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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基于椭圆方程的三维心脏超声图像的位移场估计
三维超声心动图技术能使医生直观地看到心脏整体和各部分的运动,在临床得到重视.在三维超声心动图技术中,如何定量的描述心脏中某个组织的运动状况极具临床意义.本研究提出了一种基于椭圆偏微分方程的二尖瓣三维运动估计方法.该方法直接在三维超声图像的位移场上进行了运动估计,避免了传统运动估计方法,如光流法,需要标定的缺点.本研究首先建立一个二次误差指标函数,然后利用变分法导出了三维空间下的一组椭圆型偏微分方程.这类方程有着比较成熟的数值解法,利用了有限差分法,对多个三维超声数据立方体进行了计算,结果证明这类方法是有效的.
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生物可降解载药纤维的成形特性的研究
为了开发一种用于治疗肿瘤的局部定位缓释给药系统,本研究在室温条件制备了生物可降解的聚乳酸(PLLA)纤维,并且详细研究了制备过程中的处方工艺条件(聚合物分子量、聚合物浓度、注射速度、出口口径以及固化液的种类)对聚乳酸纤维的成形特性(纤维直径、纤维的表面与内部结构以及纤维的结晶度)的影响.此外,还在聚乳酸纤维上上载了一种脂溶性模型药物(尼莫地平),并对载药纤维的体外释放性质进行了研究.结果表明,这类载药纤维可以成为一种有开发前景的局部定位给药缓释系统.
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用棱单元方法求解磁感应成像的正问题
为降低求解势函数节点型有限元方法的巨大计算量,消除直接求解三维磁场的节点型有限元方法的伪模式解,采用三维一阶威元(棱单元)方法,推导了涡流场计算公式并分析了磁感应成像盐水槽模拟系统的涡流问题.理论分析和数值结果表明了本方法的正确性.作为解决磁感应成像反问题重要的组成部分,正问题为进一步研究磁感应成像系统的分辨率、佳工作频率的选择、图像重建提供必要理论基础.
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基因功能预测问题中的样本不平衡处理
应用机器学习进行分类是基因功能预测的一种重要手段.但是许多预测集中的阳性样本过少,会降低功能预测的效果.针对此问题,本研究对结合支持向量机(SVM)算法的几种常用非平衡数据分类方法进行实验比较,包括投票整合分类器和移动分类面等.在此基础上提出通过加权修正投票的整合策略,以提高预测效果.实验结果显示,结合多数类样本限数取样及整合思想的投票整合法预测效果优于移动分类面法,而在投票整合法基础上的加权修正整合方法在所有方法中获得更好更稳定的结果.
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制备PDLLA组织工程支架的致孔剂研究
为了制备孔隙呈球形、孔隙间相互连通的高孔隙率三维细胞支架,研究了一种新型水溶性球形致孔剂及性质.探讨了间歇离心湿度粘技术与水溶性球形致孔剂相结合,制备聚乳酸(PDLLA)三维多孔细胞支架,获得了高度为5.0mm±0.5 mm,直径为8.3±0.4 mm的三维多孔支架.实验结果表明,致孔剂颗粒呈球形、水溶性良好,在三维支架中无残留;并且支架的孔隙结构均匀、孔隙率高(94.68%±0.52%)、孔隙呈球形、孔隙间相互完全连通,孔隙的大小可以人为控制.由此表明,在组织工程细胞支架制备中,这类水溶性球形致孔剂具有广泛的潜在应用价值.
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电磁脉冲辐照对大鼠脑线粒体功能的影响
为研究电磁脉冲(EMP)对大鼠脑线粒体功能的损伤,大鼠经过连续不同场强EMP辐照后测定了脑线粒体膜功能随辐照时间的变化,并分离脑线粒体,测定线粒体肿胀度、膜流动性、膜磷脂含量、呼吸功能、线粒体呼吸酶、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、Ca2+等指标以显示线粒体功能、抗氧化能力的变化.结果表明,EMP辐照后大鼠脑线粒体明显肿胀,膜磷脂降解、膜流动性下降,呼吸功能衰减,呼吸酶、SOD活性降低,Ca2+、MDA含量升高.由此认为,EMP可造成大鼠脑线粒体功能受损,其机制可能与脑线粒体膜损伤后继发的自由基生成增加、脑线粒体能量代谢障碍有关.
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大鼠脊髓损伤继发骨质疏松生物力学性质实验研究
研究了正常大鼠骨和脊髓损伤所致大鼠骨质疏松骨的生物力学性质.选用280g～320g 4月～5月龄Wistar雄性大鼠70只,随机分为0周空白对照组10只,3周对照组1O只,7周对照组10只,11周对照组10只,三周实验组10只,7周实验组10只,11周实验组10只,0周空白组于0周处死,解剖取大鼠股骨、胫骨、肱骨,以生理盐水浸温的纱布包裹,置-20℃冰箱内保存备用.对3周、7周、11周对照组大鼠以咬骨钳将其椎板咬开,不破坏硬膜和脊髓,进行饲养.对3周、7周、11周实验组大鼠人为造成脊髓损伤后饲养,复制骨质疏松模型.分别于3周、7周、11周处死对照组和实验组大鼠.取0周空白组和11周实验组胫骨制作脱钙切片进行骨组织形态观察.取大鼠股骨进行弯曲实验,取肱骨进行拉伸实验,取胫骨进行冲击实验.取0周空白组、3周实验组、7周实验组、11周实验组大鼠股骨进行应力松弛、蠕变实验,得出了各组大鼠肱骨拉伸力学性能指标、各组大鼠股骨弯曲力学性能指标,各组大鼠胫骨冲击性能指标和大鼠股骨0周,3周、7周、11周对照组大鼠股骨应力松驰、蠕变数据及曲线.实验结果表明,模型组和对照组的各项力学性能指标显著低于0周空白组(P＜0.05).对脊髓损伤导致大鼠骨质疏松对骨力学性能指标的影响进行分析讨论.
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一种用于神经信号检测的低压前馈补偿运算跨导放大器
采用CSMC 0.6μm CMOS工艺设计实现了低压、低功耗的多级运算跨导放大器.本设计引入了无密勒电容的前馈补偿技术,规避了芯片集成电容以降低噪声并减小成本,获得了高达630MHz的单位增益带宽以及79度裕度的高稳定性.电路工作于2.5V±1.25V),功耗16mW,开环直流增益85dB,3dB带宽116kHz,可基本满足神经信号检测的应用要求.
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一种便携式酶电极血糖仪的研究
本研究介绍一种利用碳、银桨为导电材料的便携式高灵敏度酶电极血糖仪.酶电极一致性良好,采用二电极结构体系,用于检测以葡萄糖氧化酶催化血糖产生电化学反应形成的安培电流.仪器部分以单片微型计算机ADμC812为中央处理控制器,负责检测酶电极反应输出的安培电流,同时对信号进行放大、处理,后在液晶显示器上显示.该机能很好地进行人体血糖值测试,测得的血糖值与大型生化分析仪器测得值的相关性较好.
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基于先验知识和MRF随机场模型的医学图像弹性配准方法
本研究提出了一种新的基于先验知识的弹性配准算法,首次把马尔可夫模型应用于图像的弹性配准方面.为了把关于变形场的先验知识融合到弹性配准过程中,本研究以马尔可夫随机场模型作为理论框架,以B样条为基函数来构造弹性变形模型,以弹性模型的B样条系数作为待估参数,以原图像和变形图像作为已知条件,把弹性变形模型和关于变形场的先验知识有机的融合到了马尔可夫随机场模型中,实现了一种基于变形场先验知识的弹性配准算法.这种新算法因为有变形场的先验知识,所以可以得到更好配准结果.本研究以变形场的平滑作为先验知识,可以有效改善局部极值的状况,提高算法的可靠性和鲁棒性.本研究分别对2D和3D图像进行了试验,试验结果证明了这种算法的有效性.
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超声基因药物传递新方法的研究与评估
目的:开发超声裸基因药物传递与治疗新方法,研究适合超声基因传递的安全计量与参数,进行安全性评价,建立超声裸基因传递系统.方法:建立一套经水听器与声功率计标定的低频超声基因传递实验系统(35.1K),用不同的计量对兔、鸡、S180肿瘤细胞悬液进行暴露,提取佳基因传递参数.用绿色荧光蛋白作为传递基因进行传递实验.用荧光法、分光光度法、扫描电镜法、激光共聚焦扫描法和流式细胞术评估实验结果.结果:佳传递参数下低频超声有效地将GFP基因传人了S180细胞,未见明显的细胞损伤与细胞毒性,转染率为35.83%(±2.53,n=6),并经活体证明细胞功能正常.90%细胞存活点的能量积累E是佳传递参数(E=3.56±0.06),80%细胞存活点的E值是损伤阈值(E=59.67±3.54).GFP的表达明显比病毒载体法强(P＜0.001).结论:超声可安全地用于基因传递和治疗,其基因表达和摄入量取决于90%细胞存活点的能量积累E.它可用作控制因子与其它参数结合控制传递效应.从结果证明平稳空化产生基因传递效应,瞬间空化造成细胞损伤.
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股动脉双路搭桥的血流动力学仿真
在传统股动脉搭桥术中,由于下游缝合区采用"端对侧"的"单路搭桥"缝合方式,移植管中血流会对缝合区底面产生很大冲击,引起局部血流动力学急剧变化,并可能因此而导致血管再狭窄和手术失败.由于缝合区几何结构的不对称必然导致流场的不均匀,本研究提出了"对称双路搭桥"的构想以图改善血流动力学.本研究对"单路"和"对称双路"两种连接模型中的血液流动进行了数值模拟.两种模型利用相同的几何参数进行建模,并采用了相同的边界条件.数值模拟结果包括流场、壁面切应力及其梯度等血流动力学参数.研究表明,"对称双路"模型比"单路"模型具有较大的纵向速度、较小的二次流、较均匀的壁面切应力等.因此,"对称双路"搭桥模型具有更好的血流动力学,可以减少股动脉搭桥术后内膜增生和再狭窄的可能性.
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多尺度塔型医学图像增强算法
在基于影像的医学诊断中,为了从图像中挖掘出尽可能多的决策信息,首先需要研究高效的图像增强算法.在分析人眼视觉特性和比较诸多图像增强方法的基础上,本研究选择并改进了一种多尺度塔型图像增强快速算法.以CR和DR临床图像增强为例,实验结果证明了该方法可以较好的满足人眼视觉主观要求,增强效果优于传统单一尺度方法.与小波多尺度图像增强相比,效果相当,但运算时间大为降低,具有良好的实际应用价值.
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转基因内皮细胞的构建及其在复合血管上种植的初步研究
目的:为了解决小口径(直径7mm以下)人造血管术后通畅率低下的问题,利用生物-人工复合血管,结合分子生物学手段,将转入血管内皮生长因子(VEGF165)基因的人脐静脉内皮细胞(HUVEC)种植于复合血管内腔面,为解决此临床难题提供新的思路和手段.材料方法:构建VEGF165真核表达质粒pCI-neo-VEGF165,获得正确的质粒用于转染HUVEC.从中科院购买HUVEC(代号:ECV-304),用脂质体介导法将pCI-neo-VEGF165转入细胞,经G418筛选后,计数阳性克隆,以比较脂质体和质粒在不同比例情况下转染效率的高低.实验组按质粒和脂质体比例的不同分为4组:1 μg/3 μl;2 μg/6μl;2 μg/8μl;3μg/12μl.ELISA检测瞬时转染后HUVEC培养上清中VEGF的表达.再将VEGF165基因瞬时转入HUVEC,利用自己设计的旋转培养装置,将细胞均匀地粘附、种植于复合血管内腔面.复合血管是人工材料(聚酯)和生物材料(成纤维细胞长入,胶原形成)有机结合而成,是将包有聚酯网的硅胶棒埋入绵羊背部皮下组织,3个月后取出,抽去硅胶棒而得到的.结果:脂质体转染效率以2μg/8μl组阳性克隆数多;ELISA测定瞬时转染后HUVEC培养上清中VEGF的表达量为532.5±43.1pg/ml.使用旋转培养装置的细胞均匀地粘附于复合血管,未使用者细胞积聚于血管腔面下部;转入和未转入VEGF165基因的HUVEC在复合血管内腔面覆盖面积百分比分别为69.9%±3.5%、43.7%±2.5%,有明显改善.结论:转入VEGF后可促进HUVEC在复合血管上生长,旋转培养装置有利于细胞的均匀粘附.
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生长发育过程中血细胞流变学特性的研究进展(综述)
血液中红细胞、白细胞和血小板等在体内行使其生理功能的过程中经历了各自的分化发育过程,这些过程伴随有细胞流变学特性的变化.在此主要综述近年来国内外关于血液细胞在分化发育中的流变学研究,拓展了生物流变学和生物物理学的研究领域.
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三维骨微管结构支架构造及体外培养研究
目的:三维骨微管结构支架构造方法研究以及成骨细胞复合后的体外培养,观察这种能够为细胞生长提供三维骨微管结构的支架对细胞贴附、生长、增殖以及分化的影响.方法:应用快速成形技术制造支架负型模具,在模具中填充CPC材料,待其固化后,去除模具,形成具有内部相互连通微管的三维支架.复合成骨细胞,进行体外培养.分别于第4d和14d取出样本,用扫描电镜观察细胞生长情况.结果:利用光固化快速成形技术间接构造所得三维支架,具有很好的三维立体结构.扫描电镜下观察,成骨细胞在三维支架表面和微管内贴附生长状况良好,并分泌大量基质.结论:三维骨微管结构支架的快速成形间接构造方法应用于骨组织工程中支架的构造是可行的,所构造的CPC支架结构能够使细胞在其表面和微管内生长、增殖和分化.
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钛合金在不同pH值人工唾液中耐腐蚀性能的研究
目的:在模拟口腔环境下,研究钛合金在不同pH值人工唾液中的电化学腐蚀行为.方法:实验用恒电位测量极化曲线法,测定钛合金在不同pH值人工唾液中自腐蚀电位、自腐蚀电流密度、极化电阻,并与非贵金属镍铬合金、贵金属金合金进行比较分析.应用场发射扫描电子显微镜(FSEM)观察试样腐蚀前后形貌变化.结果:pH=6.8、pH=5.5时钛合金自腐蚀电流密度分别为607.06nAcm-2、2011.6nAcm-2,介于镍铬合金与金合金之间;pH=6.8、pH=5.5时钛合金极化电阻、自腐蚀电位明显高于镍铬合金,但低于金合金.随pH值降低,钛合金自腐蚀电流密度增大,极化电阻、自腐蚀电位降低.FSEM示钛合金表面在酸性条件下腐蚀更严重.结论:钛合金耐腐蚀性能好于非贵金属镍铬合金,低于贵金属金合金,随pH值下降,耐腐蚀性能下降.
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RGD多肽修饰的改性PLGA仿生支架材料对骨髓间充质干细胞粘附、增殖及分化影响的研究
目的:探索RGD多肽修饰的改性PLGA支架材料上骨髓基质细胞的增殖、粘附及分化情况.方法用异型双功能交联剂Sulfo-LC-SPDP将GRGDSPC多肽共价结合到改性PLGA支架材料上,以未接多肽的改性PLGA材料做对照,取第三代MSC接种到材料上,培养1d、2d、3d、4d后比较材料上的细胞密度来反映细胞的增殖程度;取第三代MSC接种到材料上,培养4h、12h后沉淀法定量检测粘附的细胞数,培养24h后摄光镜图像比较粘附细胞的数量和形态,并用FITC连接的鬼笔环肽对细胞骨架染色,在荧光显微镜下观察细胞骨架的组织情况;取第三代MSC接种到材料上,用成骨性培养基培养7d、14d、21d,检测细胞中ALP活性来了解MSC分化情况.结果:培养1d、2d、3d、4d后细胞的增殖程度无显著性差异;培养4h、12h后实验组细胞粘附率均显著高于对照组,且24h后细胞的粘附质量、细胞骨架的组织情况也较对照组为好;培养14d后实验组细胞表达显著高的ALP活性.结论:RGD多肽修饰对细胞增殖无明显促进作用,但能提高改性PLGA支架材料对骨髓基质细胞的粘附性,对MSC向成骨细胞分化有显著促进作用.
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角质层渗透性质的有限元数值模拟计算
角质层是皮肤屏障作用的主要部分,它决定可外界物质对皮肤的渗透情况.本研究在假设角质层细胞为一种三维的十四面体(物理学经典的Tetrakaidecahedron体)下,进行对角质层渗透性质的数值模拟工作.为此,首先完成了对角质层空间结构的网格拆分,拆分过程分两步进行:首先对角蛋白细胞的网格拆分;然后对角蛋白细胞周围的网状脂质体的网格拆分.在数值模拟过程中,则用有限元法得到方程的离散格式,用多重网格算法降低高频误差,提高计算精度.后,给出了数值模拟结果的可视化效果图.
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Salmons传感器的改良与家兔在体跟腱的生物力学测试
目的:探讨家兔在体跟腱的生物力学特点及其测试方法.方法:选择45只健康成年家兔,随机均分为三组,A组(正常左侧跟腱),B组(正常右侧跟腱),C组(失胫神经支配的左侧跟腱),以改良Salmons传感器对A、B、C三组的在体跟腱进行生物力学测试.结果:失胫神经支配状态下的一侧跟腱的生物力学参数明显低于常态(P＜0.05).结论:改良Salmons传感器用于家兔在体跟腱的生物力学测试具有可行、稳定、灵敏等优点.
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加权SVM在中医舌象分类与识别中的应用研究
加权SVM是解决不均衡舌象样本分类和识别的有效方法,但在边界支撑向量很少是错分样本的情况下,已有方法有时不能取得良好的效果.本研究首先采用已有的加权方法进行舌象样本的分类与识别,在训练结果不能使得大小样本的分类率得到很好均衡的情形下,分别进一步加大和缩小重要样本和非重要样本的惩罚项,直到满足要求为止.理论分析和实验均表明该方法的有效性.
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模拟足拇展肌与拇收肌移位吻接术生物力学性质实验研究
研究了正常拇展肌、拇收肌拉伸力学性质和模拟拇外翻拇展肌,拇收肌移位吻接术后拇展肌和拇收肌的力学性质.取10个足标本,解剖后暴露拇展肌与拇收肌,将标本固定于电子万能试验机底座上,由钢丝绳吊钩沿拇收肌、拇展肌纵行方向钩住、钢丝绳上端固定于试验机上夹头上,驱动机器,对标本施加拉应力,直至拇收肌或拇展肌断裂,得出拉伸大载荷、应力、应变等数据.对断裂后的拇收肌和拇展肌模拟临床手术进行移位吻接,10个拇展肌标本做了腱与腱移位吻接,另取10个拇收肌标本做了腱与腱吻接,10个拇收肌标本做了腱与骨膜吻接.分别对吻接后的标本进行拉伸实验,分别得出了吻接术后各组的拉伸大载荷、应力、应变等数据和曲线.以多项式,用小二乘法得出了各组标本的应力-变关系表达式及应力应变曲线.实验结果表明,拇收肌的应力与拇展肌接近.拇收肌应变大于拇展肌.模拟临床手术拇展肌腱与腱吻合拉伸强度大于拇收肌腱与腱吻合.应变小于拇收肌腱与腱吻合,拇收肌移位腱与骨膜吻接强度低于腱与腱吻合,二者应变较接近.得出了一些重要结论.对实验结果进行分析讨论.
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视觉前脉冲抑制在中长期诱发电位上的特性表现
本研究采用成对的闪光刺激(条件-测试刺激)信号探讨了视觉的前刺激对后刺激中长期诱发电位影响的问题.视觉前刺激对后刺激诱发电位有抑制作用,抑制作用则随着刺激间时间间隔(Inter-Stimulus Interval,ISI)缩短而逐渐增强,当ISI＜250ms时,前刺激完全抑制了后刺激独立诱发电位的产生.当ISI≥250ms时,后刺激独立诱发电位逐渐出现,并随ISI的增大其幅值逐渐加大,当ISI=1000ms时,后刺激诱发电位幅值与前刺激诱发电位幅值基本相同.视觉前脉冲抑制的研究结果进一步揭示和证明了大脑对连续刺激的响应存在着不应期效应,实验结果也显示视觉和听觉的不应期响应时间是不相同的,大脑对连续的视觉刺激进行响应时的不应期时间是250ms,而听觉的不应期时间是150ms.视觉前刺激对视觉后刺激诱发电位的抑制作用揭示了大脑在信息处理和编码时遵循着时间优先和时间加权编码的原则.研究提示中脑上丘的深层在形成视觉PPI中可能起重要的作用.
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瞳孔缘后移的流体力学机制
目的:根据房水流场中各部位流速不等所致流体压力差,探索瞳孔缘后移和晶体前移的流体力学机制.方法:运用流体力学公式和前房UBM测量结果,计算虹膜瞳孔缘部位前后房房水流速,分析该部位房水流体静压力差.结果:①虹膜小环部位前房截面积为30.71mm2～35.87mm2,后房截面积为4.04mm2～6.05mm2;②该部位前房房水流速为0.08×10-3mm/min～0.07×10-3mm/min,后房房水流速为0.64×10-3mm/min～0.43×10-3mm/min;③由Bernoulli方程推算,该部位前房房水静压力远大于后房.结论:房水流量守恒,流场各部位截面积不等,其中房水流速差异甚大,从而使前后房相关结构和部位承受的房水静压力不等.计算表明,虹膜瞳孔缘部位前房水静压力远大于后房,从而将该部位虹膜后推.而虹膜-晶体间隙愈狭窄,该部位房水流速愈快,流体静压力愈小,进而导致晶体前后方压力失衡,令晶体前移,可能导致原发性闭角型青光眼(Primary Angle-Closure Glaucoma,PACG)发作.
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脑机接口中一种改进的模式识别方法
为提高脑机接口中脑电识别率,分析了特征提取方面时频特征组合法的缺点,探讨了一种改进的模式识别方法.该方法以样本类平均距离为判据,采用滑动窗优化技术,获取时域均值的佳时间段和频域功率谱均值的佳频率段.用经过优化的时域均值和功率谱均值组合作为特征,形成特征向量.基于该特征向量,用神经网络对脑电信号进行分类.以识别正确率为指标,将改进方法与原方法进行对比,实验结果表明改进方法能够提高脑电识别率,具有应用价值.
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人兴奋状态的脑波模型及脑内敏感区定位
研究目的是确定人兴奋时的脑波特征及兴奋发生源在脑区的解剖位置,通过饮用定量的咖啡使人摄入咖啡因形成兴奋,同时用128导联数字脑电系统采集脑电EEG(electroencephalo-graph)信号,与饮用咖啡之前的安静状态的EEG信号进行功率谱比对.发现两者之间有明显的区别,表现出人在兴奋时的脑波特征是10Hz以下的低频成分受到明显抑制,同时高频成分明显增加,特别是产生一个38Hz的波峰,高度在200μV左右.利用ASA源分析软件对兴奋的发生源区域进行定位,发现兴奋的发生区域集中在脑桥腹侧正中下部的区域.
| 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 |
