中国生物医学工程学报杂志
Chinese Journal of Biomedical Engineering 중국생물의학공정학보
- 主管单位： 中国科学技术协会
- 主办单位： 中国生物医学工程学会
- 影响因子： 0.61
- 审稿时间： 1-3个月
- 国际刊号： 0258-8021
- 国内刊号： 11-2057/R
- 论文标题 期刊级别 审稿状态
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神经元参数估计的符号动力学方法
提出一种与现有的参数估计完全不同的方法一用符号动力学实现参数估计.按符号动力学原理对系统输出信号进行粗粒化测量,根据符号序列的距离来衡量两条轨道的接近程度,可实现高精度的参数估计,精度与输出符号序列的长度相关.采用26个脉冲,估计的误差即可小于1/1000.该方法不需要对系统输出作精确测量,对不稳定系统也能实现估计,对于脉冲式工作的神经元的参数估计尤为有效.
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脑电信号频带分离及频带相对强度分析方法研究
脑电信号中不同的背景节律和背景节律的抑制反映了病人的不同生理状态.本研究引入频带相对强度比的概念来评价病人的脑电背景节律状态,利用经验模态分解方法(EMD)实现脑电信号各频带的有效分离,并利用Gabor变换实现各频带信号的相对强度的计算,并在同一窗口显示脑电信号各频带节律的相对强度比,因而可以直观反映脑电信号中各背景节律的分布情况,为医生提供更丰富的临床信息.实验结果表明了所提出算法的有效性和可行性.
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壳聚糖液晶膜生物相容性的研究
壳聚糖因具有良好的生物相容性、生物可降解性、无口服毒性等而广泛应用于组织工程领域.近年来一些研究表明,液晶态普遍存在于生命体中.本研究从仿生角度出发,制备出壳聚糖液晶薄膜.采用偏光显微镜和动态接触角测定仪分别研究其织构和亲水性能,并通过体外细胞培养法研究了生物相容性.实验结果表明,壳聚糖液晶薄膜呈现典型的胆甾相液晶织构,与非液晶薄膜相比,它不仅具有更好的亲水性能,而且能更好地促进L929细胞黏附、生长、增殖及分化,表现出良好的生物相容性.本研究为开发新型生物材料和更好地模拟体内微环境提供了新的思路.
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Alpha稳定分布噪声下单路EP信号的动态提取方法
近年来的研究表明,采用α稳定分布模型来描述带噪EP信号比用常规的高斯模型具有更好的适应性.在α稳定分布噪声下,特别是当噪声的非高斯特性比较明显时,常规的基于二阶或高阶统计量的算法其性能将有所退化,甚至不能工作.本研究提出基于线性观测模型的数据复用小平均P范数(DR-LMP)方法,并将之用于α稳定分布噪声下单路EP信号的动态提取.仿真结果表明,此方法能够在一定程度上减少提取EP信号时所需的刺激实验次数,实现单导EP信号的少次提取.当观测EP信号的信噪比大于-10dB时,此方法能够有效跟踪EP信号的变化,实现EP信号的动态提取.此外,本方法改变了二阶算法在分数低阶噪声下不收敛的缺点,在高斯噪声和分数低阶噪声下均具有良好韧性.
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硬段侧链含有脂肪族双季铵盐的聚氨酯的表面性质及抗菌性能分析
研究所合成的硬段侧链含有双季铵盐的系列聚氨酯的表面性能和抗菌性能.通过水接触角、X-光电子能谱(XPS)研究了双季铵盐聚氨酯的表面性质,通过平板计数法研究了材料的抗菌性能.水接触角研究发现,双季铵盐聚氨酯并没如单季铵盐聚氨酯那样在水相中发生链反转.XPS研究发现,季铵盐能够向表面迁移,表面季铵盐的含量与材料本体的微相分离结构有关.对于革兰氏阳性细菌(金色葡萄球菌),平板计数法研究发现含有较大量的双季铵盐的材料(30C8PU,50C8PU)表面形成的细菌数从普通聚氨酯(PEU)表面的35000多个降为100多个.对于革兰氏阴性细菌(大肠杆菌),则从40000多个降为20000多个.说明材料革兰氏阳性细菌抗菌效果良好,对革兰氏阴性细菌的抗菌效果较差.
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基于光电容积脉搏波特征信息的睡眠呼吸事件判别
研究脉搏波特征信息与睡眠呼吸事件的关系,实现对呼吸事件的初步判别.采用小波变换的方法分析光电容积脉搏波,提取特征参量,结合专家经验校正后的呼吸事件分布,寻找这些参量与睡眠呼吸事件的相关关系,确立呼吸事件的初步判据,并用于呼吸事件初步判别.研究了5位受试者夜间脉搏波信号,专家校正的一晚呼吸事件总数为1239次.结果表明,呼吸事件初步判别的符合率在91%以上,尤其对于患有中重度OSAHS的病人,符合率可达96.1%.本研究提供了利用脉搏波特征参量进行呼吸事件初步判别的理论根据和实现方法.
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一种翼状颈椎间融合器(ACIFC)与自体髂骨植入颈椎的即刻稳定性的生物力学对比分析
用三维有限元法测试并比较新型翼状颈椎间融合器(ACIFC)和自体髂骨植入融合的生物力学性能,探讨ACIFC用于颈椎椎间前路融合的可行性.在大型有限元分析软件ABAQUS中,分别模拟植入ACIFC和植入自体髂骨的颈椎前路椎体间融合术.进行术后即刻稳定性的生物力学分析测定,计算出活动度(ROM)、强度、位移等生物力学指标,并与相关实验数据进行了比较性分析.椎间融合器植入后,平均颈椎活动度下降25%,颈椎强度增加37%,刚度增加7%,位移减少7%.与植入前有非常显著性差异(P<0.01).ACIFC能为颈椎椎间前路融合提供足够的初始生物力学稳定性.
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均匀材料和基于CT灰度值材料的股骨、胫骨有限元分析
为了定量分析骨量分布与载荷环境的关系,基于CT数据建立了大鼠股骨和胫骨的三维有限元模型,并分别赋予均匀的材料特性和基于CT灰度值的材料特性,用描述骨密度与力学刺激关系的算法来评估简单生理载荷下两种材料模型的有限元分析结果.结果表明,基于CT灰度值模型的有效应力和应变能密度分布与CT灰度分布比较相似,相关系数也较均匀材料模型更高;而且,基于CT灰度值模型的抗断裂能力更强;除此之外,这类模型也更符合骨再造平衡时的力学刺激均匀性假设.基于CT灰度值的有限元模型符合骨的功能适应性原理,可用于进行骨骼内部受力、变形和断裂分析,以及骨再造的数值仿真等研究.
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有关骨替代材料的动态力学性能测试
测量了骨替代材料的动态力学性能参数,以比较研究与骨的力学性能差别.利用分离式霍普金森压杆测量了3种不同骨替代材料的动态应力应变曲线、相应的表观强度极限、表观弹性模量等参数.实验结果表明,动态抗压强度大于静态抗压强度,3种骨替代材料的抗压强度和动态表观弹性模量比密质骨的抗压强度和弹性模量要小一个数量级.这意味着这类骨替代材料被植入到活体后,在其内部生长的骨组织和胶原纤维需大幅度提高强度和刚度,才能使其起到和活体骨相同的作用.
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基于数值仿真方法的体外除颤电极配置分析与优化
体外电除颤器的电极配置(位置、大小、形状)直接影响着除颤效果的好坏,合理的配置模式能降低高压电刺激对皮肤和心肌的损伤、减轻患者的痛苦、提高除颤急救的成功率.运用数值仿真方法,初步研究了多种电极配置模式下(24种电极对位置、4种电极面积及3种电极形状)体外电刺激在心脏区域的电场分布情况,获得了电场分布均匀度(UNIF)、除颤电压阈值(DFT)、能量效率(EFF)等统计分析结果.结果比较显示,右上前胸-左下侧胸电极对位置、大小133cm2、形状为椭圆的电极配置方式的除颤效果佳,优于先前报道的左前胸-右后背式圆形电极对配置模式,更适合体外电除颤的临床应用.
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基于希尔伯特黄熵的麻醉深度估计
麻醉深度监测是外科手术中必不可少的步骤之一.目前已经提出多种监测麻醉深度的脑电信号分析方法,尤其熵方法得到了广泛的关注.提出一种新的麻醉深度监测方法-希尔伯特黄熵,先用经验模态分解-希尔伯特黄变换处理脑电信号获取希尔伯特黄边际谱,再根据香农熵定义得到希尔伯特黄熵.对19个接受吸入药物七氟醚麻醉的病人脑电信号的希尔伯特黄熵和时频均衡谱熵进行计算、测试和比较,结果表明:希尔伯特黄熵能够更准确的区分麻醉和清醒状态,更适合于麻醉深度监测.
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中文病历文档术语提取和否定检出方法
利用生物医学术语系统中的词汇和概念,为存有大量珍贵信息的非结构化临床文档建立有效的索引,以便进行信息挖掘和利用,国际上相关研究已经开展多年,而基于中文病历文档概念索引的研究尚属空白.本研究将现有的中文版的国际疾病分类(ICD)集成到统一医学语言系统(UMLS)中,依据中文语言处理的特殊性,对中文电子病历文档进行统计分析,提出了一套中文病历文档术语提取和否定检出的方法,可用于建立中文病历文档的概念索引.术语提取阶段利用高灵敏的大匹配法并结合通用分词技术来控制假阳性;而在概念否定意义检出部分,充分利用中文特点并基于现有中文处理技术提出了一种简化的子句模式匹配方法.选取了两组医疗文本数据集对算法进行了验证,术语提取算法的灵敏性分别为99.51%和100%,误检率分别为1.46%和1.66%.否定检出算法的阳性预测值均为100%,阴性预测值分别为100%和98.99%,除标点使用不规范等文书质量问题外,基本可以正确检出.
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基于BP网络灵敏度分析的肿瘤亚型分类特征基因选取
基于肿瘤基因表达谱,提出了单隐层BP网络灵敏度分析法以有效选取肿瘤亚型分类特征基因.首先以Bhattacharyya距离为尺度滤除分类无关基因;然后从"功能基因组合"的角度出发,依据输入特征对BP网络输出的灵敏度生成候选特征基因子集;后以BP网络作为样本分类器考察候选特征基因子集对肿瘤样本的亚型识别能力,得到具有佳分类能力的基因子集作为肿瘤亚型分类特征基因.以小圆蓝细胞瘤基因表达谱数据集为例进行实验,结果表明了该方法的可行性和有效性.
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单宁酸后处理牛颈静脉血管的血液相容性研究
评价经单宁酸后处理的牛颈静脉带瓣血管的血液相容性,探讨其在心血管外科中的应用前景.带瓣牛颈静脉经常规戊二醛处理后.再以单宁酸溶液进行后处理,然后进行体外动态凝血实验,血小板黏附性能实验,D-二聚体测定和补体激活实验进行血液相容性评价,与传统的戊二醛处理的带瓣牛颈静脉作平行对照.结果表明:(1)单宁酸处理后的带瓣牛颈静脉抗凝血性能优于对照组;(2)单宁酸处理后带瓣牛颈静脉血小板黏附比对照组明显减轻且变形小;(3)D-二聚体含量各组均在正常范围内,单宁酸处理前后无显著性差异(P>0.05);(4)补体激活实验中单宁酸处理后的带瓣牛颈静脉组补体C3a水平明显低于对照组(P<0.05).经单宁酸处理后带瓣牛静脉体外血液相容性得到改善,显示了在临床上应用的可能性.
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纳秒级陡脉冲电场诱导癌细胞凋亡的实验及作用机理研究
观察纳秒级陡脉冲电场诱导人浆液囊腺性卵巢癌SKOV3癌细胞凋亡效应,及其对细胞内钙离子浓度即[Ca2+]i的影响并探讨其作用机理.采用场强为10kV/cm、脉宽为100ns、重复频率为1Hz的纳秒级陡脉冲电场作用于SKOV3癌细胞悬液5min.4h后采用Annexin V-FITC/PI双标记并结合流式细胞仪分析SKOV3癌细胞的凋亡率,采用扫描和透射电子显微镜观察癌细胞凋亡的超微结构变化;以Fluo-3/AM为细胞内钙离子的荧光指示剂,用激光扫描共聚焦显微镜检测纳秒级陡脉冲电场对SKOV3癌细胞[Ca2+]i的影响,及[Ca2+]i变化时的Ca2+来源.结果显示,流式细胞术检测到癌细胞的早期凋亡率为(22.21±2.71)%,明显高于对照组的(3.04±0.44)%(P<0.01),扫描和透射电子显微镜均观察到典型的凋亡细胞形态,证实纳秒级陡脉冲电场能够有效诱导SKOV3癌细胞发生凋亡;同时纳秒级陡脉冲电场可明显升高细胞[Ca2+]i(P<0.01),而与细胞外钙离子浓度无关(P>0.05).由于纳秒级陡脉冲电场的等值频率很高,容易穿透细胞膜,其诱导凋亡的机制之一可能是通过激活细胞内钙库(内质网、线粒体),引起细胞内钙离子升高,从而介导凋亡信号通路.
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基于XML技术的正常人脑MRI图像数据库
建立正常人标准脑是全球人类脑计划(HBP)的重要组成部分,建立适合中国人自己的标准脑结构模板更具有重要意义.本研究基于对所采集的3000例正常成人脑结构数据,以及对这些海量数据的有效管理这一关键问题,通过解析医学数字成像和通信标准(DICOM)图像特殊的数据结构,引入了可扩展标记语言(XML),使用拥有自主知识产权的应用软件,设计和完成了NXD(Native XML Database)数据库,以对获取到的大量的脑结构数据进行管理和使用.系统以数据采集、序列分析、案例提取、案例编辑、案例管理为流程,有效减少了数据占有空间和数据冗余,提高了数据处理的速度和效率,使得数据库系统具有可扩充性、结构稳定性、功能独立性和存储效率高等特点.
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血管内支架聚合物涂层制备微量喷涂装置的研制和实验
为了制备血管内支架上的聚合物涂层而设计新型微量喷涂装置.该装置是以超声雾化原理为基础,由雾化、载气、载液和载支架四个模块组成.使用本装置制备了聚合物涂层,同时利用光学显微镜和扫描电镜分析涂层的形态学特点,表面能级扫描技术分析表面元素分布情况,金相显微镜测定涂层厚度,并设计正交实验确定涂层厚度与各因素的关系.实验结果显示:聚合物涂层均匀,厚度20～30μm,避免了汇聚、凝结以及不均匀现象的出现.所设计的装置适于制备聚合物涂层,有利于推动血管内支架的发展.
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高通截止频率对sEMG估计握力的影响
比较不同高通频率(fL)的滤波对sEMG估计力量的作用.采集9名大学生志愿者不同握力水平时的sEMG信号,用不同高通截止频率(fL=20Hz、140～320Hz,步长30Hz)的滤波对sEMG信号进行预处理,利用回归分析建立归一化的RMS和握力水平的线性方程,通过对比不同预处理后回归模型的样本均方误差(MSE)、R2统计量、P值,评价滤波处理的效果,找出优滤波器组.经过高通截止频率为140～260Hz滤波处理的拟和效果优于传统方法.不同力量段优滤波截止频率不同.对不同握力水平采用不同高通截止频率的滤波,sEMG信号的归一化均方根与握力表现出良好的线性度.
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胸部CT中肺实质的提取与辅助诊断
根据临床应用需求,研究胸部高分辨率CT图像中肺实质的提取与量化诊断问题.首先讨论肺区分割与肺实质提取问题,自动分割法采用全局自适应阈值将躯干和背景分离,然后应用轮廓跟踪方法获取到肺部轮廓;人工分割则是在勾勒若干轮廓点后,应用Bresenham扫描线法得到连续的肺部轮廓.利用基于四邻域的背景标记扫描线方法,提取肺部实质区域.后,根据肺气肿量化诊断标准,进行量化分析与诊断.实验证明,该方法能快速、准确地分割肺实质,实现肺气肿的量化分析与辅助诊断.
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性别,年龄,身高和体重对人类冠状动脉的内腔直径影响的初步研究
由于冠心病的发病率高,影响冠状动脉的直径变化因素的研究已经成为关注.本研究尝试结合图像分析技术研究性别,年龄,身高,体重这四个因素对整个冠脉树的各个主要分段的直径的影响.实验结果表明,女性的冠脉直径明显低于男性的冠脉直径;年龄对冠脉的直径有直接影响;随着年龄的增加,冠脉直径略微变大;身高对冠脉的直径有一定的关系,随着个体身高的增加,冠脉直径变大;体重对冠脉的直径时候没有直接影响,在不同的体重段,冠脉直径的大小几乎相同.此结果一方面能作为辅助临床诊断的信息;另一方面为进一步研究冠脉的发病机理提供参考信息.
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动态放射治疗中的肿瘤实时跟踪技术
在放射治疗中,位于胸部和腹部的肿瘤在呼吸等生理和物理因素的影响下,肿瘤及其周围组织动态地变化.由此产生的不确定性是目前各类放疗模式的主要障碍,同时也成为该领域研究中富有挑战性的难题.有针对性地阐明当前图像引导放疗和自适应放疗的概况和关键技术:介绍动态肿瘤放疗的基本原理与方法,分析比较动态肿瘤跟踪的各种算法,简要阐述肿瘤X射线投影图像的三维重建技术,讨论动态肿瘤控制的基本问题和基本对策.肿瘤控制的不确定性问题的解决主要取决于:成像技术水平、先验知识的获取、鲁棒的数学建模技术.
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蛋白质相互作用的文本挖掘研究进展
生物体的生理功能主要由细胞中的蛋白质调控,因此研究蛋白质间的相互作用成为理解生命活动的基础.使用文本挖掘方法研究蛋白质相互作用可以充分利用现有的大量文献揭示出与蛋白质相关的潜在知识,构造蛋白质相互作用网络.着重从相关的语料集和工具、所涉及的技术和方法等方面,对蛋白质相互作用的文本挖掘进行综述,并对研究前景进行展望.
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三维磁共振磁感应成像重建方法研究
对三维磁共振磁感应成像技术进行原理性研究.针对非均匀电导率模型推导了正逆问题的原理公式,重建算法将逆问题求解中的三维问题转化为二维问题,提高了计算速度.仿真实验证明,只通过一次计算即可得到较为理想的重建结果,且误差在可接受范围内,为三维磁共振磁感应成像重建算法的进一步研究提供了参考.
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脑EIT中边界电压随颅内电阻率扰动变化情况的仿真研究
由于脑部高电阻率的颅骨的存在,电阻抗断层成像(EIT)测量时,由颅内电阻率分布的改变导致边界电压的变化量与不含颅骨的目标不同.参照人脑部的解剖图谱,制作了一个由7 300多个电阻构成的脑部电阻率分布仿真模型.基于该模型的仿真结果显示:颅骨和脑脊液的存在使边界电压动态范围由17倍增至28倍.当目标中心占成像区域空间分辨率在0.09、电阻率分辨率在0.25时,归一化的边界电压平均变化量和大变化量分别比均匀模型小11.4倍和8.3倍.根据这些结果,可以认为脑EIT硬件系统需至少能够识别出相对满量程的0.01%的边界电压变化,才能探测出这种电阻率变化.
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生物电阻抗成像研究的现状与挑战
生物电阻抗成像技术是继形态、结构成像之后的新一代更为有效的无损伤功能成像技术.本文简述了生物电阻抗成像研究的历史与发展现状,并提出了生物电阻抗成像研究所面临的挑战.
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人体肺功能生物电阻抗成像技术
研究的目的在于改进生物电阻抗(EIT)重建图像质量方法.首先,采用自适应多重网格法,依据后验误差的估计,基于自适应网格剖分加速线性方程组的求解,并根据多重网格算法细分相关场域,获得圆形场域的人体呼吸过程图像;然后,研究结合先验知识的图像重建算法,根据肺部组织结构及阻抗特性,采用有限元仿真软件COMSOL求解正问题,获取融合先验知识的灵敏度系数矩阵.人体肺呼吸功能实时成像结果表明,即使采用较少的网格单元,仍可获得较高精度的正问题解,具有较高的图像质量.
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乳腺电阻抗投影成像算法及实现
研究并验证电阻抗乳腺投影成像算法.该算法将乳腺等效为均匀,利用均匀介质电流场扰动原理,将场域内电阻抗异常区域投影到边界的电流分布,采用物理模型实验进行验证.该算法能识别2mm的电阻抗扰动目标,识别的目标深度可达25mm.电阻抗乳腺投影成像算法可以用于乳腺内异常电阻区的探查.
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高精度EIT数据采集方法研究
EIT的图像重建依赖于所采集到数据的精度.电极及其引线对EIT数据采集有着非常大的影响,主要在于如何获得有效的、适合高精度采样的模拟信号.采用16电极设计了一套将电极、开关阵列、模拟前端、模数转换及数据传送等一体化的面向乳腺EFT检测的高精度实验系统.对电子开关阵列进行了改进设计,采用以ADuC834为核心的、高精度的数据采集、传送及系统控制电路,并采用环形电路板.使用该系统进行了初步成像实验,获得了较好的成像效果.结果表明,采用高精度数据采集系统进行EIT成像是可行的,新系统从测量数据的表现上看有更高的测量精度.模拟电子开关阵列的改进,对降低开关特性对EIT数据采集的影响起到一定的作用.
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开放式电阻抗成像基本原理和仿真实验研究
电阻抗成像技术作为一种新兴的功能性医学成像技术具有广阔的应用前景.除了成像的空间分辨率不高之外,当前研究中普遍针对封闭场域成像的模式也是电阻抗成像技术推广到临床应用的一个不可忽视的障碍.在分析封闭式电阻抗成像临床应用局限性的基础上,提出了开放式电阻抗成像的思想,依据这一思想构建的开放式电阻抗成像系统能对局部浅层的生物组织给出有价值的电阻抗分布信息.给出了开放式电阻抗成像电磁场边值问题的数学模型,提出了边界约束问题的处理方法,并进行了初步的仿真和实验研究.结果表明,当目标位于体表下较浅部位时,成像具有较好的分辨率和定位准确度.
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基于斜位电流注入的磁共振电阻抗成像谐函数Bz重建算法及实验研究
针对斜位电流注入的磁共振电阻抗成像,提出基于斜位电流注入的谐函数Bz电导率重建算法,并建立相应的二维电导率重建方案.在构建磁共振电阻抗成像实验系统的基础上,分别进行电导率分布图像的仿真和测量磁通密度的实验.仿真结果表明,所提出的重建算法能够获得电导率分布的图像,并且硬件系统能够获得对成像物体注入电流时的磁共振图像数据,进一步可以得到成像体内的磁通密度.
| 年 | 期数 |
| 2018 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2017 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2016 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2015 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2014 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2013 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2012 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2011 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2010 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2009 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2008 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2007 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2006 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2005 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2004 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2003 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2002 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2001 | 01 02 03 04 05 06 |
| 2000 | 01 02 03 04 |
| 1999 | 01 02 |
| 1998 | 01 02 |
| 1994 | 04 |
