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LAPS芯片的味觉感受细胞敏感和传导的研究
味觉感受细胞为味觉感受器,表达了酸、甜、苦、咸和鲜味感受受体或离子通道.在味质刺激下,味觉感受细胞发放动作电位并释放神经递质.其时域放电模式编码了味觉信息.常用的膜片钳技术不利于对味觉细胞的时域放电进行长期无损记录.本研究利用LAPS芯片,对味质刺激下味觉细胞的胞外电位进行无损的长时程记录.另外,利用LAP芯片可寻址的优点,在芯片表面沉积对5-HT敏感的PVC膜,对味觉组织在味质刺激下释放的神经递质5-HT进行测量.实验结果发现,不同类型的味觉细胞对相应味质刺激的响应是可以区分开的,且味觉组织在酸或苦甜鲜刺激下,有神经递质5-HT释放.另外,LAPS芯片为味觉细胞的味觉敏感和传导的研究提供了一种新的方法.
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生物医学信号采集的多通道模拟前端集成电路
提出并设计一款基于生物医学信号采集的多通道模拟前端集成电路(IC).该混合信号集成电路包含增益可调仪表运算放大器、高灵敏度电流-电压转换器、基准源,以及8位逐次逼近式模数转换器(SAR ADC).整个芯片采用SMIC混合信号0.18 μm CMOS 1P6M的工艺制作,核心电路的芯片面积为1.36 mm2.芯片测试结果显示:该芯片在1.8 V单电源的供电电压下,共模抑制比大于100 dB, 可调增益范围为30～70 dB,输入失调电压小于97 μV,其中ADC 的微分非线性(DNL)和积分非线性(INL)分别为-1/+1.4 和-2/+2 LSB,增益可调仪表运算放大器以及ADC的功耗分别是387 μW和704 μW.
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基于超导量子干涉仪和磁性纳米粒子的肿瘤细胞早期检测新途径探究
磁性纳米粒子具有可以与所感兴趣的生物细胞相结合并增强其磁信号的特点.本研究利用医用脑磁仪中的高灵敏度磁检测系统,对基于纳米磁性粒子的肿瘤早期检测方法进行了探究.论文对4种可与肿瘤细胞结合的不同尺度磁性纳米粒子所产生的磁场进行了检测和仿真分析,并进行了初步的动物实验.结果显示,利用超导量子干涉仪(SQUID)构成的高精度磁检测系统可以对50 nm以上尺度的磁性粒子进行有效检测,该研究为开发基于SQUID和磁性纳米粒子的肿瘤细胞早期检测系统奠定了基础.
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移动式微波全身加热的理论模型与温度预示
针对移动式微波全身热疗系统从微波发射到电磁吸收直至诱发人体全身温度响应的过程,建立了相应的物理场和热效应理论模型,结合全身热疗中的关键因素, 对已有三例患者的热疗数据进行评估,提出了可用于临床全身热疗的温度预示和数据监控方法.研究表明,热疗机在磁控管内建立的915 MHz微波震荡符合Poynting定理的远场特性及Maxwell定律电磁传播特性,电磁能到达人体后在人体电介质内发生热吸收和转化.考虑体内热容分布和主动调控作用,引入房室模型对全身热量的传输进行刻画.根据全身热疗有效性和安全性要求,可将体核、体表及大脑温度的量化作为全身热疗中重要的评估标准.
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一种基于有监督奇异值分解和随机森林的卵巢癌磷脂代谢物特征提取方法
卵巢癌是一种常见的妇科肿瘤,死亡率占各类妇科肿瘤的首位.选取既有较高的分类疾病模式能力又具有生物学关联的特征肿瘤标志物用于肿瘤的诊断是目前研究的重点.本研究针对卵巢癌磷脂代谢物数据的问题,提出了一种融合有监督奇异值分解和基于信息增益的随机森林决策的方法用于特征标志物的选择.首先应用有监督奇异值分解计算各标志物的权重值,并根据权重值粗选出候选标志物;其次应用基于信息增益的随机森林决策理论从候选标志物中选出特征标志物;后通过SVM分类器测试,分类率高达90%以上.本研究方法与其他常用方法比较具有一定优势,其中一个明显的特点是所选特征标志物不但保持了较高的分类率,而且具有生物学关联意义,从而证实本研究方法具有较高的可行性和实用性.
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交叉测量协议对电阻抗成像病态性的影响
研究在二维圆形场域和相邻电流激励条件下,电压相邻测量协议和交叉测量协议对病态性的影响.相比相邻测量协议,交叉测量协议整体提高了Jacobian矩阵的奇异值,表明其Jacobian矩阵列中的线性相关程度在下降.采用相邻测量协议得到的Jacobian矩阵条件数是2.15×106,采用交叉测量协议对应的条件数是1.21×105.计算结果表明交叉测量协议相对相邻测量协议的Jacobian矩阵条件数的比值约为1∶18.本研究从理论上证明了交叉测量协议相比相邻测量协议降低了电阻抗成像的病态性.
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考虑个体特征的非脑电睡眠分期
利用非脑电信号进行睡眠分期是睡眠医学的重要课题.提出一种自动分期算法,利用心率、呼吸率、血氧饱和度和体动信息.首先对前2种信号进行模式描述,形成描述单元;描述单元在规则库的指导下吸纳其他通道的特征,终形成对应某个分期的完整描述;再用不确定推理的方法完成分期.实验表明,病人的分期符合率和健康人保持在同一个水平.整个算法模拟了人的思维过程,可扩充性强,具有良好的临床应用前景.
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外周血间充质干细胞移植对球囊损伤兔血管平滑肌细胞凋亡的影响
探讨外周血间充质干细胞(MSCs)移植对模型兔颈动脉球囊成形术后平滑肌细胞凋亡的影响.粒细胞集落刺激因子(G-CSF)动员5 d后采集外周血,用密度梯度离心法结合反复贴壁法分离培养获得纯化的MSCs,以增强型绿色荧光蛋白(GFP)报告基因标记备用.建立兔动脉粥样硬化狭窄模型,随机分为MSCs移植组及对照组,于颈动脉球囊成形术后分别静脉注入MSCs或等体积培养液.术后7、14、28 d取球囊损伤血管标本经TUNEL法(TdT-mediated d-UTP nick end labeling)测定血管平滑肌细胞凋亡率;同时进行归巢MSCs的鉴定;此外,测定术后28 d的内膜、中膜面积,再狭窄率及再内皮化情况.术后7、14、28 d,与对照组比较,移植组平滑肌细胞凋亡率明显增高;仅在移植组血管组织中有GFP阳性细胞分布;术后28 d,移植组内膜面积、内膜中膜面积之比及再狭窄率显著低于对照组,而再内皮化程度则明显优于对照组.静脉移植外周血MSCs能够促进模型兔球囊损伤血管快速内皮化,抑制新内膜增生、减少再狭窄率;这一作用可能与损伤血管局部平滑肌细胞凋亡增加有关.
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音乐速度变化感知的失匹配负波
感知速度变化对音乐认知具有重要意义.本研究采用5个鼓点音构成标准等间距序列,再通过调整序列第3个刺激间隔(IOI)的长度引入局部速度扰动(IOI缩短:加速;IOI延长:减速).从行为实验及被动听觉脑电实验入手,记录被试主动检测三种典型序列速度(快速:IOI=300 ms; 中速:IOI=600 ms; 慢速:IOI=900 ms)下的局部IOI扰动的行为响应,及自动感知中速序列(IOI=600 ms)局部IOI扰动的脑电响应.行为数据显示:中速的响应精度显著大于快速和慢速;加速与减速的辨别力指数在快速和慢速下均有显著差异,而在中速下无显著差异.脑电数据显示:在额中区电极Fz处,加速的失匹配负波(MMN)比减速的幅度更大、潜伏期更早.实验结果表明,中速序列的局部速度扰动对MMN的影响显著不同;即使在行为无偏差的中等序列速度下,大脑对局部速度扰动的感知加工还是有差异的.
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具有大形变特征的颅脑CT图像的非刚性配准
Demons算法是一种基于光流场模型的小形变非刚性配准算法,大形变情况下不具有拓扑保持性,将它用于颅脑CT图像配准时效果不理想.为此,本研究对它进行了改进.首先建立Demons算法目标能量函数,将形变场求解转化为目标函数优化问题;然后通过增加sKL距离作为正则项来优化目标函数,消除了形变场的不适定性,并使形变场更加光滑.对高分辨率颅脑CT图像的实验结果表明,改进算法不仅能够处理大形变问题,还能在处理大形变时通过光滑的形变场得到更精确的配准结果.
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人血液介电谱Cole-Cole数学模型的解析
通过Cole-Cole方程的数值计算,对人血液介电谱实验数据进行曲线拟合的残差分析,建立人血液Cole-Cole数学模型参数.在104 ～108 Hz频率范围,使用Agilent 4294A阻抗分析仪测量30人70例全血导纳,并利用Cole-Cole方程的非线性数值计算,对实测数据进行曲线拟合,计算曲线拟合的残差数值.人血液介电谱的Cole-Cole数学模型参数:高频极限介电常数εh=45±5;第一弛豫介电增量Δε1=6 200±350、第一特征频率fC1 =(500±5)kHz、第一弛豫分布系数β1=0.86±0.06、第二弛豫介电增量Δε2=990±310、第二特征频率fC2 =(2.7±0.1) MHz、第二弛豫分布系数β2=0.975±0.015、低频极限电导率κl=(4.15±0.85) mS/cm.人血液细胞介电行为可以通过介电频谱、Cole-Cole图、介电损耗因子频谱、电导率虚部频谱及损耗角正切频谱等5个频谱进行表征,建立Cole-Cole模型参数.
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大脑皮层信号作用下人体步态节律运动的探讨
节律运动是由中枢模式发生器自激产生的.目前的中枢模式发生器(CPG)建模研究仅表现了CPG的自激行为,对于人脑信号的调节性并没有涉及.本研究提出了基于Matsuoka神经振荡器的CPG模型的修正模型,目的在于以这一修正模型体现大脑皮层信号对于CPG网络的调控性.通过对原有模型中输入刺激与网络内部参数的复杂关联的构建,使得模型本身各参数随输入信号的变化而变化,增强了输入信号对于网络自身的影响,令网络不局限于自激状态,还能够产生自我调节的运动形式,从而体现出大脑信号的调控作用.数值模拟计算结果表明,修正后的模型随着输入刺激的变化可以产生不同模式及不同频率的运动形式,且各不同形式之间可以相互转换,从而在理论上很好地反映出大脑信号在步态节律运动过程中,对步态的模式和频率所起到的一定的调节作用,实现了各种步态运动之间的行为转换及恢复的功能, 从理论上实现了自发节律与大脑调节性节律运动的共存性,做到大脑信号与CPG模型的统一.
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淋巴细胞核化学染色表面分析
将图像纹理特征和物质含量测量参数-光密度值等结合起来,组成一种新的特征向量,用于分析肝癌、肝硬化时淋巴细胞化学染色核图像的微小变化.通过改进血液涂片载体,以利于提高光密度值的精度和核纹理分析.采用小波变换结合经验模式分解获取图像表面纹理特征,再与多种图像光密度值和图像能量等结合,构成一种图像组合特征多维向量,用支持向量机完成分类识别.实验结果表明,该法较好地区别了正常人与肝硬化、肝癌病人以及肝硬化与肝癌病人的外周血淋巴细胞.分析了淋巴细胞核中核酸、蛋白质等与核表面纹理及化学着色之间的关系.解决了淋巴细胞核染色表面微小变化人眼不能定量区分识别的困难.图像组合特征多维向量可以有效地反映不同淋巴细胞核表面间的纹理差异,可作为识别淋巴细胞核染色表面变化新的特征量.
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利用生物声纳中双耳多普勒效应探讨定量神经编码
为了探讨不稳定的生物神经系统检测变化信号的方法,以及变化信号与神经系统输出脉冲的定量关系,本研究基于神经元模型(H-H方程),用计算机仿真研究生物声纳对双耳多普勒效应的处理机制.双耳多普勒效应差可以确定运动物体的运动方向,由于双耳检测到的频率差别非常小,因此神经系统必须具有很高的信号分辨能力.本研究的仿真分析结果,证明神经系统存在高灵敏地区分多普勒信号的可能性,讨论了神经系统实现"定量"处理的可能性.
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BMP2活性多肽/鼠尾Ⅰ型胶原复合物植入异位成骨的实验研究
用动物实验的方法验证鼠尾Ⅰ型胶原支架与自行研制合成的BMP2活性多肽复合后诱导异位成骨的能力与作用.自行提取鼠尾Ⅰ型胶原以及与BMP2活性多肽复合,冻干后低真空模式下电镜观察胶原结构.实验分2组.对照组:单纯鼠尾Ⅰ型胶原组;实验组:BMP2活性多肽/鼠尾Ⅰ型胶原复合物组.将12只大白鼠随机分成2组,每只大白鼠右侧大腿作2 cm的切口,制备股四头肌肌袋模型,将上述材料分别植入肌袋.术后第3周和第6周分别作放射学检查(X-ray,CT),第6周将所有大白鼠处死作组织学(HE染色)检查.鼠尾Ⅰ型胶原冻干后孔径大小合适与BMP2活性多肽复合后无明显改变.术后第3周和第6周放射学检查可见实验组有明显的钙化影形成,且第6周成骨范围要明显大于第3周时所见,而对照组无成骨现象.术后第6周组织学观察可见实验组植入区有成骨细胞和大量新骨形成,而对照组仅见炎性细胞改变.鼠尾Ⅰ型胶原是一种较好的载体支架材料,自行研制合成的BMP2活性多肽与其复合后,具有较强的异位诱导成骨能力.
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基于元数据的异构蛋白质-蛋白质相互作用数据库整合
研究蛋白质-蛋白质相互作用是理解生命活动的基础.在蛋白质-蛋白质相互作用的研究过程中,产生了大量来源于实验和预测的数据.这些数据存储于彼此异构的数据库中.对上述异构数据库进行数据整合是实现共享和大限度利用已有蛋白质-蛋白质相互作用数据必须解决的关键问题. 据此问题提出了基于元数据理论和查询转换方法的异构数据库整合方案,并构建了一个基于网络的蛋白质-蛋白质相互作用相关异构数据库的整合平台,成功实现了对9个蛋白质-蛋白质相互作用数据库的整合.
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医疗数据整合模式的研究
HL7是涉及到许多不同领域的医疗数据交换标准.通过对该标准的分析,本研究从底层的结构入手,提出一种进行HL7完整构造的通用方法,并通过软件算法完全实现了此方法.本方法将XML对象树与数据表结合;它不同于其它文献所提的只针对HL7 某一特定点或层次的方法,它不仅包含HL7的横向全部消息也深入了HL7的纵向所有层次.另外在此基础上,还提出了一个包含HL7适配器和HL7网关的,适合于不同医疗系统的信息整合模型.
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小鼠腹腔巨噬细胞的自动分割与分类计数
为探讨变形雅可比(p＝4,q＝3)-傅立叶矩对生物小图像的数字化描述性能和医学领域中的应用前景,本实验利用该矩对吞噬不同数目酵母菌的小鼠腹腔巨噬细胞500个变形图像进行特征提取,并用小平均距离规则对25个比较典型视野图像中选取的300个巨噬细胞显微特征进行自动分割与分类计数实验.结果表明,该不变矩对吞噬不同数目酵母菌的小鼠腹腔巨噬细胞显微特征图像具有很好的数字化描述性能和特征提取能力,平均分类计数准确率达97%.
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乳腺肿瘤超声图像中感兴趣区域的自动检测
由于斑点噪声、伪影以及病灶形状多变的影响,乳腺肿瘤超声图像中肿瘤区域的自动检测以及病灶的边缘提取比较困难,已有的方法主要是由医生先手工提取感兴趣区域(ROI).本研究提出一种乳腺肿瘤超声图像中感兴趣区域自动检测的方法,选用超声图像的局部纹理、局部灰度共生矩阵以及位置信息作为特征,采用自组织映射神经网络进行分类,自动识别乳腺肿瘤区域.对包含168幅乳腺肿瘤超声图像的数据库进行识别的结果表明:该方法自动识别ROI的准确率达到86.9%,可辅助医生提取肿瘤的实际边缘以及进一步诊断.
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一种超声弹性成像试验数据的快速仿真算法
基于有限元分析和Field Ⅱ声场模拟的超声弹性成像试验数据的仿真需要较长时间,本研究基于超声线性系统理论和弹性力学原理,借助数字信号处理与插值技术,提出了一种快速仿真超声弹性成像试验数据的算法.实验结果显示,该算法能仿真不同组织模型在压缩过程中产生的超声回波数据集,使用标准的弹性成像程序在该仿真的数据集上运行,生成的应变图与预期目标一致;原方法仿真一帧128像素×1 039像素的回波数据需6.3 h,而新算法生成相同的一帧只需要35 s.实验结果证明了该算法的正确性和高效性,可为弹性成像研究所需要的试验数据提供有效仿真手段.
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针对不同特征基因挖掘方法的特征基因功能一致性分析
挖掘特征基因是分析基因表达谱的一项基础工作,但众多的特征基因挖掘方法所挖掘的特征基因集合并不完全一致.本研究试图从生物功能和样本分类能力两个方面,分析比较不同方法所挖掘的特征基因的功能一致性,并对RankGene中的八种不同特征基因挖掘方法以及基于八种方法的集成法进行了功能一致性分析.结果显示:无论是生物功能分析还是样本分类能力分析,二分规则、Gini指数、方差总和三种方法的一致性较高;样本分类能力分析中,各方法所挖掘的特征基因对样本的分类准确率均较高,但不能明确区分方法间样本分类能力的优劣.
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采用粒子群优化的基因转录差异分析模型
高通测序技术可以更加全面地检测实验样本中基因转录水平,这使得对样本间基因转录差异的分析精度越来越准确.根据通过DNA高通测序技术获得的基因转录区内Pol Ⅱ蛋白个数,提出了两个样本间基因转录差异分析模型.该模型在考虑同一基因间转录差异的同时,引入了全基因的转录分布特性以提高模型分析精度.模型采用预测概率大化统计算法进行参数求取.在概率大化步骤中,由于难以得到模型参数解析解和提高算法效率,采用粒子群优化算法直接进行求取模型参数数值解.乳腺癌实验数据测试表明,该模型可有效分析不同样本间基因转录差异.
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一种血压反馈控制系统的状态分析方法
通常在判断血压状态时,先划一个界限,然后将实际血压与这个界限作比较,以此来判断血压状态.这样的判断强调了血压的现值,而没有将血压变化率的信息展现出来.提出血压状态分析法,包括血压状态图和血压稳定性.以家兔为对象、去甲肾上腺素为扰动剂,采集动物在给药前血压平稳期、药物起效期、快速上升期、剧烈振荡期、血压恢复期和给药后血压平稳期的血压数据,建立血压反馈控制系统数学模型结构和血压状态图.根据采集的血压数据,分析血压状态图中血压的稳定态和稳定域、血压变化率的稳定域.通过动物实验,对这种血压状态分析法进行检验,为进一步研究血压控制技术提供新理论和新方法.
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人体髌韧带的力学性能测试:中国人同西方人的初步比较
本实验旨在初步比较中国人同西方人在髌韧带力学性能上的差异,并验证中国人的髌韧带是否也同样符合冯元桢教授提出的类粘弹性模型.从长海医院获取7个新鲜冷冻的、未经福尔马林溶液浸泡的、未经照射的膝关节样本,截取出髌骨-髌韧带-胫骨式样,两端骨块修裁成倒楔形,然后再包埋在环氧树脂中.实验测试时,将包埋好的韧带式样装入自设计的夹具中,然后装夹到试验机上进行测试,测试步骤与选择进行比较的对象与Johnson 1994年的髌韧带实验一致.7个样本中,其中一个在胫骨端头部撕裂,其余都断裂在韧带中部附近.实验得到的髌韧带大抗拉强度、弹性模量、断裂伸长率、应变能密度分别为(57.3±20) MPa、(426±186) MPa、21.5%±2.8%、(5.82±1.2) MPa;与Johnson测量的西方人同类指标比较,可知中国人髌韧带的大抗拉强度和弹性模量分别约低11.4%和35.5%,断裂伸长率和应变能密度分别约高53.6%和34.4%.另外验证了中国人的髌韧带同样符合类粘弹性模型,并发现松弛函数和15 min-4 MPa应力松弛率与Johnson的研究结果接近.中国人的髌韧带力学性能同西方人种相比存在一定的差异,弹性模量、大抗拉强度偏低,断裂伸长率、应变能密度偏高.另外中国人髌韧带同样符合类粘弹性模型.
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不同图像格式在医学图像融合中的性能研究
不同格式的医学图像影响着融合性能.选择常用的BMP、JPG、PNG格式,首先采用典型的小波基函数进行小波融合,然后选用无下采样Contourlet变换(NSCT)融合进行对比验证.实验结果显示,PNG格式图像无论是融合性能还是运行时间和存储空间,都显示了优越性.
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电阻抗断层成像应用基础与临床应用的一些研究进展
综述电阻抗断层成像(EIT)在应用基础和临床应用方面的一些研究进展.有针对性地深入研究生物组织的电特性,提取在细胞层次上发生的、与人体生理和病理状态相联系的功能性信息.介绍用于脑、腹部渗血检测与监护,区域性肺功能成像,胃动力检测与评价,以及乳腺肿瘤早期发现等实用化的EIT方法.对未来进行展望,提出在EIT方法学研究不断深入和发展的基础上,进行有确定目标的应用基础研究和临床应用研究.
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生物反应器在血管组织工程中的应用及进展
论述生物反应器的种类与发展,以及其在血管组织工程种子细胞培养和组织工程血管构建方面的主要研究进展.根据生物反应器领域的发展,分析了生物反应器对种子细胞培养、扩增的影响,尤其是对干细胞培养、定向分化方面的影响;阐述生物反应器内种植细胞的方法,以及机械力学对细胞生长、黏附的影响;探讨生物力学与血管构建的关系.后提出生物反应器未来的发展趋势.
| 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 |
