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2015年 34卷 3期 刊出日期：2015-06-20 论文        论文 257 场景情境与面孔表情图片诱发ERP的早中期成分差异性研究 王欣 靳静娜 李松 刘志朋#殷涛#* DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2015.03.001 有关情绪的大脑皮层加工机制研究具有重要科学意义与应用价值。为探讨皮层对场景情境与面孔表情诱发情绪的不同加工机制，采用常见的图片视觉刺激诱发方式，组织了16名青年学生（7男9女，平均年龄27 ± 3）参与情绪诱发实验；记录了被试观看场景情境和面孔表情两类图片（各分积极、消极和中性3种）、进行情绪体验与判别时的脑电信号；对比了不同情绪图片刺激下枕叶事件相关电位（ERP）早中期成分的幅值以及各个脑区的激活情况，并应用幅值均方根（RMS）做了全脑ERP幅值对比分析。结果显示面孔图片刺激下的N1（170 ms）幅值大于场景图片（P=0031），P2（250 ms）幅值小于场景图片（P=0010），分别体现了面孔加工的特异性和复杂场景的再加工机制；在场景图片刺激下，具有优先加工特点的消极情绪能够比积极和中性情绪诱发出更明显的N1成分（P=0019），而积极（P=0008）和消极（P=0008）情绪均能在P2时刻获得比中性情绪更多的再加工；此外，全脑ERP幅值对比显示图片刺激的激活区主要为枕叶，而负责情绪调控的额叶在N1和P2时刻被明显激活。上述ERP早中期成分的幅值差异充分说明场景情境图片与面孔表情图片诱发情绪时大脑皮层的加工机制具有一定的差异性，值得深入研究。 2015 Vol. 34 (3): 257-263 [摘要] ( 536 ) HTML (1 KB)  PDF (4024 KB)  ( 985 ) 264 基于k均值聚类和自适应模板匹配的眼底出血点检测方法 肖志涛1 赵北方1  张芳1* 耿磊1 吴骏1 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2015.03.002 眼底出血点是糖尿病视网膜病变的早期症状，准确检测眼底图像中的出血点，对于构建糖尿病视网膜病变的自动筛查系统具有重要意义，本研究提出了一种基于k均值聚类和自适应模板匹配的出血点检测方法。首先利用HSV空间亮度校正以及对比度受限自适应直方图均衡化方法对眼底图像进行预处理，然后使用k均值聚类分割出候选目标，最后利用自适应归一化互相关模板匹配与支持向量机（SVM）分类器对候选目标进行筛选，从而得到真正的出血区。采用DIARETDB数据库的219幅眼底图像进行实验，本方法在图像水平的灵敏度为100%，特异性为80%，准确率为924%，在病灶水平的灵敏度为89%，阳性预测值为873%。结果表明本方法能够实现眼底图像中出血点的自动检测。 2015 Vol. 34 (3): 264-271 [摘要] ( 341 ) HTML (1 KB)  PDF (4979 KB)  ( 471 ) 272 面向临床路径的医疗行为变化趋势检测与分析 殷良英1# 董蔚2# 黄正行1* 季磊3 吕旭东1 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2015.03.003 及时发现和分析医疗行为的变化趋势，可以为临床专家完善临床路径模板提供优化建议，提高临床诊疗过程服务质量。提出一种基于主题模型的医疗行为变化趋势检测与分析方法，主要由两个步骤组成。第一步，从电子病历系统中提取患者数据，形成患者临床路径治疗记录，采用基于潜在狄利克雷分布的概率主题分析方法来检测临床路径数据集中的潜在医疗模式；第二步，基于检测到的医疗模式、医疗行为的变化趋势，可以归类为6种内容变化模式（即增长模式、消逝模式、稳定模式、先增后降模式、先降后增模式以及震荡模式）和3种发生时间变化模式（即稳定发生模式、提前发生模式及滞后发生模式）。所提出的方法经由10年12 152例实际的不稳定性心绞痛的临床数据验证。实验结果表明，该算法能够有效地检测医疗行为的6种显著性内容变化及3种显著性时间变化，为优化治疗过程提供有力的理论依据。 2015 Vol. 34 (3): 272-280 [摘要] ( 395 ) HTML (1 KB)  PDF (1230 KB)  ( 729 ) 281 基于PET/CT探测环真光子数呼吸运动门控的研究 崔锐 贺建峰* 符增 封硕 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2015.03.004 呼吸运动是导致PET/CT胸腹部成像质量下降的主要原因，探寻一种行之有效的方法来降低呼吸运动对PET/CT成像质量的影响，在临床上对疾病的诊疗显得尤其重要。提出一种基于探测环真光子数的呼吸运动门控方法来提高PET/CT胸腹部诊断图像质量，利用PET探测环真光子数分布会随着体模的运动而发生相应变化的特征来对原始数据进行呼吸运动门控处理。采用GATE软件仿真PET/CT成像的过程，分别使用几何体模和像素体模（NCAT)仿真肺部在PET/CT扫描过程中的运动。然后，使用提出的方法门控仿真扫描数据，并重建出三维图像。相对于运动模糊图像，门控图像目标区域的形状、大小和位置等方面更接近于静态图像。在冠状面上，门控图像质量优于运动模糊图像，其图像结构相似度（SSIM）分别提升5%、3%、9%；对于矢状面的line profiles，门控图像与静态图像接近，优于运动模糊图像。结果表明，所提出的方法能有效减少PET/CT图像的呼吸运动伪影，使肺部肿瘤的形状、大小和位置接近静态图像，并且有效地克服目前一些校正方法的局限性。 2015 Vol. 34 (3): 281-289 [摘要] ( 366 ) HTML (1 KB)  PDF (3159 KB)  ( 808 ) 290 自发性眨眼对瞳孔反应和注视位置的影响 高鑫 杨开富 颜红梅 尧德中# 李永杰* DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2015.03.005 瞳孔反应和注视位置是眼动研究中重要的监测指标，但在实验过程中，常常会受到自发性眨眼的干扰。目前，多数研究者只关注到眨眼过程中短暂的数据丢失和波动，而忽略了眨眼对这些变量更广泛的影响。因此本文系统地分析了眨眼对瞳孔反应和注视位置的影响。本研究采用简单的长时间注视任务，使用光学眼动仪记录22个人类被试的瞳孔和注视位置的数据并在其中精确地提取眨眼。瞳孔反应和注视位置的时间序列以眨眼开始和结束对齐。结果表明，在眨眼结束后，瞳孔反应发生长达4 s的大幅度波动（约12%），其中在300～1 700 ms间，瞳孔值显著地低于基线水平（P<FDR005）。同时，眨眼会造成持续约200 ms、最大幅度约1°的显著的注视位置偏移（P <FDR005）。此外，由眨眼引起的瞳孔变化也会造成同步的注视位置偏移的伪迹，最大偏移幅度为026°。因此，眨眼对瞳孔反应和注视位置的影响远超出眨眼过程本身，在基于眼动的实验研究中，这一影响应得到更多的重视，并且在实验结果的解释中应充分考虑到眨眼的影响。 2015 Vol. 34 (3): 290-296 [摘要] ( 250 ) HTML (1 KB)  PDF (1887 KB)  ( 1003 ) 297 基于字典基函数框架的纤维方向分布模型重建 吴烨 冯远静*李斐 高成锋 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2015.03.006 脑白质纤维方向分布模型重建是脑纤维成像的重要过程之一, 为纤维束跟踪提供精确的纤维方向估计。传统方法的约束条件往往依赖于先验的纤维方向信息, 限制了计算效率与精度的提高。提出一种基于字典基函数框架的纤维方向分布函数(fODF) 估计方法, 在单位球面上建立均匀的字典基函数分布, 构造基于字典基函数的球面反卷积模型，直接通过非负最小二乘方法求得基函数系数, 避免伪峰与复杂的算法以及更高阶的大规模病态逆问题的计算，使得纤维方向分布的稀疏性和非负性可以通过几个基函数的加权和很容易地表示。模拟磁共振数据与临床脑部数据的实验结果显示，该方法在同等条件下与目前流行的SuperCSD和QBI方法相比，计算复杂度大大降低, 计算时间仅为SuperCSD的1/3; 角度分辨率扩大到20°以内(其中, SuperCSD为40°, QBI为60°)。由于该方法简单高效, 角度误差不会随角度等参数的变化而跳变，也因为角度分辨率和角度误差性能的提升, 使得纤维方向的错误重构概率降低到8%以下，可为纤维跟踪技术提供精确的局部纤维走向。 2015 Vol. 34 (3): 297-307 [摘要] ( 339 ) HTML (1 KB)  PDF (9134 KB)  ( 308 ) 308 基于有限元-神经元模型的大鼠硬膜外脊髓电刺激仿真研究 陈清阳1 徐琦1* 王熠钊2 孟勇1 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2015.03.007 临床研究证实，硬膜外脊髓电刺激（ESCS）能促进脊髓损伤后的运动功能恢复，但基本神经机制则需通过动物实验进行研究。在建立大鼠ESCS有限元-神经元组合模型的基础上，仿真L2节段单阴极刺激条件下脊髓组织内的电势分布，确定L1到S2节段背根、腹根纤维和不同深度背柱纤维激活阈值的变化规律，分析纤维位置和刺激脉宽对神经纤维激活阈值的影响。仿真结果发现，距电极最近的背根纤维激活阈值最低为041 V，浅层背柱纤维的激活阈值略高为047 V，最近腹根纤维的激活阈值最高为078 V，减小电极-纤维距离有利于脊髓纤维的选择性激活；不同深度背柱纤维的激活阈值随刺激脉宽增加而减小，但脉宽过大导致背柱纤维激活阈值的降幅变小，过长的脉宽使得激活阈值的降幅趋缓，合理选择刺激脉宽有利于激活深层背柱纤维，增加脊髓组织的激活区域，提高ESCS对于深层背柱纤维的募集能力。该仿真结果可为动物实验研究中合理选择刺激参数、提高刺激选择性能提供理论指导。 2015 Vol. 34 (3): 308-314 [摘要] ( 340 ) HTML (1 KB)  PDF (1760 KB)  ( 610 ) 315 基于SLM技术的表面多孔钛金属多根牙种植体的骨结合研究 游嘉1 方利华2* 张青2高亦林1 彭伟1 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2015.03.008 为研制具有良好骨结合特性的多根牙种植体表面结构，利用有限元方法优化设计一种三维连通多孔结构，采用选择性激光熔化（SLM）3D打印技术实现了钛金属多根牙种植体及其表面三维连通多孔结构的制造。采用市售可吸收介质喷砂（RBM）表面处理的种植体作为对照组，在18只新西兰大白兔后肢胫骨上做同体对照植入实验，并分别于术后4、8、12周获取种植体-骨组织标本。通过微CT扫描标本，统计分析实验组和对照组的BV/TV值；同时制作硬组织切片，甲苯胺蓝染色观察种植体周围骨形成的情况。实验结果显示：4周时可见实验组的BV/TV已高于对照组，12周时BV/TV值显著高于对照组(P<005)，最高值达到4783%。由拟合的曲线可见实验组的新增骨量在12周后的增长趋势强于对照组。硬组织切片观察发现，4周时骨组织开始长入至种植体表面孔隙中，8周时双根分叉区域内可以观察到骨组织。同期对照可见新增骨组织的致密性也高于对照组。结果表明：采用SLM3D打印技术加工的、表面具有三维连通多孔结构的多根牙种植体成骨效能优于市售RBM表面处理的种植体，具有临床应用前景。 2015 Vol. 34 (3): 315-322 [摘要] ( 371 ) HTML (1 KB)  PDF (10093 KB)  ( 327 ) 323 两种生物活性植骨材料对小鼠骨髓干细胞增殖和分化的影响 李德利1 李箐2,3 王彤1 毋育伟1 卢松鹤1 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2015.03.009 生长因子作用于拔牙后的牙槽窝，有可能阻止或减少牙槽骨的破坏吸收，从而维持牙槽骨原有的结构。为了奠定临床拔牙后、牙槽嵴位点保留的实验基础，本研究首先通过乳液交联法合成壳聚糖微球，负载生长因子BMP2及脂联素(APN)，再将其复合于小牛松质骨支架形成生物活性植骨材料。将两种生物活性材料与小鼠前成骨细胞(MC3T3E1)共培养，比较材料对细胞增殖和分化的影响。结果表明，负载BMP2的缓释微球表面更为光滑，微球平均直径为9634 μm。cck8结果表明，随着BMP2浓度的增加，细胞增殖速度较脂联素组增加更快。实时定量PCR结果表明，ALP、BMP2、OCN和Adipor2基因在APN处理组增加倍数高于BMP2组。WesternBlot结果表明，APN植骨材料更有利于小鼠前成骨细胞MC3T3E1的增殖和分化。 2015 Vol. 34 (3): 323-329 [摘要] ( 293 ) HTML (1 KB)  PDF (6956 KB)  ( 397 ) 330 磁响应性三元复合材料制备及引导骨缺损修复的研究 校搏1 郝绥绥2 吴凤新2 孟洁2 张宇2 刘健< DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2015.03.010 创伤、感染、肿瘤和先天畸形等均会造成骨组织的缺损，当缺损超过临界尺寸时，骨组织无法完成自我修复，应用生物材料引导骨组织的再生从而修复缺损组织是极为重要的治疗策略，而骨形成速度慢则是当前引导骨再生支架面临的难点之一。氧化铁磁性纳米颗粒（γFe2O3NP）和纳米羟基磷灰石（nHA）与消旋聚乳酸（PDLLA）以不同比例共混，利用高压静电纺丝技术制备具有纳米纤维网络结构的复合材料薄膜。应用振荡样品磁强计研究复合材料的磁学性质与氧化铁磁性纳米颗粒含量之间的关系，通过扫描电镜观察薄膜材料的微观结构特征。选取12只健康雄性成年新西兰大白兔，在横突骨组织离断模型上，采用CT成像技术，研究术后10、30、50 d时复合材料植入组、复合材料植入加磁场组以及离断无治疗对照组的骨组织再生与缺损修复效果；此外，在术后20 d采集每组中2只动物的植入部位组织进行病理观察。研究结果显示，复合材料具有超顺磁响应性质，且随材料中氧化铁纳米颗粒比例的提高而增强；该复合材料可以在外加磁场的作用下，加速引导离断缺损部位的骨组织再生。 2015 Vol. 34 (3): 330-336 [摘要] ( 435 ) HTML (1 KB)  PDF (10196 KB)  ( 263 ) 337 蚕丝蛋白/PCL共混取向纤维的力学性质与细胞响应 袁翰1 郑欣2 邱旭升2 陈一心2* DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2015.03.011 蚕丝蛋白因其良好的机械强度、生物相容性和耐灭菌性，是目前骨修复领域不可多得的天然蛋白支架材料。为提高蚕丝蛋白支架对细胞定向移动的引导能力和力学强度，采用静电纺丝方式制备较高取向度的PCL/蚕丝蛋白共混纤维支架，并与非取向型对比。通过扫描电镜图像分析技术表征静电纺丝纤维表面的取向度，并比较不同纤维排列结构下的力学性质。间充质干细胞在骨修复中应用广泛。人源骨髓间充质干细胞来自健康献髓者， 在体外培养条件下，测试不同结构材料对间充质干细胞增殖的影响，并使用活细胞工作站实时追踪细胞在不同材料表面的运动功能。结果表明，在取向静电纺丝纤维支架中，91%的纤维分布于SymbolqB@10°范围以内，且该支架具有力学的各向异性，具有较大的轴向拉伸模量。在间充质干细胞增殖96 min后，中取向静电纺丝纤维支架组的细胞数量产生显著差异。在取向纤维材料表面生长的间充质干细胞展现出最小的细胞分布夹角，仅为657°±445°，同时，取向纤维表面的细胞长度有显著提高(23646±8200) μm。在进一步的实时细胞追踪中，在细胞的主要移动方向上，取向纤维表面的细胞分解移动速度达666 μm/h，远远高于其他表面。因而，取向静电纺丝纤维支架可能在体内应用中支持成体干细胞增殖，并加快早期细胞定向迁移。 2015 Vol. 34 (3): 337-344 [摘要] ( 389 ) HTML (1 KB)  PDF (10324 KB)  ( 165 ) 345 人体通信技术研究进展 汪啸尘1,2 张广浩1 霍小林1#* DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2015.03.012 人体通信是一种利用人体作为信号传输途径的新型非射频无线通信技术，被设计用于进行医疗传感器网络间的通信。在2012年批准的无线体域网标准IEEE802156中，人体通信与窄带通信、超宽带通信一同被规定为搭建无线体域网的三种方法。人体通信依据耦合方式的不同可分为两种基本类型：电容耦合和电流耦合。文中首先对这两种类型的人体通信原理进行了介绍；之后详细说明了人体通信技术的产生、发展及现状，并通过与其他技术的对比总结了其优势与不足；最后指出了其未来发展的3个重要方向：植入式设备的人体通信、人体通信无线供能和磁场耦合式人体通信。 2015 Vol. 34 (3): 345-353 [摘要] ( 1010 ) HTML (1 KB)  PDF (1987 KB)  ( 1261 ) 354 冠脉支架内再狭窄的血流动力学研究进展 何玉娜 蔺嫦燕#* DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2015.03.013 冠脉支架术后再狭窄是严重且高发的医学事件。局部血流动力学因素，特别是壁面剪切应力(WSS)，对冠脉粥样硬化斑块的形成、发展和不均匀性有着重要的影响。最近的基础和临床在体研究表明，WSS也可能与支架内再狭窄的发生有关。从支架内再狭窄的形成机制出发，分析冠脉支架后的力学环境对再狭窄的作用机制，详细阐述近年基于计算流体力学（CFD）方法的冠脉支架内再狭窄的血流动力学研究进展。 2015 Vol. 34 (3): 354-359 [摘要] ( 283 ) HTML (1 KB)  PDF (1362 KB)  ( 670 ) 360 基于自适应混合肝脏模型的建立 陈卫东1,2 赵国志1,2 朱奇光1,2* DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2015.03.014 基于黏弹性力学模型，建立一种自适应无网格迦辽金与广义表面网格混合模型。手术区采用自适应无网格迦辽金法，非手术区采用广义表面网格法，在手术区域和非手术区域之间建立过渡区域，过渡结点满足力和位移的平衡，以实现两个区域的无缝耦合。基于此模型，对人体肝脏进行形变仿真实验。实验表明，该模型在与无网格迦辽金模型形变状况相同的前提下，单步执行时间由174 ms降低到129 ms，帧频由5747帧/s提高到7752帧/s。该模型继承了无网格迦辽金模型的优点，同时提高了模型的实时性。 2015 Vol. 34 (3): 360-364 [摘要] ( 222 ) HTML (1 KB)  PDF (2171 KB)  ( 465 ) 365 基于信息流增益算法的脑运动功能康复效果评价研究 闫铮1* 俞谢益1 吴畏2 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2015.03.015 近年来有学者提出构建主动意愿驱动的脑-机交互式康复训练方法，这将有助于提高中风后康复训练的效果。研究发现，随着训练的累积，患者的在线准确率逐步提高，然而这并不能直接反映患者自身运动功能的恢复情况。借助于在线记录的脑电图(EEG)数据，通过离线分析，寻找中风患者经康复训练后大脑运动功能康复效果的客观评价参数。为此，使用经典想象运动(MI)作为训练范式。在线分类方法采用广泛认可和使用的共空间模式(CSP)结合线性分类器(LDA)的方法，离线分析方法则采用脑功能连接网络信息流增益地形图来评估大脑运动认知功能的改善。3名正常受试参与实验用于验证在线算法，与中风患者的结果进行对照分析。一名中风后上肢功能障碍患者进行了12 d，连续测试，临床量表显示其训练前后的评分分别为9分和21分。与之相应的分析结果不仅表现在准确率的提高上，信息流增益地形图显示随着训练天数的增加，脑信息交互枢纽位置发生明显迁移，逐渐趋近于正常人的模式，具体表现在从训练前的强偏侧性变为了顶叶集中的模式。该结果提示，基于网络计算得到的信息流增益参数或可作为康复效果客观评价的一种新手段。 2015 Vol. 34 (3): 365-369 [摘要] ( 410 ) HTML (1 KB)  PDF (4995 KB)  ( 489 ) 370 基于二尖瓣时变电阻模型的左心血液循环系统建模与仿真 温太阳1 王芳群1 王颢1 贺照明1,2* DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2015.03.016 改善传统血液循环系统数值仿真研究中关于二尖瓣流量的模拟仿真，充分考虑二尖瓣反流的客观存在性，并对二尖瓣动力学特性及二尖瓣运动在血液循环中的影响作用进行深入研究。根据血液动力学和电学网络的等效关系，提出基于时变电阻的二尖瓣电路模型，同时考虑血液在左心室的惯性及二尖瓣闭合的滞后性，建立改进型的左心血液循环系统等效电路模型。根据电学分析原理，求得该等效电路的状态微分方程数学模型。应用Matlab对数学模型进行建模仿真，结果得到更加符合生理要求的二尖瓣流量仿真曲线。二尖瓣流量分为3部分：舒张期的正向流量、收缩期关闭反流量和泄漏反流量。并且,二尖瓣流量充满心脏舒张的整个时期。在收缩期，可以明显看到正常反流延迟二尖瓣跨瓣压差，时间为50~80 ms。该研究揭示了二尖瓣在收缩期闭合速度和闭合质量对二尖瓣反流流量的影响。 2015 Vol. 34 (3): 370-375 [摘要] ( 365 ) HTML (1 KB)  PDF (928 KB)  ( 737 ) 376 骨软骨栓液相线跟踪法处理方案研究 虞效益1 张绍志2 陈光明1,2* DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2015.03.017 关节软骨的长期保存是临床上软骨移植得以广泛开展的技术保证。液相线跟踪法作为一种新型的玻璃化保存方法，是一种很有价值的关节软骨低温保存技术。本研究从数值分析的角度指出了应用现有液相线跟踪法方案处理骨软骨栓存在的不足，并以避免软骨细胞在处理过程中遭受冰晶损伤为目标，提出了 软骨直径6 mm、厚1 mm的骨软骨栓的液相线跟踪法处理方案，方案共13步，包括降温提高浓度、升温降低浓度两个过程，共计耗时1012 min。为减少处理时间，采取尽可能降低载入浓度、强化传质过程等措施显得十分有必要。 2015 Vol. 34 (3): 376-380 [摘要] ( 387 ) HTML (1 KB)  PDF (921 KB)  ( 411 ) 381 膝关节内侧髌股韧带纤维束应变的测量研究 刘敏1 周晓赛2* 张雷1 杨国敬1 蔡春元1 王 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2015.03.018 通过国人内侧髌股韧带形态学的观察并测定纤维束应变，为临床重建内侧髌股韧带提供生物力学参考。观察10例新鲜冰冻膝关节标本内侧髌股韧带在膝关节屈伸过程中的紧张-松弛模式，并利用数字图像相关法分别测量在髌骨外推实验下屈膝 0°、30°、60°、 90°和120°等5个角度时纤维束应变。结果表明，内侧髌股韧带在膝关节屈曲过程中呈交替紧张-松弛。在髌骨外推实验条件下，同一纤维束在不同角度之间应变平均值差异具有统计学差异。研究结果揭示了内侧髌股韧带力学行为特点，为临床重建提供生物力学参考。 2015 Vol. 34 (3): 381-384 [摘要] ( 266 ) HTML (1 KB)  PDF (2856 KB)  ( 494 )

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