首页期刊导航|北京生物医学工程
期刊信息/Journal information
北京生物医学工程
北京市心肺血管疾病研究所
北京生物医学工程

北京市心肺血管疾病研究所

孙衍庆

双月刊

1002-3208

llbl@public3.bta.net.cn，llbl910219@126.com

010-64456508

100029

北京安定门外安贞医院

北京生物医学工程/Journal Beijing Biomedical Engineering北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是综合性学术期刊，主要刊登人工器官、生物材料、生物力学、生物信息与控制、生物医学测量、医药工程、生物工程、中医工程、计算机在医学中的应用、医疗器械等方面的理论研究和最新成果。适合从事生物医学工程的科研、工程人员及临床医生阅读，面向国内外公开发行。
正式出版
收录年代

    基于偶极子成像和3D卷积神经网络的源域运动想象解码方法

    李明爱李翔宇
    441-450页
    查看更多>>摘要：目的 为充分保留和利用运动想象(motor imagery,MI)时偶极子的时空信息,本文提出一种新的偶极子成像(dipoles imaging,DI)结合3维卷积神经网络(3D convolutional neural network,3DCNN)的源域MI解码方法(DI-3DCNN).方法 首先,基于脑源成像(electroencephalography source imaging,ESI)技术计算运动想象脑电信号的偶极子源估计;接着,获取每类MI任务的平均偶极子源估计,基于数据驱动自动选择每类任务中偶极子激活水平较高且最大区分于其他任务的时刻作为中心采样点,再对中心采样点进行前后延伸并按任务顺序组合,形成感兴趣时间(time of interest,TOI);其次,选择覆盖高激活偶极子的Desikan-Killiany(DK)神经分区,并对局部保持投影方法(local preserving projection,LPP)增加DK分区约束,获得一种改进的有监督LPP(LPPDK);进而,基于LPPDK分别将所选择左、右半脑分区内的偶极子坐标从3维(three dimensional,3D)降成2维,获得具有神经生理先验信息的偶极子2D坐标,再结合TOI内各采样点处偶极子的幅值信息进行成像,并进行插值、下采样操作,得到偶极子的2D幅值图;随后,将TOI内偶极子的2D幅值图按时间顺序堆叠,获得左、右半脑的3D偶极子特征图,并将其作为网络的输入数据;最后,根据输入数据的特点,设计一种双分支3D卷积神经网络(dual-branched 3DCNN,DB3DCNN)实现MI解码.结果 基于BCI competition IV 2a数据集进行实验研究,取得了86.50％的平均解码准确率.结论 基于DI所得3D偶极子特征图能够较好地保留偶极子的最佳激活时间、程度及生理空间信息,且与DB3DCNN性能匹配.

    运动想象脑源成像局部保持投影卷积神经网络Desikan-Killiany分区

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    穿刺针表面涂层对微创旋切系统穿刺力的影响

    常向同叶萍李琪常兆华...
    451-457页
    查看更多>>摘要：目的 乳腺微创旋切手术是治疗乳腺肿瘤的有效方式,术中需将穿刺针刺入到病灶下方进行取样,穿刺针的表面特征与穿刺过程中的穿刺力和稳定性息息相关.对穿刺针表面进行优化可以很好地降低穿刺力和穿刺力的波动,因此本文探究穿刺针的表面涂层对穿刺过程的影响.方法 通过在穿刺针表面覆盖特氟龙涂层的方法,改变穿刺针的表面特征,分别制作常规针、涂层针与喷砂涂层针.其中常规针是不进行表面处理的穿刺针,涂层针为覆盖有特氟龙涂层的穿刺针,而喷砂涂层针是指在喷涂特氟龙涂层之前利用高压将磨料打到穿刺针的表面,起到增加涂层附着力的作用.实验对象选用富含脂肪的猪肉组织与富含纤维结缔的牛肉组织,使用三种穿刺针分别对两种实验对象进行多次穿刺实验,探究有无涂层的穿刺针对穿刺过程的影响;利用ANSYS仿真软件对不同表面处理的穿刺针进行受力分析.选用脂肪组织为模拟对象,通过仿真计算得到涂层针、喷砂涂层针与常规针的针体表面受力分布云图以及最大受力值.结果 常规针、喷砂涂层针与涂层针穿刺力的猪肉、牛肉实验结果表明,涂层针的穿刺力(1.239 N、3.926 N)和穿刺稳定性均优于常规针与喷砂涂层针;仿真结果表明涂层针的针体受力(3.0426 MPa)明显小于常规针和喷砂涂层针.结论 在穿刺针表面覆盖涂层可以有效降低穿刺力和穿刺力的波动,提高进针的稳定性.

    穿刺针涂层穿刺力ANSYS微创

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    硬脑膜修复生物膜的大鼠原位脑植入局部神经毒性评价方法

    邵安良王小蕾张勇杰陈亮...
    458-463页
    查看更多>>摘要：目的 采用大鼠原位脑植入模型评价硬脑膜修复生物膜的局部神经毒性,旨在建立脑部原位植入局部神经毒性评价方法.方法 选择硬脑膜修复生物膜为研究对象,以上市同类产品为对照品,经大鼠原位脑植入,获取包含颅骨、硬脑膜、植入材料及其周围大脑组织的标本.采用苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色、Fluoro-Jade C(FJC)特殊染色与胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)免疫荧光考察植入物周围脑组织的局部组织学反应、神经元降解退行性变与星形胶质细胞增生来综合评价植入物的潜在神经毒性风险.结果 植入4周、13周、26周后,与对照品相比,供试品的局部组织学反应均为无刺激反应;FJC染色单位面积阳性细胞数量不存在显著性差异(P>0.05),提示供试品的神经元降解程度与对照组相比不存在显著性差异;GFAP染色单位面积阳性细胞数量不存在显著性差异(P>0.05),提示供试品的星形胶质细胞增生程度与对照组相比不存在显著性差异.结论 可以采用HE染色、FJC特殊染色与GFAP免疫荧光染色联合评价硬脑膜修复生物膜经大鼠原位脑植入后的局部神经毒性.

    硬脑膜修复生物膜大鼠原位脑植入局部神经毒性苏木精-伊红染色Fluoro-JadeC特殊染色胶质纤维酸性蛋白免疫荧光染色

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    血液时变剪切力模拟装置的研究

    符珉瑞高斌常宇刘有军...
    464-470页
    查看更多>>摘要：目的 开发一种Couette型血液时变剪切力模拟装置,为研究流动诱导的血液损伤提供实验平台.方法 血液剪切装置主要由三个部分组成,分别是驱动控制模块、剪切流产生模块和暴露时间控制模块.其中,最核心的部分是剪切流产生模块,其原型为轴流式血泵,经过重新设计后改为轴流式Couette装置(溶血泵).溶血泵转子和外壳间存在间隙,用以产生流动诱导的剪切力.溶血泵整体采用医用钛合金制作,前后导叶内使用红宝石滑动轴承.通过注射泵的流量控制暴露时间,采用伺服电机结合同步带传动结构驱动溶血泵转子旋转.利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟软件Fluent对溶血泵内部流场进行模拟.对血液剪切装置的响应速度和稳定性进行实验验证,并做溶血实验.结果 CFD结果表明,在微小间隙内可以产生一个均匀的高剪切力区域,而其他地方的剪切力较低.由于采用伺服电机驱动,装置最高可以产生300 Pa、25 Hz的时变剪切力.设备在相同条件下进行多次实验时,实验结果的变异系数小于10％.通过调整溶血泵转速和血流速度,在暴露时间(1 s和2 s)和剪切力(50、100、150、200、250 Pa)的矩阵下,采用来自不同个体的血液对剪切诱导产生的溶血进行量化,在相同实验条件下个体之间的差异是影响实验结果的关键因素.结论 血液时变剪切力模拟装置能够满足相关实验要求,在实验过程中需要重点关注由于血液自身差异对实验结果的影响.

    血流动力学血液剪切装置剪切力暴露时间溶血

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    静脉-静脉ECMO上腔灌注管与下腔引流管间距对右心房内血流动力学影响的数值研究

    马鑫蕊续开航李雪娇亢一舟...
    471-477,485页
    查看更多>>摘要：目的 阐明静脉-静脉ECMO(veno-venous extracorporeal membrane oxygenation,VV-ECMO)上腔灌注管与下腔引流管间距对右心房内血流动力学环境的影响规律.方法 基于一名呼吸衰竭患者的心脏MRI影像数据建立右心房三维模型,以Medtronic 23Fr型插管为基础建立上腔灌注管模型和下腔引流管模型;分别建立上腔灌注管与下腔引流管间距与上下腔静脉距离之比为38％、88％、126％三种情况的流固耦合模型.采用瞬态计算流体力学方法研究右心房内血流动力学状态.采用血流速度云图、再循环率(recirculation fraction,RF)、右心房内低流速区域体积和相对停滞时间(relative residence time,RRT)等参数来评价不同上腔灌注管与下腔引流管间距下右心房内的血流动力学变化.结果 随着上下腔静脉插管距离的增加,右心房内低流速区域总体积先降低后增加(468 mm3 vs.327.47 mm3 vs.357.7 mm3);相对停滞时间最大值先降低后增加(103.54 Pa-1 vs.70.60 Pa-1 vs.95.15 Pa-1);再循环率不断降低(23.295％vs.20.918％vs.10.88％).结论 低流速区域体积和RRT的改善与插管间距的增大并不是线性的,当插管间距增加到一定距离时,继续增加插管间距,低流速区域体积和相对停滞时间指标反而会变差.再循环率则随着插管间距的增大而不断改善.

    静脉-静脉体外膜肺氧合右心房流固耦合血流动力学插管再循环

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    基于多任务对比自监督双通道网络的肺腺癌CT图像分类

    赵娜娜韩向敏王祥高曼...
    478-485页
    查看更多>>摘要：目的 基于CT图像的肺腺癌精确诊断对后续治疗具有重要的临床意义.卷积神经网络(convolutional nerual network,CNN)图像分类方法大多侧重于图像的局部特征,难以完全捕获全局知识和空间特征.为了充分学习这些有效特征,本文提出了一种多任务对比自监督双通道网络(multi-task contrastive self-supervised dual network,MTCSSDN),实现该疾病的计算机辅助诊断.方法 首先采用基于Conformer的骨干网络将3D CNN和Transformer统一集成到一个网络框架中,使用特征耦合单元(feature coupling unit,FCU)交互式融合不同分辨率下的局部特征和全局表示.然后在同一网络框架中使用并行结构进行跨架构对比学习来联合捕获图像丰富的空间特征,以训练特征表达性能更强的预训练模型.最后迁移至下游图像分类任务,利用原始图像对下游网络模型进行微调,进一步提升模型的分类性能.结果 MTCSSDN算法在肺腺癌数据集上进行评估,获得79.70％±2.13％的平均分类准确率、78.70％±4.22％的平均敏感性、74.00％±7.44％的平均特异性和52.70％±6.12％的平均约登指数.结论 本文所提出的MTCSSDN算法可以有效地提升肺腺癌辅助诊断的性能,具备潜在的临床应用价值.

    肺腺癌分类自监督学习卷积神经网络Transformer对比学习

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    基于Blinn-Phong技术的颈部弱脉搏振动连续拍照法获取脉搏波信号

    田先洋郑泽希陶嘉庆项华中...
    486-492,519页
    查看更多>>摘要：目的 颈动脉在振动较弱情况下仍保留大多数的主波、潮波、重搏波等完整信息.本文提出通过Blinn-Phong模型放大颈动脉皮肤表面振动的原始信号来获取颈动脉脉搏波.方法 在近红外光照明环境中,在颈动脉皮肤上静电吸附一张光滑圆形薄膜片,建立一个局部Blinn-Phong模型.使用相机连续拍摄颈动脉处皮肤振动的图像序列,再通过对图像序列选取感兴趣区域(region of interest,ROI)的像素变化获取脉搏波原始信号.采用带通滤波和经验模态分解与重构算法,最后得到特征点保留完整及周期状态稳定的脉搏波信号.在采集颈动脉脉搏波信号时,同时用一款目前临床使用的接触式动脉血压及血流动力学检测设备TL-400,测量桡动脉脉搏波及心率等生理参数并与实验数据对比.结果 在获取的15名弱脉搏受试者的颈部脉搏波信号中,其中13名受试者主波信号可以完全测得,信号周期稳定且特征点明显,潮波和重搏波信号的获取率分别为81％和72％.2名受试者由于体脂过高,获取了较少完整周期的脉搏波.与TL-400设备获取的心率具有一致性,且获取的脉搏波波形与TL-400所获取的波形特征细节及趋势一致.结论 本文提出的方法可以获取颈动脉弱振动下,周期稳定并保留大多数潮波和重搏波等特征的完整脉搏波信号,为后续的心率、心率变异性、血氧甚至血压等生理参数的测量提供稳定和可靠的信号源.

    生物医学光学Blinn-Phong模型连续拍照脉搏波特征点提取经验模态分解算法

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    基于结构力学和流体动力学分析的HfO2空心微针结构研究及评价

    魏静邱珍珍周瑞
    493-499页
    查看更多>>摘要：目的 研究不同尖端尺寸HfO2空心微针(hollow microneedle,HMN)的结构力学性能和HfO2空心微针流体力学性能,以增强HfO2空心微针的穿刺性能,减少给药过程中液体药物的损耗,并提高空心微针给药的精准性.方法 针对HfO2空心微针长度(L=250μm、350μm、500μm)、直径(Db=150μm、200μm、250μm)以及针尖直径(Dt=10μm、20μm、30μm)进行正交设计得到9组HMN的尺寸参数组合,并进行结构力学分析,选出最优外形的HfO2空心微针.对T形、120°Y形和60°Y形三种形状的管腔孔道进行流体动力学分析.在不同入口压力下,研究三种管腔内部流体的压力场、速度场分布,并分析3种管腔的流体速度损失,量化评估HfO2空心微针孔道的流动性能.结果 针对9组HfO2空心微针的结构力学分析,结果显示微针长度为350μm、基底直径为200μm、尖端直径为20μm时,HfO2空心微针能得到较高的安全系数并保持结构的稳定性,在穿刺过程中未发生失效.针对HfO2空心微针的流体动力学研究,结果表明,60°Y形的HfO2空心微针管腔,入口至出口处的速度损失最小.结论 本文设计的HfO2空心微针在满足安全要求的同时可实现穿刺性能优化,并减少流速损失和实现无堵塞给药,为后续降低实验研究相关的成本和时间提供指导.

    空心微针计算流体动力学有限元分析透皮给药

      原文链接:
    • 万方数据

    心室辅助装置溶血测试中游离血红蛋白检测方法比较

    葛婉宁梅旭张柳笛
    500-505页
    查看更多>>摘要：目的 评价溶血测试中游离血红蛋白检测的三种方法,得出一种最适合于心室辅助装置的方法.方法 通过对比研究,在阐述联苯胺法、Harboe测试法和Cripps测试法测试血红蛋白含量的原理和方法基础上,对不同浓度的标准血红蛋白样本进行测试,描绘出血红蛋白标准液浓度与吸光度关系的标准曲线,对比分析三种方法在实验操作和结果差异性方面的优缺点.与此同时,对比1％和0.2％邻甲联苯胺溶液对联苯胺法的影响,并分析Harboe法中不同浓度稀释剂的影响(0.01％的碳酸钠溶液和0.1％的碳酸钠溶液)结果Cripps法实验重复性差,拟合系数较低(R2=0.8019),并不能得到优质的标准曲线.联苯胺法和Harboe法实验重复性好,可以得到拟合效度高的标准曲线(R2均大于0.99).联苯胺法推荐使用1％邻甲联苯胺溶液,Harboe法中,0.01％的碳酸钠溶液更适用.但联苯胺法对试剂的要求很严格,要现配现用,并且测量结果对时间有依赖性.结论 与其他测试方法相比,Harboe法可以弥补上述两种方法的不足,适用于实验室快速自动化分析,更适用于心室辅助装置的溶血测试.

    心室辅助装置血浆游离血红蛋白联苯胺法Harboe法Cripps法

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    二维码识别技术在手术室设备中的追踪管理及应用

    崔丽姚丽李潇富桂彬...
    506-512页
    查看更多>>摘要：目的 提出基于二维码识别的手术室设备管理追踪方法,通过减少信息存储的滞后,准确追踪到手术室设备应用状态及历史记录,以提升手术室设备的使用效率.方法 首先通过光电扫描仪扫描手术室设备的二维码,并将其通过互联网Web服务器传输到服务器.然后,利用超带宽法存储二维码信息数据,并利用存储的信息,实现手术室新、旧设备质量的向前追踪和向后追踪.最后,将追踪信息反馈到客户端,提供设备分析依据.结果 超宽带存储方法可以减少信息存储的滞后,当数据达到450万个时,延时约为270 ms.本文方法可有效追踪每个手术室内正在应用的设备,也能够准确追踪手术室设备从采购、使用、维修、售后等过程,并对其实现记录.结论 该方法不仅提升了手术室设备的使用效率,还为设备的采购、使用、维修和售后服务等全过程管理提供了详实的数据支持,有助于医疗机构优化资源配置,提高手术室运营的整体效能.

    二维码追踪应用手术室设备超带宽法非结构化全方位扫描

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普