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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功能性纳米羟基磷灰石的生物相容性及安全性评价
采用水热合成法制备的铽离子掺杂的精氨酸修饰的纳米羟基磷灰石颗粒(HAP/Arg),对HAP/Arg的生物安全性进行体内外研究,探讨其作为基因治疗药物载体的可行性.选择人正常血管内皮细胞(HAEC)以及人肿瘤细胞株(Hela细胞)作为体外细胞模型,用酶标免疫检测仪检测其在0、25、50～200 μg/mL HAP/Arg纳米颗粒影响下的细胞存活率,用LDH法检测其在不同浓度的HAP/Arg纳米颗粒影响下的细胞膜的结构完整性.选择健康小鼠作为动物模型,将其分为低剂量组(10 μg/mL/20 g体重)、中剂量组(100 μg/mL/20 g体重)、高剂量组(500μg/mL/20 g体重)及对照组,进行死亡计数、血清生化指标检测以及倒置荧光显微镜观察主要脏器的病理学特征.根据急性毒性实验结果,将健康小鼠分为低剂量组(0.09 mg/(kg·d))、中剂量组(4.5 mg/(kg·d))、高剂量组(225 mg/(kg·d))及对照组,按照新药临床前安全性评价标准判断其生殖毒性.结果表明:0、25、50 ～ 200 μg/mL的HAP/Arg纳米颗粒在4、24、48、72 h不同时间下对所选择的HAEC细胞和Hela细胞的正常生长和细胞膜结构均无明显影响.在动物的急性毒性实验和生殖毒性实验中,HAP/Arg各剂量组及对照组小白鼠均未出现明显的毒性反应及死亡情况,病理切片也均未见主要脏器结构有炎症及损伤性变化.统计学分析表明,HAP/Arg各剂量组与对照组相比均无显著差异(P＞0.05).这些结果为下一步构建一种高效、安全、简便的新型纳米基因转导系统打下基础.
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乳腺癌DCE-MRI影像特征与分子分型的关联性研究
探讨DCE-MRI影像特征与乳腺癌分子分型之间的关联性.回顾性分析60例术前、化疗前行免疫组化病理检查及DCE-MRI检查的乳腺癌恶性患者.根据免疫组化结果,将患者分为4种分子分型.利用计算机,半自动提取DCE-MRI中包括统计特征、形态特征、纹理特征以及动态增强特征的65维影像特征.利用单变量逻辑回归和多变量逻辑回归方法,评估影像特征和分子分型之间的关联性,并建立多元回归模型,后研究显著影像特征的分布情况.其中,MRI病灶统计特征与luminal A显著相关,病灶和背景的动态增强特征与luminalB、HER2、basallike显著相关(单变量逻辑回归矫正后P＜0.05).多变量逻辑回归结果显示,luminal A型、HER2型、basal like型都存在与其显著相关的影像特征,回归方程的P值分别为0.004 73、0.002 77、0.011 7.实验结果说明,DCE-MRI特征可作为潜在的乳腺癌分子分型的影像学标记.
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骨髓间充质干细胞复合海螵蛸支架的部分生物学安全性评估
制作与鉴定自体兔骨髓间充质干细胞-海螵蛸复合支架,进行生物学安全性评估.采用密度梯度离心联合贴壁筛选法,体外培养兔骨髓间充质干细胞(BMSCs);采用沉淀法,构建BMSCs-海螵蛸复合支架;通过电镜扫描及MTT试验,对复合支架进行检测.选取40只新西兰兔,分两组分别植入BMSCs-海螵蛸复合支架(试验组)或海螵蛸支架(对照组),通过肌肉植入试验评估复合支架的生物学安全性.密度梯度离心联合贴壁筛选分离培养出于细胞,其免疫细胞化学检测表面抗原CD29(+).电镜扫描测得海螵蛸支架孔隙率为81.730％±6.770％.扫描电镜下见细胞黏附于海螵蛸支架爬行生长,分泌胞间基质.MTT检测:复合培养第1、3、5、7天之间吸光值两两比较,均有显著性差异(P＜0.05),细胞呈逐渐增殖趋势;第7、8天比较无显著差异,表明第8天细胞无明显增殖.肌肉植入试验的血常规、血生化检测,复合支架组(试验组)与海螵蛸组(对照组)检测结果无显著差异,复合支架的各项指标达标.病理切片:第7天,试验组与对照组的组织炎症反应为Ⅲ ～ Ⅳ级;第14天,二者的组织炎症反应为Ⅱ ～ Ⅲ级;第28天,二者的组织炎症反应为Ⅰ～ Ⅱ级;第56天,二者的组织炎症反应为0～Ⅰ级:均符合肌肉植入试验结果评定标准.自体BMSCs能与中药海螵蛸联合培养构建复合支架,支架上的细胞数量随培养时间延长而增多,第7天时达增殖高峰.研究表明,此复合支架的组织相容性良好,符合生物材料的应用要求.
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伤科手法治疗腰椎间盘突出症的运动学研究
为探索中医手法治疗腰椎间盘突出症的运动学规律和机制,选取上海交通大学附属瑞金医院魏氏伤科手法中的经典“悬足压膝”和“腰部提拉”手法动作作为研究对象.对10名健康青年男性施加手法动作,并通过三维运动捕捉系统采集手法作用时受试者的5次运动学数据,定义人体相对关节坐标系,并通过Visual3D软件建立人体三维运动模型.计算下肢髋关节、膝关节和踝关节的相对运动角度,并分解对应得到各关节的屈曲/伸展、外展/内收、轴向旋转运动,处理计算得到关节的平均运动角度和轨迹规律.统计各运动数据,分析运动的左右侧差异.结果表明,右侧髋关节的平均被动屈曲角度可达137.33°,被动伸展角度可达30.86°,这与解剖学上髋关节的被动大角度以及其与膝关节位置相关的理论相一致,也验证了髋关节的极限屈曲/伸展角度与膝关节的位置有关,从而说明魏氏手法的运动学作用机理在于促进髋关节被动运动达到可达大程度.同时发现,部分关节运动角度针对下肢惯用侧存在统计学上的左右侧差异(P＜0.05).该研究为手法的研究和定量评估提供新的研究方法.
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一种普适的基于多尺度滤波和统计学混合模型的血管分割方法
血管的精确提取和定位,是实现心脑血管介入手术的关键.多尺度滤波算法可以增强血管目标,同时抑制背景噪声,但并没有把血管从图像背景中区分出来.基于统计学的分割算法,通过对直方图进行拟合实现血管的分类,但需要调整混合模型去拟合特定的图像直方图.为了克服上述问题,提出一种具有固定模型的普适的血管分割方法.首先,利用多尺度滤波算法进行图像预处理.其次,针对滤波增强后数据的直方图曲线,用由3个概率分布函数(1个高斯和2个指数)组成的混合模型进行拟合.期望大化算法用于混合模型参数的估计.后,通过大后验概率分类算法将血管分离出来.为了验证上述方法的有效性,分别在仿真(phantom)数据、磁共振血管造影(MAR)数据和计算机断层血管造影(CTA)数据上进行实验测试.结果表明,所提出的方法在多套仿真数据上的分割误差低于0.3％,同时对于不同模态的血管图像具有很好的分割效果及较强的鲁棒性.
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兔脂肪干细胞与软骨细胞微球共培养成软骨分化适诱导比例的实验研究
通过间接共培养ADSC与软骨细胞微球,得出使ADSC发生软骨向分化的佳比例.体外分离培养新西兰大白兔ADSC和软骨细胞,制成微球分置于Tranwell上下室,实验分为阳性对照组,阴性对照组,生长因子对照组及不同比例(0.5∶1;1∶1;1∶2;1∶3;1∶5;1∶7)的ADSC和软骨细胞共培养组,培养28天后分别行组织形态学观察,GAG、COL-Ⅱ和COL-X的定性定量检测.阿利新蓝-核固红染色及Ⅱ型胶原免疫组化染色显示比例为0.5∶1和1∶1的阳性较弱,而X型胶原在生长因子对照组的表达为强烈.DMMB法显示总GAG含量在共培养组较阴性对照组均有所增加(P＜0.05),且增加量与软骨细胞的比例呈正相关,但是在ADSC∶AC比例达到1∶5之后有所下降.OHP检测总胶原蛋白的变化同上,且1∶5组中沉积的胶原量比阴性对照组高出7.3倍.能够使ADSCs大程度的表达软骨特异性细胞外基质,同时使COL-X等软骨肥大标志无明显上调的ADSC与软骨细胞的比例为1∶5,共培养诱导较生长因子能够抑制ADSC软骨向分化后的肥大问题.
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基于双线性模型的动作肌电信号用户无关识别研究
动作肌电信号具有个体差异性且不同动作的肌电信号是不同的,通过挖掘双线性模型的因素分解能力,将训练样本的特征矢量分解为用户相关和动作相关两大因素,通过确定因素的维度重构具有共性的训练样本特征.在测试样本特征重构阶段引入适应融合机制,更新模型参数重构测试样本特征.以11名受试者的4类动作为例,分别采用线性判别、K近邻分类算法和支持向量机,对比3种实验方案(多用户单天、单用户多天和基于双线性模型的多用户单天)的识别结果.实验表明,双线性模型的平均识别率低为85％以上,相比于单纯的多用户单天识别结果(平均识别率不高于75％)有显著提高(P＜0.001),且相比于单用户多天的识别结果(平均识别率90％以上)差异性不显著(P＞0.24).双线性模型为基于动作识别技术的非特定人肌电控制系统提供了交互方案,且该模型具备将多用户单天的数据看成单用户多天数据的能力,提供了用户训练负担降低的可行性.
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频域磁声耦合成像逆问题初步研究
对频域磁声耦合成像方法逆问题进行初步研究,为实现基于频域处理方法的磁声电导率成像打下基础.应用复平面矢量方法,基于声源和频域幅值相位特性,研究频域磁声成像逆问题数学模型和重建方法.对频域磁声信号随声源空间位置和幅度变化特性进行仿真,对简单模型不同声源分布的频域逆问题进行仿真重建.建立多频率下的声源幅值和相位矢量方程组,利用非线性方程组的优化算法求解声源信息.利用铜丝仿体,对矢量求解方法和逆问题声源重建进行实验验证.频域幅值和相位满足复平面声源矢量叠加理论.利用矢量方法,初步实现两个声源样本的声源幅度和位置的重建,成像分辨率小于1 cm,实验的声源重建位置误差小于±0.4 mm.通过对频域磁声成像逆问题的重建研究,为后续进行复杂模型和真实组织的频域磁声重建研究打下基础,对实现高分辨率成像具有重要研究意义.
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基于边界逼近的肺实质分割方法
肺部CT图像的分割是计算机辅助诊断系统处理的一个重要环节,其分割的结果影响到医生的诊断与进一步的分析.由于胸膜结节的灰度与肺实质外围的灰度相近,运用传统的分割方法无法正确分割出此类病灶.将胸膜结节包含肺实质一起分割出来,使计算机辅助诊断系统能够对此类病灶做进一步的分析.提出一种结合Graham算法以及边界逼近的方法,对肺实质的轮廓进行修正,进而得到修正的二值模板;将该模板与原图像做乘运算,得到包含胸膜结节的肺实质.运用所提出的方法,对公开数据库LIDC中68张含病灶的CT样本图像做处理,通过与传统方法的对比以及对算法的过分割比例、欠分割比例以及准确性的分析,得到准确率为98.5％,平均过分割比例为1.35％,平均欠分割比例为0.51％,证明了该方法的有效性.
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用于电阻抗成像系统的单电源差分电流源
为优化电阻抗成像(EIT)系统中所使用的电压控制电流源,设计一个单电源差分电流源以简化其中电流源电路的供电方式并提高其输出阻抗.基于差分电流源设计一个能够单电源供电的电流源,并针对该电路采用连入负电容补偿电路的方法进行外部电路补偿.在NI Multisim 10环境下,对单电源差分电流源以及补偿后的单电源差分电流源进行仿真,根据输出阻抗公式计算出仿真环境下单电源差分电流源补偿前后的输出阻抗.通过7280锁相放大器对电路中负载电压幅值的采集,可获得负电容补偿电路中部分参数调整前后对输出电流的影响,并将测试数据根据输出阻抗公式计算出实际电路的输出阻抗.通过NI USB-6281数据采集卡测得补偿后电流源的功率谱,并以一定浓度NaCl溶液作为负载测试其在EIT硬件系统中的稳定性.实验结果表明,负电容补偿电路中部分参数调整后,负载为1和10 kΩ,在1 000 kHz时,其电压幅值变化率仅为0.32％、0.35％,在不同频率下,负载电压幅值的稳定性有显著提高.单电源差分电流源经过外部电路补偿之后,其输出阻抗在1 ～ 100 kHz范围内均为1 MΩ以上,约为补偿前的5倍,与未补偿时相比有较大提高.在测得的功率谱中,有用信号高出噪声信号70 dB以上,体现该设计较好的抑制噪声能力.计算所得的负载电压幅值相对误差均小于0.0180％,表明该设计具有良好的稳定性.可见,经过外部电路补偿的单电源差分电流源能够适用于一般的EIT系统.
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基于Kinect深度图像的腕部及手指活动度测量方法
为简化人体腕部及手指关节活动度测量过程,提高测量效率和精度,提出一种基于Kinect深度图像的人体腕部及手指活动度测量方法.通过OpenNI获取Kinext捕捉的腕部及手部深度图像,对深度图像进行预处理,以剔除人体前景、背景的干扰.利用OpenNI的手势侦测及手心追踪器定位手心位置,从深度图像中进一步分割出手部区域,并对该区域进行形态学处理,确定指尖、指根对应的凸包及缺陷点.根据凸包、缺陷点信息以及不同活动度测量科目,完成腕部尺偏/桡偏、四指掌指关节外展及拇指桡侧外展的自动测量.对腕部及手指活动度的不同科目各进行20次测量实验,并将测量值与从彩色图像上测得的参考值进行对比,根据t检验法,得到腕部尺偏/桡偏、食指掌指关节外展及拇指桡侧外展科目的|t|值分别为0.864、1.195、1.901和1.752,均小于2.093.这些测量结果与参考值无显著差异,表明该方法的测量结果可以达到临床测量的精度要求.
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个体大脑枕叶GABA+分布差异性及原因探究
抑制性神经递质y-氨基丁酸(GABA)是脑神经领域重点关注的代谢物,但其在大脑中含量很低,与其他代谢物在化学位移上重叠而不易检测.磁共振波谱序列(M EGA-PRESS)实现了对大脑中单体素感兴趣区域(vOI)GABA的检测,促进了对GABA的相关研究.对一组被试进行多次扫描,同一区域相同大小的VOI内(约20～ 30mm3)所包含的灰质(GM)比例很难保持完全一致.而GM是皮层主要成分,有解剖、切片染色等实验发现大脑皮层中GABA含量更高,然而多数基于单体素VOI的研究并未进一步考虑VOI中GM占比对结果分析的影响.通过扫描14名健康被试(7男7女),在高分辨率T1加权结构像上重现VOI对应区域,并计算其内GM等占比.个体重复实验结果表明,枕叶VOI内GABA+均值与GM占比均值呈正相关(r=0.74,P＜0.01),且二者的波动具有一致性.该结果表明,在进行GABA相关的病理或功能研究时,需要考虑单体素内GM占比的影响,以进一步提升实验结果的分析准确度.
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作曲家大脑的静息态脑功能网络研究
音乐家大脑是认识大脑可塑性机制的天然模型,也是脑影像科学关注的重点研究对象之一.但是,目前针对音乐家的研究,包括对音乐创作方面的脑机制研究,仍以钢琴演奏家为主要研究对象.鉴于创作与表演是两个不同阶段且存在巨大差异,仅以钢琴演奏家作为研究对象对音乐家脑机制的研究是不完整的.专业作曲家是一类特殊的音乐家,他们经历过长期的音乐训练,能够在创造性思维的引领下,结合情感等要素来进行音乐素材的组织.用功能磁共振(fMRI)采集29名作曲家在作曲任务前后的大脑静息态影像,利用独立成分分析方法分离出其脑功能网络中常见的13个成分.采用配对t检验,对比分析作曲前后这些成分的变化.结果发现,在完成作曲任务后,以下脑功能网络连接显著减弱,包括听觉网络(AN)与右侧额顶网络(RFPN)、感觉运动网络(SMN)与突显网络(SN);同时也发现在完成作曲任务后,以下脑功能网络连接显著增强,包括自我参照网络(SRN)与视觉Ⅰ区网络(VN1)、自我参照网络(SRN)与视觉Ⅱ区网络(VN2)、默认模式网络(DMN)与视觉Ⅰ区网络(VN1).这些结果证明,感觉、认知加工等与视觉区域的协调整合在作曲过程中的重要性,对推动音乐家大脑可塑性的认识和音乐创作的脑机制研究均十分有意义.
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注射不同液体对微波消融温度场的离体实验研究
研究不同注射液体、注射量对于微波消融温度场的影响.在加热功率60 W、加热时间10 min的情况下,利用新型注射型微波天线进行消融离体肝脏的实验研究,并且于加热过程中分别注射生理盐水和无水乙醇液体,注射量依次为0、10、20 mL.根据测温针采集的温度数据,利用Matlab计算消融区域的范围(高于60℃区域).通过对离体肝脏的消融面积、体积、横径和纵径的测量和统计,发现注射两种液体均可有效增大消融范围,与无液体注射相比面积增大率的范围在29.1％ ～72.0％之间,体积增加率在45.2％～141.8％之间;当注射液体体积由10 mL增加到20 mL时,生理盐水组的面积增加率为8.8％,无水乙醇组的面积增加率为28.8％.因此,联合液体注射可以扩大微波消融范围,并且随着注射体积的增加,消融范围扩大;微波联合无水乙醇的注射效果要略好于生理盐水.
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消除医学信号采集中呼吸干扰的呼吸同步信号提取方法研究
在多种现代医学信号采集过程中,呼吸活动会给采集信号带来不易消除的干扰.本研究提出一种呼吸同步信号提取方法,可以有效地解决这一问题.通过同步采集呼吸信号及待同步的医学信号,用呼吸同步算法判断每拍呼吸信号的峰、谷值,并结合精度要求在呼吸信号的峰/谷值两侧设置采样窗口,设置合适的同步模式,得到优的同步信号.对于提取得到的呼吸同步信号,分别进行准确度和效率的分析.提取得到的呼吸同步信号的准确度达到99.88％,不同同步模式及阈值下呼吸同步信号的高电平占空比在16.15％～39.70％之间.所提出的方法可简单有效地减小呼吸对医学信号采集的影响,测量精度高,但会一定程度降低测量效率.测量精度和效率可根据要求通过调节采样窗口平衡,达到佳效果.
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脑深部刺激适应症局部场电位节律特征研究进展
脑深部电刺激(DBS)作为一种植入性的神经调控技术,在治疗脑功能障碍的同时,也为研究人员打开了局部场电位(LFP)探究大脑的窗口.基于美国食品药品监督管理局(FDA)批准的4种DBS适应症,包括帕金森病、肌张力障碍、特发性震颤和强迫症的治疗现状和致病机理假说,重点总结上述疾病患者相关脑区LFP的Theta节律、Alpha节律、Beta节律,Gamma节律以及更高频段节律的特征,分析各种节律与临床症状及行为的关联,得到DBS刺激靶点或相关脑区的LFP节律能够显著反映疾病特征的结论,还介绍首例实时全植入式的LFP研究工具和其新研究结果.这些LFP特征为后续的病理研究、DBS机制探索和新疗法改进提供理论基础.后,基于目前LFP研究的不足之处,提出未来LFP研究在DBS神经调控领域的潜在发展方向,对神经调控领域的发展具有重要的意义.
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腔内隔绝术用覆膜支架顺应性的研究意义及进展
小口径人工血管与宿主血管间顺应性不匹配,是导致其植入后远期通畅率低的重要因素;而目前已有文献证明,腔内隔绝术用覆膜支架(SG)与宿主血管间顺应性不匹配,也是引起术后远期滑移、内漏、血流紊乱等并发症的原因.但是,这一领域的研究十分有限.综述SG顺应性的评价方法,包括通过SG体积、压力的变化计算其体积顺应性,或通过脉搏波速和瘤体压力间接反映SG的顺应性.关于SG顺应性的研究主要包括:验证SG的植入对宿主血管的影响,不同结构SG对宿主血管的影响,以及顺应性随疲劳时间推移的可能变化.同时,对改变结构优化SG顺应性进行简要综述.
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基于CFD的左心室流场数值模拟研究现状与趋势
随着计算技术的快速发展,计算流体力学在心脏血流流场模拟中得到广泛应用,取得了有价值的相关成果,在心脏功能的研究中扮演着越来越重要的角色.目前,运用计算流体力学实现心脏流体动力学特性及其流场数值模拟分析,已成为心血管基础和临床研究领域的一个重要研究方向,对心血管系统疾病预防、临床诊断和治疗具有重要意义.简述基于CFD的左心室流场数值模拟方法的发展过程、研究现状和方法分类,分析基于CFD的左心室流场数值模拟计算存在的主要问题,提出该研究领域未来的发展方向.
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无创及微创血糖仪研究进展
随着人们饮食和生活方式的改变,糖尿病已经成为了危害中国国民健康的严重问题之一.规律和动态监测血糖是糖尿病控制和一些重症疾病救治时的基础条件,而目前广泛应用的指血血糖仪虽然操作简便,测量精度较好,但由于在使用时会对皮肤造成损伤,痛感明显,在实际应用中常因患者的抵触情绪而影响坚持血糖的自我监测.有鉴于此,无创及微创血糖仪研究一直以来都受到广泛的关注.文中介绍无创及微创血糖仪的原理、发展方向和主要产品,为血糖仪研究提供一个基础框架.
| 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 |
