高清河；刚晶；王和禹；刘海英
本文介绍了西南医科大学医学信息与工程学院医学仪器原理课程教学活动中开展的各项教学改革实践.教学团队调整理论教学内容,运用多种教学方式,对实验项目和实验方式进行改革,进行了以形成性评价为中心的考试改革探索,加强了学生的创新精神和实践能力,效果显著,得到学生的高度肯定.
作者：黄志伟；钟丽莎；万江中 刊期： 2018年第02期
目的 心音信号中的杂音成分可以反映心脏结构缺损等异常情况.本文提出一种心杂音分割及分析方法用于先心病杂音信号的识别.方法 为去除临床采集心音信号中的噪声干扰,采用基于频率切片小波变换的降噪新方法提高听诊精度.然后采用特征矩波形分析方法分割并提取心脏杂音间期信号.后对心脏杂音间期心音信号提取心音梅尔尺度特征参数.结果 通过临床采集的32例正常和16例室间隔缺损心音数据进行实验,计算心脏杂音间期片段提取特征参数的平均值和标准差,得到正常及室间隔缺损患儿心音数据的梅尔尺度特征参数范围.结论 该方法可以在心脏收缩杂音期有效识别室间隔缺损心音信号特征,对于舒张杂音期信号尚需进行多角度特征提取及分析.该方法可以为典型先心病筛查及监控提供有效参考.
作者：房玉；江钟伟；王海滨；陶婷 刊期： 2018年第02期
目的 研究机械牵张作用对大鼠小梁网细胞蛋白组学的表达影响.方法 实验对象选用对数生长期的大鼠小梁网细胞.采用FX-5000牵张应力加载系统拉伸细胞,提取细胞全蛋白后进行基于鸟枪法的质谱测试和蛋白质的鉴定.运用微阵列显著性分析(significance analysis of microarray, SAM)方法分析实验组和对照组的蛋白组学差异;对差异蛋白进行基于Gene Ontology(GO)的功能注释、富集和Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)通路富集并筛选出显著富集的蛋白.结果 SAM法筛选出差异蛋白共计57种,均表达上调,分布在细胞各个区域,参与细胞发育、免疫调节、刺激反应、代谢、细胞黏附等过程.其中24种显著富集在9个隶属生物学过程的GO term中,进一步KEGG通路富集分析显示热休克蛋白和核糖体蛋白显著富集在内质网蛋白加工通路和核糖体通路中.结论 机械牵张对大鼠小梁网细胞的蛋白质表达影响区域广,过程复杂.富集分析说明热休克蛋白和核糖体蛋白在牵张刺激下的应答保护和眼压调控中起到了重要作用.
作者：吴倩；李姗姗；刘志成 刊期： 2018年第02期
目的 优化设计生物气溶胶监测仪的测量腔结构,增强测量腔结构对样本流的约束能力,从而提高生物气溶胶监测仪的检测精度.方法 根据生物气溶胶监测仪测量腔各部件的结构特点,针对测量腔喷嘴喷口的形状(圆、扁),出口针的长短(22 mm、34 mm),出口流量(1 L/min、2 L/min、2.83 L/min、5 L/min、10 L/min)设计了几组不同部件的参数,并类比流式细胞仪技术中的三维液力聚焦,引入鞘气聚焦结构,设计了四组鞘流与样本流的速度(v样=9m/s,v鞘=3m/s;v样=9m/s,v鞘=4.5m/s;v样=9m/s, v鞘=1.4 m/s;v样=9 m/s,v鞘=0).使用SolidWorks软件对生物气溶胶监测仪测量腔进行设计.基于ANSYS的ICEM与Fluent软件,对测量腔内样本流与鞘流的分布情况进行仿真,对比分析生物气溶胶监测仪在不同情况下腔室内的鞘流与样本流的流动情况与收束段二者的收束情况.结果 在v样=9m/s, v鞘=1.4 m/s,使用圆喷嘴、长出口针,出口流量为2.83 L/min 时,测量腔对样本流的收束效果好.结论 鞘气结构、喷嘴形状、出口针长短、出口流量大小4种因素均对检测精度有显著性影响,优化后的鞘气聚焦结构能够有效提高生物气溶胶监测仪的检测精度,为该类装置的性能优化提供了理论依据.
作者：董正阳；陈锋；程智；杜耀华；吴太虎 刊期： 2018年第02期
目的 分析大腿截肢患者的硅胶套材料属性,对支撑期残肢与接受腔之间接触面的力学分布的影响,为大腿假肢适配方案中硅胶套的选取提供参考.方法 利用计算机断层扫描技术获取大腿截肢患者残端与接受腔的断层图像,通过影像学信息和工程学方法,分别获取接受腔、硅胶套、残肢、骨骼等结构的三维模型;根据角度变化调整模型,获得初始接触期、负荷反应期、站立中期、站立末期、摆动前期5个时相的组装模型;根据三维动作捕捉系统Motion和Kistler三维测力平台测得的地面反作用力及髋关节角度变化的结果,对5个时相下大腿假肢模型分别进行有限元非线性接触分析;在此基础上,模拟分析了硅胶套不同弹性模量的变化对残肢表面等效应力以及剪切应力分布的影响.结果 穿戴不同弹性模量的硅胶套时,残肢所受大等效应力以及大剪切应力在初始接触期、负荷反应期、站立中期、站立末期时相时出现在残肢内侧和接受腔口型边缘对应的残肢位置,在摆动前期时相时则出现在残肢内侧、接受腔口型边缘对应的残肢位置和坐骨周围等位置.当硅胶套弹性模量在0.98~2.70 MPa范围内变化时,在摆动前期残肢所受等效应力变化范围为13.85~23.55 kPa,大剪切应力变化范围为7.82~13.46 kPa,而其他时相基本一致.结论 硅胶套的力学特性影响大腿假肢残肢与接受腔之间接触面的受力分布,摆动前期残肢所受大等效应力与大剪切应力随硅胶套弹性模量变化大,在实际适配过程中需注意.
作者：李亚楠；钱秀清；孙翠莲；刘志成 刊期： 2018年第02期
目的 中心动脉压比外周动脉压对心血管终点事件具有更好的预测价值,本研究的目的是分析高血压人群中心动脉压和肱动脉压的差异.方法 研究对象为640名(46岁±8岁)无明显心血管病体检者,根据肱动脉压分为高血压组和非高血压组,计算两组人群的中心动脉压和肱动脉压的脉压比值,来描述两动脉压的差异,通过逐步多变量线性回归分析确定脉压比值的独立影响因子.结果 年龄和高血压是脉压比值的独立影响因子.随着年龄的增加,脉压比值不断增大.与非高血压人群相比,高血压人群脉压比值显著增加(P<0.05).对研究人群按照肱动脉收缩压进行风险等级划分,不同风险等级之间中心动脉收缩压的分布存在大量的重叠.结论 中心动脉压不能由肱动脉压完全代替,准确评估中心动脉压可能提高对心血管事件的识别,完善对高血压人群的健康管理.
作者：彭文超；杨剑；吴璋洋；马祖长；孙怡宁；张永亮；郑延松 刊期： 2018年第02期
表面增强拉曼光谱(surface enhanced Raman spectroscopy,SERS)作为一种新兴的、具有超高灵敏度无标记指纹的高级痕量分析技术,与微流控芯片相结合用于光流体检测可以实现快速、无损伤检测分析.稳定、重现、高强度、高灵敏度的SERS信号是获取有效生物传感信息的首要条件.大量研究表明,可控性金属纳米粒子聚集体或纳米颗粒阵列对产生上述SERS信号至关重要.本文综述了利用电场、磁场形成可控性金属纳米粒子聚集体、固体SERS活性基底对高灵敏度SERS信号的增强和重现作用,固态SERS活性基底对其体表面积的增加作用,以及SERS生物传感器在临床免疫测定中的应用等方面的研究进展,为进一步深入研究贵金属纳米结构对SERS信号的增强、重现机制,特别是SERS生物传感器的应用提供参考,同时也为通过优化设计固态SERS活性基底进而实现便携、智能的SERS生物传感器系统提供一定的科学依据.
作者：刘江涛；洪昕 刊期： 2018年第02期
目的 建立幼猪体外循环(cardiopulmonary bypass,CPB)模型,观察CPB灌注流量发生改变期间,脑灌注流量和局部脑氧饱和度(regional cerebral oxygen saturation,rSO2)的变化,从而探索CPB灌注流量对脑血流量自我调节的影响,以期为婴幼儿CPB合理的灌注管理、预防脑缺血提供理论依据.方法 12只幼猪按照随机表分为3组,对照组、高流量组(H组)、低流量组(L组).建立单泵双管CPB灌注模型,用血流检测仪直接检测灌注管路流量反映不同流量下脑动脉内血液灌注的变化,并采用近红外分光广度检测技术(near infrared reflectance spectroscopy,NIRS)监测幼猪CPB模型中rSO2的变化.在CPB开始前10 min、CPB开始后10 min、升主动脉阻断后30 min和升主动脉开放后10 min 4个时间点检测血清S100钙结合蛋白B(S100 B)浓度.分别进行苏木精-伊红(HE)染色、尼氏染色观察海马CA区组织学变化.结果 在主动脉阻断期间,H组脑灌注流量[(30.8±9.9)mL/(kg·min)]较L组[(19.0± 7.4)mL/(kg·min)]有增高趋势但无统计学差异(P=0.072),且该时间点 H组 rSO2值(52.65% ± 3.1%)显著高于L组(47.3% ±3.3%)(P<0.05).海马组织学变化及血清S100 B蛋白水平无组间差异.结论 在小型猪体外循环灌注模型中,脑动脉内流量及局部脑氧饱和度监测提示脑血流压力/血流自我调节减弱,高流量组脑灌注效果优于低流量灌注.
作者：姚婧鑫；魏新广；王小龙；李勇男；龙村；林栓同；梁影；姜福清；管玉龙 刊期： 2018年第02期
目的 血压是人体基本生命体征,是临床病情判断的重要依据之一,本文基于新版的多参数重症监护数据库MIMIC-Ⅲ(Medical Information Mart for Intensive Care),研究比较无创和有创血压测量的一致性.方法 提取了11671例患者同时测量的226093对无创和有创血压测量数据,采用探索性数据分析技术,从年龄和血压分层的角度对比了有创和无创测量结果的一致性,从ICU死亡率判别的角度,分析了两种方法在危重患者病情判断方面的差异性.结果 收缩压在[80~120]mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)范围内,有创和无创测量结果的一致性较好;低于80 mmHg,无创高于有创,偏差随血压下降呈增大趋势;高于120 mmHg,无创低于有创,偏差随血压升高也呈增大趋势,Bland-Altman图显示两种测量方法存在难以消除的比例性偏倚.不同年龄分层的收缩压对照分析也呈现相同的现象.从ICU死亡率看,收缩压在低血压片段(<80 mmHg)的有创和无创结果存在显著性差异,无创血压所对应的死亡率明显高于有创血压,而基于平均压的判断,无创与有创结果基本一致,在各个血压段的死亡率不存在显著性差异.结论 本研究基于大样本临床数据进一步验证了示波法无创血压测量技术的局限性:在各个年龄段,正常血压范围,无创和有创测量方法差异不大,但当血压异常时(无论是高血压还是低血压),二者差异较大,且呈增大趋势;从判断预后的角度而言,无创和有创平均压的结果较一致,比收缩压更适合用于指导ICU患者的治疗.
作者：范勇；李沛尧；张楠；刘晓莉；张政波；曹德森 刊期： 2018年第02期
电动轮椅已广泛用于改善运动障碍患者的行动能力,而严重运动障碍患者因丧失运动功能而无法实现自行控制轮椅.为解决这一问题,基于脑-机接口(brain-computer interface,BCI)的控制策略被引入轮椅控制中.基于稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potential,SSVEP)的脑-机接口因具有高的信息传输率和较少的用户训练在脑-机接口领域备受关注.因此,本文综述了稳态视觉诱发电位脑-机接口驱动轮椅的现状,描述使用它们的人群,控制方式,脑控轮椅的特征提取和分类方法,以及系统性能评估方法.后,讨论了这一领域目前面临的挑战以及研究方向.
作者：陈小刚；徐圣普 刊期： 2018年第02期
目的 选择已配准后的多聚焦医学图像以及MRI/CT灰度图像为实验素材,以探究不同的融合策略对图像融合效果的影响.方法 在对多模态医学图像融合时,低频融合分别采取了加权平均、取极大值法、区域能量以及区域方差的对比实验.高频融合分别采取了区域能量、区域方差以及滤波后基于邻域窗口的一致性检验的对比实验.结果 通过对融合图像主观(融合效果)与客观(灰度直方图、边缘提取、性能评价)对比分析,找到了多模态医学图像融合的优融合策略.结论 当低频选择局部区域方差融合,融合后的图像轮廓清晰、边缘较完整;而高频选择滤波后基于邻域窗口的一致性检验,融合后的图像更好地保留和加强了源图像的细节信息.
作者：高清河；刚晶；王和禹；刘海英 刊期： 2018年第02期
目的 探究左心室流腔与主动脉轴线所呈角度对主动脉瓣力学性能的影响.方法 依据从华中科技大学同济医学院附属协和医院获得的患者CT图像上的心室流腔角度大小,通过3D打印技术制作心室流腔角度分别为0°、16.5°和30°的3组主动脉根部模型.然后将人工生物瓣安装在主动脉根部模型上,在Vivitro心脏-血管模拟实验系统中进行不同心输出量条件下的脉动流实验.心率设定为70次/min,脉动流流动速率分别为2、3、4、5、6、7 L/min的条件下,测试瓣膜的跨膜压差、反流比和有效开口面积.在每个脉动流流动速率条件下测试10次,取平均值.结果 不同心室流腔角度模型之间,生物瓣的跨膜压差存在差异但均符合国家标准GB 12279-2008/ISO 5840:1996,即小于10 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa).对于心输出量较低的情况,较小的心室流腔角度有助于反流比的下降,较大的心室流腔角度有助于增大瓣膜的有效开口面积;而对于心输出量较高的情况,较小的心室流腔角度有利于瓣膜有效开口面积的增大.结论 手术时,医生可根据患者的各项参数大小选择合适的心室流腔角度.
作者：顾兆勇；刘桂梅；潘友联；乔爱科 刊期： 2018年第02期
目的 设计基于背向散射信号来评判骨密度情况的便携式超声骨密度仪,为实现超声骨密度仪的低成本和便携性提供一种解决方案.方法 使用现场可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)作为主控以控制整个系统正常工作,配合信号调理、高速模数转换器(analog-to-digital converter, ADC)和USB传输电路,来实现高压脉冲控制模块、增益控制模块、信号采集、数据传输.后对系统噪声和采集到的背向散射信号进行测试,并用松质骨样本进行骨密度测量的测试.结果 系统整体尺寸为15 cm×10 cm×3 cm,数据传输速率可达60 MB/s,噪声水平低.结论 设计了一种USB接口的便携式背向散射超声骨密度仪,在USB接口供电时,可以有效地获取背向散射信号.
作者：付思东；唐国扬；俞政涛；刘晓宙；何爱军 刊期： 2018年第02期
目的 有限元分析已广泛应用于个性化椎间融合器生物力学的评价和优化.针对有限元建模过程中存在的耗时长、计算要求高、参数选择依赖主观经验的问题,本文研究有限元建模因素对仿真结果的影响,为提高个性化椎间融合器生物力学评价中有限元建模效率提供科学依据.方法 以L3、L4节段腰椎融合器设计与优化为例,选择韧带模拟方式、模型网格大小、椎体皮质骨厚度、椎体松质骨材料赋值、椎体小关节摩擦系数、融合器与椎体连接方式六种不同建模因素作为分析对象,根据相关文献中对不同因素的处理方法,采用正交实验设计建立18个有限元模型,比较不同因素对计算结果影响.结果 采用融合器上的大von Mises 应力为分析指标时,韧带模拟方法、椎体小关节摩擦系数、融合器与椎体连接方式对计算结果有显著影响;采用椎间融合器大沉降位移为分析指标时,韧带模拟方式、融合器与椎体连接方式对计算结果有显著影响;在满足一定条件下,网格大小、皮质骨厚度、松质骨材料属性对上述两种指标的影响不显著.结论 在本文所研究的腰椎融合器有限元建模的6个因素中,韧带的模拟类型、椎体小关节间摩擦系数、融合器与椎体连接方式是需要重点考虑的因素.本文提出的基于正交实验设计的评价建模因素影响的方法,可以为个性化植入介入器械有限元建模过程的参数优化选择提供参考.
作者：王泽宇；张琳琳；张明峥；蒲放；王豫 刊期： 2018年第02期
目的 舌诊客观化是中医现代化的重要内容之一,其中舌苔的量化描述是其重要指标.传统的舌苔薄厚分类只是定性地将舌苔分为薄厚两类,缺乏定量描述.本文提出一种灰度共生矩阵和小波纹理特征提取结合的方法.方法 首先采用Daubechies2正交小波对舌图像进行一级小波分解,并求3个细节子图的平均值和方差作为特征,然后结合灰度共生矩阵在一级小波分解后的近似子图中提取三个方向的对比度、逆差距、能量和相关性作为补充特征,在此基础上训练支持向量机(support vector machine,SVM)分类器,对舌苔薄厚进行定性判断,同时建立支持向量回归(support vector regression, SVR)模型对舌苔薄厚定量分析.结果 实验采取200例舌象样本,其中100例薄苔,100例厚苔,选取其中60幅薄苔和60幅厚苔样本进行分类器训练,其余80例样本作为测试.结论 实验结果表明,与传统的小波纹理特征提取方法相比,本文提出的方法能够提升舌苔薄厚的分类效果,并在定量分析中取得较好的结果.
作者：刘斌；胡广芹；张新峰；冯利；李泉旺 刊期： 2018年第02期
对脑电信号的研究,不仅可以提高人们对大脑的认知程度,还能够建立大脑与外界沟通的新途径.本文从运动想象脑电信号的特点出发,首先概述了近年来运动想象脑电信号分析与处理算法的发展状况,及脑电信号的特点;然后,着重分析了近年来常用的运动想象脑电信号特征提取与识别方法相关处理算法的优势、不足及其适用条件,包括功率谱分析法、小波分析法、样本熵法和共同空间模式法,以及线性判别、支持向量机等4种分类器;后,总结了目前运动想象脑电信号处理算法发展中存在的识别种类单一,识别率不高,自适性不足等问题,探讨了运动想象脑电信号进一步研究的思路.
作者：裴一飞；杨淑娟 刊期： 2018年第02期
目的 设计了一款可测量桡骨、胫骨两部位超声骨密度测量仪以实现人体骨密度的精确测量,并通过分析其与双能X-ray吸收法(dual-energy X-ray absorptiometry,DEXA)测量结果的相关性,验证其有效性.方法 超声探头的设计基于超声轴向传播技术,采用双发双收测量原理.探头前端内嵌体表温度传感器用于测量被测部位的温度,通过体表温度值修正超声测量结果.实验招募了25名志愿者(35.5岁± 11.7岁),均通过本设备测量桡骨远端1/3处、胫骨1/2处超声特征参量(SOSFAS-radius、SOSFAS-tibia)值,同时,通过DEXA测量腰椎L2-L4段骨密度(bone mineral density,BMD).皮尔森相关性系数用于评估SOSFAS-radius,SOSFAS-tibia和BMD之间的相关性.结果 SOSFAS-radius、SOSFAS-tibia与BMD相关性分别为r=0.68(P<0.001),r=0.77(P<0.001).结论 该设备的测量结果与DXEA的测量结果显著相关,同时,低成本、便携性使得该设备易于普及推广,为骨质疏松的大样本人群筛查提供了一种有效的手段.
作者：许杨；陈焱焱；丁增辉；徐玉兵；马祖长；孙怡宁 刊期： 2018年第02期
北京生物医学工程杂志
主管:北京市卫生健康委员会
主办：北京市心肺血管疾病研究所
