探讨不同合成方法对改性细菌纤维素/羟基磷灰石复合支架微观结构和性能的影响.采用原位复合法、物理混合法及生物矿化法制备改性细菌纤维素(TBC)与羟基磷灰石(HA)复合多孔支架,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDX)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外变换光谱(ATR-FTI)对不同方法合成的产物进行微观结构表征,同时通过力学实验确定不同支架的力学性能参数.SEM和ATR-FTI等结果表明,采用原位复合法、物理混合法及生物矿化法都可以成功地将HA复合在TBC的纳米纤维上,但是复合的机理各不相同.原位复合法中HA纳米颗粒是以螯合键的方式与TBC纳米纤维上的羧基联合,而物理混合和生物矿化法HA纳米颗粒是采用静电吸附的方式复合在TBC纤维上.XRD表明,不同方法合成的支架都出现了明显的(211)峰,但峰的形态有明显的差别.力学测试结果表明,复合后产物的力学性能也有很大的差异,采用原位复合的支架强度低,复合后支架强度由4.67 MPa迅速减小到1.00 MPa,而用生物矿化复合的支架强度高,复合后支架强度由4.67 MPa增加到到5.55 MPa.通过对不同方法合成的复合支架微观结构的表征和分析,为骨组织工程支架的设计提供依据.
作者：南方；王巧莉；赖琛；奚廷斐 刊期： 2016年第03期
光电容积脉搏波描记法(PPG)原理指出,特定波长的光强度在血液容积作用下呈现周期性变化,因此人面部的肤色会随着脉搏的波动发生微小的变化.根据该原理,可以实现低成本、无接触、无电极的舒适的心率测量,对于远程医疗监控等领域有很大的意义.使用普通摄像头采集人脸视频,通过主成分分析(PCA)对人脸的3个区域的绿色分量的均值提取主成分信号,消除部分外界噪声的干扰;提取的主成分信号经平滑处理后,进行去趋势化处理,然后经过所提出的波峰检测方法,提取其波峰,减少波峰的漏检或多检;此外,采用重叠直方图统计的方法,计算心率信号的波峰间隔.在实验中,采用康泰CMS-50D指夹式脉搏血氧仪(测量样本数174个)和美国BIOPAC公司MP150多导生理记录仪记录的ECG(样本数110个),分别与所提取结果通过Bland-Altman分析方法进行对比.该方法与指夹式脉搏血氧仪测量结果的对比实验表明:叠加直方图统计方法的引入,使一致性评估评估的标准差由12.4次/min减小到8.0次/min左右,提高约1/3;与ECG的一致性评估的结果均值为1.8次/min,标准差为3.2次/min,两者均较小,说明两者结果具有很好的一致性.
作者：赵彦涛；付美玲；王斌；张旭光；李小俚 刊期： 2016年第03期
多刺激率稳态平均去卷积技术(MSAD)是一种基于线性叠加模型重建高刺激率下瞬态反应的新方法,这种模型在应用时要求刺激率的改变对稳态或瞬态反应不产生实质性影响.记录20位受试者在8组刺激率(平均约为40 Hz)下稳态反应,采用MSAD技术估计其构成的瞬态反应.通过对比以此合成稳态反应与所记录的稳态反应之间的差别,评估MSAD模型的有效性.结果发现,两者的V-Na峰峰值和V波潜伏期基本一致;在36.8和39.1 Hz刺激率下,合成稳态反应与记录稳态反应之间不存在统计学差异,在36.8 Hz下两者相对误差小,为7.95％.上述结果表明,刺激率在适当范围内的变化对诱发反应的影响较小,MSAD计算条件成立.
作者：林霖；谭小丹；王涛 刊期： 2016年第03期
基于自行构建的全心脏电生理模型,利用体表电位标测图(BSPM),进行心室异位起搏点定位之分辨率以及导联密度影响的仿真研究.在蒲肯野纤维网中选择24个心室异位起搏点,二维横向范围内(12.5 mm×16 mm)选取18个异位起搏点,在长度为7.5 mm的纵向区域选取6个异位起搏点.计算每个异位起搏点存在时的QRS等积分标测图(BSPMQRS),并分别在横向和纵向区域内,就每一个异位起搏点与其它配对点之间BSPMQRS的相关系数进行计算.当相关系数小于0.95,则认为两点可区分.在体表导联密度对BSPM影响的探讨中,均匀抽取导联的同时保证剩余的导联依然可以覆盖整个胸廓.采用统计反演推算方法,根据较少导联上的数值反推整体导联的信息,并通过实际值和估算值的相关系数,以判断较小的导联密度是否有体现全局信息的能力.结果显示,心室异位起搏点定位的横向分辨率为(2.80 +0.62) mm,纵向分辨率为(3.25±0.39) mm.导联数目从252分别减少到132,72和36时,得到的相关系数分别为0.987±0.050,0.946±0.060和0.852±0.080,心室异位起搏点定位分辨率也随相关系数的减小而降低.可根据应用目的在导联密度和相关系数间作出平衡.
作者：胡小刚；李心雅；彭屹 刊期： 2016年第03期
为满足医学治疗的需要,提出一种以期用于血液透析的聚砜中空纤维膜制备方法.以聚砜(PSF)为膜材料,一缩二乙二醇(DEG)为致孔剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)为改性剂,N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂,应用非溶剂致相分离法(NIPS)制备中空纤维血液透析膜.采用扫描电镜、透析实验、接触角和孔隙率测试、拉伸测试等方法,表征不同质量分数的聚砜(17％、19％、21％、23％)对膜的微观结构、渗透性能、亲水性和机械性能的影响.利用肌酐、磷酸氢二钠和维生素B12配制成模拟液,进行模拟血液透析实验,测试不同聚砜质量分数的透析膜对溶质的清除效果.对不同分子量(1 000、2 000、4 000、6 000、10 000、20 000)聚乙二醇(PEG)的水溶液进行溶质截留测试,计算得到透析膜的平均孔径和切割分子量.结果表明:当铸膜液中PSF的质量分数为21％,添加剂DEG和PVP的质量分数均为10％时,能够得到性能优的透析膜;所得透析膜超滤系数达185.1 mL/m2·h·mmHg,对中小型分子的清除率达50％,断裂强度达5.22 MPa,膜表面孔径为5.00 nm,切割分子量为14 200.基于其良好的渗透性能和机械性能,该聚砜中空纤维膜有成为理想的血液透析膜材料的潜在可能.
作者：潘振强；马晓华；许振良；江邦和 刊期： 2016年第03期
在即刻种植中,良好的种植体初期稳定性是种植成功的关键.牙周炎、外伤以及拔牙时可能导致患者牙槽骨受到破坏出现的骨壁缺损,以及种植体与牙槽窝之间的过盈量,对种植体的初期稳定性均会造成影响.针对临床上种植体周围不同的骨壁缺损程度建立一种新的分类模型,并基于该分类模型,借助有限元分析软件ABAQUS,模拟在不同的过盈量、骨壁缺损程度下面向即刻种植的拟自然牙种植体的初期稳定性.将种植体种植到模拟骨块上,通过种植体稳定性测量仪测量出种植体稳定系数(ISQ),评价种植体的初期稳定性,进行实验比较分析.结果发现:随着过盈量的增加,初期稳定性升高;随着骨缺损程度的增加,初期稳定性下降.在三壁骨缺损下,当种植体与种植窝之间无过盈量时,其ISQ值均小于40;而当过盈量为0.2mm时,其ISQ值均大于50.这说明,种植体与种植窝之间是否有过盈量,对种植体初期稳定性的影响非常大.当种植体周围是一壁骨缺损时,其ISQ值基本都小于40,此时应增大过盈量来增加种植体的初期稳定性.针对不同程度的骨壁缺损,种植体在设计时所需的过盈量是不同的,这为之后面向即刻种植的个性化拟自然牙种植体的设计提供一定的理论参考.
作者：游嘉；周乐峰；彭伟；高亦林；姚春燕 刊期： 2016年第03期
眼底图像中视盘的大小和形状等参数是判断眼底病变的重要辅助参数,视盘的检测和定位对眼科疾病的计算机辅助诊断具有重要意义.提出一种基于眼底结构特征的彩色眼底图像视盘定位方法.首先采用基于低帽运算的方法,提取眼底图像中的静脉血管;然后基于静脉血管的结构特征,采用小二乘抛物线拟合法初步定位视盘;后通过滑动窗口灰度扫描的方法,精确定位视盘.在4个公开的眼底图像数据库(DRIVE、DIABETED0、STARE和MESSIDOR)中,对所提出的视盘定位方法进行测试,定位准确率分别为100％、98.6％、93.8％、99.75％,验证了该方法的准确性和通用性.
作者：肖志涛；邵一婷；张芳；温佳；耿磊；吴骏；尚丹丹；苏龙；单春艳 刊期： 2016年第03期
近年来,越来越多的流行病学研究显示多种癌症与阿尔茨海默症(AD)呈现负相关,但分子生物学机制尚不明确.从基因信号传导及调控网络构建方面研究这种负相关,将对两种疾病致病机理的探寻起重要作用.选取乳腺癌(BC)与AD进行对比研究.考虑到传统特征基因提取方法注重单个基因在不同样本中的表达差异而忽视基因之间的关联性,从基因之间的关联性出发,利用互信息(MI)首先提取两种疾病中共有的差异表达基因作为特征基因.在此基础上,鉴于网络成分分析(NCA)约束条件较强、运行时间过长等局限性,采用快速网络成分分析算法(FastNCA),推演出特征基因中转录因子的表达活性及其对靶基因的调控强度,并分别构建两种疾病的转录调控网络.实验结果表明,转录因子POLR2E、RFC5、TH OC4、FBX022、KPNA1、MYST3、PTBP1等在两种疾病中表达活性及调控作用相反,如转录因子RFC5的表达活性从健康到BC患病过程中由0.269降低至0.077,而从健康到AD患病过程中则由-0.430升高至0.307.通过分子生物学分析可知,它们所影响的调控关系及生物过程对BC及AD的致病起着关键作用,对两种疾病之间呈现负相关性机制的探寻具有重要意义.
作者：刘芳；孔薇；牟晓阳 刊期： 2016年第03期
近年来,越来越多的研究者投入到基于脑电的情绪识别研究中,新理论方法的提出使得情绪的识别准确率有了进一步提高.然而,一旦走向实际应用,识别率大幅度下降,建立高精确率的情绪识别模型仍面临巨大的挑战.一个非常重要的原因是同源样本携带的非情绪信息使情绪识别模型更容易识别测试集的样本,使得传统的情绪识别方法出现识别正确率虚高的问题.为此,提出一种新的样本划分方法-同源样本捆绑法,并对10名被试开展情绪诱发实验,利用情绪图片和视频诱发平静、愉悦、难过和恶心等4种情绪状态.提取6个频段的脑电信号(θ:4～8 Hz,α:8～12 Hz,β1:13 ～ 18 Hz,β2:18 ～30 Hz,γ1:30 ～ 36 Hz和γ2:36 ～44 Hz)的功率谱特征,然后利用支持向量机进行情绪识别,并对比传统随机方法与同源样本捆绑法的情绪识别效果.结果显示,对于图片诱发任务,随机法四分类平均正确率为43.92％,而捆绑法只得到34.15％的平均正确率;在视频诱发任务下,随机法和捆绑法分别得到94.45％和37.88％的平均正确率,随机法显著高于捆绑法,证明传统的样本随机划分方法会带来虚高情绪识别率.后利用基于递归筛选的支持向量机(SVM-RFE)算法剔除基于同源样本捆绑法下的非情绪特征,提高情绪识别正确率,图片和视频诱发任务分别得到76.22％和72.53％的平均识别正确率.综上,所提出的同源样本捆绑法可以剔除非情绪因素的影响,避免传统的样本划分方法带来的虚高情绪识别率,是情绪识别从理论研究走向实际应用重要且必要的一步.
作者：刘爽；仝晶晶；杨佳佳；綦宏志；明东 刊期： 2016年第03期
吸烟是导致肺癌的一个重要诱导因素,从全基因组基因甲基化水平出发,利用生物信息学方法,通过建立对当前吸烟/不吸烟样本的模式识别分类模型,识别甲基化特征基因,为揭示不吸烟肺癌患者的患病机理奠定基础.为避免甲基化微阵列数据超高维小样本、高噪声、高相关性以及信息饱和现象淹没真正的特征基因,首次采用迭代多重筛选方法,分别从显著性差异、与基因表达水平的关系、生物功能、分类重要性等多个角度对全基因组甲基化数据进行多步筛选,从而识别吸烟相关特征基因.以TCGA数据库中127个肺腺癌样本为训练集,64个EDRN肺腺癌样本为独立测试集,终确定了48个关键基因.相应模式识别模型对训练集精度达到87.5％(敏感性、特异性分别为87.2％和87.8％),独立测试集分类精度达到76.4％(敏感性、特异性分别为80.2％和73.6％).交叉研究表明,其中17个基因对癌症发展的重要性已经在其他研究中有所证实,进一步的研究则证明其甲基化的重要性.同时,KEGG和IPA对特征基因在基因调控网络和代谢通路水平的分析表明,特征基因与癌症的发展以及生物功能、细胞发育等都有着密切的联系.
作者：王世祥；张飞；王玲；宋凯 刊期： 2016年第03期
胶囊内镜在检查消化道全程中会产生数万帧有大量冗余的图像数据,要从中找出有病灶的图像,医生需要耗费大量的时间和精力逐帧仔细查看.因此,研究冗余图像的自动筛除对提高医生的诊疗效率具有重要意义.但由于胶囊内镜图像场景复杂多变,且存在气泡、蠕动等不确定因素,冗余图像的自动筛除仍是一个难题.采用SURF算法,提取胶囊内镜图像的特征点及特征描述向量;将向量夹角作为两帧连续图像特征点之间的匹配度量,采用大类间方差法实现对特征点对的自适应识别;后以匹配特征点数和分块匹配度为指标,计算图像之间的相似度,筛除冗余图像.对采集的128段胶囊内镜视频段进行冗余图像筛除实验.结果表明,该方法能以平均0.06 s/帧的速度快速完成冗余图像的自动筛除,其召回率(recall)、准确率(precision)和F-measure等3个性能指标分别达到了81％、90％和85％,且该方法对消化道存在的蠕动、气泡及光照变化等不确定因素具有较强的鲁棒性,具有良好的性能.
作者：刘小燕；龚军辉；李向东；武伟宁；彭同胜 刊期： 2016年第03期
研究植入式人体通信方式中通信信号的衰减与不同耦合方式之间的关系.涉及的耦合方式包括电容耦合、电流耦合、正向容阻耦合和反向容阻耦合4种.通过建立等效电路模型进行仿真计算,以及在模拟体内环境的水模型中实验测量的方式,对20 MHz通信频率下不同耦合方式的通信衰减进行对比.仿真和实验的结果均表明,正向容阻耦合方式下通信的衰减小,分别为26 dB(计算值)和28 dB(测量值),而电容耦合、电流耦合和反向容阻耦合方式的通信衰减依次增大.这一结果反映出不同耦合方式之间的机制区别,同时意味着若将人体通信方式应用于植入式医疗设备中,正向容阻藕合方式将是好的选择.
作者：汪啸尘；张广浩；霍小林 刊期： 2016年第03期
将基于体感交互的控制方法引入骨折复位机器人,通过实验研究验证该方法的控制精度以及学习曲线,从而评估该方法的控制效果和学习的难易程度.利用Kinect采集操作者的手势以及手臂的运动状态作为控制参数,经计算机程序识别处理后生成机器人控制指令,从而控制机器人在模型骨上完成骨折复位操作.由6位操作者进行共计60次复位实验,得出复位精度和学习曲线数据.6位操作者的复位平均距离误差为(4.10 ±0.77)mm,角度误差为3.25°±1.11°.通过学习曲线分析发现,从第6次实验开始,操作所用时间显著缩短.将基于体感交互用的控制方法用于骨折复位机器人控制,不仅能够满足复位精度要求,而且操作学习时间短.该方法可为手术机器人的人机交互提供一种新的有效方法.
作者：苏永刚；孙志彬；朱罡；王豫 刊期： 2016年第03期
磁共振波谱(MRS)技术能够提供组织内部的代谢物信息,而且是一项能够在活体内无创伤测定代谢物浓度的技术.然而,不同的波谱量化算法会得到不同的计算结果.根据LCModel和TARQUIN这两种算法,采用21个健康志愿者的海马数据进行分析对比.采用图像分割和图像匹配的办法,实现CSI体素的自动选择.在LCModel和TARQUIN的对比中,首先比较参数start point对TARQUIN分析结果的影响,然后对比TARQUIN和LCModel分析的代谢物浓度比的相关性,后讨论TARQUIN和LCModel分析结果的平均偏差.结果显示,TARQUIN和LCModel有非常相似的模型信号.然而LCModel分析结果的基线比TARQUIN更加平滑.对于Ins/TCr、TNAA/TCr、Cho/TCr和Cho/TCr,TARQUIN和LCModel计算结果的相关系数分别为0.42、0.26、0.84、0.67.在代谢物浓度比Ins/TCr、TNAA/TCr、Cho/TCr和(Glu+ Gln)/TCr方面,TARQUIN分析结果总体比LCModel偏小.对于TNAA/TCr和(Glu+ Gln)/TCr,相对偏差为0.34和.032.Ins/TCr和Cho/TCr、TARQUIN和LCModel之间的平均偏差较小,不高于8％.LCModel和TARQUIN计算的模型信号较为接近,但代谢物相对浓度差别较大,TARQUIN分析的结果比LCModel分析的结果平均偏小,可比性较差.
作者：薛爱国；刘任远；徐令仪；张冰；孙钰；万遂人 刊期： 2016年第03期
高通量的荧光激活液滴分选技术在大规模生化试验中能够显著降低实验成本,缩短实验时间,因此在微生物菌株筛选、新药研发、高通量单细胞研究等众多领域具有广泛的应用.然而,目前使用的荧光激活液滴分选系统大多基于光学试验器件搭建,系统的灵活性、稳定性相对较差,搭建的技术门槛较高,限制了该技术在生命科学研究等领域的推广应用.设计一种集成化的荧光激活液滴分选系统,通过特定光路设计,系统所需的荧光激发和探测光路实现集成化、模块化封装,荧光激发和探测功能模块缩小到160 mm×143 mm×54 mm,大幅缩减系统体积.可以通过给普通显微镜增加功能模块的方式,快速实现分选系统的搭建,从而提高荧光激活液滴分选技术的易用性.相比现有文献报道的荧光激活液滴分选系统,成本下降到1/5,体积减小为1/40,有利于该技术的工业化推广.
作者：盛广济；朱君；樊瑜波；李昂 刊期： 2016年第03期
人工血管在临床上的需求不断增长,但问题也较普遍,特别是小口径人工血管植入后再狭窄率较高,其低通畅率限制了其临床应用.本文介绍了小口径人工血管构建研究的国内外发展动态,包括人工血管支架的制备及修饰方法,细胞及细胞外微环境在人工血管构建中的作用,并对小口径人工血管构建面临的问题及研究方向进行了讨论与展望.
作者：姜力；陈思原；王园园；王淑芳 刊期： 2016年第03期
基于模型的功能磁共振成像(fMRI)方法是新世纪以来在神经影像领域兴起的极具发展潜力的研究方法.相比传统的影像学方法,它可以深入探究特定的认知过程是如何在一个特定的脑区以及脑区环路中实现的,而不仅仅是标识某个任务活动的终激活脑区,并能揭示模型内部变量与神经影像数据之间的关联,为有效探测大脑功能活动提供重要手段.重点综述基于模型的fMRI方法的两类常用计算模型框架(单脑区建模包括强化学习模型和主观价值模型,脑区交互作用建模采用心理-生理交互作用模型),简述近年来该方法的应用状况和新进展,并讨论该方法的不足及未来发展趋势.
作者：陈富琴；张俊然；杨冰 刊期： 2016年第03期
近年来,由于饮食环境及社会老龄化等多方面因素,心血管患者越来越多,且在中低收入国家的发病率呈上升趋势.机械循环辅助装置(MCSDs)可辅助或替代人体天然器官的泵血及氧合功能,是挽救终末期心衰患者生命的重要治疗手段,临床需求十分迫切.但在中长期临床应用中,MCSDs中非生理性流场引起的血液机械损伤已成为其发展的严峻挑战.研究人员已开发多种体外模拟血液机械损伤的血液剪切装置(BSDs)来研究血液机械损伤,但其损伤机理到目前为止尚未得到很好的阐释.回顾具代表性的锥板型和环形库特流血液剪切装置及其优缺点,对目前主流的环形库特流血液剪切装置进行了较为详尽的阐述和对比分析,讨论装置中影响实验结果的重要因素,从间隙精度、流道设计、密封及支撑方式、温度控制等方面对血液机械损伤体外模拟剪切装置的发展提出展望.
作者：陈汐；尹成科；吴鹏；徐博翎 刊期： 2016年第03期
