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2023年 42卷 6期刊出日期：2023-12-20

论著综述目录专家共识

目录

	0	第42卷6期目次


		2023 Vol. 42 (6): 0-0 [摘要] ( 100 ) HTML (1 KB) PDF (271 KB) ( 54 )

专家共识

	641	临床下一代测序的自动化与常规化专家共识
		中国生物医学工程学会医学检验工程分会
		DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.06.001
		下一代测序(NGS)应用于临床十余年以来,至今尚未能形成成熟的自动化与常规化检测手段。本共识面向临床NGS检测的学科和应用,根据临床NGS应用的现状,结合国内外相关检测产品、共识规范以及临床的实际需求,针对临床NGS自动化与常规化的建设路径,形成专家共识,给出相关建议,旨在推动临床NGS技术的进一步推广及应用,提高我国临床NGS的整体水平以及为精准医疗服务的效率。
		2023 Vol. 42 (6): 641-650 [摘要] ( 373 ) HTML (1 KB) PDF (846 KB) ( 656 )

论著

	651	基于难治性癫痫患者脑网络特征的立体脑电图引导射频热凝毁损术预后预测
		杨淑窈, 谢宇海, 宫语晨, 刘强强, 张溥明
		DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.06.002
		射频热凝毁损术(RFTC)治疗难治性癫痫的疗效的个体差异较大。本课题旨在研究术前脑网络图论指标,建立预测RFTC预后的模型。基于45例难治性癫痫患者术前的立体脑电图数据,建立时变多变量自回归模型,通过计算频谱加权的时变部分指向性相干,构建时变效应连接网络,计算图论指标。根据RFTC后至少3个月的Engel分级,将患者分为RFTC有效组(Engel I和II级)与RFTC无效组(Engel III级),进行组间图论指标的统计学分析,并基于图论指标,应用支持向量机(SVM)建模进行预后预测。结果表明,RFTC有效组的标准化的平均聚类系数(P=0.000)、小世界性(P=0.022)显著高于RFTC无效组,标准化的特征路径长度显著低于RFTC无效组(P=0.032)(RFTC有效组的标准化的平均聚类系数、小世界性和标准化的特征路径长度分别为0.995 3±0.000 2、0.853 0±0.006 2和1.168 8±0.008 5;RFTC无效组的标准化的平均聚类系数、小世界性和标准化的特征路径长度分别为0.994 0±0.000 2、0.833 5±0.005 6和1.194 4±0.008 0);应用以上3个指标,通过SVM进行RFTC疗效的预测,准确率达到81.97%。应用难治性癫痫患者术前的脑效应连接网络图论指标标准化的平均聚类系数、标准化的特征路径长度和小世界性建立的预后预测模型可以很好地预测RFTC疗效。
		2023 Vol. 42 (6): 651-658 [摘要] ( 238 ) HTML (1 KB) PDF (3057 KB) ( 303 )

	659	黎曼流形切平面空间中运动想象脑电信号的迁移学习
		徐慧, 何宏, 张慧敏, 张丽
		DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.06.003
		针对运动想象脑电信号的小样本问题,现有的基于黎曼流形的分析方法大多在流形中对齐后设计分类器,或通过切空间投影后在欧式空间进行分类。在流形中设计分类器运算较为复杂,而在切空间直接分类会因源域和目标域的切空间分布不一致而导致结果有误差。因此,本研究提出一种黎曼切空间对齐的迁移学习算法用于运动想象脑电信号的分类。通过计算源域和目标域的协方差矩阵并求得各自的黎曼均值点作为切点,分别将协方差矩阵进行切空间映射,再将两个切空间利用一组公共特征基进行投影对齐完成迁移学习。采用3个运动想象数据集进行验证,分别有7、9和9个被试,3个数据集中的被试分别有300、144和120个样本,利用分类准确率、数据分布图和统计学方法对算法进行性能评估。所提出的算法在3个数据集上的平均分类准确率分别为81.45 %,77.14 %和66.94 %,相比未使用迁移学习的模型分别提高了25.05 %、17.69 %和10.98 %,Mann-Whitney U检验验证了两种模型下的分类结果差异具有统计学意义。与其他4种对比算法之间的性能比较具有显著性差异,显示出所提出算法的优越性。该算法能够有效缩小不同域之间的分布差异,提高跨被试分类模型的准确率,一定程度上实现小样本数据的扩充。
		2023 Vol. 42 (6): 659-667 [摘要] ( 238 ) HTML (1 KB) PDF (1949 KB) ( 228 )

	668	基于积分均值模式分解和固有模态函数样本熵的阵发性房颤识别
		卢莉蓉, 牛晓东, 王鉴, 张旭
		DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.06.004
		针对阵发性房颤(PAF)发作持续时间较短难以捕捉,且现有识别算法抗噪性能较差易导致误检、漏检等问题, 本研究提出一种基于积分均值模式分解(IMMD)和固有模态函数样本熵(IMFSE)的PAF识别方法。首先,对时长为20 min的心率变异性(HRV)信号片段进行IMMD分解得到一系列固有模态函数(IMF)分量,并计算IMFSE;然后,通过对IMFSE结果进行统计分析选取PAF识别的特征量;最后,利用支持向量机与交叉验证完成PAF识别。从PAF Prediction Challenge Database (AFPDB)数据库提供的正常受试者、PAF发作与远离PAF发作受试者心电信号中,分别获取25段时长为20 min的HRV信号片段,构成正常组、PAF发作组与PAF未发作组。通过对这75段HRV信号片段的实验发现:利用本方法进行PAF识别,识别准确率、敏感性、特异性分别可达到94%、96%、92%。所提出的PAF识别算法为进一步地快速准确自动检测PAF提供了参考,在可穿戴设备的长期自动检测识别PAF方面具有较大的应用前景。
		2023 Vol. 42 (6): 668-676 [摘要] ( 159 ) HTML (1 KB) PDF (1399 KB) ( 204 )

	677	基于多实例学习及阈值伪标签提取的CT影像颅内出血分割
		张童禹, 李恩慧, 李振宇, 崔鹏程, 张唯唯
		DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.06.005
		颅内出血由颅内血管破裂引起,出血体积对治疗决策和预后分析具有重要的临床意义,而基于CT影像的血肿分割是体积测量的基础。全监督方法依赖于人工勾画的标签,十分耗时和繁琐,现有弱监督分割方法的鲁棒性差,容易受伪影干扰。为此,本研究提出了基于多实例学习的弱监督颅内出血分割网络MIL-ICH,由双分支结构组成。首先,由多实例学习解码器生成热图定位出血区域;然后,在热图基础上使用CT值阈值和像素自适应优化模块提取并优化伪标签,训练分割解码器;最后,两个分支同时训练,提高训练效率并且利用多分支协同作用进一步提升分割性能。在来自RSNA颅内出血数据集的200例CT扫描上的测试结果表明,MIL-ICH网络的Dice相似性系数和体积相似度分别达到了0.822和0.896,本网络测量的出血量与实际出血量的相关性优于临床常用的多田公式估测法。所提出的方法能够提高颅内出血弱监督分割性能,有助于为临床提供出血体积测量和预后评价的依据。
		2023 Vol. 42 (6): 677-686 [摘要] ( 181 ) HTML (1 KB) PDF (10456 KB) ( 121 )

	687	从局部到区域分层的乳腺病理图像有丝分裂检测
		蔡玉, 唐奇伶, 刘子仪
		DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.06.006
		统计乳腺癌组织学图像中有丝分裂细胞的数量是乳腺癌分级和预后的重要诊断依据。目前有丝分裂细胞计数主要由病理学家手工进行,是一项费时费力的任务。为解决这一具有挑战性的有丝分裂细胞检测问题,本研究提出了一种从局部到区域分层的乳腺癌病理学图像有丝分裂检测方法。框架整体由两阶段构成,第一阶段为细胞定位网络,从整切片图像中筛查、定位候选的有丝分裂细胞图像块,同时引入深监督机制与解耦的检测头来提升性能;第二阶段为有丝细胞验证网络,负责对大量的候选细胞图像块进一步细化分类,使用基于图注意机制的上下文融合网络,通过整合大范围的区域特征来调节局部中心块的原有响应,从而得到更准确分类结果。在ICPR MITOSIS 2014、ICPR MITOSIS 2012和TUPAC16数据集上分别使用960、35和649个高倍视野图像(HPF)作为训练集,240、15和7个HPF作为测试集,分别取得0.676、0.809和0.797的F-Score,其中召回率均取得了最优结果,分别为0.878、0858、0.875。所提出的有丝分裂自动检测方法能够高效的检测病理切片中的癌细胞,具有良好的临床应用价值。
		2023 Vol. 42 (6): 687-697 [摘要] ( 200 ) HTML (1 KB) PDF (12913 KB) ( 86 )

	698	基于病理组织切片的肺腺癌肿瘤突变负荷预测模型
		孟祥福, 杨子毅, 杨啸林, 侯嘉玥
		DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.06.007
		肺癌是目前死亡率最高的恶性癌症之一,其中非小细胞肺癌(NSCLC)致死率极高。最近医学研究发现,肿瘤突变负荷(TMB)对于癌症的免疫治疗和化疗的疗效具有较好的预测作用,但传统使用基因测序计算TMB的方法存在检测成本高、周期长、样本依赖度高等缺点。针对上述问题,本研究提出一种混合卷积神经网络和自注意力机制的深度学习模型(FCA-Former)用于预测TMB。该模型以CoAtNet为骨干网络,通过在网络中结合坐标注意力以及融合深度可分离卷积的方式,提高模型的运算速度以及对病理组织切片图像的全局特征提取能力。实验数据采用TCGA数据库中肺腺癌数字病理切片图像数据集,其中高TMB水平的样本271张,低TMB水平的样本66张。实验结果表明,所提方法达到的最高平均曲线下面积(AUC)为98.1%,比现有最好方法RcaNetr提高9.8%。此项研究结果对于NSCLC的预后治疗效果具有较强的指导意义。
		2023 Vol. 42 (6): 698-709 [摘要] ( 175 ) HTML (1 KB) PDF (6175 KB) ( 245 )

	710	动态增强影像映射图的深度学习方法预测乳腺癌新辅助化疗疗效
		刘鑫, 范明, 厉力华
		DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.06.008
		新辅助化疗有助于提高乳腺癌患者的后期存活率,但疗效评估具有一定滞后性,准确的新辅助化疗疗效评估可以给医师更有效的临床建议,实施更优化的治疗方案。为了更好利用影像的空间信息和增强影像的时间序列信息,本研究提出一种基于动态增强影像映射模式图的乳腺癌新辅助化疗疗效预测方法。回顾性收集208例接受新辅助化疗前患者乳腺癌影像,依据Miller & Payne分级系统将数据标签为有反应组和无反应组,并随机划分为训练集126例,测试集82例。对影像做预处理及分割感兴趣区域后挑选肿瘤最大径及其邻近共7张切片构建映射模式图,结合增强时间序列构建原始切片影像、不同映射模式下多序列影像及融合两种映射模式多序列影像。使用深度学习网络对映射模式图做预测,绘制预测结果的ROC曲线并计算AUC、敏感性、特异性等评价指标对模型类型性能做评估。其中融合两种映射模式的多序列影像的预测模型效果最佳,AUC为0.832。实验表明,相较于使用原始切片影像,结合时间序列影像和切片间空间特征的方法对新辅助化疗疗效预测分类效果提升有效。
		2023 Vol. 42 (6): 710-719 [摘要] ( 167 ) HTML (1 KB) PDF (6756 KB) ( 169 )

	720	多标签病毒性肺炎图像分割方法的研究
		吴怡红, 杨勇, 叶宏伟, 王小状, 孙芳芳
		DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.06.009
		目前,对于病毒性肺炎病灶分割的研究大多是基于单标签分割的,其分割准确率并不是特别理想。为提高病灶分割的准确率,提出了一种基于多标签的病毒性肺炎图像分割方法。本方法结合预先已知的肺部特征知识,将肺部特征信息叠加病灶特征信息形成多标签,并利用One-Hot编码原理和改进的3D-UNet网络模型,结合来源于大挑战比赛中的病毒性肺炎病灶分割挑战-2020公共数据集进行多标签图像分割训练,其中训练集139 例,验证集和预测集同为40 例,共计179 例。在评价指标的选择上,除了常规的Dice评价指标外,本研究还提出了一个新的评估指标,炎肺比(focus-lung ratio),提供了病灶和肺部的比例,结合精度评价指标,可用于衡量模型的鲁棒性。最终,该研究提出的双标签分割方法在公开数据集上的预测集的Dice可达到70.10 %,相较于同网络下的单标签分割方法,提高4.20 %的准确率;该研究还通过3种不同网络(级联Res-UNet,nnUNet-ResUNet,3D-UNet)进行对比试验,实验结果表明在训练集上Dice损失达到最小,为5.00 %;在验证集上Dice达到最大,为75.70 %。所提出的方法改善了肺炎病灶分割的准确率,提高了模型的鲁棒性,对未来相关研究具有一定的临床价值和潜在意义。
		2023 Vol. 42 (6): 720-729 [摘要] ( 180 ) HTML (1 KB) PDF (6559 KB) ( 269 )

综述

	730	光泵磁力计-脑磁图的应用研究进展
		姬梦岐, 施玉杰, 薛志远, 钟凡, 蒋睿, 张军鹏
		DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.06.010
		脑磁图作为一种无创获取大脑信号的新技术,可精准反映大脑的神经活动,但传统脑磁图设备的低温超导环境与高运维成本限制了这一技术的发展。光泵磁力计作为一种新型的磁场强度检测装置,具有造价成本低、信噪比高、无需低温液氦冷却等诸多优势,有望助推脑磁图技术广泛应用。在陈述脑磁图概念的基础上,从技术角度说明光泵磁力计-脑磁图系统的实现原理,梳理该系统存在的命名问题,并从神经语音解码、脑磁源重建、功能神经成像、脑机接口和临床辅助等方面综述了该系统的应用研究进展,总结该新型脑磁图系统独特优势,并展望这种技术的未来潜在应用,最后分析了目前此类研究中可能存在的问题。
		2023 Vol. 42 (6): 730-739 [摘要] ( 213 ) HTML (1 KB) PDF (2878 KB) ( 327 )

	740	基于神经元集群模型的动态因果模型算法综述
		李双燕, 岳宣雅, 王龙龙, 徐桂芝
		DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.06.011
		大脑是人体最复杂的器官,各个脑区之间的连接构成了复杂的功能性网络系统,脑网络连接特征的变化与脑的生理病理状态密切相关。近年来,脑网络构建与分析算法成为计算神经科学领域的研究热点之一。在众多脑网络分析方法中,动态因果模型(DCM)由于具有生物物理合理性在探索神经网络的有效连接特性中得到了广泛关注。从基本原理、神经元集群模型和应用等方面对DCM进行综述。首先,介绍DCM的基本原理,并以基于卷积和基于电导的两类神经元集群模型为例,对DCM算法的关键组成——神经生物学模型的建模思想、原理及发展进程进行回顾;然后,综述近年来DCM在认知功能和疾病病理等相关神经信号分析领域的应用,指出DCM有望成为探索脑功能整合机制的方法;最后,结合近几年DCM算法的研究进展及其局限性进行总结和展望。
		2023 Vol. 42 (6): 740-749 [摘要] ( 179 ) HTML (1 KB) PDF (4800 KB) ( 245 )

	750	基于眼动追踪技术的认知语言学研究进展
		马恒芬, 张长颉
		DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.06.012
		双语者能够习得、储存和使用两种语言,显示出人脑有对双语控制的认知能力,但其语言表征和处理过程尚未完全明晰。近年来的研究发现,眼动追踪技术能识别和阐释语言认知过程,能客观表达与双语处理过程相关的大脑反应,在认知语言学领域已成为新的研究方向和热点。其中,眼动追踪技术联合脑成像技术被认为是认知语言学最有发展前途的研究手段。本文系统回顾了基于眼动追踪技术以及可与其相结合的成像技术所开展的双语任务和相关脑机制的研究,及其在阅读障碍或失读症领域的应用,明确了眼动追踪数据分析对于双语脑功能研究的积极作用,旨在为双语加工脑机制的研究提供新思路。
		2023 Vol. 42 (6): 750-756 [摘要] ( 246 ) HTML (1 KB) PDF (813 KB) ( 638 )

	757	肿瘤冷冻消融术的作用机理及应用
		陈目, 刘威, 刘宝林
		DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2023.06.013
		冷冻消融术是一种肿瘤微创治疗手段。该技术借助冷媒(例如氮气和氦气)进行反复冻融循环,通过冰晶损伤、微循环损伤、细胞凋亡和免疫效应等机理,对肿瘤细胞和组织造成损害。近年来,冷冻消融技术以其侵入性小、靶向性高、能实现术中可视化监测等优点,被广泛应用于许多类型肿瘤的治疗中,然而冷冻消融技术还面临着会引起多种并发症、冷冻边界难以控制等诸多难题。综述冷冻消融的作用机理、技术特点、应用现状、主要优缺点及发展趋势,讨论如何通过优化冻融方案、联合免疫疗法等来改善冷冻消融并发症,并对实现大尺寸肿瘤的完全消融所面临的挑战进行展望和总结。
		2023 Vol. 42 (6): 757-768 [摘要] ( 315 ) HTML (1 KB) PDF (1700 KB) ( 342 )

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