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可降解血管吻合器的结构设计与实验验证

医用生物力学 2024年第3期39卷 518-523页

作者：徐凯悦蔡雪胡钟欣高钦贤邢绪坡宋成利毛琳上海理工大学健康科学与工程学院现代微创医疗器械及技术教育部工程研究中心上海200093

目的设计一种新型可降解血管吻合器,探究施压距离与吻合口生物力学性能之间的关系,以提高血管端端吻合的效率与质量。方法设计吻合器的三维结构,并采用挤压态高纯镁为材料进行样机加工;通过建立血管端端吻合的有限元模型,研究在不同... 详细信息

目的设计一种新型可降解血管吻合器,探究施压距离与吻合口生物力学性能之间的关系,以提高血管端端吻合的效率与质量。方法设计吻合器的三维结构,并采用挤压态高纯镁为材料进行样机加工;通过建立血管端端吻合的有限元模型,研究在不同施压距离(0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 mm)下,血管吻合端面应力分布情况及其变化规律;通过离体组织吻合实验,对有限元结果的合理性及该吻合器的可行性与有效性进行验证。结果当施压距离为0.6 mm时,吻合口力学性能最优,此时撕脱力为(11.79±0.64) N,爆破压为(39.32±2.99) kPa,满足临床上对组织吻合口强度的要求,同时组织的机械损伤较小。结论本文所设计的新型可降解血管吻合器可以通过调节施压距离对组织进行吻合,能够有效提高组织吻合效率,减小组织机械损伤,从而提高吻合质量。研究结果为可降解血管吻合器的设计提供重要参考。

关键词：可降解高纯镁血管吻合器端端吻合施压距离

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高效液相色谱法测定复方左炔诺孕酮缓释微球注射剂药物含量的研究

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中华生殖与避孕杂志 2024年第3期44卷 300-303页

作者：曹星辰郭伊霖赵春草潘峰陈建兴任福正刘岩俸灵林华东理工大学药学院、制药工程与过程化学教育部工程研究中心上海200237 国家卫生健康委员会计划生育药具重点实验室、上海生殖健康药具工程技术研究中心、上海市生物医药技术研究院药物与医疗器械研究所上海200237

目的建立测定复方左炔诺孕酮缓释微球注射剂中左炔诺孕酮(levonorgestrel,LNG)和炔雌醇(ethinylestradiol,EE)含量的高效液相色谱法(high-performance liquid chromatography,HPLC)。方法采用C18色谱柱Inertsil ODS-3(4.7 mm×250 mm,5μm),流动相为乙腈-水(50∶50,V/V),流速为1.0 mL/min,柱温为35℃,检测波长为265 nm,进样量为20μL。HPLC检测方法学验证后测定微球含量。结果LNG在5.03~201.20μg/mL,EE在1.55~61.92μg/mL范围内均呈良好的线性关系(r2=0.9998),专属性、精密度、回收率、重复性、稳定性等符合要求。复方LNG缓释微球注射剂中LNG的含量是16.26%,EE的含量是2.58%。结论该HPLC测定方法简单、稳定、重现性好,可为测定复方缓释制剂中左炔诺孕酮和炔雌醇含量提供参考。

关键词：左炔诺孕酮炔雌醇高效液相色谱法复方缓释微球注射剂含量测定

基于MobileNetV2的小肠溃疡病灶图像识别

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中国生物医学工程学报 2024年第1期43卷 70-79页

作者：刘张郭旭东李胜男上海理工大学健康科学与工程学院上海200093

小肠镜下的溃疡病变形态复杂,鉴别诊断困难。为实现小肠溃疡病变的人工智能辅助识别,提高诊断效率和准确度,构建了一种基于MobileNetV2网络的小肠溃疡性病灶识别算法。以MobileNetV2为主干特征提取网络,将输出特征图进行空间上的多尺度... 详细信息

小肠镜下的溃疡病变形态复杂,鉴别诊断困难。为实现小肠溃疡病变的人工智能辅助识别,提高诊断效率和准确度,构建了一种基于MobileNetV2网络的小肠溃疡性病灶识别算法。以MobileNetV2为主干特征提取网络,将输出特征图进行空间上的多尺度提取后输入至通道注意力模块中进行特征重标定,并将多个尺度上的特征进行融合后输出分类。为了缓解数据集不均衡所带来的影响,提出了一种改进的损失函数。所用数据集来自上海长海医院282位患者的共2124张小肠镜临床图像。采用所提方法对该数据集测试的识别准确率为87.86%,5折交叉验证平均准确率为87.27%。使用梯度加权类激活图进行了可视化验证,同时将所提模块应用在不同主干网络架构上,均具有良好的通用性。研究表明,该网络模型能够更加注重病灶信息,加强病灶特征判别指向,对于小肠溃疡图像具有较高的识别准确率,可初步实现小肠溃疡病灶的自动识别。

关键词：医学图像分类小肠溃疡 MobileNetV2 空间多尺度特征特征重标定

鼠李糖乳杆菌利用不同益生元的增殖及耐受性研究

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食品与生物技术学报 2024年第4期43卷 106-113页

作者：吴欢欢宋馨夏永军艾连中潘澈毛颖异李翔王光强上海理工大学健康科学与工程学院上海200093 上海理工大学公利医院医疗技术学院上海200093 雅培营养中国研发中心上海200233

作者旨在通过对比鼠李糖乳杆菌(Lactiplantibacillus rhamnosus)与不同益生元组合后,在生长情况、pH和胆盐耐受性及乳酸产量方面的变化筛选出鼠李糖乳杆菌与益生元的最佳组合。结果表明,鼠李糖乳杆菌GG(*** GG,LGG)、鼠李糖乳杆菌HN001... 详细信息

作者旨在通过对比鼠李糖乳杆菌(Lactiplantibacillus rhamnosus)与不同益生元组合后,在生长情况、pH和胆盐耐受性及乳酸产量方面的变化筛选出鼠李糖乳杆菌与益生元的最佳组合。结果表明,鼠李糖乳杆菌GG(*** GG,LGG)、鼠李糖乳杆菌HN001在以低聚半乳糖为唯一碳源生长时,最大生物量分别为1.253、1.552,最大比生长速率分别为0.316、0.290 h^(-1),乳酸产量分别为3.654、10.914 g/L,与其他益生元组合相比,表现出显著优势。为验证这两种组合在不同胁迫条件下的生长情况,进一步测定了其在不同pH和胆盐质量浓度下的耐受性。这两种组合在1 g/L胆盐条件下的最大生物量分别为0.712和0.694,在pH 4.0条件下的最大生物量分别为0.639和0.728,与其他组合相比存在极显著差异。该研究结果有助于推动鼠李糖乳杆菌与低聚半乳糖组合在食品、医疗等领域的广泛应用,为后续益生菌-益生元组合产品的开发提供了理论依据。

关键词：益生元鼠李糖乳杆菌低聚半乳糖耐受性

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基于有限元分析的钛合金椎弓根螺钉插入不同骨质性能研究

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有色金属材料与工程 2024年第1期45卷 40-48页

作者：赵虎杨金帅李强上海理工大学机械工程学院上海200093 上海高性能医疗器械材料工程技术研究中心上海200093

钛合金因其优异的力学性能和生物相容性,广泛用于椎弓根螺钉的制备。椎弓根螺钉插入椎骨时,松质骨密度和皮质骨厚度都会对椎弓根螺钉插入稳定性产生影响,因此,有必要研究它们对椎弓根螺钉插入性能的影响。先通过有限元仿真方法研究不同... 详细信息

钛合金因其优异的力学性能和生物相容性,广泛用于椎弓根螺钉的制备。椎弓根螺钉插入椎骨时,松质骨密度和皮质骨厚度都会对椎弓根螺钉插入稳定性产生影响,因此,有必要研究它们对椎弓根螺钉插入性能的影响。先通过有限元仿真方法研究不同骨质对椎弓根螺钉插入阶段的插入扭矩与骨应力的影响;再选用不同密度的聚氨酯泡沫作为骨材料,对标准钛合金椎弓根螺钉的插入过程进行力学性能测试。结果表明:相较于松质骨密度,皮质骨的厚度对螺钉插入稳定性的影响更大;皮质骨厚度的减小和松质骨密度的降低都会削弱椎弓根螺钉在插入时的插入扭矩;仿真结果与力学实验结果具有较高的一致性,表明有限元仿真方法可以用于椎弓根螺钉的插入扭矩预测。

关键词：椎弓根螺钉骨质疏松有限元分析椎骨力学实验

角膜塑形镜几何设计参数对角膜生物力学影响的有限元研究

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医用生物力学 2024年第4期39卷 742-749页

作者：吴丽敏赵改平张泽众项华中陈齐欧陈炽上海理工大学健康科学与工程学院上海200093 微创视神医疗科技(上海)有限公司上海201318

目的探究角膜塑形镜(OK镜)不同几何设计参数对角膜生物力学影响的差异,揭示OK镜影响角膜塑形机制。方法建立非球面OK镜和角巩膜耦合三维有限元模型,数值分析OK镜不同近视矫正度数对应几何设计参数改变对角膜前表面轮廓和曲率分布规律、... 详细信息

目的探究角膜塑形镜(OK镜)不同几何设计参数对角膜生物力学影响的差异,揭示OK镜影响角膜塑形机制。方法建立非球面OK镜和角巩膜耦合三维有限元模型,数值分析OK镜不同近视矫正度数对应几何设计参数改变对角膜前表面轮廓和曲率分布规律、角膜前表面和角膜基质层上表面von Mises应力(von Mises stress,VMS)和眼轴位移变化的影响。结果角膜前表面的应力集中出现在中周区和周边区,而基质层上表面的应力集中仅出现在中周区。OK镜基弧的矢高随着近视矫正度数增加而减小,矫正度数为-2.0、-3.0、-4.0、-5.0、-6.0 D时,角膜最大VMS比-1.0 D增加0.81%、1.86%、2.84%、3.81%和7.04%,角膜中央区的曲率比未戴镜时平均减少2.59、3.78、4.51、4.99、5.33、6.41 D。结论近视矫正度数增加使OK镜基弧的矢高减小,导致角膜中央曲率更加平坦。OK镜的基弧区对于近视矫正和控制起着十分重要的作用。

关键词：角膜生物力学角膜塑形镜近视矫正度数角膜塑形有限元分析

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一种可用于肝癌呼气信号鉴别的改进AdaBoost级联分类器

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中国生物医学工程学报 2024年第2期43卷 162-172页

作者：郝丽俊朱耿黄钢严加勇上海健康医学院医疗器械学院上海201318 上海理工大学健康科学与工程学院上海200093 上海健康医学院附属嘉定中心医院上海市分子影像学重点实验室上海201318

为了降低呼气检测技术在肝癌筛查中的漏诊率,本研究设计一种改进的AdaBoost级联分类器,并将其应用于鉴别健康志愿者和肝癌患者的呼气信号。首先,对训练样本进行自助划分获得一组训练子集。基于该训练子集,先后利用不同的机器学习算法,采... 详细信息

为了降低呼气检测技术在肝癌筛查中的漏诊率,本研究设计一种改进的AdaBoost级联分类器,并将其应用于鉴别健康志愿者和肝癌患者的呼气信号。首先,对训练样本进行自助划分获得一组训练子集。基于该训练子集,先后利用不同的机器学习算法,采用K折交叉训练和投票法得到多个子分类器;接着,将多个子分类器加权组合得到一个改进的AdaBoost分类器;然后,再次自助划分训练样本,以新的训练子集训练得到另一个AdaBoost分类器;最后,将两个AdaBoost分类器串联形成级联分类器。测试样本送入该级联分类器后,按照级联规则,潜在的异常样本将被反复筛查。以电子鼻采集到的120名志愿者的呼气信号的Relief优化特征集为训练样本,构建改进AdaBoost级联分类器,并对40例测试样本进行鉴别。结果表明,该级联分类器可有效区分出测试组中的肝癌患者和健康人的呼气信号,平均敏感性为93.42%,明显优于传统AdaBoost级联分类器,漏诊率显著降低。此外,该级联分类器的稳定性较好,精度的变异系数仅为3.95%。可见,改进AdaBoost级联分类器可有效提升分类器对肝癌呼气信号的检测能力,对实现基于呼气检测的肝癌无创普及性筛查技术的研究具有重要意义。

关键词：肝癌呼气法检测 AdaBoost级联分类器漏诊率变异系数 Relief优化特征集

基于有限元仿真的髓内钉参数对儿童股骨干骨折的影响

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北京生物医学工程 2024年第3期43卷 221-228页

作者：肖有伸陈睿娜杨玉菊郑钰谷雪莲李海上海理工大学健康科学与工程学院上海200093 上海市介入医疗器械工程技术研究中心上海200093 上海市交通大学医学院附属新华医院儿骨科上海200092

目的研究髓内钉关键参数对儿童股骨干骨折的生物力学性能影响,为后续儿童髓内钉的几何尺寸设计及生物力学分析提供依据。方法通过Mimics建立儿童股骨模型,使用SolidWorks进行180 mm、210 mm、240 mm 3种长度的髓内钉设计,使用Ansys Work... 详细信息

目的研究髓内钉关键参数对儿童股骨干骨折的生物力学性能影响,为后续儿童髓内钉的几何尺寸设计及生物力学分析提供依据。方法通过Mimics建立儿童股骨模型,使用SolidWorks进行180 mm、210 mm、240 mm 3种长度的髓内钉设计,使用Ansys Workbench有限元仿真软件,分别对3种长度的髓内钉进行医用不锈钢和钛合金材料的赋值,求解出使用不同长度及材料的髓内钉进行内固定时,股骨在轴向载荷下的应力分布及位移,评估髓内钉固定股骨的稳定性和术后股骨的愈合情况。结果在同种材料下,髓内钉长度与股骨平均应力值、股骨最大位移呈负相关,即随髓内钉长度的增加,股骨平均应力值及股骨最大位移减小,稳定性更好。相同长度下,钛合金髓内钉与医用不锈钢髓内钉相比较,可适当减弱应力屏蔽效应,利于术后股骨愈合。结论本研究建立的儿童股骨及髓内钉内固定模型说明了髓内钉长度及材料对于股骨的稳定性及骨折愈合的影响,可为后续儿童髓内钉的几何尺寸初步设计及生物力学分析提供依据。

关键词：髓内钉股骨干骨折有限元分析生物力学矫治

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乳酸菌基因组代谢网络模型的研究进展

食品科学技术学报 2021年第3期39卷 1-10页

作者：艾连中侯成杰上海理工大学医疗器械与食品学院/上海食品微生物工程技术研究中心上海200093

基因组代谢网络模型(genome-scale metabolic models,GEMs/GSMM)是基因组规模的细胞生化反应网络,可以定量描述基因与表型的关系,广泛应用于系统生物学、代谢工程、环境科学等领域。微生物基因组代谢网络模型是基于微生物基因组构建的... 详细信息

基因组代谢网络模型(genome-scale metabolic models,GEMs/GSMM)是基因组规模的细胞生化反应网络,可以定量描述基因与表型的关系,广泛应用于系统生物学、代谢工程、环境科学等领域。微生物基因组代谢网络模型是基于微生物基因组构建的生理生化知识库,通过数学模型实现对目标微生物生理生化反应的模拟,已成为研究微生物代谢调控的重要工具。基因组代谢网络模型的构建步骤通常包括构建模型草图、人工精炼、模型转换、验证评估4个阶段。在介绍以模式微生物(大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母)为代表的微生物基因组代谢网络模型发展过程基础上,重点聚焦乳酸菌基因组代谢网络模型的研究现状,系统介绍了已构建的乳酸菌基因组代谢网络模型及其应用。对乳酸菌基因组代谢网络模型的发展方向进行了展望,提出未来乳酸菌基因组代谢网络模型的研究应在现有模型的基础上构建更高质量的代谢与大分子表达模型和泛基因组模型,为乳酸菌的研究提供更高效的工具。

关键词：基因组代谢网络模型乳酸菌代谢规律高通量数据计算机模拟数据整合