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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胶原膜用于血管内基因投递的实验研究
目的 评价胶原膜上通过抗体结合腺病毒或质粒DNA作为基因投递载体的可行性及效果.方法 采用交联剂N-琥珀酰亚胺基3-(2-吡啶二硫基)丙酸酯(SPDP)将抗腺病毒或抗DNA抗体共价键结合在胶原膜上,通过这些抗体将腺病毒载体(Ad-GFP)和质粒DNA(pEGFP-C1)结合在膜上.采用同位素标记的质粒DNA(pDNA)在体外测定基因的释放,用细胞转染试验评价这种新型基因递送体系的功能.结果 通过SPDP交联剂成功地将抗体共价键连接在胶原膜上,并结合了表达绿色荧光蛋白(GFP)的腺病毒和质粒DNA.细胞实验发现胶原膜上有大量表达GFP的阳性细胞,而膜以外的区域则没有GFP阳性细胞,表明具有局部递送特征.偶联Ad-GFP的胶原膜大转染效率达到92.8%,而且在107～1010病毒粒子/mL范围内,转染效率呈正剂量相关性.偶联pEGFP-C1的胶原膜诱导的细胞转染效率约为21.8%,结合32P标记的pDNA的胶原膜体外基因释放持续13天以上.用胶原涂层的不锈钢血管支架进行了同样的试验,在细胞培养中支架表面有大量GFP阳性细胞,其他区域没有GFP阳性细胞.结论 胶原膜携带抗体偶联基因是一种新型的基因投递体系,可实现高效和局部定位的基因转染.
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基于独立分量分析和遗传算法的诱发电位提取新方法
本研究提出了一种基于独立分量分析和遗传算法的诱发电位提取方法.以EP信号的峭度作为目标函数基准点,以其它信号的峭度与基准点的偏离程度的倒数作为目标函数,通过遗传算法在全局搜索适应度函数的大值,从而首先将EP信号首先分离出来,实现了诱发电位的快速提取,而且适用于超高斯和亚高斯信号同时存在的情况.与其他提取EP信号特征的方法(如rICA)相比,本研究的方法不需要引入参考信号,只需要知道所要提取信号的峭度的估值即可,计算简单.
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混合遗传算法在医学图像配准中的应用
针对遗传算法和梯度算法各自的优点和缺陷,提出了遗传算法和梯度算法相结合的松散耦合和紧密耦合两种混合遗传算法,并利用基于排挤的小生境技术对其性能进行了改进,使其在搜索能力和收敛速度上都有了较大提高.利用此算法成功实现了以互信息为相似性测度的医学图像配准.计算实例结果表明,本算法能够有效克服局部极值的影响,具备较强的抗噪能力,是一个精度高、稳定性好的医学图像配准算法.
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一种断层图像间复杂轮廓的三维重建方法
提出了一种新的断层图像间复杂轮廓的三维重建方法.该方法基于空间距离、几何相似性和重建三维表面平滑性的准则,较好地解决了一对一和一对多分叉轮廓的匹配问题.在单轮廓匹配过程中,结合几何距离近和双向近邻相似准则,避免了其它算法中对阈值敏感的问题,提高了匹配的准确性和自动化程度.在一对多的分叉轮廓匹配中,区分不同的情况以进行不同的处理,得到了较满意的三维重建结果.
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有限元分析评估尾部悬吊大鼠股骨力学性能的研究
研究三维有限元分析对于尾部悬吊大鼠骨骼力学性能的评估能力.基于10根尾部悬吊大鼠股骨的CT图象序列,三维重建股骨的几何模型并转换为有限元网格,根据CT值与骨骼材料特性关系设置各向同性和正交各向异性材料特性,施加三点弯曲实验的边界条件进行有限元分析,用大等效Von Mises应力和总体应变能的结果与骨密度进行回归分析.结果 表明,正交各向异性模型与骨密度在大等效Von Mises应力(R=0.907,P＜0.001)和总体应变能(R=0.827,P＜0.01)两种情况下均具有良好线性关系.因此,基于CT数据的三维有限元分析可以精确描述骨骼的力学性能,能够用于评估大鼠尾部悬吊实验结果.
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缓慢释放bFGF壳聚糖多孔支架的构建及对细胞生长的影响
采用冷冻干燥制备壳聚糖支架,以牛血清白蛋白(BSA)和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)为模型药物,制备乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)微球,并将其包埋于壳聚糖支架中,考察药物在支架上的体外释放.以MTT法考察了缓慢释放的bFGF对L929细胞的影响.用扫描电镜观察包埋微球支架的形态和生长了细胞的支架.结果 表明单用壳聚糖支架,药物释放得比较快,制成PLGA微球后,再包埋于壳聚糖支架中,则药物释放明显缓慢.缓慢释放的bFGF促进了细胞的生长.
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基于k近邻和BLOSUM62矩阵方法的磷酸化位点预测
磷酸化是真核细胞蛋白质的一种重要的翻译后修饰作用.由于对蛋白质激酶底物的实验测定方法通常非常费时,而且会受多种实验条件的限制.因此通过机器学习的方法,利用蛋白质的一级序列信息对不同激酶家族作用的磷酸化位点进行有效的预测,不仅具有快速、自动等优点,还可以对相应的实验测定进行指导,具有重要的意义.本研究提出了一种基于Euclidean距离的k近邻算法,并使用了改进的判决函数,特征向量由基于BLOSUM62矩阵的平均分值构成.对多个磷酸激酶家族的测试结果显示,Sn和Sp的综合评价均高于目前常用的Scansite,KinasePhos和NetPhosK,同时该方法具有简单、高效、鲁棒性好等优点.
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仿生浸泡对碳酸根掺杂的钙磷生物陶瓷表面的影响
钙磷生物陶瓷表面类骨磷灰石层的形成对其诱导新骨生成起非常重要的作用.为了研究碳酸根掺杂的钙磷生物陶瓷其表面类骨磷灰石层形成的能力,利用体外模拟装置首次研究了碳酸根掺杂的钙磷生物陶瓷材料在仿生浸泡的过程其表面的类骨磷灰石层形成的变化.结果 表明,钙磷生物陶瓷因有CO2-3的存在,导致该材料形成类骨磷灰石晶体的时间大大提前.并且在β-TCP含量较低的相组成下(HA/β-TCP之比为9/1),该陶瓷在与模拟体液(SBF)作用较短的时间内(约9d)就能形成类骨磷灰石晶体.而不含CO2-3的钙磷生物陶瓷却只能与SBF液作用较长时间(约14d)才开始形成类骨磷灰石晶体.在相同的作用时间内,含CO2-3的钙磷生物陶瓷所形成的类骨磷灰石晶体的情况远远优于不含CO2-3的钙磷生物陶瓷.此外,还有部分的缺钙羟基磷灰石晶体的形成.钙磷生物陶瓷中CO2-3的掺杂引入,有利于该材料生物活性的提高,进而有利于骨缺损的快速修复.
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基于脑-机接口技术的虚拟现实康复训练平台
对神经损伤的瘫痪病人进行功能恢复训练时应强调患者的主动参与.开发了一套基于脑-机接口技术的虚拟现实康复训练平台.该平台采用患者在想象运动时的脑电信号作为虚拟人运动的控制信号,从而把想象运动与运动功能恢复训练结合在一起.由于虚拟现实系统的实时性与沉浸感能给受试者提供较好的训练反馈信息,因此,使用本平台有望改善患者的训练效果.详细介绍了快速在线脑-机接口算法以及虚拟现实的实时交互技术,并提供了三名受试者的实测结果.初步实验证明了该平台设计的可行性.
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肠道压力数据的盒维数分形分析
结肠测压是广泛使用的评价消化道功能的检查手段,对结肠运动障碍疾病的诊断有较高的价值,是其他检查手段不可替代的.本研究对肠道压力数据进行分形特性的分析.首先对结肠压力数据进行预处理,采用截止频率为0.4Hz的低通滤波器滤除结肠压力信号中的高频干扰成分.采用盒维数计算正常受试者和异常受试者结肠压力数据的分形维数.计算盒维数的基本原理为利用待分析曲线的积分和差分的四分位偏差值来计算分形维数.结果 表明,正常的结肠压力信号的分形维数值大且随时间的变化小而异常的结肠压力信号正好相反,采用分形维数可以作为判断肠道动力性能的辅助手段.
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股骨颈骨折空心钉内固定手术参数的优化分析
闭合复位空心钉内固定手术是目前治疗股骨颈骨折的常用方法,采用有限元方法对空心钉内固定手术进行力学综合分析,根据股骨近端力学实验的结果,建立股骨近端有限元分析模型,对可能影响手术效果的患者体重、骨折线角度、空心钉布局与角度等几个参数进行分组分析,提取骨折面、钉子的应力应变分析结果,获得了216组不同手术参数组合的情况下,影响术后愈合与承载能力的骨折端面的错位位移、钉孔底部应变、钉子大应力、股骨大应变四个参数,并进行综合分析比较,找到一组符合生物力学规律的内固定治疗参数,并应用于医疗机器人手术参数规划及手术效果的评价系统.
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基于小波变换和矢量量化的二维ECG数据压缩算法
本研究针对心电数据的压缩问题,提出了一种新的基于小波变换的二维心电(ECG)数据压缩算法.该算法首先将一维原始ECG信号转化为二维序列信号,从而使ECG数据的两种相关性可得到充分地利用;然后对二维ECG序列进行小波变换,并对变换后的系数应用了一种改进的矢量量化(VQ)方法.在改进的VQ方法中,根据小波变换后系数的特点,构造了一种新的树矢量(TV).利用本算法与已有基于小波变换的压缩算法和其他二维ECG信号的压缩算法,对MIT/BIH数据库中的心律不齐数据进行了对比压缩实验.结果 表明:本算法适用于各种波形特征的ECG信号,并且在保证压缩质量的前提下,可以获得较大的压缩比,具有一定的应用价值.
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颈椎半椎板切除后小关节部位的应力分析
根据CT数据建立了颈椎C4-C6功能节段的三维非线性有限元完整模型,并在此模型基础上建立了椎板切除模型.考察了椎板半切除术对小关节的生物力学影响.将C6椎体下表面固定作为边界条件,采用三种加载模式,即于C4椎体上表面施加1.8Nm分别沿矢状面、冠状面、轴面方向的纯弯矩.通过计算得到了C5半椎板切除后小关节部位的应力变化.结果 表明,半椎板切除手术对各加载模式下小关节面的Von Mises应力有较大的影响,应力变化大处应力上升了187.5%.评价颈椎半椎板切除术不能忽视手术对小关节的影响.
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一种基于组合分割思想的尿沉渣图像分割新方法
本研究针对复杂散焦的尿沉渣图像的精细分割,提出了首先使用小波变换和形态学处理消除散焦影响并进行图像的粗分割,然后根据粗分割得到的子图像的情况采用边缘检测或者自适应阈值分割的混合分割方法进行细分割,后再采用剥离算法处理待分割的粘连重叠成分的分割.该方法不受散焦影响,充分利用了图像的多种信息,因此分割结果准确.实验结果表明,该方法对尿沉渣图像的分割有效且令人满意.
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颅脑MRI图像的分水岭分割方法研究
针对颅脑MRI图像的模糊特点和实际应用的要求,提出了一种改进的分水岭算法.从图像的结构信息考虑,由于噪声产生的谷底值很小,而对应于真正的区域,每个区域的小谷底会有一个很大的动态值,这个值与没有噪声时的谷底动态值相近.因此,只要简单地给一个阈值,就可以将那些由噪声产生的谷底滤掉,从而也就抑制了过分割问题.结果 表明,该方法能够快速、准确地得到医学图像的分割结果,并且具有较强的抗噪声能力.
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直丝弓滑动法关闭拔牙间隙的三维有限元模型的建立
目的 基于CT法结合Mimics医学图像处理系统快速建立三维有限元模型的思路,探索建立几何相似性良好、可灵活调整、模拟直丝弓技术滑动法关闭拔牙间隙的生物力学数值分析模型.方法 以牙列完整的成人上颌骨为标本,通过螺旋CT扫描后将图像传输至Mimics系统进行牙列及上颌骨的三维重建,并按东方人预成直丝弓矫治器的数据将牙齿调整至完全排齐、整平.再运用ABAQUS前处理程序生成矫治弓丝和托槽,通过布尔运算生成后的模型.结果 获得的"直丝弓-上牙列-上颌骨"模型具有良好几何相似性,可根据研究需要进行调整,并能有效反映直丝弓矫治器滑动法关闭间隙的生物力学状况.在模型上以2N的力加载后,上前牙出现舌向初始位移,舌侧牙周膜出现压应力区.结论 建立了符合预定目标的三维有限元数值模型,为进一步研究直丝弓技术滑动法关闭拔牙间隙的生物力学问题提供了一个有益的工具.
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一种基于模糊均差和小波变换的医学图像去噪方法
小波阈值萎缩法能够有效地去除图像中的噪声,去噪阈值直接影响去噪的效果,而噪声标准差在去噪阈值的确定中起着至关重要的作用.针对医学图像的特点、基于寻找更合适的噪声标准差估计方法,本研究提出了一种新的利用模糊均差代替普通标准方差估计噪声标准差的方法.在各层小波分解的低频图像中利用模糊积分估计噪声标准差,然后确定每一层去噪阈值,进行图像去噪.试验结果表明,本研究算法在去除噪声的同时也较好地保持了图像的细节.
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两性霉素B缓释微球的制备及缓释性能研究
为了更好地研究药物载体材料对药物微球缓释性能的影响,本研究将可完全生物降解的共聚物作为壁材以相分离法制备含抗真菌药物两性霉素B的微球,研究了不同溶剂/非溶剂、不同分子量共聚物、不同配比共聚物、不同表面活性剂及其不同用量等因素对微球的粒径大小、分布、药物包封率和药物体外释放等性能的影响.使用透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)观察微球的表面形貌,使用激光粒度分析仪测试微球的粒径大小及分布,使用紫外分光光度计测定药物的包封率.研究发现,聚合物特性粘度和分子量越大,聚合物中LA:PEG的配比越大,微球粒径越大,分布越宽;微球粒径越大,包封率也较大;AmB/PLA-PEG微球具有缓释性能,且含药微球的释放性能与微球的粒径,包封率等因素有关.
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磁共振成像PROPELLER采样数据重建中的运动估计新算法
PROPELLER(推进器)采样技术能够利用K空间中心重叠采样区域的数据来估计采集过程中受检查者的运动进而加以补偿,对运动伪影的消除效果非常显著.然而,由于其重建时的运动估计是基于大化频域空间上相关系数的配准算法,该算法为了实现旋转估计与平移估计的分离,在进行旋转估计时,仅仅采用K空间数据的模,在数据量有限的情况下造成估计精度较低,在重建图像上表现为模糊及星条状伪影.本研究基于大化图像空间上的互信息提出一种PROPELLER采样数据的运动估计新算法,首先由每个K空间带进行傅立叶逆变换后取模重建出系列临时图像,对这些图像进行模糊增强后以互信息作为相似性测度迭代搜索优的运动参数.实验证明,该方法能显著提高PROPELLER采样数据重建中运动估计与补偿的精度,从而更好地消除伪影,特别是用于有运动时T1加权头部成像时.
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基于数学形态学和信号包络提取的QRS波检测
QRS波检测是心电自动分析的关键环节,检出的位置精度关系到后续处理和信号提取的正确性和准确性,同时对于长时间记录的心电信号,要求一定的处理速度.而目前的国际标准ANSI/AAMI EC38中对QRS波的检出要求是在标注时刻的150ms范围内.本研究提出一种数学形态学结合信号包络提取的QRS波检测算法,在标注时刻范围减小时,对MIT-BIH数据库检测能够获得较好的检出精度和效率.
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血管组织工程生物支架材料细胞生物相容性实验研究
目的 采用新方法研究天然生物支架材料胶原/透明质酸膜,明胶海绵的细胞相容性.方法 应用WST-1法测定平滑肌细胞与材料的粘附率,增殖力,3H-TDR掺入法测定DNA合成率,BrdU细胞标记免疫组化鉴定,分析组织工程生物支架材料的细胞相容性.结果 WST-1法测定,3H-TDR掺入法测定DNA合成率,BrdU细胞标记结果表明:胶原/透明质酸膜与平滑肌细胞的粘附率高,细胞的增殖和代谢状况较好,明胶海绵较低.结论 应用WST-1法测定,3H-TDR掺入法测定DNA合成率,BrdU细胞标记方法研究细胞相容性方法简便可行;天然复合生物材料胶原/透明质酸膜具有较理想的细胞相容性.
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嗅鞘细胞/细胞外基质夹层支架的制备和形态学观察
目的 研究嗅粘膜嗅鞘细胞在细胞外基质夹层支架内的生长特性,为治疗神经系统损伤寻找新的移植供体.方法 嗅鞘细胞/细胞外基质夹层支架由四层毯状细胞外基质支架和三层嗅粘膜嗅鞘细胞相间叠加构成.纤维蛋白原、层粘连蛋白和纤粘连蛋白按一定比例混合后,在新鲜大鼠血浆促凝作用下,构建单层毯状细胞外基质支架,在支架表面种植嗅粘膜来源的嗅鞘细胞.于倒置显微镜下观察嗅鞘细胞在支架上/内的生长过程,培养3d后,在细胞表面再次滴加上述细胞外基质混合胶以构建第二层毯状支架,依次重复两次.夹层支架制成组织切片和超薄切片后,用光镜和电镜观察和分析夹层支架的内部结构以及嗅鞘细胞在支架内的生长情况.结果 由顶层至底层,支架内的嗅鞘细胞数量逐渐增多,细胞突起逐渐延长,细胞内分泌颗粒逐渐增多及其电子密度逐渐增高;细胞可在支架之间迁移,其水平排列方向具有一致性;嗅鞘细胞的细胞膜可与支架紧密粘附,支架内局部区域出现组织间隙.结论 嗅粘膜嗅鞘细胞可在细胞外基质夹层支架内正常增殖和分化,细胞与支架具有良好的组织相容性.该夹层支架可作为嗅鞘细胞三维生长的载体,用于移植治疗神经损伤.
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面向残疾人的汉语可视语音数据库
将人机交互领域中研究的唇读技术应用于康复工程之中,设计了一个基于视觉语言的语音合成系统.该系统特别针对后天致残,丧失语音能力的人设计,采用了一种特定条件下的汉语可视语音数据库.不同于现有的数据库,该数据库的设计具有以下特点:采用了非对称唇形轮廓模型,提取了嘴唇突出度的信息;针对汉语音节的特点,增强了汉字音节中信息变化过程;兼顾未来唇读技术的发展,以音节为基本元素,具有可扩充性.采用运动检测和数学形态学的办法提取唇动图像序列中的唇形区域,并从中提取非对称唇形轮廓模型特征参数,同时通过计算部分参数对时间的差分,来获得唇形轮廓的动态信息.基于隐马尔可夫模型的学习和识别实验表明,该数据库的设计方法合理,所选的唇动特征用能够将识别效果平均提高25%.
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基于压力波的人体脉搏波传播速度无创检测研究
脉搏波传播速度的变化往往是血管弹性程度发生变化的早体征,因此脉搏波速度的检测对动脉硬化等疾病的诊断有较高的参考价值,其检测精度主要取决于波速参考点的提取算法.在分析实际采集的脉搏压力波信号特征的基础上,对波峰、波足等特征点进行了识别,并提出了一种根据脉搏波前沿内斜率大值点的个数和位置确定惟一波速参考点的新算法.临床实验证明,新方法能够有效地提取脉搏波速度,有助于动脉血管弹性程度的辅助诊断.
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MRI刚性平移运动模糊图像建模与恢复
磁共振成像过程中,患者的轻微运动可产生运动伪影.运动伪影会使MR图像模糊,从而影响医生对病灶区域的准确检测.传统抑制运动伪影的方法大多基于运动模型已知的情况下,忽略频率编码期间产生的运动,对K空间数据进行处理达到修正伪影的目的.本研究针对任意的刚性平移运动可由无数的匀速直线运动复合而成的特点,建立了匀速直线运动模糊图像的数学模型,并尝试在图像域内用状态空间的方法和Hough变换的理论进行处理,对小幅度水平匀速运动模糊图像的修正取得了满意的结果.在处理任意方向的匀速直线运动时,由于谱线在旋转时不可避免地进行近似插值处理,虽然校正后的图像也有较大的改善,但还有待进一步研究.另外,对较大幅度水平匀速运动模糊图像的修正,还需要寻求更好的方法来准确估计谱线中相邻暗线之间的距离.通过上述理论及实验的分析验证可以看出,本研究所提出的方法对处理MRI运动模糊图像的研究有一定的理论意义.
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使用有限元法模拟枕寰枢复合体的中性区
目的 为枕颈部中性区(NZ)的研究建立有效的数学模型.方法 本研究基于可视人数据库建立了枕寰枢复合体的非线性有限元模型,通过细致的轮廓提取和准确的材料特性定义,以提升上颈椎有限元模型的精确性.模型模拟了在静态生理载荷作用下复合体轴向旋转、前屈、后伸和侧弯运动.结果 模型预测的运动范围(ROM)和NZ与实验数据相吻合.模型的力矩-转动关系呈明显的非线性关系,大旋转发生在水平面,其次是正中矢状面和冠状面,且轴向旋转与侧弯相互耦合.模型总体表现出较大的ROM和较高比例的NZ.结论 现有文献中尚未见到能同时成功验证.ROM和NZ的上颈椎有限元模型.此模型可为枕颈部病变与创伤中出现的异常NZ的研究提供有力的辅助.
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智能控制和建模仿真在机械通气中的应用
机械通气技术对危重医学的发展具有重要的意义.呼吸机不仅作为麻醉及急救的有效手段,而且是危重患者呼吸支持的一种常用的治疗手段.文中就智能控制和建模仿真在机械通气相关医学领域中的应用进行了综述,并对其发展给予了展望.
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基于网络的基因芯片数据存储分析系统
基因芯片技术是当前功能基因组研究中十分重要的工具.基于网络的基因芯片数据存储分析系统为基因芯片相关实验提供了实验室信息管理,数据存储和发布,数据分析等功能.文中介绍了该系统的基本组成,并比较了常见的基因芯片数据库和实验室信息管理系统,列举了部分基因芯片数据在线分析系统,并对系统的改进和发展进行了展望.
| 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 |
