张鹏；叶霞；樊瑜波；王振泽
传统CT图像分割在进行为重要的边缘分割时,复杂空洞和非血管区域特征运用单一约束条件,缺少持续性操作过程,降低了分割精度.提出一种约束持续的CT图像特征的高精度区域分割方法,通过灰度腐蚀运算和滤波处理,获取灰度直方统计结果,据此确定种子点选取原则,实现对血管的初步分割,在此基础上采用更新均值和种子点持续分割作为约束条件,更新均值和种子点持续分割直至无满足灰度区间像素点,实现对CT图像特征的高精度区域分割.以肝脏CT图像为例的分割实验结果说明,所提方法可降低肝脏分割时产生的空洞和非血管信息的提取概率,相较于手工方法与传统方法,本研究所提方法的分割精度较高.
作者：李定丽；蒋霜霜；周丹 刊期： 2018年第04期
针对变精度粗糙集在高维特征选择过程中对分类错误率β的过分依赖问题,结合遗传算法提出一种基于贝叶斯粗糙集的肺部肿瘤CT图像高维特征选择算法.首先提取3000例肺部肿瘤CT图像ROI区域的104维特征构造决策信息表;然后从全局相对增益函数的角度分析属性重要度,结合属性约简长度、基因编码权值函数三者的加权和构造一个适应度函数框架,提出以此为启发式信息的属性约简算法;后利用支持向量机进行分类识别.实验结果表明,本研究算法摆脱了阈值人工设置的束缚,并且在很大程度上提高整体性能,对肺部肿瘤计算机辅助诊断具有积极的推广价值.
作者：张飞飞；周涛；陆惠玲；梁蒙蒙；杨健 刊期： 2018年第04期
本研究提出了一种基于机器人操作系统( robot operating system ,ROS)的机械臂辅助超声扫描系统,旨在减轻超声医生的劳动强度,降低对操作者的依赖,标准化扫查流程,提高扫描操作的准确度和效率.系统由ROS、Kinect V2视觉传感器、六轴机械臂和超声采集装置等硬件平台组成.本系统首先利用 Kinect V2实时获取场景的RGB彩色和深度图像,经内外参标定、配准后形成RGB－点云数据用以充分描述三维空间信息.通过对点云进行去噪、分割、表面法向量分析和运动轨迹提取等系列处理,再经由坐标系统转换,本系统即可进行机械臂坐标系统下的路径规划,进而引导机械臂持超声探头到指定区域的表面实施扫描动作,完成超声影像的实时采集.结果表明,基于ROS搭建系统平台,结合Kinect V2视觉导航,本系统可引导机械臂夹持超声探头较快速、较准确、较稳定地到达待扫查区域,实现自主的超声图像采集.
作者：张娟；李锐；程威；秦浩；吴诗尧；刘立；倪东；陈思平；钱建庭 刊期： 2018年第04期
针对SD大鼠实验中线圈缺少冷却系统的问题,本研究通过电磁场仿真的方法优化线圈形状参数,设计了一套线圈液体冷却装置,通过传热分析确定液体流速与线圈表面温度的关系.在实验中对组装好的线圈进行感应电场和温度测试.实验结果表明本研究所制作的线圈感应电场参数与仿真参数相匹配,能很好的作用在实验动物上;冷却系统具有良好的冷却效率,在常温液压油冷却下,线圈表面温度能稳定在45℃以下,且其电阻并未出现较大变化,表明本研究研制的带有冷却装置经颅磁刺激线圈系统,可以满足较长时间重复刺激的要求.实验结果为重复经颅磁刺激动物实验及其未来应用提供重要的科学依据.
作者：郑志宇；张广浩；霍小林 刊期： 2018年第04期
针对传统血压计袖带使用给患者带来的不便以及现有的利用单一脉搏波传导时间( pulse wave translation time,PWTT)进行无创血压监测稳定性较差等问题,本研究提出基于心电信号(electrocardiograph, ECG)－电容积脉搏波信号( photoplethysmo graphy ,PPG)多特征参数融合的无创血压监测、检测方法,并设计相应的血压监测系统.系统通过采集ECG和PPG提取特征并建立血压计算模型.模型以PPG传导时间PWTT、PPG上升支时间与PPG周期之比λ和PPG峰峰值φ为自变量,实测血压值为因变量进行回归分析,得到收缩压(systolic blood pressure ,SBP)和舒张压( diastolic blood pressure ,DBP)回归方程,实现无袖带血压连续监测、检测.利用该方法对30名志愿者进行验证实验,结果显示,本系统所测SBP与实测SBP绝对误差均值Ed＝2.3067 mmHg,标准差SD＝1.4633 mmHg;DBP绝对误差均值Ed＝2.4133 mmHg,标准差Sd＝1.9894 mmHg,符合AAMI推荐标准.通过Bland－Altman一致性分析,本系统与水银血压计所测SBP、DBP相关系数分别为0.9878、0.9730,一致性界限分别为(－4.9300,5.6770)、(－6.1950,6.0620).实验结果证明,通过本方法可以实现无袖带血压的连续监测、检测,为便携式可穿戴设备血压实时监测及临床无袖带血压检测提供了可参考的实施方法.
作者：张大可；刘立红；王钢；蔡靖；胡新蕾 刊期： 2018年第04期
主动脉瓣二瓣化畸形( bicuspid aortic valuve ,BAV)是常见的先天性心脏病,会导致升主动脉扩张、主动脉瘤、主动脉夹层等并发症,给致命性临床事件发生埋下隐患.与正常三叶式主动脉瓣相比,主动脉瓣二瓣化畸形会极大地改变血液从左心室射入主动脉的状态,破坏主动脉中生理状态的旋动流,改变主动脉的正常几何形态及生理功能.血流动力学环境的异常改变会引起瓣膜钙化、血管壁细胞衰退,致使瓣膜的力学性能显著降低,从而加速BAV疾病恶化.本研究旨在综述血流动力学因素在主动脉瓣二瓣化畸形及其并发症发展中的作用.
作者：张鹏；叶霞；樊瑜波；王振泽 刊期： 2018年第04期
癫痫发作预测的主要研究为检测发作前期状态.尽管癫痫发作预测研究众多,其准确率也在不断提升,但其应用于临床分析还为时过早,主要原因在于缺乏令人信服的统计检验和实验可重复性.基于此,本研究回顾了癫痫预测算法研究框架,从信号采集到性能评价等,着重于信号处理和信号识别,讨论提出优化癫痫预测模型框架,用于实现更准确可靠的发作预测.
作者：韦晓燕；周霖；周毅 刊期： 2018年第04期
胶质母细胞瘤是人类常见的且恶性程度极高的一种脑部肿瘤.大量研究表明长链非编码RNAs (long non－coding RNAs,lncRNAs)在GBM的进程中发挥着重要的作用.本研究通过整合lncRNA－miR-NA／mRNA－miRNA 关系对和GBM 表达谱数据,构建GBM 相关的内源竞争 RNA ( competing endogenous RNA,ceRNA)背景并分析网络中lncRNAs和mRNAs的拓扑属性.然后,我们筛选度和中介中心性前5%的节点作为hub节点,进一步构建GBM中lncRNAs介导的hub－ceRNA网络并分析预测网络中lncRNAs的功能,从而识别GBM诊断和治疗相关的靶点基因.本研究进一步加深对GBM中lncRNAs功能研究的认识,识别出新的GBM风险基因和潜在的治疗靶点.
作者：李乾鹏；嵇江淮；安奕；李黎；赵磊；李冬果 刊期： 2018年第04期
生物特征信号在频域内很容易受到干扰,固定阙值的提纯算法在实际应用中,受到多类干扰信号影响,导致提纯困难.本设计基于自适应时频分解的生物特征信号提纯算法,构建生物信号采集模型,对生物信号在时域和频域内进行特征分解,得到单分量特征.设计匹配滤波检测器估计出生物信号频域特征系数,将解析信号代入滤波器中,进行实时滤波处理,得到生物特征信号的基本分量.用提取出的信号分量的时频分布进行时域信号的重建,获得提纯后的生物信号分量.实验结果表明,在强噪声干扰下,所设计的提纯算法具有较好的去噪和检测性能.与传统提纯算法相比,检测效率提高了8.5%以上,为生物复杂信号的研究奠定了理论基础.
作者：孙湘；华钢 刊期： 2018年第04期
本研究基于Capon波束形成算法提出适用于二维发射声场的Capon窗、并结合余弦窗提出这两种窗复合的加权方法.使用Field II对含噪声场进行加权仿真.在深度150 mm时,使用Capon窗加权仿真的分层阵列波波束形状清晰可见,这种方法有效的抑制了噪声,边缘旁瓣幅度相对含噪声场下降了15 dB.复合权方法集中了这两种方式的优点,在抑制噪声的同时也对边缘声场沿y轴方向的尾影具有一定的抑制作用.
作者：刘冬雪；彭虎；韩志会 刊期： 2018年第04期
整理归纳医院现有医疗设备档案信息,与其中医疗设备全生命周期过程管理信息、医院信息系统(HIS)中涉及医疗设备的诊疗信息相结合,运用数据挖掘方法,建立医疗设备购置前既往设备数据层次比较回归模型,建立了一种可量化的增置同类医疗设备的指标评估体系,整合档案资源,提高档案管理水平.
作者：吕恒勇；李心蕊；朱宏亮；王慧泉 刊期： 2018年第04期
为了对不同内固定系统参数在不同愈合时期下对内固定系统的影响进行评估,本研究通过对一名健康志愿者胫骨进行CT扫描,利用Mimics、Geomagic studio、Abaqus等软件建立胫骨骨折钢板内固定实体模型,采用正交试验设计的方法对不同因素水平进行组合,观察加载后不同组合的接骨板、螺钉上的大等效应力及内固定系统的大轴向位移.结果表明,内固定系统在愈合初期与愈合后期的力学环境差异较大,愈合初期过早负重易导致强度失效而造成断裂,愈合后期的断裂是由于疲劳所引起的;不同愈合时期,不同因素对不同评价指标下的影响主次顺序也不同,接骨板及螺钉的尺寸对内固定系统的影响大,螺钉布局中螺钉数量及接骨板工作长度也产生较大的影响.
作者：方润心；纪爱敏；龙登燕；盛伟；陈长胜 刊期： 2018年第04期
为了解决表面肌电信号混迭导致的手部运动意图识别率较低的问题,提出了一种基于改进的人工蜂群优化盲源有序分离算法.本算法以表面肌电信号的规范四阶累积量作为代价函数,使用改进的人工蜂群优化算法代替传统的梯度算法对代价函数进行优化,并以代价函数绝对值的降序逐次提取出源信号;对于肌电信号的非平稳性及易受干扰的问题,采用一种基于小波包变换和样本熵的特征提取方法,并与表征肌电信号细节和强度的特征峰度、偏度、肌电积分值组合构建特征向量,训练二叉树支持向量机分类器.实验结果表明,采用表面肌电信号的盲源分离预处理与组合特征提取的方法识别六种手部运动意图,平均准确率达到93.33%.
作者：石军梅；王从庆；左超 刊期： 2018年第04期
传统使用脉搏波测量血压的方法存在准确率较低和特征点难以提取的问题.针对这些问题,本研究首先提出脉搏波分解算法,将脉搏波分解为三个钟型波复合的形式,由此获取到准确的脉搏波传播时间;之后提出混合特征卷积神经网络模型ABP－net,该模型将脉搏波传播时间特征和使用一维卷积自动提取的脉搏波波形特征相结合对动脉血压进行预测.后使用ABP－net对MIMIC III中15个患者的血压进行预测.实验结果表明,ABP－net能够有效地提取脉搏波波形特征而且对血压的预测精度更高.
作者：张佳骕；顾林跃；姜少燕 刊期： 2018年第04期
当前运动员上肢表面肌疲劳特征分析方法直接采用肌电图时间序列信号作为分析依据,忽略了时域与频域相关参量的计算,分析结果与实际情况吻合度较低、分析能耗高.针对该问题,提出基于表面肌电的运动员上肢肌疲劳特征分析方法.对运动员上肢肌肌电信号进行采集记录,采用Mega Win软件将采集的肌电信号传输至计算机.根据计算机计算分析得出一维肌电图时间序列信号,据此对时域分析中的积分肌电、均方根振幅和频域中的平均功率频率、中心频率进行计算.将计算结果作为运动员上肢肌疲劳特征分析依据,利用统计分析法得到时域和频域所包含的参量间关系以及参量与运动员上肢肌疲劳间关系,同时使用SPSS软件统计分析时域参数和频域参数间差异性,完成运动员上肢肌疲劳特征分析.实验结果表明,运动员上肢肌大肌力不同负荷下手腕屈肌和伸肌表面肌电(surface electromyography ,sEMG)的平均功率频率和中心频率随时间的增加,下降趋势明显;所有上肢肌未出现负荷减少的状况.本文方法分析结果与实际情况吻合度高、分析能耗低.
作者：王蒙；姚海霞 刊期： 2018年第04期
硅橡胶的凝胶速率往往决定着硅胶产品的生产效率,因此我们特别针对硅橡胶双组分的配比及环境温度对凝胶速率的影响进行了定量化地研究.结果表明,A:B＝1:1时凝胶速度快;环境温度的升高可提高凝胶的速率.我们发现,钠基蒙脱土的加入能够加快硅橡胶的凝胶速率,而且有机蒙脱土具有较好生物相容性,因此,加入钠基蒙脱土的硅橡胶将在3D打印生物医用材料中将得到广泛地应用.
作者：张翼飞；周超；张治国；邓林红 刊期： 2018年第04期
目前在国内皮肤疾病的临床诊疗中,皮肤三维成像仍然是一个未被解决的问题,我们因而提出用甚高频超声对皮肤三维成像.用中心频率为50 MHz的机械三维超声探头采集正常人前臂上侧皮肤切片,用光线投射算法和可视化工具包重建前臂上侧皮肤.重建100张576x760像素的图像所需的时间为1.1 s,三维重建图能够清晰的显示皮肤的表皮、真皮、真皮纤维和皮下组织,通过体数据的任意切面可以清晰的观察到血管的形态、走向及血管内红细胞散射斑点.甚高频超声皮肤三维成像克服了传统成像方式在皮肤成像中的不能兼顾深度和精度的缺点,对于皮肤疾病的诊断以及皮肤手术指导具有重要意义.
作者：王韬；王文赛；宋学东；高璇；齐珊；王延群；杨军 刊期： 2018年第04期
脑卒中患者的语言障碍使得他们无法表达自己的意图,给患者的治疗和生活带来了巨大的困难.为了改善患者的语言状况,便于家人和看护人员的看护,本研究利用脑机接口技术设计实现了一种服务于脑卒中患者的语音看护系统.该系统利用Alpha波实现异步的工作方式,患者可以自主地选择何时启动系统运行;利用对稳态视觉诱发电位(steady－state visual evoked potential,SSVEP)信号的分析实现患者语言意图的识别;利用语音合成技术完成患者语言的语音表达输出.该系统的在线实验结果证实了该系统的可行性与有效性,四名被试者可以利用Alpha波控制系统的启动与空闲,系统启动后再利用SSVEP信号控制自身的表达意图,控制准确率高达90%以上.
作者：高诺；杨玉娜；翟文文；高枫；王蕴辉 刊期： 2018年第04期
为了实现搏动式血泵的驱动,设计了一种新型电磁驱动装置.基于模拟体外循环实验对装置进行相关的可行性实验研究.研究结果表明:驱动线圈结构设计过程科学合理,且驱动力规律满足血泵驱动要求;平均灌注压与驱动电流的线性拟合方程为y＝33.074x+6.6563,R2＝0.9784,表明该驱动装置能够按照设定的压力值输出搏动流以满足实际应用需求.装置的驱动效率为21.83%.研究表明我们所设计的新型驱动装置能够作为搏动式血泵驱动.
作者：张磊；葛斌；方旭晨；张少伟；魏凌轩；伍进平 刊期： 2018年第04期
针对基于范数优化的多目标动态荧光分子重建稀疏性不足、定位精度低的问题,本研究提出了基于块稀疏贝叶斯学习的重建方法.该方法利用多观测动态荧光信号共享相同稀疏结构的特点,充分挖掘了信号的时空相关性信息和分块稀疏特性,将多观测模型联合稀疏重构问题转化为块稀疏贝叶斯学习问题,通过稀疏贝叶斯框架下的相关向量机稀疏学习模型获取稀疏解.实验结果表明,本研究算法相较于传统压缩感知算法具有更高的稀疏度和定位精度.
作者：臧青杨；陈春晓；杨俊豪；李东升 刊期： 2018年第04期
生物医学工程研究杂志
主管:山东省科学技术协会
主办：山东生物医学工程学会 山东省医疗器械研究所 山东省千佛山医院
