同步十二导联心电图信号的关联维分布

采用分布式多传感器对标准同步十二导联常规心电信号的关联维数Ｄ２进行了研究,研究结果表明,不论健康人还是具有窦性节律的冠心病人,从不同位置提取的心电信号得出的关联维数并非一个常数,而且有分布特性。     

基于分形的心电信号复杂度及其非线性动力学机制

体表心电图(electrocardiogram, ECG)信号是典型的非平稳谐和变频信号,属于非线性信号.传统的线性分析方法并不能很好地揭示ECG信号非线性本质.本研究采用多重分形理论,研究了大量样本同步十二导联心电图信号的奇异谱面积,经方差分析(analysis of variance, ANOVA)检验,该参数对所研究人群各导联均统计可分.结果显示,健康年轻人(healthy young, HY)十二导联ECG信号奇异谱面积的算术均值最大、离散度最小,而心梗(myocardial infraction, MI)患者十二导联ECG信号奇异谱面积算术均值最小、离散度最大,其他人群如心肌缺血(ischemia)患者、健康老年人(healthy old, HO)这两个值均处于中等大小水平.表明随着病变程度加深,心脏组织类分形结构受损或者发生结构改变,导致心电系统非线性动力学复杂程度降低,同时增加了心电信号传播的不规则性和各向异性.另外研究发现, ECG信号奇异谱面积在一定程度上反映了人体自主神经控制的强弱.随着年龄增长,奇异谱面积的十二导联均值逐渐减小,提示自主神经的自律控制功能逐渐减弱; ECG信号非线性复杂性下降,由多重分形趋向单重分形,意味着个体适应能力的降低.     

基于对称导联EEG特征分析的脑损伤部位判别

提出了一种基于对称导联的脑电(EEG)分析方法,以探讨脑电特征和脑损伤部位之间的对应关系,实现损伤部位的判别.研究样本由脑损伤导致的严重意识障碍患者25例(其中左侧损伤11人,右侧损伤14人)和对照组正常人8例组成.首先,提取安静状态下的脑电信号低频段(δ+θ)和高频段(α+β)的功率谱比值和近似熵2种特征参数,并分别计算对称导联的EEG特征参数的比值;然后,分析不同对称脑区的特征参数比值,基于此特征参数比值对损伤部位进行判别;最后将判别结果同CT图像诊断结果进行匹配对比.结果表明,严重意识障碍患者的脑损伤和未损伤部位对称电联之间脑电特征参数比值具有显著性的差异(P<0.05),基于对称导联EEG特征分析的脑损伤部位判别结果和基于病例CT图像的诊断结果相吻合.因此,基于对称导联的EEG分析法能够简便可靠地实现脑损伤部位的判别,在脑功能研究和临床辅助诊断中有一定的应用推广价值.     

心脏电活动过程的非线性分析

非线性科学是国内外科学研究中的热点, 其研究涉及确定性和随机性、有序和无序、简单性和复杂性等范畴和概念上的认识与深化, 对于整个自然科学, 包括生命科学的发展都有着重大的影响. 生命体是自然界中最复杂的非线性系统之一. 非线性系统的一种极为重要的运动形态就是混沌, 它研究的是自然界非线性过程内在随机性所具有的特殊规律性. 而与混沌密切相关的分形是指一类极其零碎而复杂、但有其自相似性或自仿射性的体系, 混沌中的混沌吸引子就存在着无穷嵌套的自相似几何结构. 近20多年来, 国内外研究人员对生命循环系统的核心部分——心脏电活动的非线性特性做了深入的研究. 除了用关联维数、李雅普诺夫指数和柯氏熵等对心电信号(HRV, ECG)进行分析, 以及用多重分形谱面积特性参数对ECG信号进行分析并取得重要的进展外, 最近在短时HRV和高频心电信号数据的非线性参数的探索上也得到了满意的结果, 在临床观察疗效和早期诊断等方面具有广泛而重要的应用价值. 本文评述了心电信号非线性特性分析的现状和进展, 指出了以某些适用于短数据的非线性敏感特征量及其估计算法, 用于生理系统的动态过程和临床有效性研究是今后值得关注的研究方向.     

心磁图与心电图的时-频域特性

心磁图(MCG)与心电图(ECG)是心脏系统电磁信息的数据载体, 它们都是非平稳信号, 非平稳信号最根本和最关键的性质是它的时频局域特性. 在满足时-频域不确定性原理条件下, 进化谱能够很好地反映此类生命系统数据中的局部时-频域特性. 通过对正常人MCG与ECG数据QRS波群的进化谱分析, 得到了QRS波群的时-频域特征参数: 品质因数Q和中心频率f_z.实验数据分析结果表明, 同一正常人MCG与ECG的特征参数具有一致性. 从心脏系统动力学层次上, 我们提出了QRS波群的时-频域特征参数Q和f_z存在阈值范围的建议, 当特征参数属于阈值范围时, 蕴涵心脏系统具有自我调节稳态能力, 属于正常状态; 当特征参数小于阈值时, 蕴涵心脏系统失去了稳态能力, 心肌缺血比较严重或有其他早期心脏病. 我们用不同类别心脏病态ECG样本数据对阈值范围的合理性进行了检验. 结果表明, 特征参数阈值范围概念是成立的, 它不仅为ECG在临床诊断中提供了一种新的参考判据, 也为MCG在心脏病医学中的应用提供了一种技术路线.     

心脏系统的混沌运动特征随物种进化关系的探讨

按照非线性理论，对健康人、冠心病人和成年犬进行了心电取样。在对人和犬的大量心电信号的功率谱分析、关联维数和Lyapunov指数计算的基础上，通过对比研究，得出以下结论：（1）心电信号的功率谱、关联维数和Lyapunov指数反映了心脏的总体动态特征，它们可作为一种定量研究心电图的新方法进行心血管疾病的早期诊断。（2）在正常的生理状态下心脏的运动是混沌的，而在病理状态下则趋于有序。（3）基于人犬对比。揭示出混沌是衡量生物体制进化的一个定量指标。     

用单通道直流高温超导量子干涉器磁强计测量人体心磁

利用单通道直流高温超导磁强计（de-SQUID）,在磁屏蔽室内测量了人体心脏跳动产生的磁场信号。依顺序调整无磁床的位置,得到了在胸前平面5×5正方格子上各点的心磁信号,利用同时记录的心电信号作为时间基准,把心磁信号作平均处理,每隔10ms得到一幅心磁分布图。使用标准的方法,计算了产生心磁的电偶极子矢量和它相对于测量平面的深度。还测量了有右束支传导阻滞病人的心脏的磁场分布,发现它们与正常人的心磁图有明显的不同。     

渗透胁迫诱导的玉米叶片电信号功率谱的变化

为了定量描述植物电信号功率谱特征及其变化, 定义了植物电信号边缘频率(SEF)、重心频率(SCF)、功率指数(PI)和功率谱熵(PSE)并给出了计算方法, 研究了渗透胁迫下玉米叶片电信号功率谱的变化. 结果表明, 正常生长的玉米叶片电信号的SEF 约为0.2 Hz, SCF 约为0.1 Hz, 叶片电信号主要为0~0.1 Hz 的慢波; 在渗透胁迫2 h 时, 玉米叶片电信号的SEF 和SCF 向高频段移动, 0.1~0.2 Hz 的快波比重升高, 细胞活动受到激发, 与此同时, PSE 急剧增加, 讨论了渗透胁迫诱导的叶片电信号SCF 和PSE 升高的原因. 研究还发现, 在渗透胁迫过程中, PSE 与SCF 的变化之间有很强的关联性, 认为植物电信号功率谱PSE 或SCF 的变化可以作为渗透胁迫下叶片细胞开始对水分亏缺实施调控的灵敏信号, 通过对PSE 或SCF 的测量可以实现对植物需水状况的早期预警和诊断.     

16导脑电信号分形强度的交叉分布

通过分析人闭目觉醒时的16导脑电信号(EEG)的多重分形特性, 发现人脑16导EEG信号具有不同强度的分形特性且存在稳定的分布现象, 强弱分布表现为在人脑的左右对应区域强弱相对、同侧相邻区域强弱交叉; 顶区、额区、前颞区、后颞区的左右对应区信号的分形强度左强右弱, 且左右差别较大; 在枕区、中央区、前额、中颞区分形强度右强左弱, 且左右差值较小. 通过对40名病人和10名健康人的分析和对比, 病人组和健康组的对应导联信号的多重分形强度虽然不同, 但其强弱分布的关系是不变的. 同一导联信号相比, 精神分裂症和抑郁症病人各导信号的多重分形强度大于健康人, 这表明人脑EEG信号的多重分形强度在诊断人脑非正常状态有潜在的应用价值.     

基因组AFLP分析及线粒体12SrRNA序列变异在笛鲷科系统发育上的比较

以10种笛鲷科鱼类和1种纵带裸颊鲷为对象，采用ABI PRISM 310测序仪进行基因组AFLP分析，并结合线粒体12S rRNA序列变异对笛鲷科系统发育开展比较研究．结果显示：除了紫鱼属和梅鲷属鱼类外，这两种方法构建的最小进化树（ME）的拓扑结构基本上是一致的，而且具有较高的自展值（bootstrap），其揭示的笛鲷科系统发育关系也为最大似然法（ML）支持．基于线粒体12S rRNA序列进行最大似然法分析表明，笛鲷科系统发育最适合的替代模型为TrN＋G，对数似然比检验表明，分子钟是被接受的．AFLP遗传标记适合于笛鲷科及以下水平的系统发育分析．研究表明，笛鲷属可能为一单系，但其他属的系统发育关系还需要更多资料进一步验证．     

混沌保密通信的最新进展

迄今利用混沌进行秘密通信大致分为三大类：第一类是直接利用混沌进行秘密通信；第二类是利用同步的混沌进行秘密通信；第三类是混沌数字编码的异步通信，第二类是国际上研究的一大热点，正在发展为高新技术的一个新领域，混沌通信具有许多优点：（1）保秘性强，因为具有宽带特性，特别是利用时空混沌增强抗破译、抗干扰（鲁棒性）能力；（2）具有高容量的动态存储能力；（3）具有低功率和低观察性；（4）设备成本低等，现在已经提出了同步混沌通信三大保密技术；混沌遮掩、混沌调制和混沌开关技术，本文着重综述了近三年来混沌同步三大保密技术的主要进展，包括理论、设计思想、目前的研究热点、有实用价值又可能实现的十种保密通信方案，其中，混沌遮掩五种，混沌开关两种及混沌调制三种，并分析了各种方案的优缺点，最后，给出了混沌保密通信研究中保密技术的应用展望，这是一个在21世纪大有发展前景的极富挑战性的高新科技领域。     

sTRAIL在大肠杆菌中的表达及其诱导细胞凋亡活性的研究

TRAIL(TNF relatedapoptosis inducingligand ,简称TRAIL或Apo 2L)是肿瘤坏死因子家族的新成员 ,体外研究表明其具有特异性杀伤肿瘤细胞的功能 .为了进一步探索TRAIL的生物学功能及其临床应用前景 ,首次从中国正常人外周血淋巴细胞中扩增了TRAIL胞外功能区(sTRAIL) ,并将其插入原核表达载体 ,转化大肠杆菌后 ,可溶型重组蛋白 (rsTRAIL)获得了高效稳定表达 ,其产量达到菌体总蛋白的 30 %左右 .体外研究表明 ,亲和层析纯化后的重组蛋白在 0 .1～ 1 μg/mL的浓度范围内 ,能显著诱导所试全部 7种肿瘤细胞株细胞凋亡 ,但不能诱导正常鼠成纤维细胞株细胞凋亡 ;进一步研究表明 ,rsTRAIL对贲门癌、乳腺癌和恶性胸腺瘤等原代细胞也具有强烈的杀伤作用 ,但不能杀伤正常人外周血淋巴细胞 .此实验结果为rsTRAIL特异性地诱导肿瘤细胞凋亡的生物学作用提供了新的实验证据 ,具有重要的临床应用价值 .     

脑电波的前世今生

人的头皮上可以通过电极采集到电信号。这些电信号是非常微弱的,只有几十微伏。1924年德国医生Hans Berger首次在人头皮上记录到这种信号,并将其命名为electroencephalogram(EEG)。如今,脑电图已经成为医院的常规检查之一,更是脑科学研究中独特的研究工具。本文简要介绍了脑电信号的发现、发展以及主要应用,并讨论了脑电信号未来的研究方向和可能的应用前景。     

纳米技术给失明者带来光明

所谓的碳纳米管是指直径约为1纳米的空心碳分子，它们极为牢固，且导电性能良好，多年来一直被材料科学家所看好。研究人员现已证实，单壁碳纳米管能把电信号传导给神经细胞，这意味着碳纳米管可被用作神经修复元件（一种用来替换受损神经或缺失神经的装置）与人体之间的电接口。这对于那些希望用纳米管激活或替代眼睛、大脑以及脊髓中神经细胞的患者来说无疑是个好消息。     

神经生长抑制因子在体外可抑制嗜铬细胞瘤株PC12

神经生长抑制因子（GIF）又名金属硫蛋白－Ⅲ，是神经系统中第一个被鉴定的具有神经元生长抑制功能的蛋白。采用MTT还原测定法测定了重组GIF对嗜铬细胞瘤株PC12和成神经细胞瘤株SY5Y生长的影响：重组GIF在体外可抑制PC12的生长；在浓度为100mg/L时，对PC12的抑制率约为25％；而当浓度为300mg/L时，对PC12的抑制率达到约50％。表明PC12可作为神经元模型来测定GIF的神经元生长抑制活性。GIF在体外不能抑制常用作神经细胞瘤株模型的SY5Y，表明GIF并不具有广谱的抑制神经细胞瘤株的作用；GIF抑制PC12可能就是针对它所具有的胆碱能神经元的某些特性。这对于揭示GIF的神经元生长抑制活性的作用机制有着重要意义。     

辅酶B_(12)模型化合物电合成的光谱电化学研究

为研究辅酶B_(12)在生物体内的多种新陈代谢过程中所起的重要作用,人们已进行了大量的研究工作.由于辅酶B_(12)及其模型化合物的Co—C键极不稳定,为进一步研究这类化合物的性质带来了极大困难.本文利用光谱电化学具有现场监测反应过程的特点,研究辅酶B_(12)模型化合物的生成和解离过程,寻找合成模型化合物的反应条件.在此基础上用电有机合成方法合成.这是我们前期工作的继续.     

基于非线性多参数的心脏室颤预测

血管疾病中心肌缺血导致室颤(Ventricular Fibrillation: VF)所引起的死亡占有相当的比例, 在病变发生之前预测到即将发生的病变, 为治疗赢得时间具有重要的意义. 本文以5条家犬为研究对象造VF模型, 采用非线性多参数分析方法即新的关联维估计方法-高斯核(Gaussian kernel: GK)算法和Lyapunov指数估计方法, 对VF发生前后心电信号的非线性特性变化进行了研究, 同时给出了关联熵h₂的估计. 研究结果表明, 当心肌缺血造成心功能降低时, 3个参数会同时降低, 而其中某个参数的改变可能是其他原因造成的. 因此, 综合判断3个参数的变化能可靠地了解心脏的状态, 克服了采用单个参数进行判断时所带来的误差, 对预测心肌缺血引起的VF具有一定的意义.     

肥胖 既坏又好

正为什么有些胖人实际上获得了健康益处?19世纪初,比利时数学家阿道夫·凯特勒迷恋统计学中的钟形曲线。凯特勒在帮助一次人口普查的过程中提出,诸如身高和体重之类的人体特征遵循钟形曲线(即统计学中所说的正态分布)。在定义"正常人体"的过程中,凯特勒证明人的身高和体重数据落在他钟爱的钟形曲线上。1823年,他设计出所谓的"凯特勒指数",这便是今天所说的身体质量指数,即体重与身高的比值。但凯特勒从未     

关爱我们的左脚和右脚

脚肌帮助心脏循环血液 心脏的每一次跳动,可以送出0.1L的血.健康成人平均心率为70次/min,等于1 min送出7 L血.也就是说,只要健康的话,全身的7 L血1 min内能流经心脏.     

牛泡沫病毒内部启动子上顺式作用元件具有增强子特性

以牛泡沫病毒（bovine foamy virus,BFV)中国毒株BFV3026为材料，研究env基因内部启动子（internal promoter,IP)上顺式作用元件的功能特点，用PCT方法进行系列缺失，将IP中BFV反式激活因子Tas 应答元件（TRE^IP）精确定位于TATA盒近上游的72bp区段中（9205－9276）。发现此段可激活同源及异源启动子，具有典型增强子特性；此区段与已知SFV－1 TRE^IP近启动子区和SFV－3TRE^IP近启动子区和SFV－3TRE^IP序列同源性高，都具有核因子NF－1（nuclear factor1）的结合位点, 位置相同，推测此类顺式作用元件具有相似功能特点。