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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%.
正式出版
收录年代

    用于生理健康和动作行为监测的柔性多相钛酸钡压电传感器研究

    曾庆昊韩书朗梁英田晓宝...
    421-429,438页
    查看更多>>摘要：自供电可穿戴压电传感设备需要柔韧性和高压电性以满足个性化健康安全管理需求.针对压电陶瓷压电性高、柔性差的特点,本文设计了一种基于多相钛酸钡(BTO)柔性压电陶瓷膜的高性能压电传感器,即多相BTO传感器.无衬底自支撑的多相BTO膜具有优异的柔韧性,厚度为33 μm时可实现180°弯曲,厚度为5 μm时可在1 × 104次弯曲循环中表现出良好的抗弯曲疲劳性.所制备的多相BTO传感器在经过1.2 × 104次压电循环测试后仍能保持良好的压电稳定性.基于此传感器的柔韧性、高压电性、可穿戴性、便携性和无电池自供电特性,开发的智能面罩可以实时监测不同频率和振幅的呼吸信号.此外,将传感器安装在手部或肩部,还可以检测到不同的手势和手臂动作.综上,本文开发的多相BTO传感器有望为生理健康和行为活动监测应用开发出便捷高效的可穿戴传感设备.

    可穿戴设备柔性压电陶瓷压电传感器

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    便携呼气振荡驱动的气道阻抗监测系统研究

    匡英烽车波李轩刘磊...
    430-438页
    查看更多>>摘要：气道阻抗的监测对肺功能疾病的准确评估及早期诊断具有重要临床价值.针对当前肺功能设备中振荡源系统体积大、功耗高等难以满足动态测量需求的问题,本研究采用可控呼气振荡与状态可视化反馈的新策略,设计了微型电磁振荡源、集成传感控制电路和动态反馈系统,开发了一种结构轻巧、功耗低及带可视化状态反馈的气道阻抗监测系统.呼吸阻抗测量实验及统计对比结果表明,该系统可实现稳定的5 Hz气道阻抗测量,呼吸系统阻抗(R和X)频谱曲线与临床肺功能仪IOS的频谱曲线均具有较为一致的变化趋势,其差值均小于1.1cm H2O·s/L;运动与静息状态组的呼吸阻抗R5差异有统计学意义,且呼吸电抗X5的波动幅值较大,表明本系统能测量气道阻力参数的动态变异性.因此,本研究开发的阻抗监测系统支持受试者可手持移动、较长时间段内连续测量气道阻抗的动态变化,为进一步开发低功耗、便携化甚至可穿戴的动态肺功能监测设备提供了研究基础.

    动态肺功能呼吸阻抗振荡源呼气正压可视化反馈

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    基于Hadamard product优化多层神经网络的胸部电阻抗成像研究

    宋振忠李建平温建明万嫩...
    439-446,454页
    查看更多>>摘要：电阻抗成像(EIT)是一种无辐射、非侵入式的可视化诊断技术.为提高胸部电阻抗成像技术重建算法的成像分辨率和去伪影能力,本研究提出了一种利用Hadamard product优化多层神经网络(MANN)的HMANN算法.将HMANN算法的重建图像与广义矢量模式匹配(GVSPM)算法、截断奇异值分解(TSVD)算法、反向传播(BP)神经网络算法和传统MANN算法的重建图像进行对比,仿真结果表明:相对于MANN算法,HMANN算法重建图像的相关系数在圆截面模型中可以提高17.30％,在肺截面模型中可以提高13.98％.虽然肺截面模型中HMANN算法重建图像的部分相关系数会有所下降,但在所有模型中,HMANN算法保留了MANN算法的图像信息,同时HMANN算法重建图像的伪影更少,检测目标与背景的可识别度比传统MANN算法高.本研究可以提升重建图像的相关系数,有效去除重建图像的伪影,为EIT成像技术提供了一种有效提升重建图像质量的新思路.

    电阻抗成像多层神经网络Hadamardproduct伪影

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    100 MHz～1 GHz家兔肺组织潮气量变化的介电特性研究

    覃杨淳张亮刘亦凡付峰...
    447-454页
    查看更多>>摘要：本文针对在体条件下的肺组织介电特性随潮气量而发生变化展开研究,为微波成像等技术提供可靠有效的先验信息.本研究在100 MHz～1 GHz频段采用开端同轴探头法,对30只家兔肺组织的介电特性进行在体测量,设置6组不同的潮气量(30、40、50、60、70、80 mL)研究其介电特性变化趋势,并且对2个特定频率点(433、915 MHz)的数据进行统计学分析.结果发现,在100 MHz～1 GHz频率范围内,随着潮气量增大,肺组织的介电系数和电导率均呈现下降的趋势,在2个特定频率点和6组潮气量下,肺组织介电特性差异具有统计学意义.本文研究表明,肺组织的介电特性随潮气量增大呈非线性变化趋势.以此为依据,本文可为微波成像等生物电磁成像技术提供更精确的生物组织介电特性参数,为改进肺部疾病诊断方法和设备提供了科学依据和实验数据支持.

    在体肺组织潮气量终端开路同轴探头介电特性

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    一种基于新型传感器的脑出血磁感应相位移检测系统

    刘捷闫炼秦明新张海生...
    455-460页
    查看更多>>摘要：目前基于磁感应相位移技术检测系统的激励线圈产生的主磁场大多为分散场,场强小且抵消效果有待进一步改善,使得检测信号较弱,检测系统难以实现定量检测,阻碍了该技术用于活体实验和临床试验.为改善上述问题,本研究提出了一种新的亥姆霍兹鸟笼传感器.设计仿真实验从磁场强度和磁场分布两方面分析主磁场,设计不同出血体积和出血速率实验并与传统传感器进行对比评估.结果显示与传统线圈相比,检测目标所在区域磁场强度增大2.5倍,实现了主磁场抵消,10 mL兔血测得的相位差幅值达(-3.34±0.21)°,相位差与出血体积和速率指数拟合调整后R2均达到0.99.本文提出的亥姆霍兹鸟笼传感器具有场强更高的均匀磁场,能够更加精确地定量检测出血量,并且可以监测出血速率的改变,对磁感应技术用于脑出血检测研究具有重要意义.

    脑出血磁感应相位移亥姆霍兹鸟笼传感器

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    基于多通道雷达数据融合的人体心率精准测量

    郭洪瑞曹汇敏杨克奇张朱珊莹...
    461-468页
    查看更多>>摘要：为实现人体心率的非接触式测量并提高其测量的精准度,本文提出一种基于多通道雷达数据融合的人体心率测量方法.雷达数据首先依次对每个通道数据进行人体位置识别、相位提取与解缠绕、相位差分、功率谱熵优化的带通滤波以及快速独立成分分析提取.再将四通道数据叠加融合后,使用霜冰优化的变分模态分解分离出心跳信号.最后引入线性调频Z变换进行心率估计.经过40组数据验证,本文方法的平均均方根误差为2.35次/分,平均错误率为2.39％,皮尔逊相关系数为0.97,置信区间为[-4.78,4.78]次/分,一致性误差为-0.04次/分.实验结果显示,本文提出的测量方法在准确性、相关性、一致性方面表现出色,能够实现人体心率的精准测量.

    雷达信号处理多通道数据融合非接触心率测量

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    宏观压痕测量血管壁力学性能方法的研究

    曹祎凡高志鹏石怡柯李芬...
    469-475页
    查看更多>>摘要：在动脉疾病的诊断和治疗中,有效评估血管壁局部生物力学特性至关重要.压痕测量可用于评估动脉局部力学性能,但压头的几何结构和分析理论对测量结果的影响尚不清楚.本文采用4种压头对猪的肺动脉、胸主动脉近心端和胸主动脉远心端进行测量,并通过斯内登(Sneddon)和瑟尔吉(Sirghi)理论计算动脉弹性模量,探究压头几何结构和分析理论对弹性模量测量值的影响.结果显示,圆柱形压头测量的动脉弹性模量值低于球形压头测量值;其次,与Sirghi理论计算结果相比,通过不考虑黏附力的Sneddon理论获得的动脉弹性模量值略大.综上,本研究可为毫米级压痕技术有效测量动脉局部力学特性提供参数支持.

    生物力学动脉压痕实验

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    基于脑电图与近红外光谱的经颅直流电刺激联合运动想象对脑功能的影响研究

    么航于洪丽杜博爱
    476-484页
    查看更多>>摘要：运动想象(MI)以其针对性强、方便易学、无需特殊设备等优点,常被用于体育训练和神经康复等领域,并成为认知神经科学的一种主要研究范式.经颅直流电刺激(tDCS)作为一种新兴的神经调控技术,可调节皮质兴奋性,进而影响运动等功能,然而tDCS对于运动想象任务态是否具有积极影响目前尚不明确.本文纳入了 16名年轻健康受试者,采集受试者在接受tDCS前、后执行运动想象任务时的脑电(EEG)信号和近红外光谱(NIRS)信号,计算并分析了不同任务期间的多尺度样本熵(MSE)和血红蛋白浓度变化情况.结果发现,tDCS刺激后任务相关脑区的MSE升高,含氧血红蛋白浓度增加,总血红蛋白浓度上升,表明tDCS提高了任务相关脑区的激活程度,说明tDCS对运动想象具有积极作用.本研究或可为tDCS联合运动想象的临床研究提供一定的参考价值.

    运动想象经颅直流电刺激脑电图近红外光谱多尺度样本熵

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    融合双时间点结构性磁共振成像的阿尔茨海默症早期辅助诊断集成模型

    曾安王健斌潘丹杨洋...
    485-493页
    查看更多>>摘要：阿尔茨海默症(AD)是一种进行性神经退行性疾病.由于AD患者早期阶段的病症不明显,使得临床诊断中难以快速确诊,误诊率较高.目前关于AD早期诊断的相关研究中,较少关注受试者较长时间跨度上AD的进展变化.基于此,本文提出融合双时间点结构性磁共振成像(sMRI)的AD早期辅助诊断集成模型,尝试将受试者在两个时间点上获取的sMRI变化和临床信息纳入到预测模型的分析中,并使用三维卷积神经网络(3DCNN)和孪生神经网络模块从受试者两个时间点的sMRI中进行特征提取,同时用多层感知机(MLP)来对受试者的临床信息进行建模,尽可能从受试者的多模态数据中提取与AD相关的特征,提高集成模型的诊断性能.实验结果表明,基于本文模型,AD患者组与正常对照(NC)组的分类准确率为89％,转化为AD的轻度认知障碍(MCIc)组与NC组的分类准确率达88％,不转化为AD的轻度认知障碍(MCInc)组与MCIc组的分类准确率为69％,证实了本文所提方法在AD早期诊断中的有效性和高效性,有望在AD早期的临床诊断中起辅助支持的作用.

    阿尔茨海默症三维卷积神经网络孪生神经网络多模态数据

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    基于多尺度残差收缩U-Net的胎儿心电信号提取

    王乾张正旭宋丹洋王玉静...
    494-502页
    查看更多>>摘要：针对在胎儿心电信号提取中,U-Net同级卷积编码器尺度的单一性忽略了母亲和胎儿心电特征波的大小和形态差异,且当残差收缩模块作为编码器的阈值学习过程中缺少对心电信号时间信息利用的问题,本文提出一种基于多尺度残差收缩U-Net模型的胎儿心电信号提取方法.首先在残差收缩模块中引入Inception和时间域注意力,增强同级卷积编码器的胎儿心电信号多尺度特征提取能力和时间域信息的利用;为了保持更多的心电波形局部细节特征,将U-Net中的最大池化替换为Softpool;最后,由残差模块和上采样构成的解码器逐步生成胎儿心电信号.本文应用临床心电信号进行实验,最终结果表明:与其他胎儿心电提取算法相比,本文方法可以提取更为清晰的胎儿心电信号,在2013年竞赛数据集上灵敏度、阳性预测值和F1分数分别达到93.33％、99.36％、96.09％.因此本文方法可以有效提取胎儿心电信号,为围产期胎儿健康监护提供了一种具有应用价值的方法.

    深度学习胎儿心电信号提取深度残差收缩网络软池化

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