心血管系统键合图模型研究

针对目前心血管系统模型难以扩展的问题，根据人体心血管系统的解剖结构，提出了基于键合图技术的心血管系统整体模型.该模型由心脏、头部循环、颈部循环、肺循环、冠脉循环、腹部循环和四肢循环构成，共包含54个微分方程，可以仿真得到各段血管上的压力波、流量波等生理信号以及每搏输出量、心输出量和射血分数等心血管参数.在正常生理情况下，仿真得到收缩压和舒张压为115和78 mmHg、每搏输出量80 mL、心输出量5.76 L、射血分数64.5%.仿真结果表明,该模型对人体心血管系统的仿真是有效的.通过调节模型的输入参数仿真了动脉粥样硬化、高血压和锁骨下动脉狭窄情况下的血流动力学情况，仿真结果与病理情况一致.该模型高度结构化，各分支间相对独立，具有很好的扩展性.     

手部精细运动获取缺损数据修复方法

在利用光学运动捕捉技术获取手部精细运动数据及手势信息的过程中,捕捉运动数据的缺失会对神经解码的性能产生影响,为此,提出一种基于主成分分析的缺失运动数据恢复和重建方法.该方法采用期望最大化算法在主成分空间和原始数据空间进行迭代映射,求解对应主成分空间,以提高原始空间数据修复的精度.实验分别从缺损数据长度、缺损数据维度、周期性运动数据及冗余数据等方面对该算法进行了验证,并与三次样条插值和一次迭代插值的结果进行了比较.对测试数据的实验结果表明：该方法适用于连续缺损数据长度小于350帧,或同时缺损数据维度小于13维的情况.手部运动的周期性规律对于提高数据恢复的精度有很大的帮助,冗余标记点也能在一定程度上减少数据恢复的结果误差.与三次样条插值和一次迭代插值方法相比,该方法的平均误差均小于10 mm,仅相当于前两种方法误差的50%,甚至更少.     

基于数学形态学的眼电信号识别及其应用

通过分析眼电(EOG)信号可以识别人眼球的运动状态及眨眼情况,进而设计一种新型的人机交互(HCI)系统.眼电信号通常包含一些干扰信息,如漂移、肌电干扰、运动伪迹.为了去除这些干扰信息,提出一种利用数学形态学对眼电信号进行处理的方法;通过阈值检测可以准确识别使用者眼球的运动状态和有意识眨眼.设计一个基于眼电的人机交互系统并通过健康与残疾被试的测试.实验结果显示,眼电信号识别的平均正确率达到96.2%,表明该方法可以应用于临床人机交互领域.     

基于眼底视网膜血管网络模型的血管提取方法

在分析正常与病理状况下眼底图像特点的基础上,建立了眼底血管网络模型． 根据该模型,首先使用ＳＥＤ（ｓｉｇｎｅｄ ｅｄｇｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）与ＲＯＳＥ（ｏｐｅｎｉｎｇ ｗ ｉｔｈ ｌｉｎｅａｒ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ ｅｌｅｍ ｅｎｔ）算法提取出血管的粗骨架,然后利用该骨架选出使用ＬＯＧ（σ＝ １．４）算子计算过零点,并加以修正得到的精确血管边沿点． 结果表明：用本文方法提取出的血管边沿连续性好,位置定位精度高,且具有虚假边沿产生少、抗干扰能力强的优点     

一种基于小波相位滤波及视觉非线性的医学图像自适应增强新方法

针对经典方法对ＳＮＲ低的医学图像存在噪声过度放大及伪像产生问题,本文在精细尺度上,根据信号与噪声的ＷＴ相位在相继尺度上关联性的不同进行去噪,在大尺度上则采用Ｓｅｍｉｓｏｆｔ阈法对ＤＷＴ系数进行快速缩减去噪,根据人眼的视觉特性对ＷＴ系数的增益进行非线性的自适应控制,较之经典方法,本文方法具有增强图像视觉效果佳,无伪像产生的优点,且在噪声抑制、保边沿及增强各种细节上效果良好。     

抽动脉网数学描述的计算机实现

本文提出了一种能由计算机自动生成的微动脉网的数学描述方法－节点描述法。借助生成的描述树，可计算得到血管段长、血管取向、血管分叉夹角等参数；而且能够迅速重构原来的微动脉网，依据一定规则遍历描述树，可以对全网参数如各段血管长，血管总段数和血管密度等进行自动统计。本文还给出了这种描述的数据结构和算法实现。     

基于轮廓曲率和谱系聚类的大鼠体态自动识别

为了对行为实验中大鼠的体态进行自动识别分析，提出了一种基于轮廓曲率和谱系聚类的识别算法．应用图像处理技术从序列实验图像中分别提取出大鼠轮廓曲线，计算大鼠轮廓曲线的曲率函数及其频谱，并以频谱作为体态聚类和识别的特征矢量．应用谱系聚类方法构建每种大鼠体态特征矢量的子类聚类中心特征矢量．应用1319幅样本图像和10629幅测试图像对本算法进行了实验．结果表明对样本图像和测试图像的识别正确率分别为94.16%和89.58%，该算法可用于大鼠体态的自动识别及后续的行为分析．     

大鼠原代脂肪细胞中单个GLUT4囊泡的成像——全内反射荧光显微成像技术的应用

本研究采用高斯拟合算法与全内反射荧光显微技术（TIRFM），通过实时动态的单粒子追踪拍摄来分析原代培养大鼠脂肪细胞基础条件及胰岛素刺激下细胞膜附近绿色荧光蛋白(GFP)标记的GLUT4囊泡的运动变化.使用高斯拟合来消除光学成像系统中发生的原始样品中单像素点荧光强度值的污染，重建出囊泡真实的中心点荧光强度值.通过对序列图像中的囊泡点应用高斯拟合和相应的搜索算法，得到所有囊泡的高斯中心点荧光强度值序列，继而描绘出囊泡的动态转运路径.结果表明，基础条件下膜附近的多数GLUT4囊泡处于沿同一路径的快速长距离转运状态；胰岛素刺激后，长距离转运的GLUT4囊泡数量减少，多数GLUT4囊泡固定成团或者在原地摆动呈限制性的运动.当GLUT4囊泡锚定至膜上后，即迅速与膜融合.说明高斯拟合算法及全内反射荧光显微技术的结合可以很好地实现囊泡纳米尺度的三维实时追踪.     

基于非线性能量算子和匹配滤波的锋电位检测与分类

对神经电活动的研究,需要对记录的神经锋电位(spike)进行检测和分类.传统的锋电位检测与分类的过程受噪声影响很大,尤其是在锋电位分类的过程中,由于神经信号采集很难达到高的信噪比,因此研究较低信噪比下检测与分类的算法具有重要的意义.本文提供了一种运算简单的神经信号锋电位的检测与分类算法.针对锋电位的检测,本文使用非线性能量算子(NEO)来提高信噪比.在锋电位分类过程中,通过获取不同类别锋电位的模板构建匹配滤波器,对检出的锋电位在不同滤波器下进行滤波,确定锋电位对锋电位模板的相关性,然后使用非线性能量算子来加强相关性,从而确定分类.通过使用自主设计的大鼠神经信号双通道采集系统采集到仿真数据(数据由NSS-128的神经信号模拟器产生),获得了可准确量度的标准数据,通过在这组数据上加不同程度的噪声,测试文章提到的算法.在检测方面,信噪比有约5倍的提升.分类方面相比单纯的匹配滤波,在一定的信噪比范围内,正确率由90%提升到100%.同时采集了部分实际神经数据,并用文中的检测方法进行了测试.     

低氧下HPA轴应激系统的变化

大鼠在5km和7km海拔高度的低氧环境暴露下24h，其全血中促肾上腺皮质激素释放因子（CRF）水平，血浆去甲肾上腺素（NE）和皮质酮水平随海拔升高而升高，使用6－Hydroxydopamine hydrochloride(6-OHDA)试剂损毁中枢儿茶酚胺能神经元后，低氧对血浆皮质酮的刺激作用被部分抑制。高原鼠免经受如上的低氧暴露，未表现出同大鼠类似的神经内分泌变化。因此，本研究提示低氧应激作用于大鼠，其下丘脑－垂体－肾上腺皮质（HPA）系统和交感神经－儿茶酚胺系统被激活。高原鼠兔因已完全适应低氧环境，故中底低氧不再作为一种应激因子。