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2025年 44卷 3期 刊出日期：2025-06-20 论著 综述 简讯 目录        目录 0 第44卷3期目次 2025 Vol. 44 (3): 0-0 [摘要] ( 10 ) HTML (1 KB)  PDF (244 KB)  ( 16 )        论著 257 基于异质性微血管树的毛细血管生长算法研究 黄文杰, 沈黄荟, 方路平, 宁钢民, 潘清 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.03.001 微血管网络在机体生理功能的实现中起着至关重要的作用,其生成研究为受损微血管网络的修复提供了潜在的治疗方向。目前,已有研究完成了虚拟异质性微血管树的生成,但由于显微图像无法清晰呈现毛细血管分布,开发符合真实生长规律的毛细血管生长算法成为微血管网络生成领域的关键挑战。本研究提出了一种基于异质性微血管树的毛细血管生长算法。研究首先获取3个大鼠肠系膜微血管网络结构,剔除网络中的毛细血管,并分别提取独立的微动脉树和微静脉树;随后,设计并实现了以末端出芽方式进行毛细血管生长的算法,结合归巢机制引导毛细血管生长,模拟其生理特性;最终,通过生理性修剪和优化,构建出虚拟异质性微血管网络。实验对于每个大鼠肠系膜微血管网络记录了30次虚拟微血管网络生成,并对生成网络与真实网络的血管分形维数(FD)和血管密度(VD)进行对比分析。结果显示,生成网络与真实网络的FD和VD均高度相似(FD: 1.548±0.025 vs 1.565±0.005, P>0.05,VD: 0.060±0.004 vs 0.059±0.003, P>0.05),验证了算法在模拟毛细血管生长上的合理性。此外,通过分形维数空间分布观察,生成网络与真实网络在局部复杂度分布上基本一致。本研究提出的算法为基于异质性微血管树的虚拟微循环网络生成提供了新思路。 2025 Vol. 44 (3): 257-266 [摘要] ( 32 ) HTML (1 KB)  PDF (4581 KB)  ( 28 ) 267 基于源空间功能连通性分析的虚拟现实晕动症检测研究 化成城, 周占峰, 柴立宁, 刘佳 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.03.002 虚拟现实晕动症(VRMS)是掣肘虚拟现实(VR)产业发展的因素,为解决VRMS引发的不友好体验和健康安全风险,检测用户是否出现VRMS是前提。本研究基于源空间功能连通性分析,从大脑皮层各区域协同作用的角度解释VRMS相关神经活动机制,并提供检测VRMS的有效指标。使用频域溯源、相位滞后指数(PLI)计算和图论量化脑功能网络的方法,提取20位受试者的VRMS脑电特征。PLI结果表明VRMS发生时受试者theta、alpha频段连通性强度较正常状态有显著差异(P<0.05);图论量化的结果表明VRMS发生时受试者在theta频段节点效率和传递性显著增大(P<0.01),在alpha频段聚类系数和节点效率显著增大(P<0.01)。本研究将所有受试者两种状态采集的每组数据均分为10段,使用支持向量机 (SVM) 在样本数为400的数据集上验证上述特征的有效性,平均AUC为0.97,平均准确率为94.40%。基于源空间功能连通性分析有望成为检测VRMS的有效指标。 2025 Vol. 44 (3): 267-278 [摘要] ( 20 ) HTML (1 KB)  PDF (13219 KB)  ( 17 ) 279 基于轻量级多尺度CNN-Transformer网络的鼻咽癌诊断方法 任宇, 杨鹏, 范小琴, 汪天富, 聂国辉, 雷柏英 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.03.003 深度学习(DL)技术是辅助临床医生进行内窥镜图像中鼻咽癌(NPC)肿瘤物的诊断重要手段,但其面临两个挑战:1)图像局部区域的视觉信息相似而冗余,可能会导致低效的计算效率;2)全局信息和局部特征之间的长期的动态交互往往会导致无效的学习,同时增加冗余计算。针对上述问题,提出了一种轻量级多尺度CNN-Transformer网络,称为L-MTransNet。该网络由多尺度的卷积神经网络(MCNN)块和具有动态卷积的多尺度CNN-Transformer(MTrans)构成。首先,MCNN用于提取内窥镜数据的多尺度的局部特征,降低局部信息的冗余;其次,为了在同一特征层级具有精细和粗糙的多尺度特征表示,并且重构每个多尺度局部特征间的全局关系,多路径视觉Transformer(MPViT)和动态卷积Transformer(TransNet)组成的MTrans模块被构建。其赋予网络较强的归纳偏置和全局信息交互能力,缓解特征的表示差异和提升融合效率。基于深圳市第二人民医院采集的300例患者的临床内窥镜数据集进行验证实验。结果证明,分类准确率为94.53%±0.35%,F1-评分为94.17%±0.34%,AUC达到98.61%±0.07%,同时具有较低的计算成本,参数为5.9 M,FLOPs为7.6 G。所提出的方法展现出了良好的效果,有望应用于内窥镜图像的NPC肿瘤早期筛查。 2025 Vol. 44 (3): 279-290 [摘要] ( 26 ) HTML (1 KB)  PDF (8575 KB)  ( 14 ) 291 改进型密集递归残差U-Net的皮肤病变图像分割 赵德春, 袁杨, 秦璐, 韦莉, 叶昌荣 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.03.004 皮肤病变区域的准确分割对计算机辅助诊断具有重要意义。但皮肤病变图像形状不规则、边界模糊并存在噪声干扰,给皮肤病变区域准确分割造成了困难,极大影响了分割的精度。为此,提出了一种基于改进型密集递归残差U-Net模型(IDR2U-Net),实现皮肤病变区域自动分割。首先,将编码层和解码层中的原始卷积块优化为递归残差卷积模块,并且使用密集连接,缓解了梯度消失问题;其次,引入特征自适应模块,通过加强有效特征和抑制无关背景噪声,增强相邻特征之间的融合程度;接着,设计双重注意力机制,其中空间注意力增大全局信息的利用效率,通道注意力用于加强通道特征间的相关性,提升网络对皮肤病变区域分割的准确率,同时采用联合Dice系数与交叉熵的损失函数训练分割网络,解决皮肤镜图像中类别不平衡的问题;最后,采用ISIC 2017皮肤病变数据集中的2 000余张图片进行了消融实验和对比实验。实验结果表明,IDR2U-Net模型在Jaccard、Dice系数和准确率上分别达到了78.86%、86.92%和94.61%。改进后的模型不仅提高了精度,还实现了更精细的图像分割,特别是在处理边界模糊图像时,能有效减少欠分割现象。 2025 Vol. 44 (3): 291-300 [摘要] ( 18 ) HTML (1 KB)  PDF (8513 KB)  ( 14 ) 301 联合可变形特征和多尺度注意力的结核杆菌图像检测 周梦丽, 钟铭恩, 谭佳威, 袁彬淦, 邓智颖, 杨凯博 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.03.005 结核病是一种常见、多发且较为凶险的传染性疾病,目前主要采用痰涂片人工镜检。由于结核杆菌在显微场景下具有尺度小、菌体粘连和形态不规整等特点,易造成漏检和错检。为此,基于深度学习技术提出一种痰液显微图像结核杆菌的自动检测算法MTDet。首先,构建轻量化的基础特征提取网络,以全局注意的方式捕捉菌体堆积粘连时的空间关系和个体局部特征;其次,利用自主设计的可变形特征聚合模块DC2f和高效多尺度注意力EMA来重构特征,自适应结核杆菌的多种形态;最后,在检测头中增加高分辨率分支,提升模型对小目标的感知能力。在结核杆菌显微图像公开数据集Tuberculosis-phonecamera和ZNSM iDB上的实验结果表明:算法平均检测准确率分别为90.2%和87.9%,召回率分别为84.1%和83.2%,均超越了现有主流算法。此外,基于WHO的结核病诊断标准,针对220例临床样本的综合准确率为96.8%,其中假阳率为6.5%,假阴率为0%。本研究结果有望为结核病的辅助诊断带来帮助。 2025 Vol. 44 (3): 301-311 [摘要] ( 17 ) HTML (1 KB)  PDF (8240 KB)  ( 13 ) 312 基于因果特征的卒中死亡预测模型 王梓阳, 杨林, 李姣 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.03.006 应用因果学习的方法选择因果特征,以提高卒中死亡预测模型的鲁棒性和泛化性。选取MIMIC重症数据库为数据源,提出融合因果特征的卒中结局预测方法。该方法应用贪婪等价搜索(GES)生成因果图,通过马尔可夫边界理论选择因果特征,并将特征用于分类器以获取最终的死亡风险概率。选择接受者操作特征曲线下面积(AUROC)、F1分数等分类指标对比因果特征与基线特征选择方法的性能。从MIMIC数据库中选择了6 021条卒中记录,因果特征选择方法在训练集中选择了26个卒中死亡因果特征,并在测试集中实现了0.90的AUROC性能,在外部验证数据中也实现了0.83的AUROC性能,均优于基线方法。在卒中死亡预测中,基于因果学习的特征选择方法相比于常用的特征选择方法有更好的预测效能、鲁棒性和泛化性,并且利用因果图能够解释特征与卒中死亡之间的潜在因果关系。 2025 Vol. 44 (3): 312-324 [摘要] ( 25 ) HTML (1 KB)  PDF (7072 KB)  ( 23 ) 325 3D打印双交联丝素/海藻酸钠/矿化胶原骨修复支架材料的构建及性能研究 王迪, 甘芳巾, 连小洁, 黄若希, 张斯若, 徐睿 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.03.007 骨修复材料需要具备良好的成骨活性和力学性能,为骨再生提供良好的微环境。3D打印技术可制备具有一定孔结构、生物活性和一定力学性能的支架材料。本研究将丝素蛋白(SF)通过与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)反应得到SF-GMA引入光聚合基团,再与海藻酸钠(SA)复合构建双交联体系;同时,为提高成骨细胞活性和力学性能,材料复合了矿化胶原(HAC)和纳米丝素纤维(SFF),通过3D打印技术制备了骨缺损修复支架。实验结果表明,当SF-GMA的质量百分比含量在1~4 wt%,复合SFF后,复合支架的压缩弹性模量提高,平均值范围为0.23~0.37 MPa;复合矿化胶原后,支架的降解率降低,第28 d的平均降解率范围为22%~32%。另外由细胞实验结果可见,复合SF-GMA和HAC后,随着SF-GMA浓度的增加,MC3T3-E1细胞的增殖能力提高。本研究可为骨组织修复提供一定的理论和实验依据。 2025 Vol. 44 (3): 325-334 [摘要] ( 20 ) HTML (1 KB)  PDF (8382 KB)  ( 18 )        综述 335 脑肌电联合识别在脑卒中后运动康复中的应用进展 王语鹏, 姚远, 雷海霞, 曲睿昊, 王坤, 许敏鹏 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.03.008 脑卒中已成为我国成年人残疾的首要原因,其导致的痉挛性瘫痪严重损害患者的运动功能和生活能力,亟需有效的康复手段。近年来,脑-机接口(BCI)技术为脑卒中后运动康复训练提供了新的解决方案。相较于单模态的头皮脑电信号的BCI,基于脑肌电联合识别的BCI,能够更加全面地反映运动意图从产生到行为控制的神经传递过程,为解决传统BCI识别准确性低和模式类别少等问题带来突破,为运动障碍患者的康复提供了新思路。综述了脑电和肌电的特征以及脑肌电联合特征分析与提取算法,阐述了基于脑肌电相干性原理的神经-肌肉系统综合评价方法,介绍了其结合主动式外骨骼和功能性电刺激(FES)等所构建的康复训练方法,进一步分析了该领域当前技术瓶颈和挑战,并预测其未来发展趋势,以期促进在运动康复领域中脑肌电相干性方法的深入研究与开发应用。 2025 Vol. 44 (3): 335-344 [摘要] ( 31 ) HTML (1 KB)  PDF (3730 KB)  ( 21 ) 345 肿瘤源外泌体的微流控传感芯片分析技术进展 杨创, 何红, 葛闯, 徐溢 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.03.009 外泌体作为纳米级囊泡,由多种细胞分泌,携带核酸、蛋白质和脂类等生物活性分子,通过介导细胞间通讯,在多种生理调控和病理过程中发挥关键作用。尤其在肿瘤诊疗领域,外泌体作为独特的生物标志物,在早期诊断、个性化治疗以及预后评估中展现出重要应用价值。近年来,微流控分析技术凭借其高集成度、高灵敏度和快速分析能力,逐渐成为外泌体富集与检测研究的核心工具。综述了免疫吸附、纳米过滤、侧向确定性位移分离、介电泳分离和声泳分离等外泌体分离与富集技术,以及集成荧光、电化学和表面增强拉曼散射等检测分析技术,在微流控芯片的微结构设计和新材料研发方面的研究和应用进展。对比了传统分离检测方法与微流控分析技术的优势和局限。针对复杂样本中外泌体富集与辨识的挑战,探讨了基于微流控分析技术的肿瘤源外泌体检测技术的最新研究,展望了微流控芯片在外泌体高敏高效检测方面的发展前景,为肿瘤精准诊疗提供新思路。 2025 Vol. 44 (3): 345-355 [摘要] ( 15 ) HTML (1 KB)  PDF (10861 KB)  ( 13 ) 356 等温核酸扩增技术:病原体现场快速检测的前沿进展 万佳欣, 徐杏, 谢传奇, 周昕, 王星博, 朱寅初, 李彩燕, 吴越, 周卫东 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.03.010 在全球公共卫生安全面临日益严峻挑战的背景下,开发兼具快速响应、高灵敏度、准确诊断以及易于操作的病原体检测技术成为当务之急。等温核酸扩增(IANA)技术以其独特的恒温反应优势、显著的成本效益比以及高效简便的检测能力,成为该领域的研究热点。梳理了IANA技术及其在病原体现场快速检测(POCT)中的创新应用;解析了酶介导和无酶介导两类技术体系的核心机制;阐述了IANA技术的原理;探讨了其在病毒和细菌等病原体检测中的应用;分析了基于IANA技术的POCT装置及其在病原体检测中的应用。最后,总结了基于IANA的病原体检测技术面临的关键挑战和未来发展,并展望了高效集成化、快速自动化和智能平台化检测技术的变化趋势,旨在为新一代病原体检测技术的研发提供系统性理论支撑与实践指导。 2025 Vol. 44 (3): 356-370 [摘要] ( 16 ) HTML (1 KB)  PDF (7026 KB)  ( 13 ) 371 纳米药物递送载体在椎间盘退变中的应用进展 郭加正, 姜丰, 朱镇宇, 史建刚, 徐锡明, 李翔 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.03.011 椎间盘退变(IVDD) 作为高发的退变性疾病,其发病呈年轻化趋势,常导致慢性腰腿痛甚至功能障碍,严重损害患者生活质量,并构成重大的健康挑战。IVDD 的传统治疗手段包括物理治疗和药物治疗,以及严重情况下的手术治疗,但均难以有效预防和延缓IVDD的进展。随着纳米技术和再生医学突破性发展,特别是基于纳米药物输送系统(NDDS)的应用,可构建高生物相容性和生物可降解性的药物载体,并精确地将药物输送到目标区域,有效延长药物释放时间,改善治疗效果,在 IVDD 预防和治疗方面展现出巨大潜力。总结了NDDS在递送基因、细胞、蛋白质和治疗药物的应用成果,梳理了NDDS治疗IVDD的最新研究进展,强调了NDDS在IVDD治疗中遇到的关键难题,展望了NDDS的发展前景。 2025 Vol. 44 (3): 371-379 [摘要] ( 16 ) HTML (1 KB)  PDF (2202 KB)  ( 23 )        简讯 380 基于光学原理的无创血糖检测方法及装置研究 杨粟瑞, 刘子嘉, 谢鹏飞, 季忠 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.03.012 光学原理的血糖检测方法,可降低糖尿病患者监测血糖水平时生理及心理的痛苦,对于无创血糖检测及监测领域具有重要意义。本研究使用红光660 nm、近红外光850 和940 nm的LED作为检测光源,3个光电二极管作为光电接收器,构建了无创血糖检测装置。通过筛选后的15个特征值构建了基于飞蛾扑火优化算法的反向传播神经网络(15-MFO-BP) 血糖预测模型。利用12位志愿者(7名男性,5名女性)为期1~3 d的共计228组数据,比较了基于3个吸光度特征、仅有11个PPG特征及身体质量指数(BMI)、全体特征构建的MFO-BP血糖预测模型的性能。结果表明,MFO-BP的无创血糖预测性能最佳,其均方根误差为0.923 3 mmol/L,落在克拉克网格分析中A区域的点占比为85.42 %,Bland-Altman误差限为(-1.652,1.956)。实验结果证明了所构建的无创血糖预测模型及系统的可行性。 2025 Vol. 44 (3): 380-384 [摘要] ( 26 ) HTML (1 KB)  PDF (1515 KB)  ( 11 )

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