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2024年 43卷 5期 刊出日期：2024-10-20 论著 综述 简讯 目录 专家共识        目录 0 第43卷5期目次 2024 Vol. 43 (5): 0-0 [摘要] ( 22 ) HTML (1 KB)  PDF (326 KB)  ( 26 )        专家共识 513 用于药物性肝损伤评价的人肝器官芯片技术规范专家共识 用于药物性肝损伤评价的人肝器官芯片技术规范专家共识编写专家组 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.05.001 药物性肝损伤(DILI)是药物安全性评价的重要内容,当前的评价手段主要局限于体外二维细胞培养模型及动物模型,无法真实模拟人体复杂的生理环境,对药物代谢及毒性的预测也能力有限。因此,需要发展能够准确再现人体正常肝组织功能及其对药物毒性反应的体外肝脏替代模型。人肝器官芯片技术应运而生,不仅具有比二维细胞模型更完善的生理微结构和功能,还能消除动物与人的种属差异,成为有效模拟人体肝脏生理或病理状态的平台。目前,人肝器官芯片作为一种新型的体外拟人化模型,在DILI检测领域尚处于初期发展阶段,尚未形成标准操作流程或指南体系,然而,其展现的巨大开发潜力和应用前景引起了广泛关注。本共识聚焦于DILI的评价,依托人肝器官芯片平台,综合国内外相关模型构建方案、毒性检测指标和药物清单,以及实际研究报道和数据,形成这一专家共识,给出相关建议,旨在促进人肝器官芯片技术的持续优化与创新,加速其在DILI检测中的应用,为药物研发与安全评估提供更为可靠且高效的体外实验工具。 2024 Vol. 43 (5): 513-524 [摘要] ( 81 ) HTML (1 KB)  PDF (889 KB)  ( 102 )        论著 525 基于扩散模型确定性病变表征的眼底病灶分割方法 谢莹鹏, 屈俊龙, 谢海, 汪天富, 雷柏英 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.05.002 获取全面的眼底病变分割图是开发自动化、可解释的视网膜病症诊断工具的关键步骤。然而,眼底图像上病变的多样性及复杂性,导致了精确标注的稀缺,限制了传统监督学习方法的发展及应用。近期研究表明,表征学习通过从大规模未标注数据中预训练强大的图像表征提取模型,在下游任务中仅需少量标注数据即可取得优异的性能表现。本研究提出了一种新颖的基于去噪扩散概率模型的表征学习分割框架。这一框架的目标是通过生成式建模,更精准地捕捉医学图像中的局部和微妙变化,为眼底图像的病灶分割提供精确的特征表示。采用未标记的眼底图像来学习预定义的马尔科夫扩散的逆过程,从而为从眼底图像中提取像素级表征奠定基础。此外,考虑到视网膜病变的严重性和病灶的相关性,引入一个病变分级网络,以指导逆扩散过程,增强与病灶紧密相关的表征能力。这些经过引导的表征作为眼底图像内在语义信息的存储库,为下游视网膜分割任务提供坚实的图像像素级表征基础。在多个眼底图像数据集上的实验中,所提出的方法在视杯和视盘分割任务上仅使用50个样本取得了0.872和0.877的平均Dice系数。在糖尿病性视网膜病变病灶分割中,平均Dice系数为0.664,而在年龄相关性黄斑变性病灶分割任务中,模型达到了0.513的平均Dice系数。研究结果证明了扩散模型所学习到的表征在多种复杂眼底病变分割任务上的通用性和有效性。 2024 Vol. 43 (5): 525-538 [摘要] ( 56 ) HTML (1 KB)  PDF (12656 KB)  ( 40 ) 539 电阻抗断层成像技术的心肺信号降维集合经验模态分解方法研究 李坤, 李蔚琛, 郭奕彤, 王伟策, 王煜, 闫孝姮, 史学涛 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.05.003 心脏射血与肺通气活动信息的实时获取具有重要临床意义。本研究提出了一种基于胸部电阻抗断层成像(EIT)的心肺信号降维集合经验模态分解方法,以同时分离胸部EIT数据中的心脏射血和肺通气活动信号。招募9名志愿者进行了EIT胸部数据采集。首先,根据屏息状态下胸部EIT数据中心脏活动信号的强弱对测量通道分类;随后,使用集合经验模态分解方法对自主呼吸状态下的EIT数据进行分解,并根据频谱特性对分解出的各分量归类,以得到肺通气EIT信号;然后,结合带通滤波方法,同时依据前述通道分类对心脏活动信号降维,得到心脏活动EIT信号;最后,重构得到通气相和心搏相EIT图像序列。结果表明,该方法可在通气相图像的肺区能够获得最高的肺通气功率谱峰(52.71±1.39)dB,在心搏相图像的心脏区域能够获得最高的心脏活动功率谱峰(43.05±3.26)dB,表明保留的通气信息和心脏活动信息非常丰富,同时在通气相图像心脏区域获得了最低心脏活动相关功率谱峰(10.02±2.65)dB,表明心脏活动的抑制效果更佳,相较于参考方法均有显著性差异(P<0.05)。研究表明,该方法可以有效分离肺通气与心脏活动相关信号,分别保留各自活动信息并抑制心脏对肺区成像的影响,同时实现对干扰信号的有效抑制,为临床上提供更加准确的治疗策略指导奠定基础。 2024 Vol. 43 (5): 539-549 [摘要] ( 48 ) HTML (1 KB)  PDF (3174 KB)  ( 33 ) 550 基于缩放卷积注意力网络的跨多个体脑电情绪识别 陈彬滨, 吴涛, 陈黎飞 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.05.004 基于脑电信号的情绪识别,因其可以客观地反映人的生理和心理状态而成为了情绪调节干预的医疗辅助。针对现有方法因忽略个体间通道数据分布差异导致的情绪识别泛化性能差的问题,提出一种基于缩放卷积注意力网络的跨多个体情绪识别新方法。该方法在提取多通道脑电信号中情绪量化特征的基础上,构造新型缩放卷积注意力网络以建立不同通道、不同尺度情绪特征的协同变化关系,通过模型训练自动学习协同关系的权重,最终获得对情绪极性的域不变表征,以提高跨多个体脑电情绪识别的泛化性能。使用情绪脑电图数据集SEED和SEED-IV中的100 665和100 950个脑电样本进行跨多个体情绪识别。该方法在情绪三分类会和四分类中识别准确率分别为89.63%和75.65%,特别是在个体数变化情况下,其鲁棒性优于现有大多数模型。所提出的方法可有效提取情绪极性的域不变表征。 2024 Vol. 43 (5): 550-560 [摘要] ( 50 ) HTML (1 KB)  PDF (7534 KB)  ( 11 ) 561 基于偏传递熵的卒中患者皮层肌肉功能连接分析 施正义, 谢秋蓉, 王晓玲, 李玉榕 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.05.005 运动功能障碍是脑卒中后的主要症状,一般认为是由控制运动功能的神经网络的损伤引起的。为了探讨卒中患者的神经肌肉控制机制,本研究以皮层肌肉功能连接(FCMC)为工具,采集13例卒中患者和13例健康对照者前伸动作时的脑电信号(EEG)及肱三头肌、前三角肌前束、中束、后束、肱二头肌、胸大肌、斜方肌的肌电信号(EMG)。通过脑源定位得到大脑皮层源信号,再聚类确定动作对应的活跃脑区,使用偏传递熵求取皮层肌肉功能连接。卒中患者ICsF与AD、ICsB与BIC、ICsC与PD、PM、UT在上行通道的功能连接与健康对照组相比显著增强(例如健康对照组为0.033±0.031,卒中患者为0.092±0.083, P<0.05);卒中患者BIC与ICsA、ICsB、ICsC,TRI、UT与ICsC在下行通道的功能连接与健康对照组相比显著增强(例如健康对照组为0.113±0.092,卒中患者为0.198±0.105, P<0.05);卒中患者存在同侧的皮层肌肉功能连接。实验结果表明,该研究从新的角度探索脑卒中后皮层肌肉功能连接效应,证明了卒中患者存在同侧的皮层肌肉功能连接,进一步有效促进对卒中后神经肌肉耦合机制的理解。 2024 Vol. 43 (5): 561-570 [摘要] ( 49 ) HTML (1 KB)  PDF (3674 KB)  ( 26 ) 571 高低孤独特质群体情绪面孔注视策略研究 刘爽, 王丹丹, 薛慧琴, 张露丹, 关心, 刘薇, 明东 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.05.006 孤独特质是指在正常人群中连续分布且广泛存在的一种人格特质,与孤独症谱系障碍有着类似的行为表现和认知特性。高孤独特质群体(HAT)在情绪面孔识别能力方面存在一定的缺陷,导致此群体社会认知功能和社会交往能力不足。因此,本研究面向高、低孤独特质群体(LAT)对其情绪面孔注视策略展开研究,进而从眼动角度解释其异常的社会表现。本研究设计了涵盖快乐、中性、愤怒和悲伤等4种基础情绪的情绪面孔识别范式,采集了23名HAT和20名LAT被试的自闭症谱系量表和眼动数据。运用传统的基于兴趣区的可视化分析法以及热图工具,提取了情绪面孔注视热点图、眼动香农熵和空间扫描相似度等特征,探究HAT和LAT群体在扫描情绪面孔时的注视加工策略。热点图的结果表明,HAT相对于LAT组较多地注视鼻子嘴巴部位,较少注视眼部,说明了HAT存在对眼睛的注视回避现象。HAT与LAT注视情绪面孔时的香农熵在面孔角度为0°时最小,90°时最大(16.364±0.390 vs 16.706±0.387,P<0.05); 相似度的所有结果LAT均大于HAT,但没有显著性差异,而且HAT组难以在情绪面孔识别过程中学习到规律,从而导致观察缺少策略性。综上,本研究通过比较HAT和LAT在进行情绪识别任务时的眼动特征差异,丰富了此群体在情绪面孔的眼动加工策略方面的研究,从眼动角度探讨了高孤独特质群体的社交障碍和认知功能缺失的现象的成因。 2024 Vol. 43 (5): 571-581 [摘要] ( 39 ) HTML (1 KB)  PDF (6871 KB)  ( 21 ) 582 基于U-Net卷积神经网络的目标分子人机交互观测方法 张新峰, 殷文斌, 方金鹏, 张新梅 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.05.007 对生命活动中发挥重要作用的分子进行观测是发现生命活动内在机理的重要手段。现有的生物医学影像处理方法大多集中在对特定物质的检测和识别,难以适应不断变化的科研需要。为此,本研究提出了一种基于U-Net卷积神经网络的人机交互方法以识别生物医学影像中所有同类分子,如:细胞、蛋白质等。首先利用U-Net卷积网络将待观察的分子影像转换为深度特征图,然后使用目标分子的特征在整个特征图上进行匹配,以检测出所有感兴趣的同类分子。之后利用通道和空间可靠的判别式相关滤波器构建多目标跟踪器以实现对目标分子的持续追踪。结果表明,该方法可以通过简单的人机交互快速检测出感兴趣的同类分子,获取目标分子的数量、分布以及相互作用等重要信息,Attention-based U-Net和U-Net在从细胞核、人类蛋白质图谱、细菌和血红细胞数据集中随机抽取的200张静态测试影像上的各项指标表现稳定,平均精度的平均值分别为0.912 5和0.898 1,同时对小鼠干细胞动态影像中的目标跟踪准确且保持稳定,证明了方法的有效性,可满足生命科学研究中对微观生命过程观测的需要。 2024 Vol. 43 (5): 582-595 [摘要] ( 35 ) HTML (1 KB)  PDF (12269 KB)  ( 11 )        综述 596 基于无线胶囊内窥镜图像的胃肠道病变智能检测方法综述 范姗慧, 韦尚光, 魏凯华, 范一宏, 吕宾, 樊凯, 厉力华 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.05.008 无线胶囊内窥镜(WCE)以其无痛和非入侵的特点,为胃肠道疾病检查提供了新颖方式,在临床上得到了广泛应用。然而,WCE每次检测均产生数以万计图像,但其中病变图像可能仅占少数。传统的WCE图像筛查主要依赖医生的临床经验,其过程耗时费力且存在漏检和误检风险。因此,开发WCE胃肠道病变图像的智能检测方法,用于辅助临床诊断,提高医生诊断效率和准确率,已成为当前的研究热点。综述了WCE胃肠道病变图像智能检测的最新研究进展;介绍了WCE病变图像智能检测的基本原理和评价指标;从传统机器学习和深度学习方法的角度出发,回顾了WCE胃肠道病变图像自动分类和预测的研究,总结了不同方法的优势与不足;探讨了WCE病变智能检测未来发展所面临的挑战及可能的拓展方向。 2024 Vol. 43 (5): 596-608 [摘要] ( 51 ) HTML (1 KB)  PDF (927 KB)  ( 68 ) 609 通用脑-机接口软件平台发展现状 何峰, 王昶皓, 王坤, 梅杰, 罗睿心, 许敏鹏, 明东 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.05.009 脑-机接口(BCI)技术,作为人机交互领域的革命性飞跃,构建了大脑与外部设备之间直接的信息通路。完整的BCI系统既需要完善的硬件设备,更需要健全的软件系统。通常软件系统包括:刺激呈现、信号采集、信号处理和指令反馈等,其复杂程度和技术门槛较高,制约BCI的发展与应用。为应对挑战,研究者们推出了一系列通用BCI软件平台,旨在标准化软件开发流程,降低技术门槛,为BCI软件层面开发提供解决方案。沿循BCI技术的演进轨迹,系统梳理了各发展阶段中通用BCI软件平台的特征和趋势,并详尽比较和分析了11款代表性产品的功能特点和技术亮点,进一步审视了现有通用BCI软件平台存在的瓶颈问题和可能的解决方案,以期激发未来研究的新思路,推动通用BCI软件平台的持续进化与开发应用。 2024 Vol. 43 (5): 609-619 [摘要] ( 46 ) HTML (1 KB)  PDF (1738 KB)  ( 81 ) 620 生物3D打印技术用于功能性骨骼肌3D组织构建的研究进展 张飞虎, 李婷, 林智伟, 李严兵, 黄文华 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.05.010 骨骼肌作为机体运动系统的重要组成,对维持运动功能不可或缺。然而,体积性骨骼肌缺失(VML)所致运动功能丧失严重限制了机体的活动能力,并伴随多种并发症。当前,临床对VML的治疗主要依赖于移植手术,但其受限于供体部位发病率、供体组织缺乏以及对高技能手术团队的依赖。鉴于此,生物3D打印技术凭借其高效精准的特点,为功能性肌肉的制造以及VML的再生修复开辟了新的途径。综述了生物3D打印技术在功能化骨骼肌组织构建方面的研究现状,回顾了生物3D打印的多种技术方案,探讨了生物墨水在功能性肌肉构建中的应用进展。重点讨论了该技术在构建血管化和神经化骨骼肌仿生组织方面的最新方法,总结了各种3D打印构建的功能化骨骼肌结构对骨骼肌缺损修复的作用,最后分析了现有技术的局限性,展望了生物3D打印功能化骨骼肌结构领域的发展趋势。 2024 Vol. 43 (5): 620-630 [摘要] ( 56 ) HTML (1 KB)  PDF (5356 KB)  ( 83 )        简讯 631 基于层级参数变换的电子病历多任务信息提取 甘伟男, 夏小琴, 欧阳小平, 杨坚敏 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.05.011 针对电子病历命名实体识别和负面断言检测的热点和难点问题,提出了一种基于层级参数变换的电子病历多任务信息提取方法。该方法通过基于层级参数转换矩阵的迁移学习策略实现标注模型间接的参数优化,以解决数据稀缺导致目标模型不能直接训练的难题,同时引入了示性函数门控单元结构,用于对底层语义特征的自适应变换,以实现多任务联合学习。结果表明,本研究提出的方法能同时得到命名实体识别和负面断言检测结果,且性能指标得到了提升。中文数据集测试中使用迁移模型后得到的F1值提高了约1.8%,英文数据集测试中使用迁移多任务模型比单任务模型得到的F1值提高了1.9%。所提出的方法在电子病历的多任务信息提取上具有重要的实践价值。 2024 Vol. 43 (5): 631-635 [摘要] ( 40 ) HTML (1 KB)  PDF (803 KB)  ( 15 ) 636 激光辅助冲洗在年轻恒牙牙髓血运重建中的临床效果分析 戴丽, 宋玉梦, 卫峥, 张旺, 袁琴, 苗雷英, 邢向辉 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2024.05.012 评估激光辅助消毒方法在年轻恒牙牙髓血运重建中的临床应用效果。选取2021年8月至2022年10月南京大学医学院附属口腔医院收治的45例儿童牙髓疾病患者作为研究对象,随机分为对照组与观察组,其中,对照组20例,采用5.0%次氯酸钠消毒液冲洗消毒;实验组25例,在根管冲洗后采用Er:YAG激光照射辅助消毒。基于细菌活性实验比较对照组和实验组在牙髓血运重建术中的灭菌效果差异,采用VAS量表和满意度调查问卷评估两组患者的术后疼痛反应和满意度。与常规次氯酸钠消毒液冲洗消毒相比,激光辅助照射消毒可以有效杀灭和清除细菌,其杀菌率为89.06% ± 0.10% (P<0.0001);实验组严重疼痛反应患者占比为8%,低于对照组的35%,差异有统计学意义(P<0.05);实验组患者的满意度为100%,高于对照组的85%,差异有统计学意义(P<0.05)。结果证明激光辅助根管消毒可以提高年轻恒牙牙髓血运重建术中的杀菌效果,其术后疼痛反应较轻,患者满意度较高,具有良好的临床应用前景。 2024 Vol. 43 (5): 636-640 [摘要] ( 31 ) HTML (1 KB)  PDF (4345 KB)  ( 24 )

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