具有生物属性的小规模电子神经网络抗扰特性仿真研究

目的提出一种噪声环境下具有生物属性的神经元网络抗扰特性模拟仿真方法。方法利用具有生物属性的Hodgkin-Huxley神经元模型和Leonid化学突触,在MATLABSimulink仿真平台建模不同参数的小规模神经元网络,研究其同步放电特性并以此为基础研究神经元网络在噪声环境下的抗扰特性。结果化学突触的耦合强度以及神经元网络的拓扑结构对神经元网络同步放电影响较大:一定拓扑结构下,耦合强度越强则同步性越好,简单环网在耦合强度为7 m Scm/~2时同步指数达到0.998;基于环网建立的从简单到复杂的7种拓扑结构中,固定耦合强度下,最复杂的拓扑7网络同步性最好,同步指数达到0.809;一定强度噪声环境中,神经元网络的同步放电可以消除噪声恢复神经元的正常放电,有效抑制噪声干扰。结论建立的具有生物属性的神经元和化学突触小规模神经元网络,能够仿真其生物系统的同步特性和抗扰机制。     

迭代重建算法和滤波核参数对头颅CT图像质量的影响

目的：为了评估第4代迭代重建算法对头颅CT主、客观图像质量的影响。方法：31个头颅常规CT原始数据,分别采用不同级别的迭代重建算法进行重建,取值依次为0（相当于滤波反投影算法）、1、3和4;选择3种不同的滤波核参数（光滑、标准、尖锐）。由5位放射科医师对受试者图像质量进行分级,并分析兴趣区的图像对比噪声比,最后采用随机模型进行数据分析。结果：迭代重建算法级别越低,平滑和标准这两种滤波核参数的主观分值就越高;但这两者的分值又随着迭代重建算法级别的增高而减低,平滑滤波参数表现更明显。当迭代重建算法为0级时,尖锐（滤波核参数）分值最低,但随着迭代级数的增加,主观分值也会增加,当迭代重建算法取值为4,主观分值最高。迭代重建算法级数越高,客观测量获得的信噪比就越好,当采用柔软滤波参数时信噪比是最高的。随着迭代次数的增加,灰白绝对对比度会降低;当采用尖锐滤波参数时,其信噪比最好。客观效应与受试者经验、患者年龄及性别无相关性。结论：迭代重建算法不同级别与滤波参数的各种组合,影响着头颅CT的图像质量。     

大鼠纹状体主神经元和中间神经元电学特性的研究

目的:观察大鼠纹状体主神经元、快速放电中间神经元及低阈值放电中间神经元的电学特性。方法:应用脑片膜片钳全细胞记录技术,在大鼠纹状体脑片标本上,监测及观察纹状体内神经元的被动和主动电学特性以及动作电位的发放特征。结果:纹状体主神经元静息膜电位处于轻度超极化状态,具有内向整流特性,并且在触发第一个动作电位之前有一个相对缓慢的去极化过程;纹状体快速放电中间神经元的放电频率很高,其动作电位具有较大幅度的后超极化,去极化电流可以诱导该神经元产生快速放电并伴随阈下膜电位震荡;纹状体低阈值放电中间神经元具有较大的输入阻抗和绝对值较小的静息膜电位,这类神经元具有低阈值放电的典型电学特性。结论:大鼠纹状体主神经元和中间神经元的被动和主动电学特性存在明显差异,这可以作为区分不同类型神经元的依据。     

混合迭代重建技术在256层前门控心脏CT影像定量及定性分析中的作用

正摘要目的评价256层心脏CT混合迭代重建对定性及定量参数的作用。方法分析20例病人的前门控心脏CT图像。使用3种重建方法,即滤波反投影(FBP)、中度及高度的迭代重建形成配对影像组。确定冠状动脉近侧段和远侧段的定量参数,包括CT值、噪声及对比噪声比(CNR)。应用4分记分评价影像     

基于抑制性反馈的神经元放电频率适应性调控机制研究

目的探究基于抑制性反馈机制的神经元放电频率适应性,以解决反馈结构在神经元放电频率适应性调控中的作用。方法构建抑制性反馈神经回路模型,采用基于电导的LIF神经元模型;定义响应敏感度、适应精度两个评价指标定量描述反馈结构对神经元放电频率适应性的调控规律,利用MATLAB进行仿真分析。结果输入为100 pA时,反馈连接强度在1到4的范围内,随着反馈回路时间参数的增加,神经元适应性范围以及敏感度和精度值逐渐增加;反馈回路时间参数为5 ms时,随着输入强度的增加,神经元产生适应性放电的反馈连接强度和反馈回路参数区域随之右移,敏感度和精度值逐渐减小。结论当抑制性反馈连接强度在1～4的范围以及反馈回路时间参数在4～10 ms范围内时,兴奋性神经元在抑制性反馈作用下会呈现出较明显的放电频率适应性特征,表明抑制性反馈是神经元放电适应性的一种重要机制。     

关联噪声作用下非线性神经元模型的相干共振

目的 研究在非线性积分点火(NIF)模型中,关联的离子通道噪声和突触噪声共同作用所引起的相干共振现象.同时讨论了离子通道噪声强度、突触噪声强度和噪声关联强度对系统相干共振的影响.方法 运用绝热近似理论和两态模型理论,得到了神经元首次点火概率分布和神经元放电峰峰间隔的变差系数的近似表达式.结果 研究表明,首次点火概率分布和变差系数是突触噪声强度、离子通道噪声强度和两种噪声关联强度的函数.结论 适当的噪声强度和噪声关联强度可以减小神经元发放峰峰间隔的变差系数,使系统的相干性达到最大值,从而引起神经元出现相干共振现象.     

基于HH模型的神经元网络的数值模拟与FPGA实现

目的提出了一种数值模拟结合硬件实现生物神经元网络的方法。方法运用Simulink与Dsp builder软件分别对HH模型神经元组成的神经元链网络、神经元环网络进行建模仿真,进而运用FPGA硬件实现生物神经元网络。结果通过对比,两种软件的仿真结果相同,验证了建模的一致性;再现了神经元链网络的神经元动作电位传导特性,神经元环网络的同步放电特性。FPGA硬件结果与对应的软件仿真结果相同,验证了硬件结果的正确性。结论运用FPGA实现具有生物特性的神经元网络是可行的。     

基于EM算法参数估计的各向异性扩散超声图像的去噪

目的 提出一种各向异性扩散滤波器的扩散参数选取方法,提高滤波器的灵活性和稳定性.方法 使用二状态的瑞利、高斯混合分布对超声图像灰度分布进行拟合,并采用期望值最大化(expectation maximization,EM)算法实现混合分布的分解;根据分解结果预测图像中斑点噪声均匀分布的区域;通过对均匀区域统计特性的分析获取各向异性扩散的扩散参数.结果 通过与两种改进扩散参数选取的滤波方法对比,基于EM算法的混合分布分解能够准确地估计扩散参数,使滤波结果在噪声消除和边缘保持上达到有效的平衡.结论 基于EM算法参数估计的各向异性扩散是一种有效的超声图像去噪方法.     

冲击性加速度对人心律的相位重整

前言 已知对外来电刺激作出反应时,人心律发生相位重整。许多作者提出,冲击性加速度后也有发生心律相位重整的可能性。但没有经过严密的研究。 方法 大约50名年轻、健康的男性志愿者暴露于—X,+Y和+Z轴向冲击力。根据峰值加速度的幅度从9G/s～15G/s,选择分析了200次以上的冲击。包括高和低的加速度增长率的试验。 结果 尽管每次冲击刺激和心搏周期的相位并不同步,在整个周期中大量的试验产生了冲击活动的均匀分布。发现相位重整的发生依靠于冲击力的大小及轴向。观察到了偶数和奇数相位重整的迹象。结论 人心搏周期的相位重整确实会随全身冲击加速度而发生。这种重整的假定     

图像重建方法对门控核素心肌灌注显像室壁相位分析的影响

目的 评价几种常用的SPECT门控核素心肌灌注显像（GSPECT MPI）图像迭代重建方法对相位分析的影响。方法对所选的30例患者应用Philips Cardio MD系统采集GSPECTMPI图像,分别使用滤波反投影（FBP）、最大似然一最大期望值（MLEM）、带三维分辨率恢复的MLEM（AST）、带衰减校正（AC）的MLEM及带AC和蒙特卡罗散射校正（ACSC）的MLEM对GSPECT数据进行重建。将重建数据传递至SyncTool,以测量左心室不同步参数（相位标准差和直方图带宽）。使用配对t检验比较由FBP和以上各种迭代法所得到的左心室不同步参数。结果负荷GSPECTMPI相位分析结果中由FBP、MLEM、带AC的MLEM、带ACSC的MLEM、AST所得到的相位标准差分别为11．6°,10．9°,11．2°,11．6°,11．4°;直方图带宽分别为35．7°,34．3°,35．1°,36．9°,35．1°。静息GSPECTMPI相位分析结果中由上述5种方法所得到的相位标准差分别为15．2°,14．5°,15．4°,15．4°,14．8°;直方图带宽分别为47．3°,46．4°,46．4°,47．9°,46．1°。负荷显像时从各迭代方法和FBP所得到的左心室不同步参数之间差异无统计学意义（t值-1．179～1．554,P均〉0．05）,静息显像时各参数间差异亦无统计学意义（t值-0．714—0．666,P均〉0．05）。结论标准FBP重建已足够用于精确的相位分析,SyncTool测量左心室不同步的技术可广泛应用于临床。     

胶片剂量测量和验证方法的研究

目的设计和实现基于通用激光扫描仪的胶片剂量测量和验证系统。方法采用胶片饱和冲洗、非线性光学校正、多分辨率阈值滤波、离散傅里叶逆变换图像复原等方法,消除了普通扫描仪用于胶片剂量学定量处理中的各种伪影、噪声和畸变;采用过响应系数校正方法消除测量胶片对低能散射光子的过响应,改善了胶片剂量测量的准确性;采用γ结合NAT指标的方法对放疗计划进行二维定量验证,给出可视化图形表达和具有定量数据的验证结果。结果和三维水箱系统、VeriSoft胶片测量系统相比较,研制系统对放疗剂量的测量结果在±2%内符合一致,对IMRT放疗计划的定量验证结果在±3%内符合一致。结论该系统能够实现对放疗剂量的高精度测量和对适形调强放疗计划剂量的可靠验证。     

低剂量条件下全模型迭代重建技术的肺容积定量研究

目的 探讨低剂量条件下全模型迭代重建法(IMR)、混合迭代重建法(iDose4)和滤波反投影(FBP)3种重建技术对肺容积定量测量的影响,并比较不同重建方法的图像噪声大小.方法 应用飞利浦256层CT对70例体检者行低剂量胸部CT扫描,原始数据分别用IMR(算法:Routine、SharpPlus、Soft Tissue,等级:1～3,共9种)、iDose4以及FBP技术进行重建,设定CT值<-950 HU的区域为肺气肿区,分别计算各组的总肺容积(TLV)、总肺气肿容积(TEV)、肺气肿指数(EI)以及客观图像噪声(OIN),并比较各组的差异.结果 肺容积定量参数中,除TLV各组间定量结果无明显统计学差异外(P=1.000),TEV、EI组间均有明显统计学差异(P=0.000).IMR中SharpPlus算法(等级1～3)所测定的TEV、EI高于其余组别.对于噪声,IMR中SharpPlus算法水平1(IMR-S-L1)的OIN最高,其次为FBP,iDose4算法的OIN低于SharpPlus算法但高于Routine和Soft Tissue算法.结论 在低剂量条件下,IMR中SharpPlus算法会影响肺容积参数的测定,且图像噪声大,因此不推荐使用SharpPlus算法进行肺容积定量分析,IMR中Routine与Soft Tissue算法均不影响肺容积参数测定,且较FBP和iDose4能明显降低图像噪声.     

Karl 3D 迭代重建技术对胸部低剂量 CT 图像质量的影响

目的：探讨 Karl 3D 迭代重建技术在胸部低剂量 CT 检查中应用的可行性。方法将本院做健康体检,体质量指数(BMI)为中等的120例胸部平扫人员随机平均分成2组。A 组60例为对照组,采用传统120 kV,150 mAs 的常规剂量扫描和滤波反投影算法(FBP)重建图像;B 组60例为研究组,使用120 kV,80 mAs 低剂量扫描,分别采用 FBP 和 Karl 3D 5级迭代重建算法重建图像。由2名主治医师采用5分制双盲阅片的方式对图像质量做出主观评价,并用 Kappa 检验评价观察者间的一致性;各组图像主支气管分叉平面,胸降主动脉区域画感兴趣区(ROI),测量其 CT 值及标准差(SD),以 SD 对图像的噪声做出客观评价;并且比较2组研究对象的 CT 剂量指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(DLP),并估算有效剂量(ED),通过统计软件分析其结果。结果2名医师对图像质量评分的一致性较好(Kappa =0.890)。B 组低剂量 Karl 3D 5级迭代重建算法重建的图像与 A 组常规剂量图像质量相当,两者差异无统计学意义(P =0.09);并且辐射剂量明显下降(达47.47%),差异有统计学意义(P <0.01)。B 组使用 Karl 3D 5级迭代重建的图像较 FBP 重建的图像噪声明显下降,图像质量明显提高,两者差别有统计学意义(P <0.01)。结论Karl 3D 迭代重建技术完全可以运用在胸部低剂量 CT 检查中。     

迭代算法在鼻窦多层CT中的应用

目的 探讨鼻窦多层CT（MSCT）检查中应用迭代算法（iDose算法）对图像质量及辐射剂量的影响。方法 选取53例鼻窦图像,计算其平均对比噪声比（CNR）,以此值为基准选择合适的离体头颅标本作为研究对象。改变扫描参数（kV及有效mAs）,分别使用滤波反投影算法（FBP）和迭代算法（iDose等级1~7）重建图像,对图像质量进行主、客观评价,找出可以符合诊断需求的参数组合。结果 冠状位图像的CNR高于水平位图像（t=-6.86,P<0.05）。120kV、100mAs/层、iDose5算法与常规扫描参数FBP算法所得图像CNR相当;100kV、60mAs/层、iDose4算法所得图像可满足对炎症的诊断,100kV、80mAs/层、iDose4算法所得图像可同时满足对炎症和外伤骨折的诊断,有效剂量可分别降低82%和75%。结论 使用iDose算法对鼻窦炎症及骨折的诊断,可以在保证满足诊断要求的前提下降低有效剂量。     

迭代重建对肺肿块低剂量CT灌注成像参数的影响

目的:探讨自适应统计迭代重建(ASIR)算法对低剂量CT首次通过法肺肿块灌注成像参数的影响。方法:28例肺肿块患者行首次通过法低剂量CT灌注成像检查,所得原始数据采用滤波反投影(FBP)和30%ASIR两种方法进行重建(重建层厚2.5mm),测量两种算法重建图像上主动脉CT值、图像噪声及肺肿块灌注成像参数,包括表面通透性(PS)、平均通过时间(MTT)、血流量(BF)和血容量(BV),采用配对t检验分析两种重建算法所测量的各参数值的差异。结果:FBP和30%ASIR重建算法比较:主动脉CT值分别为(35.32±2.39)和(35.54±2.71)HU,差异无统计学意义(P=0.617);FBP组图像噪声(51.60±5.34)明显高于30%ASIR组(40.42±3.10),差异有高度统计学意义(P<0.01)。两种重建算法测量的各项灌注参数(PS、MTT、BV和BF)值差异均无统计学意义(P>0.05)。结论:在低剂量CT首次通过法肺肿块灌注成像中,30%ASIR算法测量的各项参数与FBP重建算法相比无明显差异,但图像噪声明显降低。     

评价Karl迭代重建技术对胸部CT图像质量的影响

目的 评价Karl迭代重建技术对胸部CT图像质量的影响。 方法 ①模体研究:以管电压120 kVp、管电流140 mAs扫描为常规剂量组;降低管电流50%,以管电压120 kVp、管电流70 mAs扫描为低剂量组,2组分别采用滤波反投影（FBP）和Karl迭代重建技术（重建等级1~9级）进行图像重建,采用噪声功率谱（NPS）和标准差对图像噪声进行测量。②临床研究:基于模体研究结果,选取行胸部CT的受检者120例,其中男性61例、女性59例,年龄35~75岁,BMI为（23.95±0.27） kg/m2。采用随机数字表法分成常规剂量组和低剂量组,每组分别为60例,扫描参数同模体研究,分别采用Karl 5级迭代重建技术和FBP法进行图像重建。比较2组CT容积剂量指数（CTDIvol）、剂量长度乘积（DLP）、有效辐射剂量（ED）及图像噪声、信噪比等客观指标和图像质量主观评分指标。客观指标的比较采用t检验;主观评分的比较采用χ2检验。 结果 ①模体研究:常规剂量组采用Karl迭代重建技术重建图像的平均噪声均低于FBP法重建图像噪声,且随着Karl迭代重建技术等级的升高而降低,差异均有统计学意义（t=5.14~47.50,均P<0.01）。通过NPS曲线对比,Karl 1~9级重建图像在降低图像噪声的同时,保持了与FBP法重建图像的噪声纹理特性,差异无统计学意义（t=2.49, P=0.42）。低剂量组Karl 5级迭代重建图像的噪声[（6.40±0.16） Hu]与常规剂量组FBP重建图像的噪声[（6.30±0.38） Hu]较其他Karl迭代重建技术等级更接近,差异无统计学意义（t=28.34,P=0.423）。②临床研究:低剂量组的CTDIvol[（5.56±0.01） mGy]、DLP[（170.74±18.40） mGy]均明显低于常规剂量组[（11.06±0.01） mGy、（348.93±26.16） mGy·cm],差异有统计学意义（t=4757.7,P=0.003;t=39.23,P=0.005）;ED[（2.58±0.16） mSv]较常规剂量组[（5.01±0.17） mSv]降低了51.5%,差异有统计学意义（t=37.94,P=0.004）。低剂量Karl 5级迭代重建技术重建图像与常规剂量FBP重建图像比较,噪声（升主动脉:t=0.24,P=0.38; 降主动脉:t=1.51,P=0.70）和信噪比（升主动脉:t=0.45,P=0.45; 降主动脉:t=0.08,P=0.72）的差异均无统计学意义;纵隔窗图像（χ2=2.32,P=0.317; χ2=1.38,P=0.268）和肺窗图像（χ2=0.97,P=0.614; χ2=0.59,P=0.760）的主观图像质量评分比较,差异均无统计学意义。 结论 Karl迭代重建技术可以不同程度地降低图像噪声。降低常规管电流的50%至70 mAs、采用Karl 5级迭代重建技术重建图像可获得与常规剂量FBP相同的图像质量。     

CT低剂量联合迭代算法在输尿管结石诊断中的应用

目的 探讨CT低剂量联合迭代算法在输尿管结石诊断中的应用价值.方法 90例输尿管结石患者在首次检查均应用常规剂量扫描(120 kV,400 mAs),采用滤波反投影算法(FBP)薄层重组,保守治疗后结石未排出.复查CT应用低剂量扫描随机分为3组(A组:120 kV,200 mAs;B组:120 kV,150 mAs;C组:120 kV,100 mAs)后分别行6级迭代算法薄层重组.由2名放射医师采用双盲法读片并对图像质量做主观评分,记录CT容积剂量指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(DLP),计算辐射有效剂量(ED);测量图像的客观噪声值,计算信噪比,测量结石CT值及最大长径,记录结石检出数.结果 常规组:CTDIvol(23.51±0.79) mGy,DLP(1166.38±52.78)mGy·cm,ED(17.50±0.79)mSv;A组:CTDIvol(11.78±0.38) mGy,DLP(584.68±25.47) mGy· cm,ED(8.77±0.38) mSv;B组:CTDIvol(8.34±0.13)mGy,DLP(462.87±24.76) mGy· em,ED(6.94±0.37)mSv;C组:CTDIvol(5.47±0.21) mGy,DLP(268.20±19.03)mGy·cm,ED(4.02±0.29) mSv;各组低剂量迭代算法重组的iDose l ～6图像结石检出数、结石CT值及大小与常规剂量比较差异无统计学意义(P＞0.05);A组低剂量迭代算法重组的iDose4图像噪声(SD)、信噪比(SNR)及iDose 4—6图像质量主观评分与常规剂量比较差异无统计学意义(P＞0.05);B组低剂量迭代算法重建的iDose6图像噪声、信噪比及图像质量主观评分与常规剂量比较差异无统计学意义(P＞0.05);C组低剂量迭代算法重建的iDose l～6各组图像噪声、信噪比及图像质量主观评分与常规剂量比较差异有统计学意义(P＜0.05).结论 CT低剂量扫描联合迭代算法诊断输尿管结石是可行的,可以在不影响图像质量的前提下明显减低辐射剂量.管电压120 kV情况下,在iDose6水平管电流150mAs为最低临界扫描参数.     

功能性消化不良胃动力信息检测与评价

目的 研究功能性消化不良患者胃动力系统的电过程和机械过程.方法 根据临床标准筛选15例功能性消化不良患者,从体表提取生物阻抗胃动力信号和胃电信号,并利用小波变换将阻抗胃动力信号从呼吸和血流等生物阻抗信号中分离出来.通过能谱和频谱分析方法,以及主能量和支配频率等将信号进行分类.结果 接受药物治疗1周后,15例FD患者主述其症状还没有明显缓解或者消除,但此时提取的胃电参数与治疗前相比大都有显著性改变,而来源于阻抗信号的胃动力参数没有显著性变化.结论 阻抗胃动力参数反映胃的运动过程和效果,与同步胃电的结合将为FD和胃动力功能研究提供一种新的无创检测和评价方法.     

低剂量脑CT灌注成像联合IMR的图像质量评价

目的 探讨低剂量脑CT灌注成像(CTPI)联合全模型迭代重组(IMR)技术临床应用的可行性.方法 收集因临床怀疑急性脑梗死行脑CTPI检查的患者80例.A组35例, B组45例.A、B组分别采用80 kV,150 mAs+传统滤波反投影(FBP)及80 kV,30 mAs+IMR重建.选取A、B 组脑灌注正常的一侧脑各30侧.比较2组图像主观评分、有效剂量(ED)和阿尔伯塔脑卒中计划早期CT评分层面2(ASPECTS2)水平大脑中动脉供血区灰白质的CT值、图像噪声(SD)、信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)以及灌注参数值.结果 A、B 2组ED分别为2.52、0.50 mSv;2组灰白质的灌注参数、CT值、SD,CNR,灰质SNR及主观评分之间无明显统计学差异(P>0.05);2组白质SNR存在明显统计学差异(P<0.05).结论 IMR联合30 mAs的CTPI在保证图像质量和灌注参数稳定的前提下明显降低辐射剂量.     

基于小波变换和K-means聚类算法的心电信号特征提取

目的研究一种基于小波变换和K-means聚类算法的心电信号特征提取方法,根据特征点信息判断心电是否正常。方法利用小波变换和形态学滤波方法去除工频干扰、肌电干扰和基线漂移等主要的噪声之后,利用K-Means聚类算法提取出心电信号的QRS波群,P波和T波这3个主要的特征点,实现心电智能诊断。结果实验数据取自MIT-BIH数据库,多次实验结果显示QRS波群的阳性检测度(P+)达到99.68%和灵敏度(Se)达到99.21%,P波和T波的检测准确度分别达91.43%和97.01%。结论相对于其它方法,本文心电特征提取方法准确度较高,具有一定参考价值;在移动医疗和临床医疗方面具有一定实用价值。