检索结果-内蒙古大学图书馆

生物医学工程学杂志 2002年第1期19卷 53-56页

作者：姚伟丁光宏沈雪勇杨静陈尔瑜党瑞山承焕生顾琪王盛章魏瑚复旦大学力学与工程科学系生物医学工程研究所上海200433 上海中医药大学针灸推拿学院上海200032 中国人民解放军第二军医院大学解剖教研室上海200433 复旦大学现代物理研究所上海200433 上海华东医院上海老年医学研究所上海200040 上海现代管理研究中心上海200032

心气虚是中医的一类主要病证 ,但是心气虚的机理一直没研究清楚。我们通过对血液——组织液循环的分析建立了一个研究心气虚的血液动力学模型 ,模型的理论计算结果与中医心气虚证的表现相一致 ,并与近些年来中西医对心气虚的研究发现相... 详细信息

心气虚是中医的一类主要病证 ,但是心气虚的机理一直没研究清楚。我们通过对血液——组织液循环的分析建立了一个研究心气虚的血液动力学模型 ,模型的理论计算结果与中医心气虚证的表现相一致 ,并与近些年来中西医对心气虚的研究发现相吻合 ,从而证明了模型的理论思想——气虚症状的产生是由于组织液中的营养物质含量的降低进而影响了细胞的正常生理功能引起的。

关键词：气血运行气虚证心气虚血液动力学模型

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一种新的脑动静脉畸形血液动力学模型

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力学学报 2003年第5期35卷 524-532页

作者：孙树津严宗毅王大明凌锋中国科学院力学研究所北京100080 北京大学力学与工程科学系北京100871 北京医院神经外科北京100730 北京市首都医科大学宣武医院神经外科北京100053

建立了一个新的非定常脑AVM血液动力学模型.模型克服了以往的定常AVM模型无法反映血流实际脉动,以及模型结构和血管性质描述上的缺陷,并依据临床实测数据提出了一种更为符合生理和病理实际的描述AVM供血动脉扩张现象的方法.模型模拟了AV... 详细信息

建立了一个新的非定常脑AVM血液动力学模型.模型克服了以往的定常AVM模型无法反映血流实际脉动,以及模型结构和血管性质描述上的缺陷,并依据临床实测数据提出了一种更为符合生理和病理实际的描述AVM供血动脉扩张现象的方法.模型模拟了AVM造成的脑血管压力、流量波形和脑血管输入阻抗的变化,并对脑AVM病人脑血管系统的输入阻抗进行了分析.为研究具有复杂结构的脑AVM血液动力学的特征,提供了一个有效的工具.

关键词：脑动静脉畸形血液动力学模型脑血管疾病脉动流 AVM 输入阻抗供血动脉扩张

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基于栈式循环神经网络的血液动力学状态估计方法

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自动化学报 2020年第5期46卷 991-1003页

作者：姚垚冀俊忠北京工业大学信息学部多媒体与智能软件技术北京重点实验室北京100124 北京人工智能研究院北京100124

利用fMRI数据准确地估计血液动力学状态,能得到一种更接近神经元层面的大脑活动的客观表示,这将促进人们对大脑运行机理的深刻理解,推动脑认知的进一步发展.迄今为止,人们已经提出了许多血液动力学状态估计方法.然而,这些方法大都只考... 详细信息

利用fMRI数据准确地估计血液动力学状态,能得到一种更接近神经元层面的大脑活动的客观表示,这将促进人们对大脑运行机理的深刻理解,推动脑认知的进一步发展.迄今为止,人们已经提出了许多血液动力学状态估计方法.然而,这些方法大都只考虑了相邻时刻血液动力学状态之间的关系,忽视了更深层次的时序特征.而对模型参数先验信息的需求也使一些方法在实际应用中受到了限制.为此,本文提出了一种基于循环神经网络的血液动力学状态估计新方法.首先,利用血液动力学模型中非线性函数的反函数建立BOLD信号与血液动力学状态之间的映射关系,并构建模型的反演过程.然后,采用一种堆叠三个RNN模块的栈式神经网络结构来拟合这种映射关系,使其能够以BOLD信号作为输入,得到血液动力学状态的估计值.最后,在仿真数据上验证新方法的性能.实验结果表明:与一些代表算法相比,新方法能够更合理地提取fMRI数据中的时间特性,有效地拟合BOLD信号与血液动力学状态之间的动态非线性关系.

关键词：循环神经网络功能磁共振成像血液动力学模型血液动力学状态神经元活动

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脑Willis环循环的血液动力学研究

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复旦学报（自然科学版） 1996年第1期35卷 99-107页

作者：丁光宏程晋吕传真复旦大学上海医科大学

建立了一个描述脑循环Ｗｉｌｌｉｓ环血液运动规律的动力学模型并进一步得到了其状态方程及求解方法．应用该方法不仅可以直接求解定常问题，而且还可以求解不定常问题．该模型不仅反映了脑血管弹性和阻力等动力学参数对脑血流特性的影... 详细信息

建立了一个描述脑循环Ｗｉｌｌｉｓ环血液运动规律的动力学模型并进一步得到了其状态方程及求解方法．应用该方法不仅可以直接求解定常问题，而且还可以求解不定常问题．该模型不仅反映了脑血管弹性和阻力等动力学参数对脑血流特性的影响，而且还反映了不同病理生理状态下脑血流的代偿功能．最后，通过研究动力学参数变化对输入阻抗的影响发现，一侧颈动脉输入阻抗已不仅和该侧血管力学特性有关，而且还受对侧乃至后循环血管及血流特性的影响．

关键词：脑循环血液动力学模型输入阻抗脑血管疾病

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脑循环脉动流的集中参数模型

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力学学报 1996年第3期28卷 336-346页

作者：丁光宏吕传真复旦大学应用力学系生物力学实验室上海医科大学华山医院神经科

脑血管疾病和脑循环动力学异常改变密切相关．脑循环系统和体循环系统具有不完全相同的血液动力学特性．因此，临床上迫切需要一种既能反映脑循环的基本特性，又容易从中分析脑血管动力学参数的力学模型．本文在Ｗｉｌｉｓ环定常流模型... 详细信息

脑血管疾病和脑循环动力学异常改变密切相关．脑循环系统和体循环系统具有不完全相同的血液动力学特性．因此，临床上迫切需要一种既能反映脑循环的基本特性，又容易从中分析脑血管动力学参数的力学模型．本文在Ｗｉｌｉｓ环定常流模型的基础上，建立了描述脑循环血液脉动特性的集中参数模型，归结出了模型控制方程及求解方法．通过实例计算发现：理论计算结果和实验检测数据相当吻合，说明模型是符合生理实际的．

关键词：脑循环脉动流血液动力学模型

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人体组织液定向流动与经络

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自然科学进展（国家重点实验室通讯） 2001年第8期11卷 811-818页

作者：丁光宏杨静陈尔瑜沈雪勇党瑞山彭伟承焕生刘芳费伦复旦大学力学与工程科学系中国人民解放军第二军医大学解剖教研室上海200433 上海中医药大学针灸推拿学院上海200032 复旦大学现代物理研究所复旦大学测试中心上海200433

关于人体经络本质的研究发现了许多新的现象,如在穴位注射放射性核素标记的小分子可观察到物质沿和古人描述的经络差不多的经线迁移,人们不仅得到了这样迁移的图像,而且还测量到了迁移的速度。但对这种循经的物质迁移一直没能从理论上... 详细信息

关于人体经络本质的研究发现了许多新的现象,如在穴位注射放射性核素标记的小分子可观察到物质沿和古人描述的经络差不多的经线迁移,人们不仅得到了这样迁移的图像,而且还测量到了迁移的速度。但对这种循经的物质迁移一直没能从理论上给予解释。通过对人体小腿段胆经和胃经“地”的位置巨微解剖观察发现,经络线位置的骨间膜腓侧和胫侧的血管自上而下呈不均匀分布,在穴位区毛细血管密集,且在穴位和经线上的毛细血管排列呈与经线平行状,根据这一解剖事实,建立了一种毛细血管血浆与组织液交换的血液动力学模型,通过对模型的数值模拟发现,在这样的解剖结构下,组织液能产生一种定向的流动并在毛细血管密集的穴位区获得加速,并不断接力构成一条与经络线相吻合的流线。在这种流线上物质可以定向输运,计算表明在生理状态下这种输运的速度为数厘米至数十厘米每分,这和实验观察到的循经感传速度及放射性核素循经迁移速度相一致。进一步的研究还发现组织压力增高、动脉压改变以及血管壁通透性的变化都会影响流速,这和人体经络的特征是相符合的,为解释经络的科学机理提供了一种新的理论和方法。

关键词：经络组织液流体力学数值模拟动力学模型流线血液动力学模型定向流动

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面向fMRI数据及其脑功能连接网络的深度学习特征提取方法研究

面向fMRI数据及其脑功能连接网络的深度学习特征提取方法研究

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作者：姚垚北京工业大学

学位级别：博士

从功能磁共振成像(Functional magnetic resonance imaging,f MRI)数据及其脑功能连接网络中提取有效特征能够为深入理解人脑运行机理与脑疾病病理机制提供新的视角,是目前脑科学研究领域中的一项重要课题。深度学习因具有强大的特征提... 详细信息

从功能磁共振成像(Functional magnetic resonance imaging,f MRI)数据及其脑功能连接网络中提取有效特征能够为深入理解人脑运行机理与脑疾病病理机制提供新的视角,是目前脑科学研究领域中的一项重要课题。深度学习因具有强大的特征提取能力,已经成为f MRI数据及其脑功能连接网络特征提取研究中的一项前沿热点。但是,现有的方法忽视了f MRI数据的深层时序特性以及脑网络的稀疏化、模块化、短特征路径长度特性,容易缺失具有判别性的有效特征。针对上述不足,论文进行了一些研究和探索,主要研究内容与创新成果如下:1.为了融合f MRI数据的深层时序特性,提出了一种基于栈式循环神经网络的f MRI时序特征提取方法。该方法首先利用血液动力学模型中非线性函数的反函数构建模型的反演过程;随后,提出了一种新的神经网络结构,该结构包含三个循环神经网络(Recurrent neural network,RNN)模块,分别提取对应血液动力学状态的时序特征,并通过堆栈方式连接成为栈式循环神经网络,来拟合血液动力学模型的反演过程;最后,使用这些特征对血液动力学状态进行估计。在仿真与真实f MRI数据上的实验结果表明:与对比方法相比,新方法取得了最优的结果,验证了f MRI数据的时序特征对血液动力学状态估计的有效性;同时,通过利用该方法估计的血液动力学状态构建脑功能连接网络,能够有效地提升已有脑网络特征提取方法的性能。2.为了融合脑网络的稀疏化特性,提出了一种基于图Lasso与卷积神经网络的脑网络稀疏拓扑特征提取方法。该方法首先设计了一种新的图Lasso模型来学习组水平下的脑网络稀疏连接模式。在学习过程中,使用Cholesky分解来保证稀疏连接模式的正定性,并分别为有标签与无标签两种情况设计了不同的学习策略;随后,利用稀疏连接模式指导卷积层的拓扑特征提取过程,得到脑网络的稀疏拓扑特征;最后,利用深层神经网络结构学习稀疏拓扑特征的高层特征表达,用于脑疾病诊断任务。在真实f MRI数据上的实验结果表明:该方法在分类性能上优于其它算法,表明了脑网络稀疏拓扑特征对脑疾病的判别能力。3.为了融合脑网络的模块化特性,提出了一种基于卷积神经网络的脑网络多尺度模块化特征提取方法。首先设计了一种用于提取节点级模块化结构的新算法,并使用卷积神经网络从这些结构中提取节点级模块化特征;然后,构建协调模块化度来度量节点特征之间的模块化程度,并通过最小化该指标学习脑网络中全脑水平下的模块化结构;最后,使用深层神经网络结构学习高层特征表达,用于脑疾病诊断任务。在真实f MRI数据上的实验结果表明:该方法具有更好的分类性能与更强的鲁棒性,验证了脑网络中模块化特征对脑疾病的判别能力。4.为了融合脑网络的短特征路径长度特性,提出了一种基于Gumbelsoftmax随机游走与循环神经网络的脑网络短路径特征提取方法。首先通过一种可学习的Gumbel-softmax随机游走算法在脑网络上进行采样,得到脑网络中的短路径及对应的节点特征序列;随后利用RNN模型提取这些特征中的序列关系,得到脑网络的短路径特征;最后,使用深层神经网络结构对其进行高层特征提取,用于脑疾病的诊断任务。在真实f MRI数据上的实验结果表明:该方法通过提取脑网络中的短路径特征,提升了脑疾病诊断的效果,验证了脑网络短路径特征对脑疾病的判别能力。总而言之,论文利用深度学习模型提取f MRI数据及其脑功能连接网络中的判别特征。实验结果表明,这些方法显著地提升了其在血液动力学状态估计与脑疾病诊断任务上的性能,验证了方法所提取特征的有效性。

关键词：功能磁共振成像血液动力学模型脑功能连接网络卷积神经网络循环神经网络

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实体肿瘤中的复杂流动

实体肿瘤中的复杂流动

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作者：王庆伟复旦大学

学位级别：硕士

实体肿瘤是严重威胁人类健康与生命的一类疾病。由于异常复杂的毛细血管网和组织特性，实体肿瘤的各种诊断和治疗药物朝向靶细胞的输运往往有很大的障碍，使得诊断和治疗的效果不理想。本文在不同尺度下建立实体肿瘤血液动力学模型，研... 详细信息

实体肿瘤是严重威胁人类健康与生命的一类疾病。由于异常复杂的毛细血管网和组织特性，实体肿瘤的各种诊断和治疗药物朝向靶细胞的输运往往有很大的障碍，使得诊断和治疗的效果不理想。本文在不同尺度下建立实体肿瘤血液动力学模型，研究实体肿瘤内的复杂流动。\n　　在微观的尺度，建立毛细血管-跨毛细血管壁-组织间质流动耦合模型，精确求解流体的运动。毛细血管内流动遵循Navier-Stokes方程，采用Starling定律和Darcy定律刻画跨毛细血管壁流体和组织间质流体流动。结果从理论上证实毛细血管内的压强基本上是线性分布的，Poiseuille流动是一个相当准确的近似。其后对平行毛细血管间、分叉及融合毛细血管内中间质流体流动的分析直接应用了这一结果。\n　　在宏观的尺度，本文提出毛细血管和淋巴管密度分布函数，以分析实体肿瘤内部不均匀血液灌注对流体流动的影响，证实实体肿瘤内流体流动的一些独特特征，及这些特征给实体肿瘤的治疗带来的障碍。\n　　根据上面分析的结果，建立了宏观和微观模型相结合的模型(长度尺度大约为mm)。首先，对一个文献报道的有代表性的二维实体肿瘤血管网络形态图，通过图像处理得到简化的可用于血液动力学分析的毛细血管网络，分析血管拓扑结构和各个流动参数对流体运动的影响。其后，根据血管生成原理数值生成二维毛细血管网，研究肿瘤诱导的血管生成演进过程对流体流动的影响。随后，本文初步分析了流体流动在各种药物输运过程中的作用。\n　　研究结果表明实体肿瘤中流体流动有很大的障碍。肿瘤内部组织间质压强分布不均匀，整体较高，使得流体难以从毛细血管中渗出。间质压强梯度很低，导致流体低对流，药物难以深入肿瘤内部。肿瘤表面压强梯度很大，流体通过肿瘤表面流入周围正常组织，使得药物难以在肿瘤组织中停留，同时也易造成药物对正常组织的杀伤。

关键词：实体肿瘤流体流动血液动力学模型毛细血管

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脑循环Willis环控制方程

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辽宁师范大学学报（自然科学版） 1999年第1期22卷 63-68页

作者：陈书宇安悦丁光宏中国科技大学力学和机械工程系辽宁师范大学实验中心复旦大学应用力学系生物力学实验室

在脑循环Ｗｉｌｉｓ环定常流模型和脉动流模型的基础上，进一步讨论模型控制方程的求解方法．由于脑部血液循环的复杂性，验证脑循环动力学模型和实验循环的相符程度有着重要的意义．通过求解集中参数模型的数据和临床数据的对比，验证... 详细信息

在脑循环Ｗｉｌｉｓ环定常流模型和脉动流模型的基础上，进一步讨论模型控制方程的求解方法．由于脑部血液循环的复杂性，验证脑循环动力学模型和实验循环的相符程度有着重要的意义．通过求解集中参数模型的数据和临床数据的对比，验证了脑循环模型的正确性，并对时域状况进行了分析．根据脑循环集中参数模型对脑部血液循环的代偿功能和其对单侧血液参数的影响进行研究，并与临床数据结合讨论这种代偿功能对输入阻抗的影响．

关键词：脑循环血液动力学模型 Willis环脑血管疾病

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叶轮血泵及其体外模拟试验

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江苏大学学报（自然科学版） 2004年第6期25卷 521-524页

作者：钱坤喜李洪江苏大学生物医学工程研究所江苏镇江212013

提高血泵的使用寿命和防止血栓生成是人工心脏研制中的难题,因而研制了一种具有滚动轴承和洗涮系统的耐久性血泵.同时,为进一步研究血液动力学机制,制作了一套血液循环模型,测试了心室辅助装置的性能.试验结果表明,血泵的工作寿命得到延... 详细信息

提高血泵的使用寿命和防止血栓生成是人工心脏研制中的难题,因而研制了一种具有滚动轴承和洗涮系统的耐久性血泵.同时,为进一步研究血液动力学机制,制作了一套血液循环模型,测试了心室辅助装置的性能.试验结果表明,血泵的工作寿命得到延长,洗涮系统能防止血栓生成,血泵能满足临床生理所需的流量、压力要求,为进一步完善血泵和进行动物实验、临床应用提供依据.

关键词：叶轮血泵血液动力学模型体外循环弹性腔模型

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