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2024年 43卷 6期 刊出日期：2024-12-20 论著 综述 简讯 目录 索引        目录 0 第43卷6期目次 2024 Vol. 43 (6): 0-0 [摘要] ( 4 ) HTML (1 KB)  PDF (268 KB)  ( 3 )        论著 641 关键点引导的时序网络用于超声心动图分割 向卓, 陈伟玲, 田晓雨, 赵程, 汪天富, 雷柏英 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.06.001 超声心动图分割是先天性心脏病筛查中的一个重要步骤。然而,超声心动图图像质量较低,并且因心脏跳动,超声心动视频部分帧中的一些心脏关键结构会模糊或消失。对于结构消失的目标帧,通常需要依靠超声心动视频中其他结构清晰的帧来推导确定目标帧中关键结构的位置。在此基础上,本研究设计了一个关键点引导的时序网络来完成超声心动图的分割。具体来说,对于要分割的目标帧,使用超声视频中的其他帧作为辅助帧。首先设计了一个双向时序网络,通过关键点引导网络从辅助帧中提取关键结构信息。然后提出了一种Transformer时间注意力模块,调整各辅助帧的特征权重,关注结构清晰的辅助帧。此外,提出了图像映射模块,将辅助帧的结构信息直接映射到目标帧,完成了对目标帧中缺失结构信息的补充。在98例胸骨旁短轴切面数据上进行了实验,平均Dice达到0.826 9。实验证明所提出的方法能够有效应用于超声心动图分割中。 2024 Vol. 43 (6): 641-651 [摘要] ( 8 ) HTML (1 KB)  PDF (7604 KB)  ( 3 ) 652 基于聚类的多实例学习全视野数字切片分类 钟海勤, 赵程, 雷柏英, 汪天富 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.06.002 病理图像是检验癌症的金标准,对病理图像,尤其是全视野数字切片(WSI),进行快速、准确地分类有助于辅助医生对患者进行个性化治疗和预后评估。近年来,多实例学习(MIL)在WSI分类中发挥着越来越重要的作用。然而,由于WSI的数量有限,且阳性区域占比较低,现有的基于注意力机制的MIL方法可能会导致过拟合,从而影响分类的性能。为了解决这个问题,本研究提出一种新的基于聚类的MIL分类方法。具体地说,为了增加包的数量,让网络关注更多的阳性实例,将每个包划分为多个伪包;然后,为了解决在伪包划分过程中容易出现一个伪包全是阴性实例,导致产生噪声的现象,提出一种新的基于聚类的伪包划分方法;最后,为了获得更加精准的分类结果,将学习到的伪包级特征进行二次学习,得到最终的包级特征,并实现最终的WSI分类。在Camelyon16和TCGA-Lung数据集上进行实验,分别有399张WSI和1 038张WSI,分类准确率分别为90.69%和86.54%,F1-评分分别为90.20%和86.52%。实验结果,表明所提出的方法可有效应用于WSI分类中。 2024 Vol. 43 (6): 652-661 [摘要] ( 19 ) HTML (1 KB)  PDF (4459 KB)  ( 4 ) 662 MSCRHO-Net:一种有效去除皮肤镜图像毛发遮挡的深度学习模型 杜红萱, 刘庆一, 任延德, 王艳, 张亚楠, 白培瑞 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.06.003 基于皮肤镜图像的自动分析对早期检测和诊断皮肤癌具有重要意义,而毛发遮挡对图像特征提取和皮肤病变诊断性能提出挑战。本研究提出一种融合拉普拉斯金字塔结构的多尺度级联深度学习模型(MSCRHO-Net),可以有效应对皮肤镜图像不同形式的毛发遮挡问题。首先,利用拉普拉斯金字塔获得图像空间不同尺度的关键特征。对每个尺度设计一个级联块,以由粗到精的方式逐步预测无毛发图像,实现高精度的毛发提取并更好地保留图像边缘细节;然后,构造感知损失与SSIM损失相结合的损失函数,提高图像细节恢复的质量,得到更加清晰的去毛发图像。就所提模型在合成数据集和真实数据集ISIC2017(训练图像共4 750张,合成测试图像400张,真实测试图像223张)上进行了实验验证。结果表明,MSCRHO-Net无需大量的参数学习,能够有效去除皮肤镜图像中的毛发。SSIM和PSNR均值指标分别达到了0.958 4和35.49,与其他传统毛发去除方法相比性能有显著性提升(P<0.05)。MSCRHO-Net对复杂毛发结构表现出高度适应性和鲁棒性,可以有效应对病变纹理破损、图像模糊等问题。 2024 Vol. 43 (6): 662-672 [摘要] ( 10 ) HTML (1 KB)  PDF (11753 KB)  ( 3 ) 673 基于增强现实技术的侧脑室额角穿刺训练系统研究 朱兆聚, 高楚航, 施家峰, 陈刘晶, 何炳蔚 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.06.004 针对医学生在进行侧脑室额角穿刺模拟手术时缺乏图像引导、易遗忘、训练效果差等问题,本研究提出了一套基于增强现实眼镜技术的侧脑室额角穿刺辅助系统。基于一例侧脑室轻度扩大患者的头部CT及MRI数据,采用医学建模软件Minics对颅脑各部分组织结构的灰度特点进行阈值分割,构建三维虚拟模型;其次,使用Vuforia SDK及Unity 3D进行增强现实构建,提出了一种主识别图搭配开启图的定位方法,系统平均配准误差为1.333 mm;最终将系统导入增强现实眼镜完成调试。邀请20名医学院临床专业的在读学生并分为佩戴增强现实眼镜与未佩戴增强现实眼镜的两个组,进行侧脑室额角穿刺模拟手术操作并对模拟手术进行问卷评分。结果表明,与未佩戴增强现实眼镜的组相比,佩戴增强现实眼镜的组在手术操作中所用的平均时间缩短了4.71 min,穿刺成功率提高了30%,且佩戴增强现实眼镜的组别所反馈问卷评分结果明显优于对照组。所搭建的基于增强现实眼镜技术的侧脑室额角穿刺辅助系统能够显著提高手术训练效果,可为提升侧脑室额角穿刺的手术训练质量提供一种新思路。 2024 Vol. 43 (6): 673-681 [摘要] ( 7 ) HTML (1 KB)  PDF (12448 KB)  ( 2 ) 682 基于多路径特征选择的发热待查分层分类辅助诊断方法 杜建超, 王燕宁, 石磊, 陈天艳, 梁婧晨, 王鑫, 连建奇, 周云 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.06.005 发热待查病因种类多且特征维度高,令其难以准确诊断。本研究提出一种基于多路径特征选择的分层分类辅助诊断方法。首先,该方法根据发热待查病因的层次分类结构,设计了自顶向下的分层分类模型,在每一中间层择优选择可控数量的候选类别,构建多路径预测模式,并在多条路径中选择最终的最优分类;其次,在分层分类过程中采用L1,2范数正则化约束去除冗余特征,保留最优特征子集,提高预测准确性。此外,本研究收集西安交通大学第一附属医院自2011—2020年收治的发热待查患者就诊数据构建数据集,其中包含564条样本,327维特征,5个粗粒度类别:细菌感染、病毒感染、其他感染性疾病、自身免疫性疾病和其他非感染类疾病,以及下属的16个细粒度类别。在数据集上的十六分类验证结果表明,当所提方法在中间路径数目为3、选择25%的特征时,综合预测准确率达到76.08 %,FH指标达到86.72 %,FLCA指标达到85.39 %,比传统的单路径、不进行特征选择的方法分别高出9.42 %、4.69 %和3.36 %。相比扁平化分类算法和现有其它同类分层分类算法,所提方法的性能指标均有明显提升。本模型的提出为发热待查辅助诊断提供了新方法。 2024 Vol. 43 (6): 682-692 [摘要] ( 7 ) HTML (1 KB)  PDF (4023 KB)  ( 2 ) 693 基于判别性流形正则和域分布适配的跨被试癫痫发作检测方法 张艳丽, 邱文龙, 周卫东 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.06.006 癫痫发作自动检测对于癫痫的诊断、监测和干预治疗具有重要意义。针对癫痫发作期脑电(EEG)数据有限以及不同患者EEG分布差异大等问题,提出一种基于判别性流形正则与域分布适配的跨被试癫痫发作检测方法。首先将待测试患者的EEG和其他患者已标注类别的EEG分别作为目标域和源域数据,并提取EEG小波包分解系数的均值、方差和样本熵作为特征;然后,采用含有源域样本类别信息的流形正则和类内间距最小化约束,进行领域分布适配,并利用条件分布距离和边缘分布距离的相对偏差,对分布适配权重加以动态调整;最后,利用空间投影后的源域样本训练随机森林分类器,实现对癫痫EEG的模式分类和发作检测。利用CHB-MIT数据库中24例患者的头皮脑电数据,验证所提方法的检测性能,并与现有的域适应算法相比较。所提出方法达到的平均检测灵敏度和准确率分别为94.94%和95.66%,比采用二阶统计量对齐的CORAL算法提高了15.07%和9.98%,比只进行均衡分布适配的BDA算法提高了3.90%和2.52%。判别性流形正则与域分布适配相结合能够减小不同患者脑电信号之间的分布差异,并有效利用源域数据流形结构和标签中的判别信息,为跨被试癫痫发作检测研究提供一种新思路。 2024 Vol. 43 (6): 693-701 [摘要] ( 8 ) HTML (1 KB)  PDF (1483 KB)  ( 3 ) 702 基于PSO-BSA启发式算法对扑热息痛和抗坏血酸混合溶液的精确预测 郭博瑜, 鲍涵阳, 饶志康, 刘哲, 徐莹 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.06.007 本研究构建了同时检测扑热息痛(PA)和抗坏血酸(AA)浓度的电化学检测方法。通过三电极电化学工作站采集实验数据,利用滴涂法和循环伏安法(CV)制备PBs/cMWCNTs/GCE电化学传感器,使得PA和AA的峰电位实现基本分离;通过差分脉冲伏安法(DPV)和计时电流法(CA)对不同浓度的PA和AA混合溶液进行电化学检测,对检测曲线进行典型电化学特征和图像特征进行提取。然后,利用改进型粒子群优化-回溯搜索算法(PSO-BSA)网络对实验数据解耦合,构建对混合样本中PA和AA的浓度准确预测模型,最终实现对PA和AA双化学药物的同时检测。预测结果的拟合度(R2)达到0.995,均方根误差(RMSE)达到0.137 mM,平均绝对误差(MAE)达到0.124 mM。本研究提出的方法具有操作方便、拟合优度高、成本效益高的优势,利于实现PA和AA混合药物的协同检测结果,并实现对某一药样成分的精确分析。 2024 Vol. 43 (6): 702-711 [摘要] ( 7 ) HTML (1 KB)  PDF (8130 KB)  ( 4 ) 712 核酸适配体介导的氧化铁纳米颗粒对4T1乳腺癌细胞的热疗效应 陈恩远, 蒋政廷,丁佳怡, 阚俊楠, 祖涵瑜, 闫鹏 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.06.008 磁性纳米材料因其独特的磁学性质在肿瘤影像诊断、磁热疗等领域获得了广泛应用。本研究采用化学共沉淀法制备了Fe3O4纳米颗粒,并借助酰胺反应将核酸适配体(Apt23)偶联在颗粒表面,形成了钙网蛋白受体靶向的氧化铁纳米颗粒(Fe3O4@Apt),并进一步研究了Fe3O4@Apt纳米颗粒对4T1乳腺癌细胞的热疗效应。通过X射线衍射分析Fe3O4纳米颗粒的物相和晶体结构;采用透射电子显微镜、纳米粒度仪和振动样品磁强计对修饰前后的Fe3O4纳米颗粒的形貌、粒径、zeta电位及饱和磁化强度进行理化性质表征;通过傅里叶变换红外光谱对修饰前后Fe3O4纳米颗粒的有效官能团进行检测;通过普鲁士蓝染色测定修饰先后的Fe3O4纳米颗粒对4T1细胞的靶向作用;采用MTT法检测4T1细胞和小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)在修饰前后Fe3O4纳米颗粒上的存活与增殖;在交变磁场(ACMF)的作用下,测定修饰前后的Fe3O4纳米颗粒的升温性能及体外磁热疗效果;所有定量检测实验中至少设3个重复样。结果显示,Fe3O4纳米颗粒的结晶性良好,修饰前后Fe3O4纳米颗粒的形貌和磁学性能未发生明显变化。核酸适配体修饰增大了颗粒的水合粒径,使表面负电性增强。Fe3O4和Fe3O4@Apt的平均粒径分别为(9±4)和(18±5)nm。Zeta电位分别为(-20.4±0.6)和(-27±0.4)mV。Fe3O4@Apt纳米颗粒在1 037 cm-1处的吸收峰也说明Apt23成功偶联到Fe3O4纳米颗粒。修饰前后的Fe3O4纳米颗粒可支持4T1和MEF细胞的正常生长和增殖,在培养24 h后,不同浓度的Fe3O4@Apt纳米颗粒组与Fe3O4纳米颗粒组相比无显著性差异(P＞0.05)。在ACMF的作用下,修饰前后的Fe3O4纳米颗粒升温效果良好,且靶向治疗组的细胞增殖率低于对照组(P＜0.05)。Fe3O4@Apt对乳腺癌细胞4T1具有良好的靶向效应,且磁热疗在体外能有效抑制4T1细胞增殖。 2024 Vol. 43 (6): 712-719 [摘要] ( 8 ) HTML (1 KB)  PDF (6292 KB)  ( 3 )        综述 720 经颅磁融合脑电技术与意识分级诊断 成鹏飞, 葛星宇, 龚安娟, 王琦鋆, 冯珍, 白洋 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.06.009 在睡眠、麻醉和意识障碍等特殊状态下,评估意识水平目前尚缺乏客观标准,面临挑战。经颅磁刺激融合脑电技术(TMS-EEG)作为一种非侵入性检查和评估大脑意识状态的工具,已在脑科学和临床神经科学研究领域显示出巨大应用潜力。通过分析TMS-EEG在结合、去噪和特征提取方面的研究,对该技术的发展进行了系统回顾,特别是总结了TMS-EEG技术在意识分级方面的重要研究进展,评估了扰动复杂指数在区分清醒、不同类型的麻醉和睡眠中的意识水平,以及在量化意识障碍患者的分级诊断方面的应用,表明TMS-EEG有望成为意识分级诊断的客观金标准。同时简述了TMS诱发电位、全球平均场强和扰动复杂性的分维指数等客观指标,用于意识障碍患者内部水平的分级以及区分健康对照的相关实例,并概述了TMS-EEG的优势、目前存在的问题以及未来的发展方向。 2024 Vol. 43 (6): 720-729 [摘要] ( 15 ) HTML (1 KB)  PDF (941 KB)  ( 8 ) 730 金纳米材料的合成方法及其在生物医学领域应用研究进展 郑祚静, 林玉红, 赵凯 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.06.010 纳米技术逐渐成为科学前沿热点,尤其在生物医疗领域,各种金属纳米材料得到了广泛应用。其中,金纳米材料因其良好的生物相容性、独特的光学特性和易于功能化修饰等特点而备受关注。然而,传统的化学、物理以及微生物方法制备金纳米材料存在生态风险、成本高昂和操作复杂的缺陷,阻碍其促进医学应用的快速发展。鉴于绿色合成和生物合成的兴起,植物介导的金纳米材料的合成以其无污染且无毒的特点脱颖而出,显著降低了有害化学物质和有毒副产物的产出。概述了金纳米材料的不同制备方法,阐述其在药物递送、抗肿瘤治疗、抗菌、生物传感和成像等生物医学领域的应用,为更多功能化金纳米材料的开发研究提供有益借鉴。 2024 Vol. 43 (6): 730-740 [摘要] ( 16 ) HTML (1 KB)  PDF (3111 KB)  ( 6 ) 741 重组胶原蛋白在组织再生中的应用 张悦, 贾元元, 孙秀丽, 王建六 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.06.011 重组胶原蛋白是一类基于人特定型别胶原蛋白的功能区基因编码,利用结构生物学和基因工程等技术制备的新型生物材料。其氨基酸序列与人胶原蛋白相同或高度相似,具有低免疫原性、良好的生物相容性和生物活性,在组织损伤修复和再生医学领域展现出巨大的潜力。总结了重组胶原蛋白的分类、合成过程和作用效应,综述了其在皮肤、心血管、骨骼、角膜以及女性盆底组织再生中的研究进展,进一步讨论了当前研究的局限和未来的发展方向,旨在为重组胶原蛋白的研究与应用提供新的思路。 2024 Vol. 43 (6): 741-750 [摘要] ( 12 ) HTML (1 KB)  PDF (1135 KB)  ( 8 ) 751 抗菌肽抗菌机理及其在糖尿病足溃疡局部抗感染治疗中的应用 张泽宇, 刘语菲, 周洁, 刘祥胜, 徐俊, 王淑芳 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.06.012 由病原微生物引起的感染性疾病常导致炎症和组织损伤,减缓愈合过程。对于慢性创伤,尤其是糖尿病足溃疡,患者常因免疫功能受损,以及伴有创面出现外周血管病变和神经病变等症状,细菌易在感染创伤部位繁殖并形成生物膜,致使细菌难以清除,加重创伤部位受感染程度,严重影响创伤愈合及患者生活质量,因此迫切需要新的抗菌策略。抗菌肽提供了很有前景的抗菌模式,它作为一类活性小分子多肽,具有广谱且非特异的抗菌效果,能通过破坏细菌细胞膜等方式发挥抗菌作用;更为独特的是抗菌肽能够抑制或破坏生物膜,可实现抑制细菌黏附,干预生物膜组分的形成,并干扰细菌群体感应系统。此外,抗菌肽还具有抗炎和免疫调节等多种功能,因此在抗局部感染和糖尿病足溃疡治疗中得到广泛应用。概述了抗菌肽的抗菌和抗生物膜的机理,总结了其在糖尿病足溃疡局部抗感染治疗中的研究和应用成果,剖析了对于抗菌肽在各种应用形式中所表现的优势与不足,并展望了抗菌肽的研究和应用前景,旨在为抗菌肽在糖尿病足溃疡局部抗感染治疗提供实用的参考与建议。 2024 Vol. 43 (6): 751-758 [摘要] ( 12 ) HTML (1 KB)  PDF (2831 KB)  ( 6 )        简讯 759 基于近似熵对自闭症患儿眼电数据的模块化处理与分析 林栋, 齐诗仪, 袁丁, 章思佳, 庄婉玉, 林丽莉, 李玉榕 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.06.013 采用近似熵(ApEn)对孤独症谱系障碍(ASD)患儿的眼电图(EOG)信号进行模块化处理,并分析其最小模块值。观察正常儿童及不同程度ASD患儿在观注本团队研发的“视觉关注系统”时的EOG信号特征,并探索其适用的数据分析方法。采用ApEn对降噪处理后的EOG进行模块化处理,提取出60个模块(即1个模块值/s),并以这60个ApEn模块为研究对象,结合不同状态下(正常及不同程度ASD儿童)的目标关注行为进行分析(ApEn分析),并将结果与医生通过临床观察所得的目标关注行为时间序列进行比较(观察比对)。结果表明,在正常儿童及轻度ASD患儿的目标关注行为分析中,“观察比对”与“ApEn分析”两种方法呈现出相似的特征;但在中度ASD儿童的目标关注行为分析中,“观察比对”方法与“ApEn分析”方法分别记录的关注次数,当最小时间单元设定为3 s时,与最小时间单元设定为2 s时相比,显示出较为明显差异。本研究利用视觉关注系统采集ASD患儿的EOG信号,通过ApEn分析,探讨专注模块及其相应的行为特征,为后续相关研究提供参考。 2024 Vol. 43 (6): 759-763 [摘要] ( 7 ) HTML (1 KB)  PDF (2301 KB)  ( 4 ) 764 超细晶钛基聚多巴胺/羟基磷灰石复合涂层的研究 姜雨聪, 迟艳侠 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.06.014 在超细晶钛基表面制备性能优异聚多巴胺/羟基磷灰石(PDA/HA)的复合涂层,并获得最佳聚多巴胺浓度。通过氧化自聚合法及微弧氧化法在超细晶钛基表面成功制备不同聚多巴胺浓度(1、2、3、4、5 mg/mL)的PDA/HA复合涂层作为实验组,对照组采用微弧氧化法制备超细晶钛基羟基磷灰石涂层,记作0 mg/mL PDA/HA。借助SEM、EDS、XRD、自动划痕仪、接触角测量仪对复合涂层微观形貌、元素组成、晶相结构、结合力、亲水性进行表征检测,CCK-8法检测细胞增殖能力,溶血实验检测体外血液相容性。SEM结果对照组涂层表面微孔大小均匀一致,实验组复合涂层表面微孔孔径与对照组相比变小,孔隙数量增多。EDS和XRD说明复合涂层涂覆成功。亲水性结果表明,与对照组相比实验组亲水性有了显著提升,其中2 mg/mL PDA/HA复合涂层亲水性最为显著,接触角为20.37°±1.88°。复合涂层的结合力随着PDA浓度增加表现为先增加后递减的趋势,PDA浓度为2 mg/mL结合力最强为(15.60±0.20)N,与对照组结合力(9.50±0.46)N相比增加。细胞培养5 d,2 mg/mL PDA/HA组的OD值最高(P<0.05),更有利于促进细胞的增殖。溶血实验实验组和对照组溶血率均小于国际溶血标准5%,无体外溶血。PDA增强羟基磷灰石与超细晶钛结合力,PDA浓度为2 mg/mL时复合涂层结合力最强,且相对具有更加优异的生物学性能。 2024 Vol. 43 (6): 764-768 [摘要] ( 11 ) HTML (1 KB)  PDF (3487 KB)  ( 3 )        索引 769 总目次索引 2024 Vol. 43 (6): 769-769 [摘要] ( 3 ) HTML (1 KB)  PDF (427 KB)  ( 2 ) 770 作者索引 2024 Vol. 43 (6): 770-770 [摘要] ( 4 ) HTML (1 KB)  PDF (384 KB)  ( 6 )

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