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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额颞叶肿瘤患者手术前后大脑网络特性研究
脑肿瘤患者大脑的损伤及手术对大脑认知的影响是目前临床为关注的问题.基于静息态fMRI脑功能分析技术及小世界网络分析方法,研究9例脑额颞叶肿瘤患者的大脑肿瘤对大脑默认模式网络和感觉运动网络的影响,以及肿瘤切除对大脑功能网络特性的改变.首先基于ICA方法,研究肿瘤及手术切除对患者大脑默认网络和感觉运动网络的影响;接着构建肿瘤患者术前术后和正常对照组的小世界网络,对网络的拓扑特性和网络参数进行分析;然后运用介数中心度,求出各组的脑功能网络核心节点,并比较分析患者和正常人、患者术前术后核心节点的变化;后比较分析患者术前、术后默认模式网络和感觉运动网络中脑区的具体变化.研究结果发现,默认模式网络和感觉运动网络神经活动活跃程度降低,证明肿瘤病灶对大脑内源性网络的两个模块造成了明显的损害;患者术后的小世界属性(σ=γ/λ)显著降低(术前:3.591±0.302,术后:3.263±0.174),簇系数显著降低(术前:0.482±0.007,术后:0.454±0.011),并且脑肿瘤使核心节点向肿瘤对侧偏移.默认网络中手术后肿瘤的切除使得右侧脑区(原肿瘤侧)活动变得强烈,右脑介数中心度值明显上升(术前:0.012 5±0.000 5,术后:0.018 4±0.001 0);左脑活动有所缓和,左侧介数中心度值显著下降(术前:0.018 0±0.001 l,术后:0.012 2±0.000 6).术后部分被抑制的节点又重新激活.通过对病人的默认模式网络和感觉运动网络的研究,发现肿瘤对患者大脑功能网络有一定的破坏,术后会有所改善.研究结果表明,由于大脑高级神经皮层的重组性和代偿机制,脑肿瘤患者术后可能出现功能恢复.
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相位解缠绕算法在磁敏感加权图像中的应用与比较
为了找到能有效解决磁敏感加权成像(SWI)相位信息缠绕问题的方法,针对8种空域解缠算法进行分析和比较,其中:选取5种全局优化算法,分别为加权小二乘法(WLS)、解缠离散估计的相位区域扩张标记法(PRELUDE)、大流/小切相位解缠法(PUMA)、差值映射累加法(ARM)、排序多聚类法(SL-MC);3种积分算法,分别为枝切法(Branch-cut)、基于傅里叶滤波的质量图引导法(WFF-QG)、递归正交参考相位解缠法(PUROR).采用两组Matlab仿真图像和两组来自Alltech公司提供的1.5T真实SWI数据进行实验,以原始缠绕相位与再缠绕相位之间的突变点统计值和算法运行时间作为量化指标,评价8种算法的优越性.结果显示,PUROR的P±|M|值为0,运行时间短,鲁棒性较强,解缠绕结果可靠,在实际临床应用中可尝试采用PUROR法.
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膝关节骨性关节炎推拿手法的力学特征和上肢核心肌群的疲劳研究
探讨膝关节骨性关节炎推拿手法的生物力学特征和生理学(表面肌电)特征,定量分析推拿手法的力学指标,建立一种客观评价推拿医生上肢核心肌群的疲劳状况的方法.招募10位推拿科医生,实时采集推拿医生拇指垂直压力和上肢表面肌电信号,研究垂直强度、次做功期与主做功期的时间比;研究操作该推拿手法时的上肢核心肌群;研究核心肌群的疲劳状况.结果表明,该推拿手法1 min内按压4次,平均垂直强度为(228±13)N,主做功期持续时间为(4.83±0.88)s,次做功期持续时间为(11.43±1.94)s,有效做功时间比为2.37±0.63.由上肢各肌肉群的平均积分肌电值(iEMG)和贡献率的降序可知,手法涉及上肢的核心肌群为拇短展肌(8.32±0.29,21.65％)、尺侧腕屈肌(5.67±0.32,14.74％)、肱三头肌(4.79±0.36,12.46％)、桡侧腕屈肌(4.60±0.12,11.96％).在4 min的推拿过程中,拇短展肌的平均中值频率(MF)和平均功率频率(MPF)的下降程度是大的,分别为30％和22％,即拇短展肌更易发生疲劳.因此,所研究的膝关节骨性关节炎推拿手法的生物力学特征和生理学(表面肌电)特征,为后续的人因工程研究和研制可替代推拿医生手法的自动化装置奠定良好的基础.
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脑去细胞生物支架的制备与鉴定
通过化学萃取加震荡法制备脑去细胞外基质,并对其进行形态学分析和成分鉴定.健康成年SD大鼠20只,分成正常对照组和去细胞组.去细胞组大鼠经心脏灌流后取脑,通过化学萃取加震荡法,依次用3％的TritionX-100、1％的SDS、4％的脱氧胆酸钠震荡萃取,无菌蒸馏水漂洗制备脑去细胞外基质(dBECM).通过扫描电镜观察dBECM微观形态,用HE染色和荧光DAPI染色分析其去细胞化的效果,进一步通过Masson染色和免疫荧光染色进行成分的鉴定.通过HE染色及荧光DAPI染色可以发现,该方法去细胞化程度完全(去细胞程度大于99％),仅保留大量细胞外基质,未见明显的细胞及细胞核成分残留;Masson染色和免疫荧光染色发现,dBECM保留弹性蛋白(4.0％±1.1％)、层粘连蛋白(19.0％±1.6％)、纤维连接蛋白(9.0％±2.1％)、Ⅳ型胶原蛋白(16.0％±1.9％)等成分.化学萃取加震荡法可有效地去除大鼠脑组织内的细胞成分,制备得到的脑去细胞外基质较好地维持宏观和微观的三维结构,保留细胞外基质支架的蛋白成分,是一种简便且理想的脑去细胞外基质制备技术.
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基于乳腺钼靶侧斜位图像的近期乳腺癌风险预测研究
探讨乳腺钼靶侧斜位图像双侧不对称性与近期乳腺癌风险之间的关联性.回顾性分析556例连续两年进行乳腺普查的样本,当前年患癌与阴性样本各278例,且两组样本年龄匹配.对前一年乳腺钼靶侧斜位图像进行预处理获取双侧局部对应区域及全局区域后分别提取空间差异性、结构相似性及位置信息等85维影像特征.删除相关性较高的特征后剩余78个特征,采用留一法与逐步回归分析进行特征选择,并建立基于广义线性模型的近期乳腺癌风险预测模型.结果显示,全局及局部不对称性特征相结合进行风险预测AUC值为0.6667±0.0226,对其进行混淆矩阵分析,特异性为0.690 6,灵敏度为0.521 6.对风险预测值进行回归分析,优势比(Odds Ratio)随风险的增加而显著增加,P值为0.002 033.3个基于年龄的子集(37 ～ 49岁,50 ～65岁,66～87岁)进行近期乳腺癌风险预测,AUC值分别为0.681 0±0.043 2,0.671 6±0.030 0及0.678 2±0.054 7,对应3个年龄段的特异性分别为0.702 7,0.694 3和0.723 4,灵敏度分别为0.554 1,0.490 4和0.5745.两个基于乳腺X线分型的子集(BIRADS 2、BIRADS 3)AUC值分别为0.654 5±0.036 9及0.694 4±0.03,特异性分别为0.676 2和0.733 3,灵敏度分别为0.522 9和0.536 9.结果表明,乳腺钼靶侧斜位图像全局及局部不对称性相结合对近期乳腺癌风险预测具有潜在有效价值.
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基于改进k均值与高斯混合模型的宫颈图像分割
针对宫颈癌智能化筛查系统需要从阴道镜图像中分割出宫颈区域的问题,提出一种改进的k均值与高斯混合模型相结合的图像分割方法.首先根据宫颈区域的代表性颜色和其距离图像中心点的距离,构造出待分类的数据集;其次通过对宫颈区域代表性颜色的重新计算,一种使待分类数据集可随着迭代的进行而动态调整的规则被加入到k均值算法中,使得k均值算法适用于多种光照环境下的目标图像分割;后利用k均值的聚类结果,初始化高斯混合模型的参数,并得到终的分割结果.75套来源于不同成像条件下的宫颈图像上的实验结果显示,该方法的平均分割精度达到65.1％,比采用基本k均值算法进行初始化的高斯混合模型算法高出5.5％,比模糊C均值聚类算法高出5.8％,比基本高斯混合模型算法高出8.5％;其均方差达到11.5％,与水平集算法相比降低5.6％.实验结果证明,该方法在阴道镜视野下的宫颈区域分割中是行之有效的.
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基于超-黏弹性的牙周膜本构模型构建及模拟
为了准确描述牙周膜的生物力学行为,基于大变形连续介质力学理论及不可压缩各向同性假设,以人体牙周膜平面剪切和应力松弛实验数据为基础,利用有限元软件ABAQUS的数据拟合功能,构建牙周膜的超-黏弹性本构模型及参数.随后,通过对5组牙周膜平面剪切实验过程的模拟,验证牙周膜超-黏弹性模型的正确性.后,通过有限元计算对比分析牙周膜线弹性模型与超-黏弹性模型对载荷的力学响应.结果表明在牙根位移量为0～0.06 mm时,牙周膜可近似用线弹性模型表示;当位移量大于0.06 mm,两种模型的差异显著,超-黏弹性模型更加符合牙周膜的材料特性.研究结果为牙周膜提供一种实用性强的超-黏弹性模型,为牙齿正畸的生物力学研究和治疗方案的精确设计提供理论依据.
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基于磁共振信号幅值的射频场映像技术研究
MRI领域近年来的新兴研究热点之一——磁共振介电特性成像(MR EPT)技术能通过检测射频场分布,实现活体组织介电特性断层成像.作为MR EPT技术基础之一的磁共振射频场映像(B1 mapping)技术,其B1场成像的质量直接影响着MR EPT算法的精度,因而准确、稳健的B1 mapping技术对于后续的MR EPT算法至关重要.研究双角度法(DAM)和快速预饱和法(satTFL)两种基于磁共振信号幅值的B1 mapping技术的基本原理,以及其在体模和人体头部MR扫描中的应用,并利用FDTD仿真分析上述两种B1 mapping技术的B1场缩放系数(Ri)和平均相对差异系数(MRD),发现在低介电特性体模和脑白质B1场成像中,利用FDTD仿真获得的B1场缩放系数Ri与采用上述两种B1 mapping技术获得的实际B1场缩放系数Ri差异较小,它们的MRD在10％以内;然而在高介电特性体模和脑脊液B1场成像中,采用DAM方法获得的B1场缩放系数Ri要高于采用satTFL方法获得的B1场缩放系数Ri,且有DAM的MRD高达21％.研究的结果可为不同介电特性组织的B1场成像选取合适的B1 mapping技术提供参考,为推动MR EPT技术的实用化提供基础研究支持.
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基于卷积神经网络的白带中白细胞的自动检测
作为妇科常规的检查项目,白带常规检查有着相当广泛的应用,在临床检验中具有非常重要的地位.鉴于白带中白细胞在临床医学中的重要意义和现行检测方法的诸多不足,对白细胞的自动检测技术进行研究.依托于白带自动检测仪,与本地医院进行协作,采集得到白带显微图像.对滤波增强后的图像进行分割,建立样本库,基于卷积神经网络完成特征提取和分类,终采用交叉验证证实该方法的有效性.在白细胞的自动检测中,对于由2万个样本组成的数据集,运用该方法实现95％的敏感性、84％的特异性、89.5％的准确率,达到医学临床检验的要求.将数字图像处理技术和卷积神经网络综合应用于医学显微图像中白细胞的检测,解决特征表达的关键问题,验证白细胞自动检测的可行性,实现检测质量和检测效率的提升.
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基于自适应微分同胚多分辨率Demons算法的多模态磁共振图像配准
微分同胚Demons能保证变形场的光滑可逆性,避免不合理形变的产生,但迭代次数需手动设定,且对配准结果影响较大.为解决此问题,提出自适应微分同胚的多分辨率Demons算法.首先利用非刚性配准的优化理论框架和多分辨率的策略,引入基于灰度的相似度能量函数,并设置配准终止条件,终实现迭代次数的自适应.用check board图像,相同模态和不同模态的磁共振图像进行测试,采用配准评价指标进行定量分析,并分析不同驱动力和参数对配准结果的影响.实验结果表明:对于相同模态的磁共振图像,均方误差为514.796 5,归一化互相关系数为0.999 3,结构相似度为0.994 8;对于不同模态的磁共振图像,均方误差为1 354.1,归一化互相关系数为0.593 5,结构相似度为0.511 6;该算法均方误差小,归一化相关系数、结构相似度高;该算法具有高效性和鲁棒性,可用于磁共振图像的非刚性配准.
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基于身体质量指数的铅围脖防护效果评估
研究胸部CT扫描时患者的身体质量指数(BMI)与剂量长度乘积(DLP)以及甲状腺表面吸收剂量间的关系,评估铅围脖对身体质量指数不同患者的防护效果.将120例胸部CT检查患者随机分为两组:对照组60例,不佩戴任何防护护具;实验组60例,佩戴1.0 mm厚的铅围脖.在胸部CT检查期间,将光致发光(OSL)剂量计放置在患者甲状腺的皮肤表面,测量甲状腺表面的吸收剂量,对两组患者的甲状腺表面吸收剂量使用独立样本t检验进行均值比较.实验结果表明,佩戴1.0 mm铅当量的铅防护围脖不会增加CT机的X线剂量,且可以使BMI为偏瘦类别的患者甲状腺皮肤表面吸收剂量下降83.5％;BMI为正常类别的患者甲状腺皮肤表面吸收剂量下降91.7％;BMI为超重类别的患者甲状腺皮肤表面吸收剂量下降92.3％;BMI为肥胖类别的患者甲状腺皮肤表面吸收剂量下降92.8％.患者佩戴1.0 mm厚的铅围脖能够明显降低甲状腺表面吸收剂量.
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长期舞蹈训练对白质纤维微结构影响的TBSS比较研究
舞蹈涉及复杂的感觉运动信息处理,长期舞蹈训练可能让脑产生功能与结构的可塑性改变.目前关于舞蹈训练导致的白质结构研究相当有限,缺乏统一的结果,因此对舞蹈家与正常对照组的白质纤维微结构指标进行比较研究,以探索舞蹈家白质纤维微结构的特异性改变.采集18名舞蹈家及与之匹配的25名对照被试的磁共振扩散张量成像(DTI)数据,使用基于纤维束示踪的空间统计分析(TBSS)技术,对被试白质纤维的部分各向异性分数(FA)和平均弥散率(MD)图谱进行体素级别统计分析.采用t检验,对比两组被试数据的差异.结果表明,舞蹈家在涉及感觉运动信息处理的白质纤维微结构的一致性降低:在胼胝体压部、左侧内囊前肢(左侧丘脑辐射前部)、左侧内囊后肢(左侧皮质脊髓束)存在显著降低的FA值,在左侧内囊后肢(含部分左侧下纵束、左侧上纵束与左侧皮质脊髓束)、左侧外囊(含部分下额枕束与钩束)、左侧冠状束前部与胼胝体膝部存在显著升高的MD值.以上结果提示,舞蹈训练可能导致脑内特定白质纤维束的交错更多,连接不同脑区的轴突纤维更为发散,进而影响感觉运动信息的上下行传递与左右脑信息整合效率.同时,长期舞蹈训练可能对主导运动控制的左半脑的白质通路影响明显.
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极度非均匀磁场下的低场核磁共振成像技术研究进展
传统的磁共振成像设备系统庞大笨重、价格昂贵、检查噪声大、摆位困难等,因此限制其普及应用,而低场可移动式磁共振成像设备可以克服这些缺点.传统核磁共振成像采取大磁体包围小样品的模式,对高度均匀磁场环境(＜5×10-6/40 mm DSV)中的样品进行成像,相应的硬件设计和许可技术相对都比较成熟和完善.开放式核磁共振成像系统基于极度不均匀的磁场条件(＞1 000×10-6/mm DSV),相关的硬件设计、成像技术与传统的核磁共振成像系统差距很大,难度也急剧增加.全面论述低场开放式磁共振成像技术的起源、发展、关键技术,包括磁体、射频线圈、梯度线圈等硬件和射频脉冲设计、成像序列、图像后处理等方法,旨在为可移动式核磁共振成像设备的研发抛砖引玉.
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骨小梁Micro-CT图像形态计量学参数计算方法综述
骨质疏松症是骨科领域的研究热点之一,研究发现,除骨密度(骨量)改变的因素外,骨小梁的结构变化也是患病的重要影响因素.骨小梁形态计量学分析是研究骨小梁结构形态变化的一种重要方法.基于骨小梁的Micro-CT图像介绍部分骨小梁形态学参数的计算方法,主要包括骨小梁各向异性、连通性、结构模型指数以及纹理等不同特征,同时列举部分相关研究实例,总结上述形态学参数的适用性以及优缺点,为更加有效地评价骨质疏松状态以及药物治疗效果提供依据.
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基于可穿戴式传感装置的帕金森运动症状量化评估的研究进展
帕金森病(PD)运动症状的量化评估是PD诊疗中的一个难题;基于MEMS(微机电系统)运动传感器的可穿戴式装置可以跟踪PD病人设定动作和自主运动等运动信息,从而实现帕金森运动症状的实时和客观的量化评估.首先介绍MEMS运动传感器技术及用于帕金森运动症状量化评估的典型性可穿戴式系统,包括其局限性;然后对震颤/异动症、缓慢运动、肌肉僵直、姿势步态障碍等4个主要运动症状的量化评估方法及其与神经科医生临床判断相关性分别进行对比和分析;同时对PD症状波动等运动并发症对运动症状量化评估的影响进行讨论.介绍MEMS运动传感技术在PD运动症状量化评估中的应用及其精确性,为基于可穿戴式传感装置的帕金森运动症状定量评估研究提供一个基础框架.
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经颅直流电刺激调控大脑认知功能的研究进展
经颅直流电刺激是一种非侵入式调节大脑皮层神经元活动的技术,其利用的直流电强度较低且恒定(0.5～2 mA),持续时间一般为5～30 min.近年来,经颅直流电刺激以其成本低、便携性强、调控效果突出等特点,在神经科学和神经病理学等领域得到大量的研究和应用.介绍经颅直流电刺激的生理效应和实施方式,并分别从学习和记忆、注意力、感知、情绪和决策等方面,论述经颅直流电刺激应用于大脑认知功能调控的研究现状和发展趋势.
| 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 |
