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2025年 44卷 5期 刊出日期：2025-10-20 论文 论著 综述 简讯        论文 0 第44卷4期目次 2025 Vol. 44 (5): 0-0 [摘要] ( 11 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 2 )        论著 513 基于希尔伯特-黄变换的自适应多频段瞬时动态功能连接方法 李牧宸, 宋梓瑞, 徐雨阳, 周洋, 王妍熙, 青钊 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.05.001 功能连接(FC)是基于功能磁共振成像(fMRI)研究人脑中脑区间神经同步性的重要指标。近期研究指出,FC具有频率和时变特性,后者即“动态功能连接”(dFC)。针对以往研究FC频率和时间特性的方法中重要参数如频率分段、滑动窗宽等无固定标准的问题,本研究拟应用希尔伯特-黄变换(HHT)建立一种自适应的跨频段FC时频特性分析方法。本研究采用科院心理所 “信度与可重复性联盟”(CORR)50人×2次扫描的fMRI数据集。在常规预处理后应用人脑网络组图谱提取246个脑区的fMRI信号,对fMRI信号应用HHT,自适应地将其分解为具有不同频率特征的固有模式函数(IMF),然后采用HHT定义的瞬时相位,针对每个IMF在246个脑区两两间通过瞬时相位差建立每个时间点的dFC矩阵,并进行常规dFC分析。结果显示,在表征静息态神经活动的频段(0.01~0.10 Hz),人脑的功能网络连接模式存在3个IMF(IMF1~IMF3),其希尔伯特加权频率分布为(0.050±0.007)Hz;(0.022±0.005)Hz;( 0.011±0.004)Hz。K-means聚类将每个IMF中不同时间点的dFC矩阵归为5种主要连接状态,任意两个频段中的5种状态出现的时间均具有显著的集聚效应(卡方检验,P<0.001);不同频段中倾向于同时出现的连接状态的连接模式也具有高度空间相似性(例如,IMF1和IMF2的各自第一种连接状态,其平均连接矩阵的空间相似性达到R=0.90,P<0.001)。本研究揭示了人脑存在的多频段动态网络模式,并提供了一种时间分辨率更高的多频段瞬时脑网络分析,为fMRI数据的分析提供了新的思路。 2025 Vol. 44 (5): 513-522 [摘要] ( 17 ) HTML (1 KB)  PDF (2873 KB)  ( 10 ) 523 基于多维度注意力和级联解码的脊柱图像分割 梅厦锦, 马玉良, 张文新, 吕强 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.05.002 计算机断层扫描(CT)技术在脊柱疾病的诊断和治疗中至关重要。然而,脊柱CT图像中的脊柱结构复杂且边界不清晰,导致分割精度不佳。为了解决这些问题,本研究提出了一种基于多维度注意力和级联解码的脊柱图像分割网络(MACD-Net)。首先,在编码器中加入多维度注意力模块,能够充分提取和融合多个维度上的特征,从而增强模型的表征能力;然后,在解码器部分,构建了一种级联细化解码结构,分别为两个解码器设计不同的分割任务,进而对编码特征依次解码,逐步细化分割边界,以保证细小特征的恢复;最后,在VerSe2019数据集(共包含160例CT图像)上进行了验证,DSC值在颈椎、胸椎和腰椎上分别达到了91.94 %、91.59 %和72.69 %,HD95值分别达到了2.24、2.93、6.90 mm。与其他模型相比,所提出的模型取得了显著的分割效果。此外,在CTSpine1K数据集(随机选取300例CT图像)上进行的实验也进一步验证了模型的有效性。研究表明,MACD-Net能够实现精准的脊柱图像分割,从而辅助医生进行诊断和制定治疗方案。 2025 Vol. 44 (5): 523-532 [摘要] ( 16 ) HTML (1 KB)  PDF (3390 KB)  ( 5 ) 533 基于特制ResNet20的中孕期Ⅱ级产前超声检查胎儿切面识别 熊润青, 蔡加欣, 郑丽萍, 马多, 戴陈泉 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.05.003 针对中孕期胎儿II级产前超声筛查中,标准切面识别依赖经验、效率低且存在漏诊风险的问题,探索利用卷积神经网络技术对中孕期胎儿多切面超声图像进行自动识别,以提高筛查准确性与实时性。本研究使用GE E8及三星WS80A彩超设备,采集200名孕妇中孕期胎儿II级标准切面图像,涵盖10个胎儿标准切面(共1 869张),统一归一化为227像素×227像素。构建特制的ResNet20模型,采用包含瓶颈残差模块的七层结构,通过softmax输出分类概率,训练过程中以90%图像作为训练集,10%为测试集,优化函数为多类交叉熵,学习率为0.1,使用momentum优化器。ResNet20模型的总体识别准确率为88.2%,其中小脑横切面、双眼横切面、脊柱矢状切面的识别精确率达到100%。相比之下,AlexNet和VGG16的准确率分别为80.2%和73.3%,差异具有统计学意义(P<0.001)。模型测试时间平均为33 s/例,可满足临床实时性需求。所提出的ResNet20模型可实现中孕期胎儿II级标准切面的高效自动识别,具备良好的准确性和临床应用前景,有助于提升超声筛查的智能化与规范化水平。本研究代码开源在网页https://github.com/Chenan7/Resnet-19上。 2025 Vol. 44 (5): 533-540 [摘要] ( 14 ) HTML (1 KB)  PDF (4391 KB)  ( 9 ) 541 基于深度学习的多民族乳腺X线摄影诊断分析研究 王云飞, 范明, 周鹏, 厉力华 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.05.004 乳腺癌作为全球女性高发恶性肿瘤,不同民族乳腺癌患者的临床病理特征具有显著性差异,然而对不同民族的影像学特征的研究仍然有限。本研究纳入了来自多个民族的366名乳腺癌患者(汉族153例、藏族134例、彝族79例),分析了各民族临床和影像学特征,以探讨跨种族差异并为个体化诊疗提供依据。基于临床病理数据及乳腺X线摄影数据,利用不同深度的ResNet深度学习网络分别构建多民族分类及Ki-67预测模型。结果显示,与汉族相比,藏族和彝族患者的确诊年龄更小,且乳腺密度更高,藏族患者HER2阳性占比更大(P<0.05)。在多民族分类任务中,ResNet34模型展现了最优的民族分类性能,测试集上的宏平均AUC为0.880(汉族0.911,藏族0.974,彝族0.742)。模型可视化发现模型对藏族患者更关注腺体区域,而对汉族患者则更关注肿瘤区域。在多民族Ki-67预测任务中,民族特异性模型(汉族AUC=0.820,藏族0.842,彝族0.970)显著优于混合民族模型(AUC=0.818),其中彝族模型预测效能提升最显著。综上所述,不同民族乳腺癌患者在临床特征及影像学特征方面存在显著差异,基于民族特异性的深度学习预测模型在评估Ki-67增殖指数方面展现出更优的预测效能,为针对不同民族乳腺癌患者临床特征及影像表型建立个体化诊疗方案提供参考依据。 2025 Vol. 44 (5): 541-550 [摘要] ( 11 ) HTML (1 KB)  PDF (1954 KB)  ( 5 ) 551 基于心脏电-机械生理信号的肺动脉压和肺毛细血管楔压评估 郑全中, 王星尧, 李建清, 刘澄玉, 杨晨熙 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.05.005 跟踪患者的血流动力学变化并进行及时干预可以显著提升心衰的治疗效果,近些年的研究展示了心震图(SCG)和心电图(ECG)在心衰治疗中的潜力。为了让更多的患者能在院外监测自身血流动力学的变化,从而进行及时的治疗,本研究尝试融合心电和心震所表达的心脏电-机械生理活动对肺动脉压和肺毛细血管楔压的变化进行评估。本研究提出了基于多尺度特征融合的肺动脉压和肺毛细血管楔压预测方法,基于多任务学习的框架,利用不同尺度的空洞卷积提取出单个心拍的SCG和ECG信号在不同尺度上的特征进行融合并编码,随后嵌入编码数据的全局信息并调整各部分的权重,最后对编码的信号进行解码,实现对肺动脉压和肺毛细血管楔压的预测。经过在66名受试者的数据上进行五折交叉验证,肺动脉压和肺毛细血管楔压任务的平均绝对误差分别为4.31和3.20 mmHg,决定系数分别为0.736和0.771。实验结果表明,所提出的方法能进行无创肺动脉压和肺毛细血管楔压的预测,在院外血流动力学监测上具有广泛前景。 2025 Vol. 44 (5): 551-559 [摘要] ( 14 ) HTML (1 KB)  PDF (3839 KB)  ( 6 ) 560 基于图-文自适应加权融合的多模态胎儿辅助诊断系统 张玲, 赵治栋, 张烨菲, 焦鹏飞, 邓艳军, 张显飞 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.05.006 由于缺氧导致的窘迫或酸中毒会导致胎儿器官受损甚至死亡等不可挽回的后果。智能胎心宫缩监护 (ICTG) 可连续、同步记录胎心率 (FHR) 信号,评估胎儿状况并识别早期风险,是孕晚期监测胎儿健康的重要工具。传统的ICTG算法或聚焦于原始的FHR信号特征提取,或只依据FHR的形态学参数,忽视了临床因素的影响以及不同模态数据间的互补性。本研究提出了图-文融合的胎儿辅助诊断模型 (Multi-FHRNet)。根据临床生理信息结合FHR信号形态学特征构建文本模态数据,并通过马尔可夫转移场实现一维信号到二维图片的转换,构建出更为丰富的图-文双模态数据;设计两个不同的编码器:基于Vision Transformer的图片编码器与基于卷积神经网络的文本编码器,分别提取图片特征与文本特征;提出特征向量随机赋权重代替直接拼接的方法,获得多模态信息特征。经200组网络公开临床实测FHR数据,从参数优化、模型选择多角度进行了多项性能对比实验,Multi-FHRNet实现了最高达96.02%的异常识别准确率,且查准率、查全率、F1 分数、曲线下面积分别为93.10%、99.29%、95.45%、93.48%,优于传统单模态算法。所提出算法可为智能化的胎儿监护实现提供理论基础和技术支撑。 2025 Vol. 44 (5): 560-569 [摘要] ( 11 ) HTML (1 KB)  PDF (2374 KB)  ( 5 ) 570 基于联邦学习的稳态视觉诱发电位频率识别算法研究 李金飞, 陈健博, 张杨松, 徐鹏 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.05.007 稳态视觉诱发电位因其高信噪比与稳定性被广泛应用于脑-机接口领域。现今,基于深度学习的稳态视觉诱发电位频率识别算法面临数据量不足的问题,如何有效利用多中心数据训练模型成为一种潜在的解决方案。本研究提出了一种针对稳态视觉诱发电位识别算法的联邦学习算法框架FLSSVEP,以分布式训练的方式在3个客户端上实现模型的联合训练,在利用更多训练数据的同时避免侵犯数据隐私,从而缓解了数据量不足或数据分散对模型训练带来的影响。为验证所提出算法框架的有效性,在Benchmark和BETA两个公开数据集上使用EEGNet、CCNN、SSVEPFormer等 3个常见模型作为基础模型开展详细的实验验证。实验结果表明,采用提出的FLSSVEP使得其中一个客户端上这些基础模型识别准确率平均提升了33.82%,另外两个客户端识别准确率平均提升8.13%和6.05%,均优于基于传统的本地数据训练方式所得到的模型性能。本研究证实了联邦学习在稳态视觉诱发电位脑机接口算法设计中的有效性,为今后研究提供理论参考。 2025 Vol. 44 (5): 570-578 [摘要] ( 13 ) HTML (1 KB)  PDF (2135 KB)  ( 9 ) 579 基于深度学习的儿童发作间期癫痫样放电检测研究 饶文豪, 陈多, 张玲, 江军 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.05.008 发作间期癫痫样放电(IED)对癫痫诊断至关重要,但脑电(EEG)信号的非平稳性使得IED检测复杂。传统人工判读EEG存在主观性和耗时问题。随着机器学习和深度学习的发展,IED检测领域提出了计算机辅助模型。基于卷积神经网络(CNN)的IED检测方法取得了不错的效果,但是CNN不易捕获时间序列中的远程依赖性。而Transformer擅长通过采用自注意力机制来处理顺序数据,使其能够捕获长程依赖关系。本研究中提出了一种基于Transformer的新型IED检测方法,该方法在使用简单卷积提取IED局部特征的基础上,再用Transformer进一步对特征远程依赖性进行建模。并且针对IED数据的稀缺,还设计了一种新的基于Transformer的生成对抗网络(GAN)来对IED数据进行增强。基于对11名小儿癫痫患者的分析,新方法在增强数据集的二分类任务上的平均准确率达到96.11%、平均召回率97.08%和平均精确率93.85%。在多分类任务中的平均召回率达到93.47%,平均精确率达到93.84%。该研究可为未来深度学习进一步在IED自动检测中的应用提供有价值的参考。 2025 Vol. 44 (5): 579-590 [摘要] ( 12 ) HTML (1 KB)  PDF (5500 KB)  ( 6 )        综述 591 体域通信技术在心脏起搏器程控/遥测中的应用进展 郭彬彬, 黄彦淇, 鄢盛杰, 邬小玫 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.05.009 针对植入式心脏起搏器程控/遥测技术的临床需求,通过系统性文献梳理与多维度技术分析,以及整合关键成果,概述了体域通讯技术在该领域的应用进展。从植入式心脏起搏器的工作原理切入,重点阐述了其程控/遥测功能及其临床应用价值;进而追溯了该技术的发展历程,提炼了相关技术的演进脉络。在技术层面,针对电感耦合、电流耦合、电容耦合和微波通信等主流体域通信技术,进行了系统性比较与分析,重点评估了各技术在心脏起搏器中程控/遥测的传输效率、生物相容性及电磁安全性等核心指标上的表现差异,并深入剖析了各技术方案在临床应用中面临的技术瓶颈及其潜在解决方案。最后,从信息论角度,对各类通信制式共通的调制编码机制进行了归纳和对比。该综述内容可为以心脏起搏器为代表的植入式医疗电子装置的程控/遥测技术研发提供理论和决策参考,有助于推动植入式医疗设备的智能化和远程化发展。 2025 Vol. 44 (5): 591-603 [摘要] ( 13 ) HTML (1 KB)  PDF (3451 KB)  ( 7 ) 604 质子闪光放射治疗的研究进展与挑战 陈天嵋, 李燕燕, 张火俊 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.05.010 现代放射治疗旨在平衡肿瘤控制与正常组织保护,质子闪光放射治疗(FLASH-RT)是一种利用超高剂量率(UHDR)质子束流的治疗方法,其独特的FLASH效应结合质子的物理特性,能够在高效杀伤肿瘤的同时显著降低正常组织的辐射毒性。尽管多项研究已证实了质子FLASH-RT的临床潜力,但其向临床应用转化仍面临诸多瓶颈与挑战。系统阐述了FLASH-RT的生物学机制,分析并讨论了质子FLASH-RT相较于传统放疗的临床优势,并重点围绕质子加速设备、束流投递技术、剂量学研究和剂量测量以及生物学机制,剖析了其在临床转化过程中面临的难点与挑战,以期为质子FLASH-RT从理论迈向实践提供有益的理论依据与技术支持。 2025 Vol. 44 (5): 604-612 [摘要] ( 13 ) HTML (1 KB)  PDF (849 KB)  ( 5 ) 613 临床微生物检验自动化流水线的现状与进展 葛阳, 曹炜, 吴炎凡, 冯勇通, 林文琦, 刘寒, 孟姣, 徐正平, 刘祎 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.05.011 随着全球多重耐药微生物(MDRO)感染的增加,快速准确的诊断对于合理有效的治疗至关重要。然而,随着检测量逐年增加,临床微生物实验室面临人员短缺和成本控制的挑战,自动化需求逐渐增强。临床微生物学的全实验室自动化(TLA)具有提高检验流程的标准化程度、提升实验室效率、增强安全性和降低长期成本等优势,近年来得到了显著发展。综述了临床微生物实验室自动化的发展现状,介绍了包括样本处理、培养、成像和鉴定在内的各个自动化环节,以及国内外主流的自动化系统。尽管TLA具有诸多优势,但目前在全面推广实施中仍面临诸多挑战,如成本问题、对硬软件的整合需求以及对实验室工作流程的适应性要求等。因此,临床微生物TLA的实施不应急于追求对人工操作的完全替代,应当采取渐进式、人机协作的策略。总之,TLA的应用前景广阔,随着技术的不断成熟,未来在临床微生物学中的应用将进一步扩展 。 2025 Vol. 44 (5): 613-621 [摘要] ( 10 ) HTML (1 KB)  PDF (2294 KB)  ( 5 ) 622 黑色素瘤术后水凝胶治疗平台的研究进展 李晋华, 孙宏刚 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.05.012 黑色素瘤因其高侵袭性、高转移性以及高发病率和高死亡率而备受关注,手术切除是临床治疗恶性黑色素瘤的主要手段,而术后黑色素瘤复发和皮肤伤口的愈合是临床面临的难题。水凝胶是一类具有独特多孔结构的三维网状生物材料,其优异的生物相容性、可调节的理化性质及药物负载能力,为解决上述难题提供了理想的治疗平台。综述了聚合物水凝胶作为治疗平台,用于局部递送各种治疗剂进行黑色素瘤术后治疗的最新进展;根据诱导黑色素瘤细胞死亡的机制,重点介绍了水凝胶化学药物、光动力、光热、免疫以及多模式协同治疗平台的最新研究成果;概况了术后水凝胶治疗平台的独特优势;讨论了该平台用于黑色素瘤术后治疗存在的问题和进一步的发展前景。 2025 Vol. 44 (5): 622-630 [摘要] ( 11 ) HTML (1 KB)  PDF (2413 KB)  ( 5 )        简讯 631 SignBrain Viewer: 可穿戴脑电数据分析软件 常东明, 孟庆桐, 胡若晨, 贾子钰, 蒋田仔, 左年明 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.05.013 针对现有脑电(EEG)分析软件运行和计算效率不高、操作复杂、第三方依赖严重等缺点,本研究旨在开发一款适用于脑电从业、研究人员和临床医生的EEG分析软件(SignBrain Viewer),以提高脑电数据分析的便捷性和效率。软件基于C++ 11和Qt 5平台编写,支持EDF、EDF+和VHDR等数据格式,以及经过团队研发的可穿戴脑电技术(SignBrain)预处理流程的MAT数据格式(用于多数据叠加显示)。信号低延时的实时处理功能包括FIR和IIR滤波、降采样以及用于伪迹除噪的伪迹子空间去除(ASR)算法等。界面交互功能支持事件标签、数据标尺和数据比较,以及实时的数据浏览(窗口拖拽、缩放等)。软件展示出强大的数据实时处理能力和交互操作功能。通过多线程技术的应用,滤波操作效率显著提升,处理结果能够实时交互地可视化显示。ASR算法的应用有效地减少了运动伪迹的影响,改善了数据的质量和可靠性。界面友好的交互功能使用户能够更直观地浏览和分析EEG数据,从而提升工作效率。本软件为EEG数据的查看和分析提供了一个高效、易用的平台,能够显著提升脑电从业人员、研究人员和临床医生的工作效率和数据分析的精确性,具备广泛的应用前景。更多关于本软件及相关技术的开发和应用讨论网站:www.SignBrain.cn。 2025 Vol. 44 (5): 631-635 [摘要] ( 14 ) HTML (1 KB)  PDF (3448 KB)  ( 5 ) 636 全新集成式超疏水微孔阵列芯片细胞分布方法 焦鹏程, 赵添, 季姣姣, 于彬, 吴蓉, 刘鹏, 冯倩倩 DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2025.05.014 基于集成式超疏水微孔阵列芯片建立全新的细胞分布方法。以Moflo AstriosEQ超高速流式细胞分选仪为实验平台,将芯片嵌合在孔板中匹配设备1536孔板分选平台。在稳定的仪器状态下设置不加电分选进行液滴打点寻找最佳的分选初始点,即调试设备1536孔板分选程序起始点(A1)和终止点的位置同步移动,确保程序B2孔打点位置准确与芯片的A1孔位置重合,之后分别运行质控微球进行全芯片打点测试和分选多色样本特定表型细胞进行全芯片满载率统计。结果显示,单次液滴打点结果显示分选初始点(B2)和芯片A1位置完美重合,质控微球全芯片打点显示所有液滴均位于芯片微坑的正中心;多次芯片CD3+活细胞单细胞分布实验结果显示,芯片的满载率稳定在80%以上。优化后的流式不加电分选技术可以进行集成式超疏水微孔阵列芯片的细胞分布,并可结合流式分析分选技术优势精确分布细胞数量和选取目的细胞表型,具有速度快和稳定性高的特点。 2025 Vol. 44 (5): 636-640 [摘要] ( 13 ) HTML (1 KB)  PDF (2869 KB)  ( 7 )

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