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2026年 45卷 2期
刊出日期:2026-04-20

论著
综述
简讯
专家共识
 
0 第45卷2期目次
2026 Vol. 45 (2): 0-0 [摘要] ( 20 ) HTML (1 KB)  PDF (297 KB)  ( 5 )
       专家共识
129 用于嗅觉感知重建的嗅觉神经假体技术专家共识
中国生物医学工程学会生物医学测量分会, 中国生物医学工程学会生物医学传感技术分会, 中国认知科学学会化学感知分会专家组
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.02.001
基于最新研究成果并融合多学科专家意见,本共识旨在为嗅觉永久丧失患者提供人工嗅觉感知功能重建的标准化技术路径与临床实践指导。内容系统涵盖:患者纳入与排除标准;仿生嗅觉传感策略设计;基于脑机接口的时空动态电刺激调控方案;围手术期管理规范;患者长期随访流程;全链条伦理与风险管理体系。目前,嗅觉神经假体相关技术研究仍处于临床前探索阶段,应严格遵循伦理规范与质量控制标准,有序推进转化研究及多中心临床试验,致力于实现安全、有效及可持续的人工嗅觉感知重建,推动我国在该领域形成具有国际影响力的学术体系。
2026 Vol. 45 (2): 129-140 [摘要] ( 48 ) HTML (1 KB)  PDF (2072 KB)  ( 44 )
       论著
141 基于通道注意力机制和多尺度旋转卷积的Mamba双分支医学图像融合模型
孔韦韦, 韩尹波, 雷阳, 王宇辰, 周皓晨
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.02.002
针对Transformer计算复杂度过高的问题,提出了一种基于通道注意力机制和多尺度旋转卷积的Mamba双分支融合网络(ReMFM)。首先,利用通道注意力机制捕捉待融合图像通道间的信息关联;然后,设计了旋转卷积模块,在方向与尺度维度上高效提取跨模态局部结构特征;最后,对Mamba进行改进,设计了注意力状态空间模块,引入非因果建模与单次扫描的全局感知能力,在保证表达力的同时显著降低计算复杂度与冗余。本实验使用的数据来自哈佛脑图谱数据库,包含357对MRI和SPECT图像,其中训练集333对,测试集24对。采用重叠剪裁策略进行数据增强,训练数据统一为120像素×120像素。实验结果表明,ReMFM在梯度、图像特征、杨氏度量、视觉信息保真度及互信息指标上分别达到0.743 8、0.745 7、0.976 7、0.688 4和5.022 6,较7种主流Transformer融合模型提升2.52%、15.92%、2.41%、14.64%和14.29%。本研究模型能够有效突出病变区域的结构信息,同时兼顾边缘纹理,可生成高质量融合图像。
2026 Vol. 45 (2): 141-153 [摘要] ( 60 ) HTML (1 KB)  PDF (8908 KB)  ( 24 )
154 GLCFormer:基于数字病理图像的乳腺癌TMB预测模型
张霄雁, 刘燕, 赵蒸, 孟祥福, 李帅
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.02.003
肿瘤突变负荷(TMB)是预测乳腺癌患者免疫检查点抑制剂(ICIs)疗效的重要生物标志物,现有基于全视野数字病理切片(WSI)的深度学习预测方法仍面临两项关键挑战:1)自注意力进行全局交互时易引入冗余响应,降低全局建模效率;2)全局与局部特征融合过程缺乏自适应性,易造成特征冗余,影响跨尺度特征的有效整合。针对上述问题,本研究提出了一个全局与局部双分支并行协同架构模型GLCFormer。首先在全局分支中引入ReLU线性注意力,利用非线性映射抑制弱相关特征,提高运算效率的同时高效提取病理图像中的全局语义信息。为了在同一特征层级上增强模型对细粒度结构信息的表达能力,局部分支设计了由并行深度可分离卷积构成的多尺度卷积块,在不同感受野范围内提取局部形态特征。双分支提取的特征经过跨尺度动态特征融合(DCSF)模块自适应生成融合权重,降低特征冗余,实现全局与局部信息的高效整合。在TCGA-BRCA数据集(含198例患者WSI数据,共614 253张训练样本)上进行5次独立重复实验。结果表明,GLCFormer在TMB分类任务中AUC达98.8%±0.1%,较最优模型CoAtNet提升4.6%,经独立双样本t检验验证差异具有统计学意义(P<0.05)。在回归任务中,平均绝对百分比误差(MAPE)为0.287 4。优于所有对比模型,所提方法在WSI级TMB预测中表现出良好的准确性与稳定性,可为精准免疫治疗提供技术支撑。
2026 Vol. 45 (2): 154-166 [摘要] ( 34 ) HTML (1 KB)  PDF (6948 KB)  ( 10 )
167 基于卷积神经网络和ViT互补学习网络的食管癌及癌前病变识别
陈拓, 林志刚, 陈虹, 吴能光, 高扬
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.02.004
食管癌及癌前病变的准确识别能够提高该疾病早期干预的成功率,增加患者的生存预期。然而,食管内镜图像病变区域具有类内多样性大且类间相似度高的问题,导致已有方法难以提取有效特征,影响识别性能。为此,本研究提出了一种基于卷积神经网络(CNN)和视觉Transformer (ViT)互补学习网络的食管癌及癌前病变分类方法来提升识别准确率。该网络由两条并行的特征提取分支组成,分别用于学习图像中的局部和全局特征。首先,基于多维度注意力模块的局部特征提取分支以获取病变区域内更具判别性的局部细节特征;其次,基于多方向注意力模块的全局特征提取分支学习多尺度全局语义信息;最后,通过跨尺度互补学习模块促进分支间的互补学习,提升整个网络的特征表达能力,以实现该疾病的高精度识别。在3 730张食管癌及癌前病变白光内镜图像数据集上进行实验验证,其识别准确率达到96.2%,超过基线模型5.6%,也优于实验中所对比的其他方法;在6 000张胃肠道疾病公开数据集Kvasir-dataset上各类别也取得了最优识别准确率,证明其具有较好的泛化能力。所提方法基于CNN和ViT互补学习网络的识别模型,能更好地捕获食管内镜图像中丰富的视觉特征,从而有效地提升识别准确率,可为医生辅助诊断提供重要价值。
2026 Vol. 45 (2): 167-177 [摘要] ( 35 ) HTML (1 KB)  PDF (3531 KB)  ( 27 )
178 ECSA-EEGNet:基于高效通道空间注意力与多尺度融合的轻量化脑电解码模型
杨亚兵, 董政, 鲍学亮, 张鹏
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.02.005
针对现有运动想象脑电解码模型存在特征融合效率低、计算复杂度高及跨被试泛化能力弱的问题,本研究旨在构建一种兼顾高精度与轻量化的新型解码架构,以适配资源受限的嵌入式应用场景。提出轻量化模型 ECSA-EEGNet:首先,设计动态通道-空间注意力模块,通过并行双池化与自适应加权机制替代传统全连接降维,无损耗地强化关键脑区特征感知;其次,重构注意力子模块,采用全卷积结构减少冗余参数(较传统机制降低约 40%),并引入“卷积-批量归一化-Mish”单元增强非线性建模能力;最后,构建多尺度融合框架,通过跨维度特征交互提升对个体差异的鲁棒性。实验选取 9 名健康受试者参与的 BCI Competition IV-2a(四分类)和 IV-2b(二分类)数据集进行验证。结果显示,ECSA-EEGNet 在 IV-2a 数据集上的平均准确率达 80.29%(较基线 EEGNet 提升 7.89%),Kappa值为 0.72;在 IV-2b 数据集上准确率达 85.22%(提升 9.50%),Kappa值为 0.70。模型参数量仅为5 022,约为 TCNet-Fusion 的 1/3。在细粒度评估中,IV-2a 受试者 Sub 3 对左手、右手、脚、舌四类任务的识别率均超 90%(最高达 95.83%),证实了模型在复杂任务中的稳定性。该模型以极小的参数代价实现了解码性能的显著跃升,有效平衡了精度与效率,有望为实时脑机接口系统的临床落地提供可行的轻量化解决方案。
2026 Vol. 45 (2): 178-187 [摘要] ( 25 ) HTML (1 KB)  PDF (4932 KB)  ( 17 )
188 基于心电标尺与气压控制的四通道心音采集与去噪系统
姜厚琦, 张弛, 佘瑾, 李德玉
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.02.006
心血管疾病是我国居民健康的重大威胁。多通道电子听诊设备可为心血管疾病筛查提供重要信息,是当前研究的热点,但存在传感器数量多、稳定性低、便携性差等问题。本研究旨在设计一种穿戴式的多通道心音采集系统,克服传统设备在稳定性、便携性与信号质量上的局限,为心血管疾病早期筛查和长期监测提供技术支持。本研究提出的多通道心音采集系统采用马甲式设计。使用压电传感器CM-01B作为心音采集传感器,将其包埋在凝胶内并内置在可穿戴马甲内部,确保传感器与人体表面的稳定接触。使用气压控制系统,通过闭环控制气囊自动加压,确保传感器均匀压紧在各采集位点上,提升信号采集的稳定性。以电子听诊器(ETZ-1A)采集到的信号作为参照,通过频域相似度对4个心音位点、4个肺音位点及其组合进行评价,确定最优采集位点为主动脉瓣、二尖瓣、右胸锁骨中线上部和左胸腋前线下部。本研究提出了一种心电标尺-DTW-PCA心音去噪算法(EDPT),通过引入单导联心电信号,为心音去噪提供心电标尺;通过心电信号实现心动周期的分段,并提取标准心音模板,进行匹配滤波,从而实现心音的分离和去噪;还通过信噪比对EDPT算法的效果进行了评估。招募16名健康成人受试者(男8名,女8名)进行实验验证,引入心电标尺后,通过EDPT算法分离所得心音的平均信噪比由(18.09±2.50)dB提升至(29.69±1.49)dB,经配对t检验统计分析,EDPT算法的分离效果显著优于传统ICA算法的分离效果(P<0.001),说明所开发的EDPT心音去噪算法能够更有效地分离心音信号,验证了算法的有效性和系统的可行性。本研究开发的多通道心音采集系统通过引入心电标尺和气压控制技术,结合EDPT心音去噪算法,显著提升了心音采集的稳定性和信号质量。该系统可为基于听诊的心血管疾病筛查提供技术支持,有望扩展到肺音听诊等其它听诊领域的应用。
2026 Vol. 45 (2): 188-198 [摘要] ( 26 ) HTML (1 KB)  PDF (7481 KB)  ( 11 )
199 基于频谱注意力的运动想象解码
陈学军, 陈鸿达, 张趁华, 陈文杰
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.02.007
针对传统运动想象解码算法对长时间序列特征提取能力不足、脑电信号识别率低等问题,基于卷积神经网络与Transformer编码器融合思想,结合小波分解与频谱注意力,本研究提出全新的卷积小波分解频谱编码器脑电解码算法。首先,构造卷积模块进行局部特征提取,通过小波一级分解得到多级子特征,在Transformer编码器基础上引入频谱注意力替换传统多头注意力,构建全新的FFT-Former编码器,并将多级子特征分别输入频谱注意力中进行频域建模;再通过小波重构技术得到时域特征输入前馈网络中,使得模型能够学习更复杂的特征依赖关系;最后,融合卷积模块与FFT-Former的特征信息,设计分类器实现低计算复杂度、高精度的脑电信号识别。经公开数据集验证,CWFT网络模型在BCI Competition IV-2a和BCI Competition IV-2b上的运动想象解码平均准确率分别达到85.65%和89.54%,Kappa系数分别达到80.86%、79.07%,均优于其他对比算法。所提出的算法具有良好的分类性能,为构建运动想象脑机接口提供了新思路。
2026 Vol. 45 (2): 199-210 [摘要] ( 60 ) HTML (1 KB)  PDF (5153 KB)  ( 15 )
211 一种基于摩擦自供电传感的睡眠呼吸智能监测技术
曹一心, 刘冰, 余雨彤, 祝鹤窈, 易桓生, 路国华, 徐灿华, 祁富贵
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.02.008
睡眠呼吸暂停综合征的实时监测对早期诊断与健康管理具有重要意义。目前临床常用监测技术存在布线复杂、需持续供电、便携性差等问题,不利于长期家庭监护。针对上述问题,本研究提出一种基于摩擦纳米发电机(TENG)的自供电智能睡眠呼吸监测系统,实现睡眠呼吸状态的实时监测与预警。该系统通过接触分离式摩擦电传感机制将呼吸运动转化为电信号,传感器以PDMS/热膨胀微球复合膜与FEP为摩擦层,并优化制备参数(铜膜尺寸5 cm × 5 cm、厚度100 nm,PDMS与微球质量比100:1,旋涂转速4 000 r/min,加热条件110℃、10 min)。采用能量特征提取与支持向量机(SVM)分类相结合的双流决策融合方法,实现呼吸状态的精准识别。在10名志愿者共50组睡眠呼吸数据上的测试结果表明,该系统能够准确提取呼吸频率、暂停次数与累计时长等关键参数,呼吸暂停事件识别准确率超过90%,并可基于阈值实现实时报警。本研究开发的系统具有自供电、灵敏度高、佩戴便捷、成本低等优点,适用于家庭环境下的长期呼吸监测,为睡眠呼吸暂停综合征的居家筛查与健康管理提供了可行方案。
2026 Vol. 45 (2): 211-219 [摘要] ( 36 ) HTML (1 KB)  PDF (5115 KB)  ( 12 )
       综述
220 机器学习在运动损伤中的研究进展
余焌, 吴成亮, 唐佳, 张玉桂
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.00.000
机器学习技术凭借其在高维数据处理与复杂非线性关系挖掘方面的独特优势,为运动损伤的风险预测与机制解析提供了新的技术路径。本文重点梳理了机器学习在运动损伤领域的研究进展,探讨了其在损伤风险识别与预测预警中的关键作用,为构建科学化、精准化的运动损伤防控体系提供理论支撑。首先,从模型构建的技术流程出发,归纳了特征工程、模型建立与优化验证这3个核心环节的常用方法与技术特点;其次,对比分析了决策树、逻辑回归、支持向量机、随机森林、XGBoost、神经网络及混合学习等7类主流算法的技术原理、适用场景与优化路径,阐述了各类算法在损伤风险预测中的应用效果;最后,剖析了当前研究在方法异质性、样本局限性、模型可解释性等方面面临的挑战,并对标准化体系建设、数据平台完善及可解释性算法创新等未来研究方向提出了展望。
2026 Vol. 45 (2): 220-232 [摘要] ( 46 ) HTML (1 KB)  PDF (932 KB)  ( 14 )
233 基于纳米孔传感的病毒检测研究进展
武灵芝, 齐珂, 张轩豪, 汤丽华
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.02.010
近年来,由多种病原微生物引起的传染性疾病频发,对人类社会生命健康和医疗安全构成严重威胁,亟需高效精准的病毒检测技术支撑。新兴的纳米孔传感技术凭借其独特的单分子检测能力、便携化操作特性以及可扩展的技术架构,在病毒检测领域展现出显著优势,已成为病毒检测的重要技术工具。文中从关键技术、诊断应用以及跨学科技术融合等多角度,梳理了纳米孔技术在病毒检测领域的进展。针对纳米孔平台在不同病原监测场景下的典型应用,重点对比分析了纳米孔测序、单颗粒计数及单分子识别等核心技术的原理特征,并探讨了纳米孔技术与机器学习和微流控等技术的集成融合,显著提升了检测能力,拓展了其应用范围。这些技术融合创新为疫情精准防控提供了新的科学工具与技术路径,具有重要临床转化价值与公共卫生意义。
2026 Vol. 45 (2): 233-242 [摘要] ( 27 ) HTML (1 KB)  PDF (4771 KB)  ( 34 )
243 多源光敏剂在肿瘤治疗中的研究进展
黄钰姿, 王玮, 李燕, 张毓婷, 耿鹏, 兰海闯, 黄文权, 肖述章
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.02.011
恶性肿瘤严重威胁人类健康,发展创新性治疗技术具有迫切临床需求。光动力治疗(PDT)作为一种非侵入式且高选择性的肿瘤治疗技术,凭借其精准靶向和可控性强等独特优势而备受关注。该技术通过光敏剂(PSs)在特定波长光的激发下,产生细胞毒性活性氧(ROS),进而选择性诱导肿瘤细胞凋亡。作为PDT的核心要素,PSs的理化性质,包括光吸收特性、ROS量子产率和生物相容性等,直接决定着治疗效果与临床转化潜力。文中系统梳理了无机类、有机类以及金属-有机框架(MOFs)类PSs的最新研究进展,从多层面探讨了PSs在肿瘤治疗中的应用潜力,并着重分析了当前所面临的关键科学问题与技术瓶颈,展望了新一代高性能PSs的分子设计策略与发展方向,旨在为新型PSs的设计与优化提供理论参考。
2026 Vol. 45 (2): 243-251 [摘要] ( 33 ) HTML (1 KB)  PDF (1279 KB)  ( 25 )
       简讯
252 人体最佳代谢能量消耗与外骨骼高效助力步行指标实验研究
刘启明, 王珊, 李涛, 郭士杰
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.02.012
外骨骼机器人是老人行走助力最有效的手段之一,有助于缓解老人下肢肌肉萎缩、增强行动能力。然而,由于缺乏有效指标来量化步态特征与代谢能量之间的关系,外骨骼的行走助力效果往往不理想。本研究通过实验探究步态特征与最佳代谢能量消耗之间的关系,并建立了优化外骨骼控制的行走指标(WI)。首先,使用可穿戴式智能分析仪(IDEEA)对不同步频和步长的步态进行分析,计算移动成本(COT),并通过样条插值绘制三维图,直观展示能量消耗与步态特征之间的关系。根据步态能耗实验数据,基于最小自选速度与理想速度的差值建立了步行指标。接着通过4种不同模式的外骨骼助力行走实验,验证了步行指标的可行性和有效性。结果表明,男性和女性的移动成本平均值随步频的增加先降低后升高,且在中等步频下行走时移动成本达到最佳。在设定步态条件下,基于步行指标进行外骨骼助力控制,其助力效果更为显著,相比按照自选速度行走时的移动成本降低了6.7%~11.9%。本研究有助于提升外骨骼的助力高效性和老年人行走能力,为应对人口老龄化提供行之有效的措施。
2026 Vol. 45 (2): 252-256 [摘要] ( 28 ) HTML (1 KB)  PDF (5991 KB)  ( 11 )
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