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2013年 32卷 1期 刊出日期：2013-02-20 论文        论文 1 基于TwIST-TV正则化算法的肺萎陷电阻抗成像仿真研究 范文茹1*王化祥2   郝魁红1   马敏1 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2013.01.001 肺部电阻抗成像（EIT）通过配置于人体体表一组阵列电极，利用边界测量信息重建胸腔内部二维断面电导率分布，具有非侵入、无辐射等特点，可用于临床监护。针对EIT逆问题求解的欠定性和病态性，提出一种基于总变差正则化（TV）的两步迭代（TwIST）算法。该算法利用迭代引入TV去噪算子，达到解的双重正则化效果。通过仿真构建不同程度肺痿陷EIT模型，利用该算法进行呼吸状态差分图像再构；同时基于图像提出肺通气总量指数作为客观评价指标。结果表明，与传统Tikhonov正则化算法相比，该算法可达到较好的图像重建质量和鲁棒性，其相应肺通气量指数也更接近于仿真肺痿陷模型变化。从而验证了该算法用于临床肺痿陷EIT通气量监测的可行性。 2013 Vol. 32 (1): 1-6 [摘要] ( 403 ) HTML (1 KB)  PDF (1150 KB)  ( 738 ) 7 基于ARM的多通信方式的监护仪设计与实现 庞春颖*   赵春华   金阳 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2013.01.002 设计一种基于ARM的具有多种通信方式的多参数监护仪。以ARM9芯片S3C2440为控制核心，设计了生理信号采集电路、人机交互电路和通信接口电路，实现了心电、呼吸、血压、脉搏、体温和血氧饱和度的监测，并通过WiFi、GPRS和DM9000的接口设计，实现不同环境和条件下的有线和无线通信功能。软件采用Linux +QT平台编写，实现监护参数的分析处理、结果显示、记录和远程通信功能。对30位受试者，采用本监护仪和国产监护仪进行生理参数测量和比较。结果表明，本监护仪的测量验证的平均准确率为92.2%，可满足临床生理参数监护的使用要求，而且多种通信方式方便建立局域网和Internet网络连接，为远程医疗和家庭医疗提供条件。 2013 Vol. 32 (1): 7-13 [摘要] ( 300 ) HTML (1 KB)  PDF (1421 KB)  ( 571 ) 14 运用近邻传播聚类分析进行SELDI-TOF蛋白质谱特征选择 任玉强1    李丽   杨合龙1   祝磊< DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2013.01.003 针对如何有效分析高通量SELDITOF质谱数据以及筛选与肿瘤相关的蛋白质位点，提出一种基于近邻传播聚类分析的特征选择方法。首先利用ttest对SELDI数据进行初筛，然后利用近邻传播聚类分析以及零空间LDA对数据进行降维和去相关处理，最后采用SVMRFE进行特征选择，筛选出与肿瘤判别相关的蛋白质位点。利用SVM、KNN、NB及J4.8等4个分类器，估算算法的分类性能。结果表明，在卵巢癌公共数据集OC.WCX2a和OC.WCX2b以及浙江省肿瘤医院乳腺癌数据集BC-WCX2a上显示该算法，在上述3个数据集中分类率分别达到96.43%、99.66%、90.88%，敏感性分别达到97.00%、100%、96.17%，特异性分别达到95.85%、99.08%、81.92%，并分别挑选出与肿瘤判别相关的10个蛋白位点。所提出的算法能够获得较好的分类率，有效提取出具有较好判别效果的蛋白质谱位点，有助于癌症的辅助诊断。 2013 Vol. 32 (1): 14-20 [摘要] ( 311 ) HTML (1 KB)  PDF (773 KB)  ( 524 ) 21 高场和超高场MR下人体内B1场均匀性及SAR随场强变化规律的研究 黄绮华1高勇2辛学刚1* DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2013.01.004 高场和超高场磁共振成像(MRI)具有高的信噪比，可获得高分辨率的图像，成为磁共振的发展趋势。在磁共振成像系统中，射频线圈产生的射频磁场(B1场)均匀性将直接影响图像质量，且人体组织对射频能量的过多吸收会给受检者带来安全问题，因此研究高场和超高场MR下人体组织B1场均匀性和特定能量吸收率(SAR)随场强变化的关系意义重大。为了准确分析不同场强下人体组织B1场均匀性和SAR值分布，采用时域有限差分法，以真实女性盆腔电磁模型作为磁共振系统中TEM体线圈的负载，在磁通密度为1.5、3、7 T下分别对盆腔内部B1场和SAR进行数值计算，比较分析不同场强下人体内部B1场分布均匀性和SAR的变化规律。数值计算结果表明：磁通密度由1.5 T分别增加到3和7 T时，B1场的均匀性分别降低11.54%和49.97%，盆腔各组织SAR的平均值最大提高4.7和24.14倍，局部最大值最大提高5.5和22倍；而且随着场强增高，人体内深层组织吸收的射频能量显著增加，7 T时皮肤、肌肉和组织液的SAR已经超出了安全阈值。可见，B1场均匀性和SAR值随场强增高变化显著，需要根据实际需要对TEM线圈进行优化，以提高成像效果并确保受检者安全。 2013 Vol. 32 (1): 21-27 [摘要] ( 507 ) HTML (1 KB)  PDF (777 KB)  ( 778 ) 28 抑郁症的ERPs电流源模型与特征分析 李岳峙1* 胡勇2 王悟夷3 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2013.01.05 采用3刺激视觉oddball实验范式，研究干扰子刺激和靶刺激条件下抑郁症患者的大脑电流源的异常电流响应过程。分别采集了抑郁症和健康受试者的64导联脑电，以该实验任务的功能磁共振激活簇空间坐标为约束条件，建立了干扰子刺激和靶刺激条件下事件相关电位的脑区域源模型，通过脑源重建法计算得到14个区域源的源电流波形，经非配对t检验和置换检验后发现：在靶刺激条件下，抑郁症患者的右侧脑岛、右侧中央前沟在P300晚期产生的源电流幅度与正常人有显著差异（P<0.05），它引起右侧头皮前额区的异常负电位。在干扰子刺激条件下，患者的左侧中央前沟在P300晚期产生的源电流与正常人有明显差异，差异显著性具有趋势意义(P=0.087)，它引起左侧前额区的异常近零电位。结果表明: 通过源电流计算发现了抑郁症患者的中央前沟和脑岛的P300活动发生显著异常。 2013 Vol. 32 (1): 28-37 [摘要] ( 307 ) HTML (1 KB)  PDF (2008 KB)  ( 479 ) 38 脑组织牵拉变形矫正的XFEM建模及其验证 王巍伟1,2李萍1,2章琛曦1,2 宋志坚1,2* DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2013.01.006 脑组织牵拉变形严重影响神经导航系统（IGNS）术中导航的精确性及可靠性。建立脑组织线弹性生物力学模型，利用扩展有限元方法（XFEM）矫正发生牵拉变形的生物力学模型。借助植入脑组织体模内的不锈钢标记物牵拉前后图像中位移定量分析XFEM矫正脑组织牵拉变形的有效性。试验中不同尺寸网格的XFEM系统框架预测误差在0.3~0.5 mm之间，平均为0.4 mm；矫正精度在83.1%~87.5%之间，平均85.9%。结果表明，该系统框架能够有效矫正脑组织牵拉变形 2013 Vol. 32 (1): 38-45 [摘要] ( 327 ) HTML (1 KB)  PDF (1056 KB)  ( 428 ) 46 融合电子化临床指南的心力衰竭治疗决策模型 任寅姿1     傅筱1   潘清1  DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2013.01.07 为有效实施心力衰竭疾病的个性化治疗，本研究提出融合电子化心力衰竭临床治疗指南的治疗模型方案：以电子化临床指南为基础，对心衰状况进行多目标评估并制定个性化治疗策略。建模过程筛选特异性参数并聚类分组，分别为：心结构、运动耐量、体液潴留、心功能、神经活性和电生理等一级指标值，根据指标所指示的六方面状况严重程度给予相应的药物治疗，并采用线性加权法获得患者心衰综合指标。对75例临床病例的初步测试结果表明：心力衰竭疾病治疗模型能全面评估心衰状况，并依据患者具体病症做出建议治疗方案，建议方案中单一用药的平均正确率达到91%，该模型是一种有效的个性化治疗决策辅助工具。 2013 Vol. 32 (1): 46-52 [摘要] ( 310 ) HTML (1 KB)  PDF (676 KB)  ( 444 ) 53 冻干保护剂和预冻结速率对猪关节软骨压缩杨氏模量的影响 孙慧君   胥义*  吕娅 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2013.01.008 探索冻干保护剂的种类、浓度以及预冻结速率等对猪关节软骨力学性能的影响。采用动态机械热分析仪（DMA）的压缩模式, 研究预冻结速率为1、10、20℃／min，不同体积百分比浓度［10%、20%、30%、40%、50%、60%、80%(V/V）］二甲亚砜（DMSO）、甘油和丙二醇作为保护剂及对猪关节软骨压缩杨氏模量的影响。研究结果表明：1）经中低浓度［小于40%(V/V）］冻干保护剂处理样品的杨氏模量随冻干保护剂浓度的增大而增大，而高浓度范围内［大于40%(V/V）］随冻干保护剂浓度的增大而减小, 如：预冻结速率为1℃／min时，经浓度为10%(V/V）DMSO处理样品的杨氏模量为1.412 MPa，30%(V/V）DMSO为2.031 MPa ，40%(V/V）DMSO为2.331 MPa，50%(V/V）DMSO为2.227 MPa , 60%(V/V）DMSO为1.991 MPa ，80%(V/V）DMSO为1.868 MPa；2）经中低浓度［小于40%(V/V）］冻干保护剂处理的样品采取慢速预冻结速率对于保护冻干关节软骨的杨氏模量效果最好, 如：预冻结速率为1℃／min时，经浓度为40%(V/V）DMSO处理样品的杨氏模量为2.331 MPa, 预冻结速率为10℃／min时，杨氏模量为2.151 MPa；3）在一定浓度范围内［即大于30% (V/V）且小于60%(V/V）］, 相同浓度下样品经DMSO处理的杨氏模量最大，甘油次之，丙二醇的最小。 2013 Vol. 32 (1): 53-60 [摘要] ( 360 ) HTML (1 KB)  PDF (1746 KB)  ( 593 ) 61 新型全肝脏去细胞化流程对细胞外基质及细胞组分残留量影响的研究 汪洋1刘赞1叶海林1符竣惠1徐启纲1曾其强1吴建波2张启瑜1* DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2013.01.009 组织工程中去细胞化支架的构建，存在着保留细胞外基质和完全去除供体细胞成分的矛盾，如何评价去细胞化流程的效果是解决的关键。本研究采用以TritonX-100为主，辅助以SDS、酶学法、物理冻融法、高低渗法等方法的新型全肝脏去细胞化流程制作去细胞支架，通过免疫组化及电镜观察支架形态结构，ELISA法检测细胞外基质各组分含量，吸光度及Westernblotting 法检测供体细胞组分残留量，免疫荧光法检测支架内三维循环培养诱导WBF-344细胞分化。结果表明，该流程很好的保留了胶原蛋白、层粘连蛋白、纤粘连蛋白等细胞外三维结构；氨基聚糖、HGF、VEGF等细胞外基质保存量分别达正常组织的90%及40%；基本去除残留DNA的同时，相比SF. Badylak et al. 法，细胞残留组分量如GAPDH、MCH-I及HMGB-1 明显下降，仅为正常组织的10%；WBF-344细胞在支架培养系统内生长良好，白蛋白表达逐渐增强。本研究成功构建了新的、较完善的去细胞化支架制作与评价体系，为干细胞分化在肝脏疾病治疗找到一种新的应用模式. 2013 Vol. 32 (1): 61-69 [摘要] ( 409 ) HTML (1 KB)  PDF (1683 KB)  ( 544 ) 70 微囊化对HepG2 细胞渗透压调节基因表达影响及调控研究 肖静1,2张英1   于玮婷1   王为1    马小军1* DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2013.01.010 探讨微囊微环境对HepG2细胞渗透压调节基因表达影响及抗渗透压物质干预效果。静电液滴法制备微囊化细胞，Realtime PCR法检测不同培养方式下钠/肌醇转运蛋白(SMIT) 和牛磺酸转运蛋白(TAUT)基因表达；通过MTT法检测细胞活性、ELISA法检测白蛋白含量，比较牛磺酸和海藻糖干预后指标变化。结果表明，不同培养方式间SMIT表达无显著差异；微囊化细胞TAUT表达增高，是平面细胞4.3倍（P<0.01）；添加1～1.5 mM牛磺酸后，囊内细胞活性较对照组增加约15%～30%，白蛋白水平增加15%（P<0.05）；海藻糖虽在0.1 mM时使囊内细胞活性增加20%～30%（P<0.05），但对白蛋白分泌水平无显著影响。微囊内存在高渗应激因素诱导基因表达改变，牛磺酸和海藻糖能拮抗其对细胞的抑制作用。 2013 Vol. 32 (1): 70-77 [摘要] ( 344 ) HTML (1 KB)  PDF (1767 KB)  ( 656 ) 78 新型醛基化海藻酸钠-肝素复合涂层的制备及性能评价 高文卿1,2李彤1* 于美丽3段大为1胡晓旻1周淑芬1    李鑫1   刘东1 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2013.01.011 研制一种新型基于多醛基海藻酸钠和肝素的复合涂层，并就其生物相容性和血液相容性进行实验和评价。通过高碘酸钠氧化海藻酸及重氮化处理肝素获得多糖分子片段，多糖分子片段通过共价交联固定于体外循环管路表面。通过红外及紫外扫描对固定的多糖分子片段进行定性及定量分析；通过血小板粘附实验及蛋白粘附实验对涂层管道的血液相容性进行评价；通过表面接触角实验评价涂层管路的亲水活性；通过凝血功能检测评价管路表面的抗凝血活性。结果显示：氧化海藻酸及重氮化处理后肝素在在管道表面固定确实；涂层组与未涂层组相比，血小板粘附量及血栓形成量均显著减少（P＜0.05）；肝素涂层组（LMNH）组与空白对照（C）组相比，蛋白粘附量无显著差异（P＞0.05）；海藻酸钠涂层（OSA）组、双涂层（OSA.LMNH）组与LMNH组相比，蛋白粘附量均显著减少（P<0.05）；LMNH组、OSA.LMNH组APTT及TT时间均显著延长（P<0.05），抗凝血性能优良；OSA组与C组相比，APTT时间显著延长（P＜0.05）具有一定的抗凝血性能；OSA组、OSA.LMNH组与C组相比，表面接触角明显减小（P＜0.05）；LMNH组与C组相比，表面接触角无显著差异（P＞0.05）。实验结果表明，OSA涂层物具有更优的亲水性和抗蛋白粘附性，LMNH涂层物具有更优的抗凝血性能，多糖片段复合涂层综合了单涂层的优点，生物相容性和血液相容性较单涂层均明显改善。 2013 Vol. 32 (1): 78-85 [摘要] ( 510 ) HTML (1 KB)  PDF (903 KB)  ( 621 ) 86 视觉仿生控制研究综述 毛晓波*   陈铁军 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2013.01.012 借鉴生物头眼协调运动灵活改变视线的神经控制机理构建智能仿生眼是机器人视觉控制研究的新热点。本综述分析了灵长类动物眼球运动的特点及其利用价值，从视觉仿生控制的视角，对国内外仿生机器眼的研究现状、存在的问题和发展趋势做了概括和总结。就利用生理学、仿生学和控制理论等多学科交叉融合的方法开展研究，针对多自由度双目头颈运动建模、机器人3D头眼协调运动控制、视觉偏差补偿算法以及视觉跟踪模式自适应切换策略等视觉控制难题，进行了讨论和展望。 2013 Vol. 32 (1): 86-92 [摘要] ( 436 ) HTML (1 KB)  PDF (340 KB)  ( 1114 ) 93 QT 间期对RR 间期变化的响应及HRV 与QTV 的关联性分析 朱逸 杨啸林  彭屹* DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2013.01.013 体表心电图作为无创和连续的监测手段，在心脏安全评测方面具有重要而不可替代的位置。心电图中的间期时间序列包含着重要信息，其中以反映心动周期的RR间期序列，以及以QT间期为代表的反映心室复极化时程的间期序列，在临床上最为基础，相关的研究具有更为重要的意义。文中从应用基础研究的角度，就QT间期对于RR间期变化的响应，以及心率变异性（HRV）和QT间期变异性（QTV）关联性分析，分别介绍了其分析方法和研究进展，并且展望了可能的应用前景。 2013 Vol. 32 (1): 93-98 [摘要] ( 436 ) HTML (1 KB)  PDF (312 KB)  ( 914 ) 99 干细胞在工程化组织构建与再生中的应用 吕静静  於学禅  沈秋霞  竺亚斌* DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2013.01.014 种子细胞是影响组织工程发展的关键因素之一，如何获得和运用理想的种子细胞是当今组织工程与再生医学研究的焦点和热点。干细胞具有很强的自我更新能力和多向分化能力，作为组织工程的种子细胞有着巨大的应用潜力。本文针对胚胎干细胞、间充质干细胞和诱导多能干细胞等组织工程潜在的种子细胞，就其最新研究进展及应用做一综述，并展望了它们作为种子细胞的前景和目前面临的困难。 2013 Vol. 32 (1): 99-104 [摘要] ( 487 ) HTML (1 KB)  PDF (362 KB)  ( 827 ) 105 医学图像计算机辅助诊断数据平台研究 王伟胜  骆嘉伟  林红利* DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2013.01.015 缺乏统一的数据存储模型及相关研究工具，是制约计算机辅助诊断研究中数据、算法等研究成果共享的最主要因素。针对计算机辅助诊断协同研究中的这一问题，提出并构建了用于医学图像计算机辅助诊断协同研究的数据平台。首先对计算机辅助诊断协同研究中的影像数据、过程数据以及“金标准”数据需求进行了分析，提出了统一的数据模型用于数据存储和表示，采用Oracle数据库实现；分析了病例获取、“金标准”标注、分割、特征提取以及算法评估等研究阶段的业务需求，设计并完成了相应的研究工具；最后基于DCMTK采用VC++编程实现了数据平台。数据平台应用于肺癌和脑胶质瘤辅助诊断研究，较好地解决了医学图像计算机辅助诊断研究过程中的数据存储、病例获取、标注、研究结果存储及评估问题，达到了共享研究成果的目的，对提高计算机辅助诊断研究有很好的促进作用。 2013 Vol. 32 (1): 105-108 [摘要] ( 396 ) HTML (1 KB)  PDF (450 KB)  ( 916 ) 109 基于股骨三维多线外形计算颈干角的方法 何姗姗1*刘浩2唐月红1 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2013.01.016 股骨颈干角是股骨颈轴与干轴形成的内倾角，是髋关节疾患的重要诊断和治疗指标，其提取方法大多是通过二维测量。在建立股骨三维模型的基础上，试图通过先确定股骨颈干轴的方法确定颈干角。首先通过球面拟合确定股骨头中心，再通过圆拟合和直线拟合确定股骨干轴线。然后构造垂直于假定颈轴的平面与股骨体相交，得到横截面；最后构造优化模型迭代搜索，使得横截面面积最小，以确定颈轴线。同时，颈轴和干轴的夹角即为所求颈干角。20例股骨多线外形数据测量的结果表明：股骨头拟合误差仅为0434 0 mm，股骨颈干角的测量平均值为126325 9°，与前人对颈干角的测量平均值相符。该方法为描述股骨复杂的3D结构特征提供参考,同时为制造医学假肢和医学手术提供准备。 〖HJ0〗〖HJ〗 〖HTH〗关键词： 〖HTSS〗〖BP(〗┣┣（中）关键词┫┫〖BP)〗 2013 Vol. 32 (1): 109-113 [摘要] ( 335 ) HTML (1 KB)  PDF (677 KB)  ( 885 ) 114 虚拟手术中软组织形变建模及力反馈算法研究 陈卫东1,2 赵成龙1,2,3 朱奇光1,2* 关永贞1,2 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2013.01.017 基于弹簧质点模型,建立一种改进的软组织实时形变模型。在正六边形拓扑结构软组织表面模型中,增加了虚拟体弹簧，以实现更加真实的形变效果。在系统中各质点处，表面弹簧形变量的叠加等效为物体表面形变，各质点处虚拟弹簧弹性力的合力等效为物体表面的接触力。该模型继承了经典弹簧质点模型的原理简单、易建模、计算速度快等优点，同时还具有控制变形区域的能力。基于此模型，利用PHANTOM触觉交互设备，进行了软组织形变以及实时虚拟力反馈仿真实验。实验表明，该模型效果逼真，反馈力刷新一次小于1 ms，能够满足虚拟手术系统实时性的要求。 2013 Vol. 32 (1): 114-118 [摘要] ( 448 ) HTML (1 KB)  PDF (858 KB)  ( 975 ) 119 基于计算几何分类器的帕金森病语音障碍可视化诊断分析 张涛1,2*  洪文学2  任宏雷1 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2013.01.018 帕金森数据集和远程帕金森数据集是目前对帕金森病进行语音障碍分析时常用的两个数据集，由于其在帕金森病诊断方面的独特性而受到研究者的关注。针对这两个数据集，利用基于计算几何原理的多维筛分类器对其进行可视化分类，并从量化等级、子分类器个数等参数对其进行性能分析，从而获得帕金森病数据在可视化分类条件下的表现。实验结果表明，不同量化等级对诊断精度的影响大约为5%。通过与经典分类方法进行对比，发现多维筛的可视化分类方法精度高于其他分类方法至少5%，在取得更高分类精度的同时获得了良好的可解释特性。 2013 Vol. 32 (1): 119-123 [摘要] ( 266 ) HTML (1 KB)  PDF (389 KB)  ( 485 ) 124 基于AnyBody 的汽车驾驶中人体腿部逆向动力学仿真 丁晨1 王君泽1*高瞻2 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2013.01.019 为了更好地了解汽车驾驶时人体腿部肌骨的受力状况，建立了腿部肌骨模型并进行了生物力学分析。结合人机工程学相关知识和驾驶室内人体腿部的空间几何关系，利用AnyBody Modeling System软件建立了人体腿部的肌骨模型，对正常行驶过程中踩踏油门踏板的实例进行了腿部逆向动力学仿真，并分析了腿部肌肉活动状态以及关节节点力。仿真结果表明，负载较大的股外侧肌、股内侧肌、股中间肌以及股直肌的激活度均在20%以内，趾骨节点处负载最大为346.43 N，为确定合理的踏板操纵力提供了依据。 2013 Vol. 32 (1): 124-128 [摘要] ( 284 ) HTML (1 KB)  PDF (639 KB)  ( 876 )

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