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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生物组织电特性在体测量微创电极的设计及应用研究
根据平行板电容法测量原理,应用矩量法计算极板电荷分布,设计一种用于在体测量的微创探针电极,夹持组织的体积仅有0.8 mm3.应用有限元法仿真研究微创电极中电场的分布,以证明微创电极能够有效屏蔽边缘效应.按照肿瘤生长时间将裸鼠分成3组(7、14、21 d),每组10只.在0.5-5 MHz频率范围内,分别测量在体和离体条件下,3组裸鼠的乳腺癌肿瘤组织和正常组织的电阻抗和阻抗角,计算得到相应的电特性参数(电导率和介电常数);并且在1、3、5 MHz这3个频率点,在体测量肿瘤组织、肌肉组织和脂肪组织的电特性参数.结果表明,在0.5～5 MHz频率范围内,在体肿瘤的电导率和介电常数随肿瘤生长时间的增长而变大,在体肿瘤与离体肿瘤的电特性参数有显著差异;在所测的3个频率点中,肿瘤组织与肌肉组织和脂肪组织的电特性参数分别存在显著差异.所设计的微创探针电极可实现微创在体测量的目标.
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基于基因共表达网络分析的扩张和限制型心肌病分子特征比较
随着分子生物学的发展,两类原发性心肌病-扩张型心肌病(DCM)和限制型心肌病(RCM)的研究已取得一定的进展,但是两者的发病机制和病程发展过程的分子机理尚未明确,在临床上RCM很容易被误诊为DCM.因此,首先对两类心肌疾病的RNA-Seq转录组数据进行基因表达差异显著性分析,筛选出DCM相关的差异表达基因451个、RCM相关的差异表达基因1 326个;然后用两类心肌疾病相关的差异表达基因分别构建共表达网络,并基于网络特征找出两种心肌疾病相关的重要基因(即可能的基因标志物);接着对发现的DCM相关的21个基因标志物和RCM相关的65个基因标志物进行生物功能分析,阐释两类心肌疾病的一些发生发展机制;后从基因标志物、生物功能和信号通路多个方面比较两类心肌疾病,为在分子水平上区分两类心肌疾病提供新思路.
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基于电磁定位的超声图像与CT图像的融合方法
在超声引导经皮介入治疗中,为集成多模态图像信息来弥补单一超声图像的不足,提出一种实时超声图像与CT图像的融合方法,使临床医生在实施介入治疗时得到患者病灶的多模态图像信息成为可能.首先,利用电磁定位系统,得到12个铅球球心的磁场坐标和CT图像坐标,利用两个点集的ICP配准算法,将磁场坐标系和CT图像坐标系进行配准;其次,利用电磁定位系统,将和超声探头固连在一起的电磁传感器自身坐标系与磁场坐标系进行配准;然后,利用超声探头的机械设计尺寸,将超声坐标系与电磁传感器自身坐标系进行配准;后,通过多个坐标系的转换关系将超声坐标系配准到CT图像坐标系,终将实时超声图像统一到CT图像中,并在软件中测量融合误差.在该方法下,实时超声图像与CT图像的融合误差为(0.7l±0.03)mm,在软件中可以清晰地看到两种图像的实时融合效果.因此,该方法可以有效地将实时超声图像与CT图像进行融合,为介入治疗的精准性提供相应的技术支持.
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心音特征在慢性心力衰竭分型辅助诊断中的应用研究
提取心音时域和时频域特征,比较分析射血分数降低型心衰(HFrEF)和射血分数保留型心衰(HFpEF)患者各特征之间的关系.共采集了72列HFrEF患者和172列HFpEF患者20分钟的心音数据,提取第一心音与第二心音时限之比(TS 1/TS2)、第一心音与第二心音幅值之比(S1/S2)、舒张期时限与收缩期时限之比的总体标准差(SDDS)、S1间期总体标准差(SDSSI)等4个时域特征.S变换分析其时频域特性,提取第一心音能量与第二心音能量之比(ESl/ES2),低频能量分数(EF-LF)、高频能量分数(EF-HF)、收缩期低频能量分数(EF-SLF)和高频能量分数(EF-SHF)、舒张期低频能量分数(EF-DLF)和高频能量分数(EF-DHF)7个时频域特征,分别进行统计学分析和聚类分析.TS l/TS2、S1/S2、SDDS、SDSSI、ESl/ES2、EF-SLF、EF-DLF在两组间均有统计学差异(P＜0.05);EF-LF、EF-HF、EF-SHF、EF-DHF无统计学意义(P＞0.05).选择其中4个相对独立的特征值进行聚类分析,区分HFrEF组和HFpEF组的灵敏性和特异性分别为93.06％和84.88％.提取的心音特征反映了两组信号的差异性,为心音信号在慢性心力衰竭分型辅助诊断中的应用提供了理论依据.
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基于随机森林的慢性丙型肝炎纤维化和活动度分析
为对慢性丙型肝炎病情相关的肝纤维化阶段和炎症活动度进行预测,提出一种基于两阶段随机森林的自动分级方法.首先,在训练病例集上进行第一阶段随机森林模型学习,获取各个血清学指标的特征重要度,以衡量这些指标与肝炎纤维化阶段和炎症活动度之间的相关程度;其次,选择特征重要度大于阈值的血清学指标,可作为下一步进行分类的特征;后,在选出的显著性特征上进行第二阶段的随机森林模型训练,对慢性丙型肝炎的肝纤维化程度和炎症活动度进行自动分级.通过对123例慢性丙型肝炎的血清学指标进行分析,得到纤维化阶段、纤维化S4阶段和炎症活动度的分类正确率分别为68.29％、100％和73.17％,得到与慢性丙型肝炎纤维化分期和活动度分级密切相关的重要血清指标为总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、谷丙转氨酶、天门冬氨酸转氨酶等.实验结果表明,采用的检验指标获取成本低、计算量低,能达到较好的分级准确度,有助于慢性丙型肝炎诊断.
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介孔二氧化硅纳米颗粒经氧化应激所致肾细胞毒性及GSK-3β在其中的作用
研究氧化应激及GSK-3β在介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)诱导肾细胞毒性中的作用及机制,以及抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)在此毒性中的保护作用.选用NRK-52E大鼠的肾小管上皮细胞,将其直接或用1μmol/L NAC预处理,然后暴露于400 μg/mL MSNs中.采用MTT法测定细胞活力,采用JC-1荧光染色法检测线粒体膜电势,采用western blot法检测GSK-3β等蛋白水平,并测定抗氧化物SOD、GSH和CAT活性.NRK-52E细胞暴露于MSNs内24 h即出现严重的细胞毒性,其IC50为(438.6±7.1) μg/mL.400 μg/mL MSNs作用24 h后,细胞的存活率下降到47.57％±2.03％,胞内SOD、GSH、CAT活性水平分别下降到39.74％±2.23％、51.42％±3.08％、46.05％ ±3.71％ (P ＜0.001).400 μg/mL MSNs还可显著活化GSK-3β,崩解线粒体△Ψm,促进线粒体Cyt C漏出,并剪切激活Caspase-3,引起细胞死亡(P ＜0.001);1μmol/L NAC干预后可显著缓解400 μg/mL MSNs引起的这些变化(P＜0.01).MSNs通过激活GSK-3β信号通路来诱导肾细胞氧化应激损伤,NAC可以改善线粒体功能,提高细胞抗氧化能力,减轻此损伤.
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冠脉重叠支架虚拟置入的有限元分析
在经皮冠状动脉介入治疗(PCI)中,重叠支架多运用于治疗弥漫长病变冠脉.关于重叠支架的临床研究有很多,虽提供手术效果和支架的临床疗效,但不能直观地揭示重叠支架置入过程中支架与支架、支架与血管之间的相互作用.通过对重叠支架置人弥漫长病变冠脉进行有限元分析,观察支架置人过程中支架与血管形态和应力的改变,并对其进行分析.通过计算机断层扫描血管造影(CTA),重建出真实的右冠状动脉(RCA)弥漫长病变模型.应用有限元方法,对重叠Resolute药物洗脱支架(DES)置人冠脉长病变过程进行模拟,重叠长度3 mm,整个过程包括支架的压握与输送、远端支架与近端支架的置人.在支架虚拟置人过程中,通过观察支架与血管形态和应力的变化进行支架与支架、支架与血管间相互作用的分析.支架置人后,管腔截面积由初的1.4 mm2增加到6.5 mm2,血管狭窄得到很好的治疗.在支架重叠区域,位于外层的远端支架由于过度扩张,其应力大于近端支架的应力.管壁在支架重叠处的应力(0.64～0.81 MPa)大于非重叠区域的应力(0.32 ～0.56 MPa),重叠处的血管过度扩张使得管腔截面积没有受到重叠支架的影响.研究表明,重叠支架可使血管血流得以通畅,但支架重叠区域支架与血管的受力较大.
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基于Fisher向量和混合描述符的胎盘成熟度分级
胎盘成熟度分级(PMG)对于评估胎儿生长和孕妇健康来说至关重要.目前,PMG主要依赖于临床医生的主观判断,不仅十分耗时,而且由于工作的重复性和冗余性,常会产生误判.传统机器学习中使用的手工特征提取方法,不能很好解决PMG的分级问题,因此提出从B超图像和彩色多普勒能量图像中提取深度混合描述符进行胎盘成熟度自动分级的方法.从深度卷积神经网络中提取卷积特征,并将其与手工特征结合形成混合描述符来提高模型性能.首先,将多个特征层的不同模型进行融合,从图像中获取混合描述符.同时,考虑到深度表达特征,使用迁移学习策略来增强分级性能.然后,用Fisher向量(FV)对提取的描述符进行编码.后,使用支持向量机(SVM)分类器对胎盘成熟度进行分级.用医生标注好的数据进行测试,在基于19层网络的混合特征模型获得高达94.15％的精确度,比单一使用手工特征模型提升3.01％,比CNN特征模型提升7.35％.实验结果证明,所提方法能够有效应用于胎盘成熟度自动分级.
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一种用于鉴别体域网动作模式的近邻快速鲁棒协作表示分类算法
提出一种近邻快速鲁棒协作表示体域网动作模式分类算法,旨在基于体域网多传感动作模式数据结构内在相似性,利用近邻原则,寻找与测试动作样本密切相关的少量近邻类别和近邻训练样本,重新构造训练样本集,然后基于新训练样本集构建快速鲁棒协作表示动作分类模型,通过扩展拉格朗日乘数算法求解待定测试样本协作表示系数和表示残差,定义判定测试样本所属类别规则,有效提高分类性能.采用公开的美国加州伯克利大学多传感动作模式数据库验证所提算法有效性.结果表明,所提算法能够从体域网多传感数据中获得更多与动作模式密切相关的协调性和相关性,动作模式识别率提高2％,运行时间仅需6.5s,分类性能明显优于稀疏表示动作模式分类性能,有望为临床鉴别人体动作模式提供一个新的技术解决方案.
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糖尿病患者病程与血管性痴呆程度分析
对糖尿病患者病程与血管性痴呆认知功能进行相关性分析.选取2015年1月-2017年12月入院就诊的糖尿病合并血管性痴呆患者120例,根据病程将患者分为Ⅰ组(病程≤5年,40例)、Ⅱ组(5年＜病程≤10年,40例)、Ⅲ组(病程＞10年,40例).采用简易精神状况量表(MMSE)评估患者的认知功能,采用日常生活能力量表(ADL)评估患者的日常生活能力,采用数字广度测验(DS)评估患者的智力.结果表明,Ⅲ组患者MMSE评分、DS评分显著低于Ⅰ组和Ⅱ组(P＜0.05),Ⅲ组患者ADL评分显著高于Ⅰ组和Ⅱ组(P＜0.05),Ⅱ组与Ⅰ组相比也具有显著性差异(P＜0.05).糖尿病病程增加会导致血管性痴呆患者的认知功能降低.
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一种基于反投影滤波的精确心脏重建算法
在分析心脏重建算法存在问题的基础上,结合反投影滤波重建算法及心脏重建的特性.提出一种基于反投影滤波的精确心脏重建算法.该算法通过M平面选取、心脏投影数据处理、M平面重建及重建图像重组等步骤,将滤波反投影重建算法应用于心脏重建中,避免原始非精确心脏重建算法中的锥角伪影、螺旋伪影,提高重建时间分辨率.以一患者的临床图像进行重建.结果对比表明,所提出的重建算法在冠脉血管CT均值上提高8％,大值上提高4.4％,有效地减少心脏重建所需的投影数据范围,并为实现心脏低剂量超短扫描提供算法支持.
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经颅直流电刺激(tDCS)用于抑郁症治疗研究进展
以显著持久心境低落为主要临床特征的精神障碍抑郁症具有高患病率、高复发率、高自杀率和高致残率,已成为极严峻的公共心理健康隐患.抑郁症治疗除常用的药物、心理和物理等方法外,近年兴起的经颅直流电刺激(tDCS)物理疗法,因其使用方便、副作用少且无需麻醉、经济实惠等突出优点受到广泛关注.TDCS可无创穿过颅骨,直接以微弱电流刺激前额叶皮层来调节大脑皮质兴奋性,以此达到调理改善抑郁症状的目的.尝试将tDCS用于抑郁症治疗的多年研究已确认:tDCS有显著抗抑郁疗效,并可改善抑郁患者的认知心理状况,是一种非常有发展前景的抑郁症治疗新手段.从其治疗机理、作用疗效、安全操作与存在问题及未来发展前景等方面综述tDCS在抑郁症治疗中的应用和研究进展.
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仿生微流控肝芯片研究进展
仿生微流控器官芯片是生物医药研究领域的一个前沿热点,它在微型芯片上建立起模拟人体器官的微组织,并带有高通量检测功能,在药物研发与毒性评价中具有重要的应用前景.肝脏是人体的代谢中枢,易于受到化合物毒害,其肝毒性是药物毒性评价中的重要指标.近年来,有关仿生微流控肝芯片的研究有大量的研究成果.概括和总结这种芯片的基本设计理念、微通道灌流方式、细胞体系,并讨论其主要应用前景和未来的发展趋势.
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血管壁面剪切应力的测量及其临床研究进展
总结血管壁面剪切应力(WSS)的几种测量技术和计算方法,主要包括基于磁共振或磁共振结合计算流体动力学(CFD)、计算机断层扫描(CT)、血管内超声、传统超声、超声向量血流成像和超声粒子流的血流速度测量技术,以及根据速度计算WSS的几种不同运算方法.介绍WSS计算时的另一个重要参数——血液黏滞系数(又称“血黏度”),描述该参数在精确测量WSS时的选取和计算.此外,通过现有文献论述三维向量WSS的测量以及WSS相关临床参数的计算方法,对现有的WSS临床研究做综述性的讨论.针对颈动脉、主动脉、冠状动脉、肱动脉、股动脉等不同血管,列举WSS相关的临床研究结果,并从中归纳出绝大多数临床研究认可的3个主要结论.
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生物磁-光-声联合成像的研究现状
超声(US)成像、光学相干断层(OCT)成像和磁共振成像(MRI)是临床常用的医学成像手段.此外,光声层析(PAT)和磁声(MA)成像是近年来新兴的多物理场耦合功能成像手段.将两种或者两种以上的成像手段结合起来形成多模态联合成像,可以使各成像模态的优点得到充分展现,对目标进行高精度和高分辨率的成像,精确识别病变组织,并对其功能成分进行定性和定量的分析.对US-PAT、US-OCT、PAT-OCT、US-PAT-OCT、磁-光以及磁-光-声(MPA)联合成像,特别是对血管内联合成像的研究进展和临床应用前景进行综述,总结目前存在的问题,并展望未来可能的发展方向.
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影像组学技术研究进展及其在结直肠癌中的临床应用
医学影像包含着大量人眼无法识别的信息,不仅可以全面表达肿瘤的异质性,还可能反映患者预后等重要信息.近年来,随着图像处理与人工智能技术的发展,应用基于医学影像大数据的分析方法来辅助医生决策或者解决临床实践中的棘手问题成为研究热点,这个新兴的领域被称为“影像组学”.另外,结直肠癌是中国主要发病及致死癌种之一,发病人数和致死人数均逐年上升,在其术前、术中和术后3个不同阶段均有许多热点研究问题.从影像组学的基本原理与技术人手,结合其在结直肠癌临床诊疗中的应用研究,针对术前新辅助放化疗的疗效评估、术中手术方案的决策和术后生存分析这3个不同阶段的不同问题,分别介绍影像学组如何发挥其价值.
| 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 |
