旋转磁场及静磁场对人肝癌细胞增殖的影响

目的:利用旋转磁场和静磁场对人肝癌细胞进行作用,探讨磁场对人肝癌细胞增殖的影响。材料和方法:将细胞株HepG2接种于96孔培养板,在37℃、5％CO2恒温培养箱培养24小时后放置于0.2T的旋转磁场(0～10 Hz频率可调)和0.2T的静磁场中,作用一定时闽后利用MTT法检测细胞增殖情况。结果:短时的旋转磁场作用和长时的静磁作用对HepG2细胞株的增殖无明显影响。

人工肝生物反应器优化设计的仿真研究进展

肝衰竭是一种病死率可高达80%的严重疾病。过去的几十年中,研究者们已经研发了多种可提供肝衰竭病人暂时肝功能支持的人工肝系统(BAL)。生物反应器是生物人工肝的核心部件,其中有着许多复杂的流体动力学问题。近年来,随着计算机技术的快速发展,基于计算机的流体动力学仿真被用于生物人工肝研究并取得了令人瞩目的成绩。仿真研究为生物反应器的进一步优化设计提供了条件。本文就计算机仿真在生物反应器优化设计中的关键问题进行了详细综述。

基于最小偶极子数解的脑磁定位方法

多偶极子定位是脑磁逆问题研究中的难点问题。本文基于最小偶极子数解,研究了一种多偶极子的脑磁源定位方法。以改进的模拟退火算法为优化策略,进行了仿真计算。结果表明,该方法可以达到多偶极子的定位目的,为多偶极子的源定位提供了有效途径。

一种脑磁定位中背景噪声的去除方法

脑磁源的定位问题是脑磁图(MEG)研究的一个基本问题。在脑磁源的定位研究中,噪声对定位的准确性有很大的影响。自发的脑神经活动所产生磁场与感兴趣的诱发磁场不相关,可将其称为背景噪声。传统的消噪方法无法有效去除这种背景噪声。利用不含信号信息的纯噪协方差矩阵结合MUSIC算法,可以有效地抑制背景噪声而快速获得较好的定位结果。

时空模型结合模拟退火进行脑磁源的定位

脑磁源的定位问题是脑磁图 (m agnetoencephalography,MEG)研究的一个基本问题。其中多偶极子定位是脑磁逆问题研究当中的难点。本文通过研究脑磁图的时空模型 STSM(spatio- temporal source modeling) ,提出将时空模型与模拟退火相结合进行多偶极子的定位 ,以克服其他优化方法易落入局部极小的不足。时空模型中偶极子参数经分解可分为线性部分和非线形部分 ,只对非线性部分进行模拟退火优化大大降低了优化空间的维数。通过与 MUSIC(MU ltiple SIgnal Classification)方法的比较 ,发现将时空模型与模拟退火相结合可以相对降低对源信号独立性的要求。

适用于临床及动物试验的高频重复经颅磁刺激系统设计及其应用

为开展电磁刺激技术在神经调控及神经修复中的应用研究,研制了一种适用于临床及动物试验研究的高频重复经颅磁刺激(rTMS)系统,并利用该系统研究了rTMS对神经递质的影响及对脊髓损伤修复的作用。高频rTMS系统的参数由相关理论分析和仿真计算确定。系统完成后,使用慢性rTMS对SD大鼠进行15d刺激,考察其对大鼠谷氨酸和γ-氨基丁酸能系统的作用。最后,将rTMS系统与踏车训练机同步,研究rTMS对临床脊髓损伤患者康复治疗的作用。测试结果表明:研制的rTMS系统频率为0～15Hz可调,八字(figure-eight)线圈最高磁感应强度为2.5T。动物试验结果表明:慢性rTMS能选择性地调节不同脑区谷氨酸和γ-氨基丁酸含量。临床试验结果表明,rTMS同步踏车训练治疗6周后,训练组患者的运动评分(ASIA)和脊髓损伤步行指数Ⅱ(WISCIⅡ)相比对照组高,两者具有显著性差异。由上述试验结果可知:1)研制的rTMS系统的刺激频率和磁感应强度满足设计要求;2)慢性低频经颅磁刺激可以在某些神经精神疾病类疾病治疗中发挥作用;3)不完全性胸腰段脊髓损伤患者通过经颅磁刺激同步踏车训练后,运动功能恢复可得到一定程度的促进。

低频磁刺激对人神经干细胞生长和分化的影响

目的:探讨体外不同条件的磁刺激对神经干细胞细胞增殖、细胞周期、细胞凋亡和细胞分化等方面的影响。方法:对离体人胚神经干细胞进行磁刺激处理,采用频率0.5 Hz,脉冲刺激波宽为72μs,刺激强度为阈上刺激1.44 T,每天1次,连续刺激3 d。按刺激次数分为A组(30个脉冲刺激/次)、B组(60个脉冲刺激/次)、C组(90个脉冲刺激/次)、D组(对照组,不进行磁刺激处理);用四甲基偶氮唑盐(MTT)法检测磁刺激对神经干细胞增殖的作用;用流式细胞术检测磁刺激对神经干细胞的细胞周期、细胞凋亡和细胞分化的作用。结果:A、B、C组神经干细胞在接受磁刺激后24～48 h的D值较D组明显增高(P<0.05),提示磁刺激对神经干细胞有轻度促增殖作用;A、B、C组G0/G1期细胞比例稍低于D组,而相应的G2/M比例较高,但无统计学差异;A、B、C组β-tuberlin阳性细胞比例较D组高,神经元比例由21.70%上升至34.17%(P<0.05)。结论:磁刺激在轻度促进细胞增殖的条件下,可诱导神经干细胞向神经元方向分化,有利于神经功能重建。

重复经颅磁刺激对脊髓运动功能恢复的影响及其机制的实验研究

目的观察重复经颅磁刺激(rTMS)对大鼠脊髓损伤后运动功能恢复的影响,并对其作用机制进行初步探索。方法利用重物撞击法制作成年大鼠T10脊髓损伤模型,实验组给予经皮0.5Hz大脑皮质区磁刺激,每天500个脉冲,共4周。通过运动行为学BBB评分,组织学及免疫组化荧光法观察生长相关蛋白43(GAP43)和5-羟色胺(5-HT)在脊髓损伤区的变化情况。结果实验组BBB评分明显高于模型组(P<0.01);组织学表现符合慢性不完全性脊髓损伤病理变化;实验组GAP43及5-HT水平明显高于模型组(P<0.01);且损伤头端增加明显著高于尾端(P<0.01)。结论rTMS有促进脊髓损伤大鼠运动功能恢复的作用,机制可能与促进轴突生长锥可塑性及残存下行5-HT能纤维神经递质分泌增加有关。

重复经颅磁刺激对截瘫后脊髓兴奋性作用的实验研究

目的观察重复经颅磁刺激对脊髓损伤大鼠脊髓兴奋性的影响并探讨其机制。方法利用重物撞击法制备成年SD大鼠T10脊髓损伤模型,造模8周后脊髓损伤磁刺激组给予0.5Hz阈上强度经颅定位磁刺激,每天500个脉冲,共4周。另设脊髓损伤组及正常对照组。各组大鼠不同时点行后肢F波检测,观察F与M波幅比值;免疫组化法观察5-羟色胺(5-HT)在脊髓损伤区头尾端的变化情况。结果脊髓损伤后8周F波幅增高,M波幅恒定,与正常对照组比较,F/M波幅比值明显升高(P<0.01);磁刺激后,F/M波幅比值降低,与脊髓损伤组比较有非常显著性差异(P<0.01);脊髓损伤8周时,损伤头、尾端5-HT密度明显降低(P<0.01);磁刺激后,损伤头、尾端表达均明显升高(P<0.01)。结论重复经颅磁刺激可以降低慢性下胸段脊髓不全损伤大鼠脊髓兴奋性,其机制可能与通过残存5-HT能下行传导束增加递质分泌,改善脊髓上位中枢对脊髓损伤尾端的控制有关。

经颅磁刺激系统各主要参数实现的量化设计

目的:设计和实现符合实验要求的经颅磁刺激系统,并对磁刺激系统的各主要参数进行量化研究。方法:利用储存电能的电容器对线圈放电产生强脉冲磁场的原理,设计了磁刺激系统的电源电路和刺激线圈,并利用单片机实现了对电路的控制。测量磁刺激系统的感应电场分布等主要参数,进行了量化研究。结果:分别对圆形线圈和八字线圈进行了测试。其中圆形线圈的内外半径各为1cm和5cm,共20匝,电感为21.5μH,电阻为12.8mΩ。八字线圈的内外半径各为3.5cm和5cm,一个线圈有7匝,电感为17μH,电阻为24.6mΩ。实际测试结果与仿真计算结果都表明,作者设计的磁刺激系统各项指标均满足经颅磁刺激实验研究的要求。结论:该套经颅磁刺激系统可应用于临床应用研究和生物学实验研究。

极低频正弦磁场对大鼠痛阈及氨基酸神经递质的影响

目的:探讨极低频正弦磁场对痛阈的影响以及脑内氨基酸神经递质在磁场镇痛中的作用。方法:20只SD大鼠暴露于55.6Hz、8.1mT正弦磁场中并利用辐射热甩尾法检测痛阈,同时用高效液相色谱检测暴露第11天和第14天大脑皮层和延髓谷氨酸和γ-氨基丁酸(GABA)含量。结果:与对照组相比大鼠磁场暴露第10天和第11天痛阈明显提高(P<0.05)。第11天大脑皮层和延髓的γ-氨基丁酸水平有明显改变(P<0.05)。结论:极低频正弦磁场有镇痛作用,调节γ-氨基丁酸可能是其作用机制之一。

经颅磁刺激对脑出血大鼠脑细胞增殖的影响

目的观察经颅磁刺激对脑出血大鼠神经功能恢复的作用,及对脑细胞增殖的影响。方法健康雄性SD大鼠42只,随机取12只作为对照组,30只大鼠采用尾状核注射Ⅶ型胶原酶法制作脑出血模型。剔除死亡大鼠6只。随机将24只大鼠分为模型组和经颅磁刺激组,每组12只。经颅磁刺激采用频率为0.5Hz,脉冲刺激波宽为72μs,刺激强度为阈上刺激1.44T,1次/d,60个脉冲/次,连续刺激7d。采用Longa法分别于脑出血后1、7、14、21及28d对各组大鼠进行神经功能缺损评分;应用腹腔注射5-溴脱氧尿嘧啶核苷(BrdU)标记增殖细胞。于7、14和28d,应用免疫组化方法检测大鼠脑出血周围组织的BrdU阳性细胞表达情况。结果①神经功能缺损评分:模型组和经颅磁刺激组在脑出血后第1、7及28天时,差异无统计学意义;第14、21天评分分别为3.1±0.6、2.8±0.5和2.4±0.5、1.8±0.5,两组比较差异均有统计学意义(P<0.05)。②模型组和经颅磁刺激组大鼠血肿周围、室管膜下和海马区,均可见BrdU染色阳性细胞,对照组未见阳性细胞。脑出血后第7、14天,模型组和经颅磁刺激组BrdU染色阳性细胞分别为(32±10)、(47±12)及(40±11)、(55±13)个/100倍视野,差异均有统计学意义。第28天差异无统计学意义。结论经颅磁刺激可促进脑出血大鼠的神经功能修复以及促进脑细胞增殖。

左旋组氨酸对匹罗卡品致痫大鼠海马区神经肽Y表达和神经细胞凋亡影响的实验研究

目的:实验研究左旋组氨酸对匹罗卡品致痫大鼠海马区神经肽Y表达和神经细胞凋亡影响。方法:统计分析60只Ⅱ级健康纯系雄性SD大鼠的相关资料。结果:研究组和对照组大鼠建模成功率78.3%(18/23)、77.3%(17/22)之间的差异无统计学意义(P>0.05);研究组大鼠的潜伏期显著长于对照组(P<0.05),痫波频率低于对照组(P<0.05),大发作次数少于对照组(P<0.05),成功建模动物模型后1d、2d、3d CA1区、CA3区、齿状回神经肽Y阳性细胞计数均低于对照组(P<0.05),凋亡染色阳性细胞计数均显著低于对照组(P<0.05)。结论:左旋组氨酸能够有效降低匹罗卡品致痫大鼠海马区神经肽Y表达和神经细胞凋亡数值,具有抗痫作用。

三层球模型经颅磁刺激感应电场研究

研究圆形线圈激励下 ,三层同心导电球模型的时变电磁场边值问题 ,利用分离变量法导出了球内感应电场的解析表达式 ,以此为基础分析了单线圈 (Singlecoil)和双锥形线圈 (Doubleconecoil)的电磁场分布特性。为进一步探索时变电磁场对人脑的最佳刺激方式和新型磁刺激仪器的研制提供理论基础。

血容量监测的方法及其在血液透析中的应用

随着血液透析在临床中的大量应用,对患者血容量实时监测已成为近年来透析机领域的一项重要工作。血容量监测可以实时提供患者相对血容量信息,对了解患者的水合状态、预防症状性低血压和难治性高血压、调整干体重、制定透析方案具有重要的临床指导意义。本文主要介绍了几种血容量监测方法及血容量监测在临床治疗中的应用价值,并指出目前存在的问题及今后的研究方向。

神经系统感应式电刺激方法的研究

植入式电刺激器由于体积较大给患者活动带来诸多不便,而磁刺激由于磁场衰减快使其很难应用于深部神经刺激。本文提出了一种感应式电刺激的方法,将一个很小的感应线圈埋入皮下,线圈两端接有与神经相接触的电极。刺激时,在体外放置一个与感应线圈同轴的激励线圈,激励线圈在脉冲电流的作用下产生脉冲磁场,使感应线圈中产生感应电动势并在两电极之间的神经上形成电场,从而使神经兴奋。本文通过理论推导,有限元软件仿真和实验的方法对比了采用感应式电刺激和直接磁刺激两种方法时作用在神经上的电场强度大小,结果均表明在增加感应线圈后受刺激神经上的电场强度明显提高。

层状生物组织磁感应成像

本文针对层状生物模型研究了非接触激励的时变电磁场正反演问题,考察了不同电导率对比度下感应电场强度 的分布。采用广义逆方法进行反演成像处理,数值结果表明了层状生物组织模型磁感应成像的有效性。

基于模拟退火法由脑磁图推测电流偶极子参数

利用模拟退火（Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ） 算法，由脑磁图（ ＭＥＧ） 数据反演脑内作为磁源的单电流偶极子参数，可以得到理想的结果。在上述工作的基础上，对脑内多电流偶极子参数的反演，则呈现如下状况：即以少于实际源数目的偶极子为源假设反演，目标函数得不到极小优化。反之，目标函数可以得到极小优化， 但出现多余的伪偶极子， 且这些伪偶极子在多次不同条件的反演结果中，处于不稳定状态。若将多次反演结果中处于不稳定状态的偶极子作为伪偶极子的判据而将其排除。

经颅磁刺激中大鼠真实头模型感应电场分布的研究

经颅磁刺激是一种利用时变磁场产生的感应电流刺激大脑的技术,现在已经广泛地应用于精神疾病的治疗及脑功能的研究。本文建立了经颅磁刺激中大鼠真实头模型,并利用有限元方法计算了模型中感应电场的空间分布情况。该模型可用于动物实验方案的设计和实验结果的解释。

神经纤维电学模型的研究进展

神经纤维电学模型的建立,可以使人们从工程技术的角度研究动作电位传导的时空特性,从而更加深入理解神经系统的电生理活动,并指导神经假体的设计。本文总结了单个神经纤维、神经纤维束的电学模型和刺激源的特点,指出了各个模型的特点以及它们之间的异同,并展望了神经纤维电学模型在未来相关研究中的应用前景。