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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生物序列比对算法与图形硬件加速研究
探索准确、高效、低成本、通用性并存的生物序列比对方法.将点阵图算法、启发式算法等各种序列比对算法中准确性高的动态规划算法在计算机中实现,并通过流模型将其映射到图形硬件上,以实现算法加速；通过数据库比对搜索实例,进行比对时间和每秒百万次格点更新(MCUPS)性能值评测.结果表明,该加速算法在保证比对准确性的同时,能较大地提高比对速度.与目前快的启发式算法相比,比对平均加速为18倍,高加速可达28倍.
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自适应干扰对消的大鼠视觉诱发电位提取
研究大鼠的视觉诱发电位对认知人类视觉机理和疾病发生的位置具有重要意义.为获得大鼠视觉刺激诱发电位的特征信息,本研究设计了一种新的用于自适应干扰对消的大鼠视觉诱发电位信号采集方案,在大鼠初级视皮层不同位置和深度分别植入检测电极和干扰参考电极,有效提取了同源干扰信号.并基于该方案进行了大鼠视觉诱发电位的快速提取研究.仿真实验和实际应用结果表明,应用该方案实现自适应干扰对消,信噪比提高约6 dB,能够有效提取出大鼠单次闪光刺激诱发电位波形,并可从单次提取的结果中获得准确的潜伏期信息.该方案为实时获取大鼠视觉诱发电位特征信息提供了有效手段.
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不同浓度BMSCs联合壳聚糖导管对大鼠全横断脊髓损伤修复作用的比较
比较不同浓度的骨髓基质干细胞( BMSCs)联合壳聚糖导管移植物在大鼠脊髓全横断损伤模型中的修复作用.体外分离培养大鼠BMSCs,分别以104/mL(A组)、106/mL(B组)和108/mL(C组)的浓度联合壳聚糖导管植入大鼠T8全横断脊髓损伤模型中；术后12周电生理检测结果显示各组大鼠在大脑皮层、损伤平面以下刺激时均能在腓肠肌内记录到运动诱发电位,其中皮层潜伏期C组短于A组,皮层振幅B、C组大于A组(P＜0.05)；取材后大体观察各组移植物均能和损伤脊髓两端整合良好；尼氏染色显示在再生区域中段神经元数目C组大于A、B组(P＜0.05)；双重免疫荧光组织化学检测显示再生轴突能穿越胶质瘢痕界面长入损伤远端；电镜观察再生区域内有较多的有髓神经纤维,其中C组的有髓神经数目多于A组,髓鞘厚度大于A、B组(P＜0.05).BMSCs联合壳聚糖导管制成的人工组织移植物可以桥接脊髓损伤造成的缺损,部分恢复电生理特性,促进轴突再生,其中高浓度细胞组(C组)修复效果较好,提示该移植方法可为脊髓损伤的治疗提供新思路.
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一种电阻抗图像与CT图像融合方法研究
研究一种电阻抗功能图像与CT结构图像相融合的方法,获得既能反映电阻抗分布又能反映组织结构的医学图像.以人体呼吸过程的电阻抗图像及胸部CT图像的融合为例,首先采用disk算子对CT图像滤波,再用canny算子提取CT图像轮廓,将提取后的结构图像构建EIT正问题模型,并进行正问题求解,更新灵敏度矩阵,且基于共轭梯度算法重建EIT图像,然后用小波算法将EIT图像与CT结构图像进行融合.在融合图像中,电阻抗功能变化信息在结构图像中凸显出来,可实现电阻抗变化区域的初步定位.研究结果表明,电阻抗功能图像与CT结构图像的融合有效、可行.本研究为实现电阻抗成像技术与其他成像技术的信息互补、进一步发挥EIT功能成像技术的优势奠定基础.
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基于时频分析的T波交替检测算法的研究
心电的T波交替现象与室性心律失常有关,已成为预测心脏猝死的一个无创的临床指标.当前T波交替分析常用谱分析方法,为弥补其不具备时间分辨率的不足,本研究提出一种鲁棒的基于时频分析的微伏级T波交替检测算法:通过心电信号的短时傅里叶变换,提取时域T波序列,计算其在选定时频区域的能量谱；然后运用Wilcoxon秩和检验统计分析方法,检测微伏级T波交替现象.经仿真实验、欧洲ST-T数据及临床检测实验,本算法对T波交替检测的平均灵敏性达90.4％,正确预测率达92.0％,在30 dB及以上信噪比情况下,实现了100％的正确检测.仿真实验还表明本算法也支持短时心电数据的TWA准确检测.
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生理曲度变直与正常的颈椎有限元建模与分析
建立生理曲度变直和曲度正常的颈椎全节段有限元模型,进行对比与分析.选取颈椎曲度变直患者采集CT数据,采用专用生物力学有限元软件构建高质量颈椎全节段模型,然后采用基于离散微分属性的体网格变形技术,将变直模型映射生成曲度正常模型,在进行有限元模型的验证后,用相同边界条件进行对比分析.结果表明,曲度变直模型活动度范围比正常范围减少16％～28％,应力增加4％～90％,C3-C4和C4-C5小关节、钩突关节、椎间盘容易出现应力集中,表明容易出现损伤和退化.通过使用新型建模软件和体网格变形技术,能方便构建生理曲度变直和正常模型,分析结果对临床诊断有指导意义.
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药物功能模式相似度及其聚类
对现有已知药物的功能模式进行分析,可以帮助发现其可能的新应用,指导联合用药或预测药物的未知毒副作用.提出将药物化学结构信息和GO注释信息结合,分析药物功能模式相似度.药物化学结构和GO注释信息下载自DrugBank数据库,其中GO注释信息包括生物过程、分子功能和细胞定位等3个分支.计算现有4886种药物的功能模式相似度,并对其进行聚类分析.基于Tanimoto系数计算药物化学结构相似度,基于语义分析计算药物GO注释中3个分支的相似度.分别使用Logistic回归、算术均值、几何均值将上述4个药物相似度结合,得到反映多方信息的复合相似度.将一种药物与所有其他药物的相似度向量作为该药物的特征谱,对药物进行层次聚类.使用药物解剖学、治疗学及化学分类( ATC)的标准评价不同的相似度和聚类结果.结果显示:药物化学结构相似度与基于GO的3个分支的相似度均线性相关,表明药物的结构信息能在一定程度上反映功能信息；Logistic回归复合相似度能够很好地反映两个药物是否属于同一个ATC分类；基于GO注释生物过程分支语义相似度和几何均数复合相似度聚类结果与ATC分类第一层次强关联.所提出的方法结果可靠,可望用于辅助药物发现和预测不良反应.
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基于脑电棘波频次的癫痫发作预测算法
癫痫发作预测是近年来在神经科学领域中备受关注的课题.预测癫痫发作可以使医护人员或患者提前采取有效措施来预防和控制癫痫发作,在临床上具有重要意义.棘波是基本的阵发性异常脑电活动,在分析和统计癫痫发作前期和发作期棘波频次不同表现的基础上,首次提出一种基于脑电棘波频次的癫痫预测算法.对脑电进行滤波以去掉高频干扰后,采用形态学滤波器检测脑电棘波数目,并计算各段脑电中棘波出现的频次,后根据棘波频次的变化预测癫痫的发作.采用本算法对21例癫痫患者长程颅内脑电进行癫痫预测,准确率达到74.7％,每小时错误预测次数仅为0.111次.结果表明,所提出算法能够有效地预测癫痫发作.
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纳秒脉冲诱导肿瘤细胞缝隙连接通讯恢复的实验研究
将纳秒脉冲作用于人肝癌细胞( Hep - G2),通过荧光漂白恢复(FRAP)技术,检测荧光萃灭后肿瘤细胞的荧光强度变化情况,以研究纳秒脉冲对肿瘤细胞缝隙连接通讯( GJIC)功能变化的影响.经纳秒脉冲处理后,与对照组相比,处理组荧光恢复率显著增加,且随着时间的推移,所有处理组的荧光恢复率都达到对照组的3倍以上.此外,处理组肿瘤细胞的荧光漂白恢复率随脉冲个数的增加而升高.实验结果表明,纳秒脉冲促进了肿瘤细胞缝隙连接通讯功能的恢复,且在固定的脉冲宽度和幅值下,GJIC对纳秒脉冲作用的响应程度与施加的脉冲个数呈正相关.研究结果不仅为纳秒脉冲用于GJIC障碍性疾病的治疗提供了一条全新的途径,而且也深化了纳秒脉冲诱导肿瘤细胞凋亡机制的研究.
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人体上呼吸道内气溶胶沉积的实验研究
研究人体呼吸道内气溶胶沉积规律,对于认识有毒气溶胶对人体健康的影响和提高治疗药物气溶胶的治疗效果具有重要意义.采用激光快速成型技术制作人体上呼吸道的实验模型,在呼吸流量为30 L/min的状态下,分别对粒径为0.3和6.5 μm的气溶胶在人体上呼吸道内的沉积进行实验研究,分析气溶胶在上呼吸道内的沉积规律.研究结果表明；气溶胶在咽、喉和气管位置存留较多；气溶胶粒径对其在上呼吸道内的沉积模式影响较小,两种粒径气溶胶的沉积模式很相似,仅对其在呼吸道内不同部位的沉积率影响较大；惯性碰撞和湍流扩散是气溶胶的主要沉积机制,气溶胶在人体呼吸道内不同部位的沉积率均随惯性参数值的增加而升高.
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奇异值分解法用于MR灌注成像脑血流量估计的仿真研究
MR脑灌注成像是MR方法中提供代谢能力度量的唯一途径,对于疾病诊断和治疗效果评估有重要意义.MR灌注成像灌注参数的确定本质上是一个逆问题的求解过程,对一种求逆估计方法一奇异值分解法的逆问题性质进行了研究.在对奇异值分解法进行理论推导后,设计仿真方案,分别针对不同的信噪比进行仿真实验,并对动脉输入函数的延迟与失真进行分析.结果表明,在信噪比分别为150和10时,奇异值分解法都可以有效地估计脑血流量.该方法对动脉输入函数的失真不敏感,但是发生动脉输入函数延迟时,高脑血流量会被低估20％ ～ 30％.针对这一情况,对动脉输入函数的延迟效应进行了修正,修正后低估程度减小到±5％,得以明显改善.仿真结果表明,奇异值分解法是一种有效的估计MR灌注成像脑血流量的方法.
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CollapsedCone光子束剂量计算方法研究
剂量计算是放射治疗计划系统的核心,与常用的笔形束剂量计算方法相比,collapsed cone卷积/叠加剂量计算方法具有更高的计算精度,为此我们研究了collapsed cone卷积/叠加剂量计算方法及加速算法,开发了一套基于collapsed cone卷积/叠加剂量计算方法的光子束放射治疗计划系统,并运用蒙特卡罗方法对剂量计算的准确性进行了验证.实验结果表明剂量计算误差与射束能量、射野尺寸以及剂量计算分辨率有关,当天顶角增量和方位角增量分别取3.75.和15.时,对于3～20 cm的方野,剂量计算误差均小于1.5％.所开发的collapsed cone光子束剂量计算方法准确可靠,可望应用于临床.
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基于增量半监督仿生模式识别的运动想象脑电识别
针对BCI研究中样本采集代价较大,如何充分利用未标记的样本来提升识别性能的问题,本研究将仿生模式识别算法(BPR)与增量半监督学习算法结合,以Bagging算法框架为基础,提出了一种新的增量半监督的仿生模式识别算法(BPR-ISSL).以脑机接口国际大赛公布的数据集对该算法进行了离线分析以及模拟在线的实验,并且使用作者在线采集的实际脑电数据进行了实际在线实验,比较分析了BPR-ISSL与作者之前提出的改进仿生模式识别算法,以及BPR-ISSL与增量半监督SVM、增量半监督BP的识别性能.实验结果表明:在训练样本较充足的情况下,BPR-ISSL识别准确率优于其它3种算法,平均准确率要高出3％左右；并且通过对标准差的计算,其在抗过学习和稳定性上也体现出了明显的优势.
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平均血糖波动幅度计算机辅助计算算法及实现
以传统人工计算方法为基础,结合利用改进微分法,寻找动态血糖数据极值点,并完善血糖有效波动的判断条件,提出一种能利用计算机辅助计算平均血糖波动幅度(MAGE)的算法,利用Visual C# 2008实现该算法的软件应用,并利用传统人工计算方法(MAGEo)与计算机辅助计算方法(MAGEc),对76例临床动态血糖监测数据(正常成人27例,2型糖尿病成人患者25例,正常孕妇24例)进行比较计算,对结果进行相关分析及两种方法的一致性评估.比较结果显示:1)MAGEc方法与MAGEo方法的计算结果对于不同受监测者分组均显著相关(正常成人组r=0.994,P＜0.01;2型糖尿病成人患者组r=0.997,P＜0.01；正常孕妇组r=0.998,P＜0.01;所有受监测者r=0.997,P＜0.01).2)Bland-Altman法分析可知,落在一致性界限外的点分别为:正常成人组3个,占11.1％ (3/27)；2型糖尿病成人患者组1个,占4％( 1/25)；正常孕妇组1个,占4.2％( 1/24)；所有受监测者6个,占7.9％(6/76).两种方法之间具有较好的一致性.利用MAGE计算机辅助计算算法,能解决临床科研工作中通过人工计算MAGE带来的计算时间冗长、计算结果准确性低的问题,大大提高临床科研工作的效率.
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基于自回归模型和关联向量机的癫痫脑电信号自动分类
癫痫脑电信号自动分类方法的研究具有重要意义.基于自回归模型和关联向量机,实现癫痫脑电信号的自动分类.采用自回归模型,进行脑电信号特征提取；通过引入主成分分析和线性判别分析两种特征变换方法,降低特征空间维数；采用关联向量机作为分类器,提高模型稀疏性并可以得到概率式输出.在对波恩大学癫痫研究中心脑电信号的分类中,所提出的方法高准确率可以达到99.875％；在将特征空间维数降至原始维数的1/15时,分类准确率仍可达到99.500％；采用关联向量机作为分类器,模型稀疏性大幅提高,与支持向量机相比,同等条件下关联向量数仅为支持向量数的几十分之一.所提方法可以很好地应用于癫痫脑电信号的自动分类.
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2％成人AB型血清扩增的骨髓间充质干细胞的分化潜能研究
寻找一种合适的、可以替代胎牛血清、用以扩增骨髓间充质干细胞的产品,并研究其扩增产品的多向分化潜能.采用贴壁筛选法分离培养成人骨髓间充质干细胞,并利用不同代次的扩增细胞在诱导体系中向成骨细胞、成脂细胞诱导分化.分别采用Vonkossa、碱性磷酸酶染色观察成骨情况,采用油红O染色观察成脂情况.在用2％成人血清配置的完全培养基中,不同代次的成人骨髓间充质干细胞仍旧具有成骨、成脂分化潜能.研究表明,该方法所扩增的成人骨髓间充质干细胞具有成骨、成脂分化潜能,有可能成为理想的体外扩增成人骨髓间充质干细胞的方法.其扩增产品有可能用于骨的组织工程修复.
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基于蓝牙通信的等长肌力测试仪的设计
设计一种集肌力测试与评定于一体的等长肌力测试仪.采用无线蓝牙通信技术,手持式肌力测试装置与上位机之间可在10 m距离范围内进行无线通信,将肌力相关的数据进行传输,由上位机对肌肉功能障碍患者不同部位的等长肌力、肌张力、峰力矩等参数进行定量检测与分析.软件采用统一的建模语言(UML),使用VC++应用软件编程,并通过开放数据库互连(ODBC)的方式,实现肌力、肌电数据同步采集和处理.对20名正常人进行初步测试,各参数的组内相关系数(ICC)均大于0.6.该仪器具有操作简便,实用性强等特点,可为临床制定康复计划和评价康复疗效提供客观的数据.
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活塞聚焦换能器引起温度提升的研究
由于高强度聚焦超声的出现,活塞聚焦换能器引起的温度场日益受到重视.本研究基于生物热传导方程(Pennes方程)及高斯声束叠加法理论,给出了由活塞聚焦超声引起的温度提升理论模型,并计算温度场的横向分布.实验采用猪的肝脏组织和脂肪组织,采用活塞聚焦换能器加热的方法,用热电偶测量可组织内的温度提升,并将计算结果与实验结果进行了对比分析.结果表明:在弱聚焦且声源强度小于3.0 wW/cm2的情况下,此模型可准确预测生物组织的温度分布,生物组织温度的提升主要决定于线性声场,并且与换能器参数有关,温度的提升随着换能器的声功率、频率、半径的增加而增加,随焦距的增加而减小,随媒质的灌注长度的增加而增加.
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基于有限元方法的心脏除颤仿真研究
临床动物电击除颤实验无法精确测量放电电场在心脏上的实际分布情况,且存在诸多不便利和不安全因素.鉴于此,提出了一种基于心脏建模及有限元求解的心脏除颤电场分布仿真研究方法,心脏模型包含了完整的心房心室解剖结构和左右心腔,考虑了心肌细胞和血液的电阻率,然后采用有限元方法进行分析,并使用Abaqus集成环境进行求解,求解结果与文献报道的参考标准进行对比.仿真结果在除颤电压阈值和能量阈值方面与目前的植入式心脏复律除颤器( ICD)的临床应用效果具有相当的吻合度,能量阈值相对误差仅为10％,验证了所提出方法的可行性.
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含肱动脉分支的心血管系统简化模型研究
为了便于建立检测电子血压计准确性的液动装置,应用Matlab中的Simulink仿真工具,建立包含肱动脉分支的简化心血管模型.模型输入为左心室输出血流,由傅里叶拟合得到；动脉系统采用分段集中参数模型,分为主动脉、左锁骨下动脉、肱动脉以及其他动脉分支；通过参数分析,对动脉血压的影响因素进行研究.终仿真得到的动脉压力波形以及参数分析结果都符合正常生理情况,表明模型的建立是可行的,可为液动装置的搭建提供理论依据.
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基于特征曲线驱动的牙齿修复体局部变形算法
通过特征曲线驱动牙齿修复体曲面局部变形,进行修复体表面形态设计,创造出符合患者口腔系统功能的修复体数字化模型.首先在修复体曲面上,用鼠标交互式选取控制点构造特征曲线,并将特征曲线投影到曲面上生成投影曲线；接着利用投影曲线,根据定义的变形半径计算特征曲线影响的变形区域,并用KD树结构建立变形区域内的点和特征曲线的映射关系；后根据邻牙和对颌牙的约束关系,改变控制点编辑特征曲线,即能通过特征曲线驱动修复体曲面局部变形.通过前牙牙尖的局部变形,以及邻牙约束条件下前牙的修复实例,验证算法的实用性.结果表明,所提出的算法能稳定高效地完成牙齿修复体曲面的局部变形.
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注入电流式磁声成像的电导率模型构建和实验研究
基于磁声耦合效应的电导率成像是一种新型的生物组织功能成像技术,本课题旨在对注入电流式磁声成像方法进行仿真和实验研究.以金属圆环作为成像目标,将其置于稳恒磁场中,并对其加载微秒级正弦脉冲激励,对磁声耦合作用下产生的声振动进行检测和分析.借助有限元方法对磁声正问题进行仿真,同时建立注入电流式磁声耦合成像实验装置,对电导率模型产生的声信号进行检测,并利用所检测到的声信号直接重建模型的电导率边界图像.仿真结果表明,声源的平面分布能够体现成像目标电导率的边界.实验结果与仿真结果具有较好的一致性,重建图像分辨率达到cm量级.所进行的研究证明,注入式磁声耦合成像可反映被成像模型的电导率分布特征,为该方法用于复杂电导率分布组织的研究奠定了基础.
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闭环复苏技术在失血性休克液体治疗中的应用
失血性休克的复苏理论与技术是急救医学、创伤外科学和危重病医学等相关学科研究的焦点.闭环复苏技术以目标血压为复苏终点,通过优化输液“容量”和“速度”制定佳的治疗方案,在失血性休克治疗的科学研究中应用广泛.文中介绍了当前几种主要的液体复苏闭环控制系统,包括基于PID控制器的线性控制系统,还有基于模糊逻辑、决策支持等智能控制器的非线性控制系统.同时结合现代复苏理论和医学应急救援的发展需求,讨论了闭环复苏技术目前存在的问题和未来发展的趋势.
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骨骼肌卫星细胞的培养及其在骨骼肌组织工程研究中的应用
近年来,随着组织工程技术的不断发展,生命科学、材料科学及制造科学的相互渗透,使得体外构建人体组织和器官的功能性替代物成为可能.骨骼肌卫星细胞作为组织工程的种子细胞在体外扩增至一定数量后与生物可降解三维支架材料结合,植入患者体内来修复缺损及恢复生理功能.目前对肌卫星细胞的体外培养已进行了较多研究,而对于肌卫星细胞的体外生长、增殖、鉴定,以及与组织工程三维支架的相互作用和生物功能的研究尚处于发展阶段,文中将对这些方面的研究进展作一综述.
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基于二维阵列换能器的实时三维超声成像技术综述
基于二维阵列换能器的实时三维超声成像技术是现代医学超声成像技术的重要发展方向,可以产生对称聚焦的超声束,实现多平面成像,代表三维超声成像技术的新发展趋势.系统介绍二维阵列换能器的工作原理、阵列设计与制作、三维重建与显示等关键问题,结合临床应用,讨论该技术的局限和改进方法.
| 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 |
