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期刊信息/Journal information
生物医学工程学杂志
生物医学工程学杂志

陈槐卿

双月刊

1001-5515

swyxgcxzz@163.com，swyxgcxzz@yahoo.cn

028-85501507,85422073

610041

四川省成都市武候区外南国学巷37号 四川大学华西医院

生物医学工程学杂志/Journal Journal of Biomedical EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为中国生物医学核心期刊。被国内外多家著名检索系统收录。是国内外重点院校，从事生物医学工程领域科技工作者进行学术交流的主要场地。本刊的收录近况以2000年为例：自然科学刊登率为55.4%,Ei的收录率为55.7%.
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    基于交互力模糊识别的上肢康复机器人模式调整控制策略研究

    李国宁陶亮孟京艳叶思佳...
    90-97页
    查看更多>>摘要：在上肢康复机器人辅助训练过程中,对于软瘫期脑卒中患者通常采用被动训练策略.为了激发患者的主动康复意愿,对于逐渐具备主动发力能力的患者,康复治疗师会采用机器人助动训练策略.本文针对末端牵引式上肢康复机器人,提出一种基于交互力模糊判别的人体上肢运动功能评估方法以及按需辅助的人机交互控制策略.首先设计了基于计算力矩控制器的被动训练和结合势能场的助动训练模式,然后将训练过程中三维力传感器采集的交互力信息引入至模糊推理系统中,提出了主动参与度口,并设计相应的辅助策略算法实现两种训练模式的自适应调整.最后通过试验证明了主动参与度σ与表面肌电信号之间的相关性.并且,相较于仅通过交互力大小进行模式调整的控制策略,该方法具有更快的响应速度,使机器人在训练过程中更具安全性.

    上肢运动功能评估按需辅助模糊判别主动参与度相关性分析

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    经颅神经电磁调控人体头部物理模型研究

    武祯吴念霜张丞吴昌哲...
    98-104页
    查看更多>>摘要：经颅磁刺激(TMS)作为一种广泛应用的神经调控技术,对于治疗神经、精神疾病的效果已经得到证实.TMS引起的颅内电场与治疗效果密切相关,准确测量TMS产生的颅内电场具有重要意义,但直接对人体进行颅内测量将面临技术、安全、伦理等多种问题限制.因此,本文旨在构建一个能够模拟真实大脑电导率和解剖结构的人体头部物理模型,以便代替真实大脑实现颅内电场测量.本文根据真实大脑各层组织的电导率选取和制备了合适的模拟材料,并基于核磁共振图像对各层组织进行了图像分割、三维重建及三维打印等过程,完成了对人体头部物理模型各层组织的制作,最后将各层组织组合起来构成完整的人体头部物理模型.对TMS线圈施加于人体头部物理模型所产生的感应电场进行测量,进一步验证了该人体头部物理模型的导电性.本文的研究为TMS颅内电场分布研究提供了有效的实验工具.

    经颅磁刺激人体头部物理模型电导率颅内电场

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    结合生成对抗网络的电阻抗断层成像技术在肺通气监测中的应用

    赵明康刘珺郭忠圣陈祥琪...
    105-113页
    查看更多>>摘要：电阻抗断层成像(EIT)技术在肺通气监测和区域性肺功能检测中发挥着重要作用.然而,EIT算法固有的病态特性导致从含有噪声的电压数据中求解电导率时存在明显偏差,难以获得准确的电导率变化分布图像以及清晰的边界轮廓.为了提高EIT在肺通气监测中的成像质量,本文提出将EIT算法与深度学习算法相结合的方法.首先,引用优化因子对卡尔曼滤波算法进行修正并将吉洪诺夫(Tikhonov)正则化引入算法的状态空间表达式,以获得初始肺部重建图像;其次将初始成像结果输入生成对抗网络模型,以重构出精确的肺部轮廓.仿真实验结果表明,该方法生成的肺部图像边界清晰,对噪声具有更强的鲁棒性,基本实现了可视化的效果,可为计算机断层扫描等影像的诊断提供参考意义.

    电阻抗断层成像卡尔曼滤波生成对抗网络图像重建

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    基于深度学习的耳部穴区自动分割方法

    高枕岳贾世瑾李青峰芦东昕...
    114-120页
    查看更多>>摘要：耳部穴区的自动分割是实现智能化耳穴疗法的基础.然而,由于耳部穴区较多,且缺乏清晰的边界特征,现有方案在自动分割耳穴时面临着挑战.因此,需要一种快速准确的耳部穴区自动分割方法.本研究提出了一种基于深度学习的耳部穴区自动分割方法,主要包含耳部轮廓检测、解剖部位分割及关键点估计和图像后处理三个阶段.本文还提出了 K-YOLACT以提升解剖部位分割及关键点定位的运行效率.实验结果表明,所提出的方法实现了对耳部正面图像内66个穴区的自动分割,分割效果优于现有方案.同时K-YOLACT方法的解剖部位分割的平均精度均值(mAP)为83.2％,关键点定位平均精度均值为98.1％,且运行效率明显提升.该方法的提出为耳穴图像的精确分割提供了可靠的解决方案,也为中医疗法的现代化发展提供了强有力的技术支持.

    深度学习耳穴疗法区域分割图像处理中医

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    基于图卷积神经网络的乳腺癌亚型分类研究

    安义帅刘晓军陈恒玲万桂宏...
    121-128页
    查看更多>>摘要：恶性肿瘤分子亚型的准确识别是肿瘤患者个体化诊断、个性化治疗以及预后预测的重要支撑.综合性肿瘤基因组数据库的不断完善和深度学习技术的持续突破,推动了计算机辅助肿瘤分类技术的进一步发展.现有的基于基因表达数据的神经网络亚型分类方法虽然考虑了分子分型的复杂性,但仍然存在忽略基因内在关联性和协同性的问题.为了解决这一问题,本文提出了一种结合分层注意力机制的多层图卷积神经网络乳腺癌亚型分类模型.该模型基于先验的生物学知识构建乳腺癌患者的基因图表示数据集,训练出一种新的端到端的多分类模型,能够对乳腺癌分子亚型进行智能识别,并且在乳腺癌分子亚型的分类工作上表现出了很好的识别性能.相较于原始的图卷积神经网络以及两个主流的图神经网络分类算法,该模型在7分类任务中的准确率、加权F1分数、加权召回率、加权精确率分别达到了 0.851 7、0.823 5、0.851 7、0.793 6,在4分类任务中则分别达到了 0.928 5、0.894 9、0.928 5、0.865 0,具有明显的优势.此外,本文方法相较于最新的乳腺癌亚型分类算法,同样获得了最高的分类准确率.综上,本文所提模型或可作为一种辅助诊断技术为未来乳腺癌亚型的精确分类提供一个可信的选择,奠定计算机辅助肿瘤分类的理论基础.

    乳腺癌深度学习图卷积神经网络亚型分类

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    兔角膜扩张模型中角膜不同区域各向异性和粘弹性的研究

    魏俊超陈鹏韩鹏飞刘晓娜...
    129-135,143页
    查看更多>>摘要：扩张性角膜疾病中角膜的力学性能显著降低,但其不同区域力学性能的变化尚不清楚.本文利用Ⅱ型胶原酶降解中央6 mm直径内的角膜基质建立了兔角膜扩张模型,造模1月后采用光学相干断层扫描仪检测在体角膜形态(角膜厚度与角膜曲率);分别采用双轴和单轴拉伸方法检测整体和中央局部角膜组织的各向异性和粘弹性力学特性.结果表明:术后1月模型组角膜中央厚度显著降低,角膜曲率无显著变化.不同应变下,无论整体还是中央局部角膜,对照组与模型组角膜沿上-下方向与鼻-颞方向的弹性模量差异无统计学意义;模型组弹性模量均显著低于正常对照组;模型组中央角膜弹性模量显著低于模型组整体角膜.与对照组相比,模型组角膜的蠕变率与整体变形率均显著增高,而瞬时模量与平衡模量则显著降低;但整体角膜与中央局部角膜各参数之间均无显著差异.本文结果提示,胶原酶处理引起角膜扩张后未导致角膜各向异性特征发生改变,但粘弹性力学性能显著下降.本研究为探究扩张性角膜疾病不同区域角膜力学性能变化规律提供了参考.

    角膜扩张各向异性粘弹性蠕变

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    基于快速加卸载的单轴拉伸识别屈光术后兔角膜的生物力学特性

    张迪张海霞李林
    136-143页
    查看更多>>摘要：为了认识行角膜切削手术后兔眼角膜生物力学特性随修复时间如何变化,本研究选取21只健康成年兔,左眼作为实验眼,右眼作为对照眼,进行对比实验.首先,对所有兔的左眼采用板层刀移除角膜前表面部分组织(原角膜厚度的30％～50％),作为模拟角膜屈光手术的动物模型.其次,将实验兔分别饲养1个月、3个月、6个月后处死,利用其体外角膜制作条状试样,进行加卸载速率平均约为0.16 mm/s的单轴拉伸实验;最后,利用黏—超弹性本构模型,对加卸载数据进行拟合.结果显示,模拟手术后1个月、3个月,实验眼与对照眼角膜的黏弹性参数差异具有统计学意义;术后3个月,实验眼角膜与对照眼角膜,在应变水平分别为0.02、0.05时,其切向模量差异具有统计学意义;术后6个月组的实验眼角膜与对照眼角膜,生物力学参数差异无统计学意义.上述结果表明,与对照眼相比,实验眼角膜生物力学特性随术后时间有所变化,术后3个月实验眼与对照眼之间角膜的切向模量的比值增大,随后减小;这为基于临床上获取的快速测试数据认识角膜屈光手术术后角膜生物力学特性奠定了前期基础.

    角膜角膜屈光手术生物力学特性单轴拉伸实验黏—超弹性

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    纤维的体积与材料特性以及髓核横截面积对椎间盘力学行为的影响研究

    董瑞春刘忠郭云强安钰坤...
    144-151页
    查看更多>>摘要：在不同研究中纤维的材料特性、体积比例以及髓核的横截面积比例差异很大,而这些因素对椎间盘力学行为的影响尚不明确.通过建立不同参数的椎间盘有限元模型研究椎间盘在压力、压力与角位移或压力与扭矩等载荷下的压力、高度变化、转动角度、应力和应变.结果发现,纤维材料特性对椎间盘力学行为有很大影响,特别是对转动角度的影响尤为显著.当纤维体积比例较小时,其变化对椎间盘的旋转角影响很大.髓核的面积比例对椎间盘力学行为的影响相对较小.在合理范围内通过适当调整纤维的弹性模量或体积比例,可以得到能够模拟正常椎间盘力学行为的模型.在椎间盘有限元模型中髓核的面积比例在25％～50％内是合理的.本文为椎间盘有限元模型创建和椎间盘退化机制研究提供了指导和参考.

    椎间盘力学行为纤维体积髓核面积

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    用于生物样品处理的高强度聚焦超声装置开发研究

    雷祝兵庞欣佩李力梅茜...
    152-159页
    查看更多>>摘要：针对传统超声设备存在的交叉污染、样本破碎不均匀等问题,本文研制了一种小型化、低成本的高强度聚焦超声装置.该装置通过凹球面自聚焦型压电陶瓷片产生超声波,在聚焦区域形成空化效应,实现样本裂解.首先,本文通过物理仿真证明装置的可行性,然后制作功率可调的驱动电路,实现0～22.4W声功率输出,最后进行石蜡包埋样本脱蜡实验验证装置的有效性.实验结果表明,高强度聚焦超声装置的脱蜡效率和安全性明显优于传统化学方法,与商用超声仪器具有可比性.综上,本文研发的高强度聚焦超声装置有望应用于自动化核酸提取和纯化设备中,在样本前处理领域具有广阔的应用前景.

    样本裂解高强度聚焦超声石蜡包埋样本

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    阵列式气囊床垫防压疮辅助翻身建模与舒适性分析

    肖云轩刘腾孟垂舟焦子昂...
    160-167页
    查看更多>>摘要：通过辅助长期卧床人员定时翻身,调整压力分布避免单一部位长时间受压是预防压疮的最有效措施.但被动辅助翻身与人体主动翻身相比,身体各部位受力存在明显差异,可能影响翻身舒适性,甚至对外伤及危重患者造成二次伤害.因此,探究被动翻身舒适性影响因素,确定最优翻身策略具有较大的实用价值.首先,本文研究被动翻身人体各关节承载特征,提出了一种楔形气囊构型,并将床垫楔形气囊对偶布局等效为弹簧-阻尼模型,并基于实验方法进行模型关键参数辨识.然后,通过调整施力位置、顺序,设计了不同辅助翻身策略,建立了基于刚性人体结构与柔性等效弹簧的人-垫力耦合仿真模型,获得了人体主要承压部位受力情况.最后,对15名受试者开展辅助翻身试验,通过分析仿真结果、实验数据及问卷评分,验证了辅助翻身与压力调整效果,阐明了被动翻身过程人体舒适性的力学影响因素,为后续床垫构型设计与辅助翻身策略优化提供了理论基础.

    压疮预防气囊床垫辅助翻身人机耦合建模舒适性评价

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