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2023年 42卷 1期 刊出日期：2023-02-20 论著 综述 简讯 目录        目录 0 第42卷第1期目次 2023 Vol. 42 (1): 0-0 [摘要] ( 94 ) HTML (1 KB)  PDF (252 KB)  ( 379 )        论著 1 抑郁大鼠40 Hz听觉稳态响应的特性研究 任政羽, 何雨晨, 刘爽, 刘潇雅, 柯余峰, 陈龙, 明东 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.01.001 抑郁症已成为危害人类健康的一大公共卫生问题。目前,抑郁症的诊断主要依靠患者自述或填写专业量表,由医生进行判断。此方法存在误诊率高、一致性差等缺陷。由此,寻找一种精准、高效、便捷的抑郁症生物标志物具有极重要的价值和意义。本研究通过对比抑郁组和对照组大鼠听觉初级皮层处40 Hz听觉稳态响应(ASSR)差异,探究ASSR作为抑郁症诊断靶标的可行性。将24只大鼠随机分为抑郁模型组(n=12)和正常对照组(n=12),模型组通过持续8周的慢性不可预知温和应激刺激(CUMS)进行建模。通过采集并对比两组大鼠在建模前后的糖水偏好、强迫游泳、旷场实验等3种行为学指标,判断建模是否成功。随后进行电生理实验,采集大鼠在40 Hz-click声音刺激下,左右两侧初级听觉皮层处的局部场电位信号(LFPs),并对比试次间相位一致性(ITPC)及诱发功率两种常用指标。结果表明,与正常对照组相比,8周抑郁建模显著降低了模型组糖水偏好率(71.89±6.32 vs 87.65±3.54,P＜0.05)和旷场运动距离(2 219±532 vs 2 930±315,P＜0.05),显著提升了模型组游泳静止时间[(31.53±5.31)s vs (96.18±13.16)s,P＜0.05],并且两组大鼠之间行为学的后测结果同样存在显著差异(P＜0.05),即建立起有效的抑郁模型;电生理结果表明,在click声音下,模型组的两侧初级听觉皮层40 Hz-ASSR的ITPC值均低于0.6,显著低于对照组(ITPC＞0.8)(P＜0.05),且诱发功率也呈现降低趋势。Click声音诱发的初级听觉皮层处40 Hz-ASSR有希望作为抑郁症的潜在诊断靶标,此发现为辅助诊断和治疗抑郁症提供了一定参考。 2023 Vol. 42 (1): 1-9 [摘要] ( 197 ) HTML (1 KB)  PDF (6793 KB)  ( 291 ) 10 经颅磁声电刺激下大鼠工作记忆中前额叶皮层因果连接网络特性分析 张帅, 杜文静, 党君武, 由胜男, 徐亦豪, 徐桂芝 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.01.002 经颅磁声电刺激(TMAES)是一种新型非侵入式的脑神经调控技术,利用静磁场和超声波耦合在脑组织中产生刺激电流以调节特定脑区的神经放电活动。本研究旨在从神经节律振荡与信息传递的角度,探究经颅磁声电刺激对大脑工作记忆功能的影响。将24只斯普拉格·道利(SD)大鼠随机分为对照组、超声组和磁声组,磁声组接受0.10 T、7.98 W/cm2的刺激,超声组接受相同强度的超声刺激,对照组不接受刺激;采集T迷宫工作记忆实验中大鼠前额叶皮层的局部场电位(LFPs)信号,对比不同组别θ(4~8 Hz)和γ(30~80 Hz)频段LFPs信号的时频分布,并基于图论进一步分析前额叶皮层的因果连接网络特性。结果显示,磁声组大鼠在行为选择过程中θ和γ频段LFPs信号的能量值大于超声组与对照组(P<0.05);磁声组信号间平均因果连接强度高于超声组和对照组(P<0.05);磁声组大鼠工作记忆任务中θ频段因果连接网络的全局效率(Eglob)和聚类系数(C)比超声组和对照组显著升高(磁声组:Eglob=0.134±0.033,C=0.837±0.071;超声组:Eglob=0.099±0.032,C=0.713±0.111;对照组:Eglob=0.068±0.022,C=0.554±0.118,P<0.05);磁声组γ频段因果连接网络的全局效率、聚类系数比超声组和对照组显著升高(磁声组:Eglob=0.116±0.031,C=0.789±0.106;超声组:Eglob=0.087±0.018,C=0.641±0.135;对照组:Eglob=0.066±0.012,C=0.480±0.091,P<0.05)。研究表明,TMAES增强了θ和γ节律神经放电活动,促进大鼠行为选择期间神经元集群之间的信息交互,提高工作记忆相关信息的传递效率,为进一步揭示经颅磁声电刺激调控大脑记忆功能的深层作用机制提供支持。 2023 Vol. 42 (1): 10-18 [摘要] ( 200 ) HTML (1 KB)  PDF (3716 KB)  ( 444 ) 19 基于自适应CPG的人体节律运动协同特征刻画 吴晓光, 钟君, 牛小辰, 田晓波, 任品, 邓文强 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.01.003 人体柔顺自然的节律运动是全身各关节协同有序转动的展现,关节间的耦合时序与动态转动特性内蕴着人体节律运动中各肢体间的协同关系。招募20名年轻健康被试(男女各半)进行行走与跳绳实验,采集运动时主要关节的角度数据;引入自适应Hopf振荡器参数辨识模型并结合关节协同相位分布,针对人体节律运动协同特征的刻画问题进行研究。通过设立关节相位基准点,解算人体关节间耦合转动时序,基于自适应Hopf振荡器,建立关节单元参数辨识模型,获取复杂关节动态转动规律的刻画参数,进而利用中枢模式发生器(CPG)网络的相位耦合特性,重构完整的人体节律协同运动,并对重构结果的准确性进行量化分析。结果表明,基于刻画参数还原的人体节律运动姿态规范,关节重构轨迹与实际数据变化规律高度一致,两者间的相关系数高于0.99,最大平均误差低于0.01 rad,最大误差小于0.03 rad,阈值绝对偏差在4%以下。所提出的关节转动时序计算准则和自适应关节单元参数辨识方法,可准确刻画人体节律运动中的关节耦合特性与协同规律。 2023 Vol. 42 (1): 19-29 [摘要] ( 163 ) HTML (1 KB)  PDF (6654 KB)  ( 186 ) 30 基于联合深度网络和形态结构约束的三维医学图像分割方法 李军, 叶欣怡, 杨长才, 陈秋凤, 薛岚燕, 魏丽芳 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.01.004 医学图像自动分割具有广泛和重要临床应用价值,特别是病灶、脏器的自动分割。基于传统图像处理方法的医学图像分割仅能利用浅层结构模型的浅层特征来识别感兴趣区域,并且需要大量人工干预。而基于机器学习的分割方法在模型建模时存在局限性且缺乏可解释性。本研究提出一种基于Transformer和卷积神经网络结合形态结构约束的三维医学图像分割方法。编码器中利用卷积神经网络和Transformer构建U型网络结构提取多重特征;解码器中采用上采样并通过跳跃连接将不同层次的特征拼接在一起;加入形态结构约束模块,通过提取病灶和脏器等分割目标的形状信息,以增强模型可解释性,并采用最大池化和平均池化操作,对经过卷积神经网络得到的结果进一步提取有代表性的特征,作为形态结构模块的输入,最终提高分割结果的准确性。在公开数据集Synapse和ACDC上利用评价指标Dice相似系数(DSC)和Hausdorff距离(HD)验证所提出算法的有效性。其中,在Synapse数据集上,18例数据作为训练集,12例数据作为测试集;在ACDC数据集上,70例数据作为训练集,10例数据作为验证集,20例数据作为测试集。实验结果表明,在Synapse上使用不同的优化器的Dice相似系数(DSC)和HD均值可以达到76.67%和25.18 mm(SGD 优化器)及82.80%和21.07 mm(Adam 优化器);在ACDC上不同的优化器的DSC可以达到90.65%(SGD 优化器)及91.75%(Adam 优化器),与其他方法相比具有一定的优势。所提出的方法对三维医学图像分割中的错分割问题有所改善,并提高了图像分割任务的性能。 2023 Vol. 42 (1): 30-40 [摘要] ( 276 ) HTML (1 KB)  PDF (11799 KB)  ( 154 ) 41 基于改进TransUnet网络的血管内超声图像边界提取方法研究 王媛媛, 董芳, 尚丽娜, 张翠, 夏顺仁 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.01.005 血管内超声(IVUS)图像是观测血管内部结构的首选影像学手段,基于IVUS图像的内膜和中外膜边界的提取是实现冠脉粥样硬化精准诊断的前提和关键。针对IVUS图像结构复杂、对比度低、边界提取困难等问题,本研究提出一种基于改进TransUnet网络的分割方法。首先,针对IVUS图像边界提取难点,对边血管、血管分叉、导丝伪像、阴影等4种图像结构进行建模,并基于建模结果予以定向数据增强;而后,结合IVUS图像的环状结构分布特点,在TransUnet网络中提出了Polar-bias归纳偏置的策略,并对IVUS图像进行像素级的分类;最后,基于分类结果优化GVF snake模型的外力场,进而提取IVUS图像的内膜和中外膜边界。采用国际标准IVUS图像数据集(两组不同中心频率,共512幅图像)对算法进行评测,引入JMard距离(JM),Hausdorff距离(HD)和面积差异百分比(PAD)等3个评测指标,在数据集A中JM为0.87, HD为0.87, PAD为0.18,数据集B中JM为0.91, HD为0.25, PAD为0.08。实验结果表明,所提出的算法在两组数据集的内膜及中外膜提取问题中的表现均优于国内外现有算法。 2023 Vol. 42 (1): 41-50 [摘要] ( 210 ) HTML (1 KB)  PDF (13624 KB)  ( 117 ) 51 RcaNet:一种预测肿瘤突变负荷的深度学习模型 刘邓, 杨啸林, 孟祥福 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.01.006 近年来,肺癌的发病率和死亡率不断攀升,已成为对人类生命健康威胁最大的恶性肿瘤之一,而非小细胞肺癌(NSCLC)发病率占肺癌总发病率的80%以上。由于其复杂的诊断过程和昂贵的诊断成本,NSCLC的有效诊断和治疗已成为医生面临的巨大挑战。医学相关研究发现,肿瘤突变负荷(TMB)与NSCLC免疫治疗的疗效呈正相关,同时TMB值对靶向治疗和化疗的疗效具有一定的预测作用。基于上述发现,本研究提出一种深度学习模型(RcaNet),该模型以残差网络(ResNet)为骨干网络,在网络内增加多维度特征注意和多尺度信息融合,以增强网络对肺癌病理组织切片深层特征的关注与提取能力。通过将RcaNet与主流深度学习模型在TCGA公开数据集上进行实验,实验训练样本数为925 954张。结果表明,RcaNet模型的性能平均曲线下面积(AUC)值为0.883 0,比现有结果最好的CAIM模型高出6.8%,比ResNeSt模型高出4.2%,比ResNet模型高出5.3%。研究结果对非小细胞肺癌诊断治疗有较强的指导意义,具有较高的应用价值。 2023 Vol. 42 (1): 51-61 [摘要] ( 233 ) HTML (1 KB)  PDF (6906 KB)  ( 248 ) 62 基于卷积自编码器与点云配准的神经元形态相似性度量方法 樊夏玥, 甄昊天, 商增谊, 徐文菲, 李钟毓 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.01.007 神经元形态与其功能密切相关,随着神经元示踪技术的进步,越来越多高质量的三维神经元形态学数据得以重建。针对当前体量越发庞大的神经元形态学数据,提出一种基于深度卷积自编码器和空间配准的神经元形态相似性度量方法,通过快速对比与精细对比两步完成从整体到分支的神经元形态分析度量框架,实现高效、精确的对比算法。实验所用的99 453个三维神经元形态数据来自NeuroMorpho数据集。实验中,相比于现有的精细对比算法,该算法的实现速度加快了20倍,同时可应用于任意神经元形态学数据,无需提供其他的先验条件,通用性强。对于已在脑图谱模板中配准的神经元,选取233个uPNs神经元作为验证数据,可实现97.39%的检索精度;对于未配准的神经元,选取3种类型的神经元数据进行验证,包括:495个谷氨酸能神经元、389个DA神经元、249个锥体神经元,可分别达到91.7%、93.79%、83.1%的检索精度。所提出方法可为神经元类型鉴定、将神经元形态与特性进行关联分析提供支持。 2023 Vol. 42 (1): 62-73 [摘要] ( 157 ) HTML (1 KB)  PDF (7551 KB)  ( 176 ) 74 健康行为改变干预本体的构建与应用 许冬冬, 林惠, 段会龙, 邓宁 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.01.008 生活方式干预是慢病管理的重要环节,随着互联网的发展,基于移动医疗技术的综合干预方案成为慢病管理模式研究的新趋势。面对干预复杂性和综合性越来越强的挑战,一个标准、细致、综合的框架有利于对干预方案进行解构分析,从而促进干预的质量和效果提升。本研究提出健康行为改变干预本体,通过内容分析法对干预内容进行分类提取,得到行为改变技术及其属性的重要术语集合,通过七步法结合OWL建模语言完成本体构建;并以面向高血压院外管理的干预方案为例进行验证,评估其干预方案。所得术语集合包括22个适用于基于移动医疗技术的慢病管理饮食和运动场景的行为改变技术,以及102个行为改变技术实施过程属性,健康行为改变干预本体共有128个类,51个数据属性,16个对象属性。基于本体将高血压干预方案转换为层次清晰、过程明确的干预单元组合,对其评估结果表明方案使用行为改变技术共14种,覆盖率为63.64%。该本体能够应用于慢病管理相关场景的干预设计、描述和分析评估等环节,有利于知识的组织与共享。 2023 Vol. 42 (1): 74-81 [摘要] ( 209 ) HTML (1 KB)  PDF (6867 KB)  ( 186 )        综述 82 用于疼痛感知与评估的功能性近红外光谱成像研究进展 杜佳昊, 喻洪流, 石萍 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.01.009 疼痛是一种涉及感觉、运动和认知的复杂体验。传统的疼痛评估方法有主观偏倚性较强的特点,但激发了人们对客观疼痛评估成像技术的兴趣。研究表明,在体时大脑痛觉可被定量评估,其中的功能性近红外光谱(fNIRS)技术,因其具有时间分辨率高、成本低、便携等特点,及其可在复杂临床环境中可实时观测疼痛的优势,已被疼痛研究所关注。为了进一步揭示疼痛在临床环境中的潜在皮质作用机制,以构建优化的实验范式设计为基础,综述了与疼痛相关的脑部区域、fNIRS探针定位和数据处理算法的研究进展,特别是现有fNIRS技术在疼痛研究中的主要发现;探讨fNIRS成像与人工智能算法相结合用于疼痛研究和客观评估的相关进展,并对未来发展方向和尚待优化的问题提出建议。 2023 Vol. 42 (1): 82-90 [摘要] ( 175 ) HTML (1 KB)  PDF (3753 KB)  ( 639 ) 91 结直肠癌肝转移预测及预后的影像组学综述 苏璇, 王远军 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.01.010 结直肠癌在国内外都是高发病率和高死亡率的肿瘤疾病,肝脏是结直肠癌血行转移最主要的靶器官,尽早准确地预测结直肠癌肝转移的发生以及监测患者治疗的预后反应,对患者的诊断和治疗尤为关键。新兴的影像组学为精准预测结直肠癌肝转移以及评估预后提供新的可能。对现有的结直肠癌肝转移影像组学研究进行综述,首先介绍结直肠癌肝转移研究的临床意义以及现有研究存在的缺陷,然后阐述结直肠癌肝转移影像组学的分析流程,接着对结直肠癌肝转移影像组学的4个研究方向展开综述,包括肝转移病理生长模式预测、隐匿性肝转移预测、肝转移疗效预后评估、肝转移患者生存期预后评估;阐明各个方向的最新研究进展及存在的缺陷性;最后对结直肠癌肝转移影像组学的未来发展趋势进行展望。 2023 Vol. 42 (1): 91-98 [摘要] ( 295 ) HTML (1 KB)  PDF (3323 KB)  ( 539 ) 99 三维肿瘤细胞模型在纳米载体性能评价中的应用 于翀立, 张裕英 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.01.011 纳米载体能够通过高渗透长滞留效应或主动靶向识别作用在肿瘤组织中聚集,介导药物在动物体内进行选择性分布,从而提高抗肿瘤的治疗效果。纳米载体的尺寸、形状、表面电荷、表面配体修饰等自身特性对其在肿瘤组织中的靶向渗透具有重要的调控作用。相较于二维单层培养的肿瘤细胞,三维肿瘤细胞模型能够更好地模拟体内肿瘤组织的物理结构、化学组成和生物学特点,近年来被较多地应用于纳米载体瘤内渗透及治疗效果的评价研究。综述三维肿瘤细胞模型的特点和制备方法,总结其应用于研究纳米载体渗透肿瘤组织的影响因素、载药纳米颗粒的治疗效果以及纳米载体毒性评价的进展,探讨其在纳米载体性能评价应用中的发展趋势。 2023 Vol. 42 (1): 99-109 [摘要] ( 172 ) HTML (1 KB)  PDF (2466 KB)  ( 391 ) 110 钛基牙种植体早期植入稳定性 廖子明, 李景铉, 杜晶晶, 魏延, 陈维毅, 黄棣 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.01.012 钛(Ti)及其合金作为20世纪末兴起的种植体材料,具有高强度、低重量、生物相容性好等优势,随着种植体技术的快速发展以及临床上需求的不断增加,Ti种植体迅速且广泛的应用于骨科治疗之中,特别是针对牙缺损的修复。然而,由于骨整合速率缓慢、细菌感染以及过量活性氧累积等多种因素导致种植体早期植入稳定性差,致使植入人体后服役寿命短,成为限制牙种植体植入成功率的重要因素。因此,种植体的临床早期植入稳定性有待进一步提高。从影响临床早期植入稳定性的材料因素、生物因素以及其它因素等3个方面, 综述国内外Ti基牙种植体的相关研究,以及提高临床早期植入稳定性的研究现状和发展动态,为牙种植体植入成功率的提高提供参考。 2023 Vol. 42 (1): 110-118 [摘要] ( 165 ) HTML (1 KB)  PDF (1990 KB)  ( 628 )        简讯 119 阳极经颅直流电刺激对脑卒中患者脑功能网络的影响 刘蒙蒙, 徐桂芝, 于洪丽, 王春方, 孙长城 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.01.013 经颅直流电刺激(tDCS)在脑卒中治疗中应用潜力巨大,但其作用效应仍不明确。本研究基于脑电图(EEG)和图论分析探讨阳极tDCS干预对脑卒中患者的作用效应。对15例脑卒中患者施加阳极tDCS真刺激和伪刺激,以随机顺序间隔一周进行两次刺激,每次采集刺激前和刺激后静息态EEG信号。对每次采集的EEG信号,采用皮尔逊相关系数等分析方法研究各个导联间的关联性特征参数。基于分析结果,构建患者刺激前、后的脑功能网络,并分析网络特征参数的变化。结果显示,真刺激后脑功能网络的平均度、平均聚类系数、全局效率以及“小世界”属性值较刺激前均显著增大(P<0.05),特征路径长度显著减小(P<0.05),而伪刺激组相关参数变化未见显著差异(P>0.05)。结果表明,阳极tDCS干预对卒中后恢复性治疗具有积极影响,为其临床应用提供了实验依据。 2023 Vol. 42 (1): 119-123 [摘要] ( 235 ) HTML (1 KB)  PDF (3451 KB)  ( 229 ) 124 肝素涂层插管生物相容性评价 王玉苗, 周建业, 王爱莉, 刘碧璇 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.01.014 对肝素涂层插管和未涂层插管设计了抗凝血、血栓形成观察以及溶血、细胞毒性、炎性和免疫反应等多种试验,从多角度综合对肝素涂层插管材料进行生物相容性评价。通过活化部分凝血活酶时间(APTT)、凝血酶原时间(PT)、纤维蛋白原降解产物(FIB)、凝血酶时间(TT)、血小板活化因子、纤维蛋白吸附等试验,测定样品的体外抗凝血性,然后通过半体内血栓形成试验,模拟插管在动物体内的使用环境和过程,观察样品引起血栓形成的状况。同时,通过溶血试验和细胞毒性试验以及炎症反应、补体激活、免疫球蛋白等检测,进一步对样品进行血液相容性评价。结果显示,肝素涂层实验组APTT和TT得到有效延长,而其他体外抗凝指标未见显著变化;在动物半体内模型试验和检测中,肝素涂层实验组6 h血栓形成的各项指标均低于未涂层对照组,表明肝素涂层通过抑制内源性凝血途径达到了预期的抗凝效果;而溶血率、细胞毒性、炎症反应、补体激活、免疫球蛋白等方面的试验结果与未涂层对照组无差异,表明肝素涂层对材料的血液相容性无不良影响。结果表明,肝素涂层显著提高了动静脉插管的体内外抗凝血性,具有良好的生物相容性,可提高临床应用的安全性。 2023 Vol. 42 (1): 124-128 [摘要] ( 169 ) HTML (1 KB)  PDF (1041 KB)  ( 467 )

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