期较正常状态显著增大((16.0±1.1)ms vs (33.7±1.3)ms,P＜0.01),波幅变小((197.2±13.0) μV vs(25.1±2.0) μV,P＜0.01),θ波、α波、β波、γ波的能量明显变小.θ波:(139 367.86±178.66)μV2vs(2.22±0.40)μV2,P ＜0.01;α波:(5389.33±25.55) μV2 vs(0.23±0.01) μV2,P＜0.01;β波:(79.11±4.16)μV2 vs(0.01±0.01)μV2,P＜0.01;γ波:(0.30±0.12)μV2 vs(0.00±0.00) μV2,P＜0.01.随着术后时间的延长,上述特征与对照组的差距逐渐缩小,但还不能达到正常状态的水平.研究提示,SEP可在一定程度上反映脑缺血大鼠大脑皮层功能的变化.
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基于先验模板的表面肌电信号渐进分解算法研究
本研究通过将表面肌电信号(sEMG)分解为运动单元动作电位序列(MUAPTs),来研究神经-肌肉系统中运动单元(MU)的募集与发放模式.针对高收缩力情况下MUAP叠加问题,首先采用FastICA算法和小波包去噪算法对信号进行预处理;然后基于先验知识构建了4种形态的可伸缩MUAP模板;后,采用“先大后小”的渐进识别方式,逐个对MUAP进行自动提取.在此基础上,还将该算法应用于8名受试者(3组/人)不同手指活动模式下的指浅屈肌多通道(12通道)sEMG分解;单通道分解结果显示,高力量水平下sEMG中的主体MUAPTs能够被有效检测和分类;统计结果证实,随着力量水平的增加,MUAP的数目增加;不同大小MUAP比重的变化与活动手指和力量水平具有显著的相关性.本文的实验结果,初步验证了利用先验模板从sEMG中渐进提取MUAP的可行性,为sEMG分解和进一步研究MU发放规律提供于一种新的思路.
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重叠体积直方图描述子的计算方法和其在鼻咽癌IMRT计划检索中的应用
调强放射治疗(IMRT)计划制定效率不高、难以保证治疗计划的高质量是目前调强放射治疗技术中一直存在的问题之一,基于形状的IMRT计划检索技术为缩短IMRT计划制定周期、提高放射治疗计划质量提供了一种新方法.本研究建立了一种适用于IMRT计划检索的重叠体积直方图(OVH)形状关系的关系描述算子,提出一种基于Matlab的计算方法.利用一例临床实际的鼻咽癌病例分析了OVH描述子的描述特性,利用22例临床鼻咽癌IMRT计划研究了其形状关系检索的性能.实验结果表明OVH描述子能够简洁的描述放疗三维场景中靶区和危及器官间的三维形状关系特征,并且能够有效检索出相似度较高的一组形状,适合于基于形状的IMRT计划检索.
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抑制腕部病理性震颤的功能性电刺激系统的仿真与实验
研发一种用于抑制腕部病理性震颤的功能性电刺激(FES)康复系统,包括信息处理、控制器设计、仿真建模以及实验测试.仿真阶段利用Matlab软件构建了腕关节肌肉骨骼模型;设计控制器采用比例-积分-微分(PID)算法,对肌骨模型中存在的震颤扰动进行抑制.仿真结果表明,控制器保证了在抑制高频低幅震颤扰动的同时不影响其低频高幅的自主运动,对震颤扰动幅值的抑制平均达到约95％.实验阶段搭建了FES闭环控制系统实验平台,由电刺激器、角度传感器、电脑控制器和输出板卡以及实时控制软件系统组成.研发的系统在5例健康受试者及1例震颤患者身上进行了测试,震颤抑制效果分别约为90％和80％.
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视觉透视技术在计算机辅助手术领域的研究综述
视觉透视技术在计算机辅助手术领域的应用是目前一个研究热点.文中首先介绍了视觉透视技术的概念,以及在计算机辅助手术中应用的必要性;再就视觉透视技术在计算机辅助手术领域的国内外研究现状进行了系统阐述;再后从医学成像数据配准、透视模型参数估计和深度感知等3方面,对视觉透视技术的研究内容进行了详细阐述;还介绍了两个基于视觉透视技术的典型系统;后就技术、人因学和临床应用等3个角度的分析,指出进一步研究和发展的方向.
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基于神经营销的广告数字评价研究综述
随着脑成像技术的发展,神经营销学在品牌效益、广告营销、价格策略、产品推广等方面都取得了一定的研究成果.文中回顾了近年来神经营销学在广告评价领域的应用,深入评述了基于功能磁共振成像(fMRI)、脑电图(EEG)和脑磁图(MEG)的神经营销学在应用过程中的基本原理与方法,并分析了各自的优势和局限性.对神经营销的有效性质疑和伦理争议作了评论与概括,还就神经营销学中未来值得研究的方向进行了展望.
| 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 |
