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基于深度学习的膀胱癌驱动基因突变及患者术后生存预测模型的构建和应用

作者：莫浩杰

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基于深度学习的膀胱癌驱动基因突变及患者术后生存预测模型的构建...

作者：莫浩杰苏州大学

学位级别：硕士

研究背景膀胱癌(Bladder Cancer,BC)是泌尿系统常见恶性肿瘤之一,具有高发展性、高侵袭性和高死亡率等特点。随着分子生物学和遗传学研究的不断深入,越来越多的证据表明,驱动基因的突变是导致BC发展的主要因素之一,并与BC患者的预后密... 详细信息

研究背景膀胱癌(Bladder Cancer,BC)是泌尿系统常见恶性肿瘤之一,具有高发展性、高侵袭性和高死亡率等特点。随着分子生物学和遗传学研究的不断深入,越来越多的证据表明,驱动基因的突变是导致BC发展的主要因素之一,并与BC患者的预后密切相关。因此,寻找BC相关的驱动基因具有重要意义。研究表明,基因突变与BC的组织形态关系密切,通过对BC病理图像的深度解析,能够发现潜在的突变信号。近年来,人工智能(Artificial Intelligence,AI)技术飞速发展,其中,深度学习(Deep Learning,DL)作为主流的AI模型,在影像学、病理学等各方面有着广泛应用。通过对BC病理图像的深度学习训练,有利于发现BC的驱动信号,并进一步预测患者的预后,推动BC的精准医学和“基因型-临床表型”跨尺度研究。目的本研究交叉融合泌尿外科学与生物信息学研究方法和技术,通过构建深度学习模型,预测BC的驱动基因突变及患者预后。方法收集三组BC患者的临床数据和病理样本。第一组队列来自TCGA(The Cancer Genome Atlas)数据库,包括404位病人的427张冰冻组织切片(TCGA-tissue)、37位病人的37张正常组织切片(TCGA-nocancer)和386位病人的457张HE染色切片(TCGA-dia),该部分数据用于DL的训练与内部验证。第二组队列(Soo-Seq)来源于苏州大学附属第一医院2014-2017年间的19位膀胱癌术后患者的46张HE染色切片,同时收集了对应的临床资料和基因测序数据,主要用于DL的外部验证。第三组队列(Soo-NSeq)来源于苏州大学第一附属医院2011年至2020年间的136例膀胱癌术后患者的542张HE染色切片,同时收集临床数据,该部分数据不包含基因测序信息,主要用于患者预后预测的外部验证。通过计算机扫描,将TCGA每一片切片扫描成互相不重叠的224*224的像素窗口,并基于MobileNetV2体系构建DL模型。将冰冻切片中75%作为训练集(TCGA-val),25%作为测试集(TCGA-test)。利用TCGA-val对卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)进行训练,并进一步使用 TCGA-test、TCGA-nocancer、TCGA-dia 用于内部验证。为发现BC中高驱动性基因,本文引入适应度评分(fitness score,FS)的概念。计算BC各突变基因的FS,选择驱动性排列前10位的基因进行分析。根据每个病理切片中所有小切片的平均概率即预测分数(prediction score)进行突变的预测,并根据组织病理学图像中基因的突变状态调整MobileNetV2中的参数权重。比较模型预测各驱动突变的AUC,筛选出预测精度最高的驱动突变进行预后分析。在筛选出的驱动突变中,根据预测分数高低将病人排序,前20%为高分亚组,中间60%为中分亚组,后20%为低分亚组。分别比较各驱动突变中三个亚组间的生存率,并将各驱动突变的预测分数结合形成Combined模型,并在各亚组中进行分析。其次,根据各驱动突变预测分数的百分位范围从高到低进行排序(0-15%、5%-20%、10%-25%、15%-30%、20%-35%、25%-40%、30%-45%、35%-50%、50%以下)对病例进行分组划分,将高百分数组和50%以下的分组的生存率进行比较,同样将各驱动突变的预测分数进行结合分析。使用 Python 绘制 TCGA-test、TCGA-nocancer、TCGA-dia 和 Soo-Seq 队列各亚组的 ROC 曲线,采用Kaplan-Meier 分析和log-rank 检验评估TCGA-test、TCGA-nocancer、TCGA-dia和Soo-NSeq亚组间生存率的差异。结果通过TCGA-val对DL进行训练,并计算BC各驱动基因的FS,筛选出驱动性排名前 10 位的基因:TP53、FGFR3、CDKN2A、RB1、TSC1、KRAS、ARID1A、CDKN1A、KDM6A、STAG2。TCGA-test 中,DL预测前十位驱动突变的AUC分别为:FGFR3=0.74、TP53=0.66、STAG2=0.59、CDKN2A=0.59、KRAS=0.58、RB 1=0.58、CDKN1A=0.58、KDM6A=0.57、ARID1A=0.49 和 TSC1=0.43。通过AUC值,发现DL对FGFR3、TP53和STAG2这三个基因的预测精度最高,因此选择其进行内部和外部验证。内部验证上,TCGA-nocancer 中,DL 预测突变的AUC 为 FGFR3=0.41、TP53=0.50、STAG2 无法预测。TCGA-dia 中,D

关键词：膀胱癌深度学习驱动基因突变预测预后预测

基于人车运动态势推演的车辆轨迹规划方法研究与设计

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基于人车运动态势推演的车辆轨迹规划方法研究与设计

作者：莫浩杰北京邮电大学

学位级别：硕士

道路交通拥堵的一个重要因素是日常车辆行驶过程中短距离主动驾驶性太强,没有做到高效的轨迹规划。驾驶人员仅根据目视范围内所有可探知道路参与元素的相对位置、运动状态以及驾驶者的驾驶习惯来综合决策,无法达到超视距感知。同时,驾... 详细信息

道路交通拥堵的一个重要因素是日常车辆行驶过程中短距离主动驾驶性太强,没有做到高效的轨迹规划。驾驶人员仅根据目视范围内所有可探知道路参与元素的相对位置、运动状态以及驾驶者的驾驶习惯来综合决策,无法达到超视距感知。同时,驾驶人员无法高效对局部区域内其他道路参与元素的运动趋势进行预测,导致驾驶者时空轨迹重合,车流分布不均。同时随着边缘计算技术与车联网技术的发展,智能体车辆借助边缘计算节点来生成路口全局交通态势下的轨迹规划建议已成为可能,因此本文提出了一个基于人车运动态势推演的车辆轨迹规划方法。人车运动态势的预测对智能体车辆轨迹规划极为重要,预测准确度将影响车辆轨迹规划的结果。但已有的相关研究中对历史轨迹序列里长时时间依赖特性关系的处理不佳,对邻近智能体对其产生的影响即社会空间交互作用的影响考虑不到位。为此,本文提出了基于前行节奏的社会关系势网格网络WR-SRPG模型,考虑了智能体的前行节奏特征和个性特征,且能有效地关注来自轨迹不同位置的不同表征信息,同时具有远程自我注意的能力,并且能有效捕捉智能体间交互的社会动态信息。实验结果表明,我们提出的模型在ETH&UCY数据集上相对于Social GAN在ADE和FDE两个指标上分别提升了 37.8%和38.3%。为了解决传统轨迹规划算法中的各种问题,充分利用车路协同所获得的车辆以外的全局交通信息,突破传统算法的无记忆性和无社会交互性。本文提出了基于人车运动态势推演的膨胀势场价值迭代算法框架来解决上述问题。通过本文建立的静态障碍物膨胀势场函数与人车运动态势膨胀势场函数将WR-SRPG模型输出的结果以势化的方式融入到价值奖励图当中,最后利用膨胀势场价值迭代算法生成最终的轨迹规划建议。仿真实验表明,本文的方法可以使得智能体车辆有效感知到人车之间的社会性交互结果以及路口的整个交通运动态势。

关键词：车路协同运动态势推演轨迹规划膨胀势场价值迭代

一种基于时频特征融合和极限学习机的非侵入式负荷识别方法

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电工电能新技术 2023年第3期42卷 85-96页

作者：莫浩杰彭勇刚蔡田田邓清唐韦巍智新振浙江大学电气工程学院浙江杭州310012 南方电网数字电网研究院有限公司广东广州510700

以往的负荷识别方法在提高识别精度和实际落地部署方面遇到了一些挑战,如传统经典方法的识别准确度相对较低,而先进深度学习方法又因其较复杂的模型而很难部署到嵌入式设备上。为解决上述问题,本文提出一种基于高频样本数据识别方法。... 详细信息

以往的负荷识别方法在提高识别精度和实际落地部署方面遇到了一些挑战,如传统经典方法的识别准确度相对较低,而先进深度学习方法又因其较复杂的模型而很难部署到嵌入式设备上。为解决上述问题,本文提出一种基于高频样本数据识别方法。首先采用快速傅里叶变换(FFT)和希尔伯特变换(HT)对样本进行时域和频域特征提取。然后基于极限学习机(ELM)提出了一种多特征融合学习策略来获取特征与负荷类型之间的映射关系,设计了一种窗口调整方法,以获得最优模型和最合适的窗口长度。最后在两个高频公共数据集BLUED和PLAID上对该方法进行了实验评估。实验结果表明,所提方法具有识别性能较好、易于在嵌入式设备上落地部署的优点。

关键词：特征融合负荷识别 NILM 数字电网时频特征

人工智能在泌尿系统肿瘤中的临床应用:关于膀胱癌、肾癌和前列腺癌的文献综述

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世界复合医学 2022年第10期8卷 193-196页

作者：莫浩杰侯建全苏州大学第一附属医院泌尿外科江苏苏州215008

人工智能的最新进展无疑对医疗保健行业产生了重大影响。但目前为止,它们在临床的应用仍然有限。然而,在不久的将来,人工智能驱动时代的潜力可能会改变泌尿外科的临床实践并且改善患者的整体预后。本文中,讨论了人工智能在膀胱癌、前列... 详细信息

人工智能的最新进展无疑对医疗保健行业产生了重大影响。但目前为止,它们在临床的应用仍然有限。然而,在不久的将来,人工智能驱动时代的潜力可能会改变泌尿外科的临床实践并且改善患者的整体预后。本文中,讨论了人工智能在膀胱癌、前列腺癌和肾癌中的相关研究和应用,给泌尿外科医生的临床诊治提供新的思路和方法。

关键词：人工智能膀胱癌肾癌前列腺癌

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基于SHT75的温湿度检测系统的设计

物联网技术 2021年第1期11卷 10-12,15页

作者：杜海龙张靖宇王启鑫莫浩杰中国民航大学工程技术训练中心天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

温湿度数据是环境检测的重要参数,为精准测量该数据,利用STM32F405单片机与SHT75数字式温湿度传感器设计了一套温湿度测量系统。通过STM32F405单片机控制SHT75数字式温湿度传感器的工作时序,给出温湿度检测系统的硬件电路和软件程序设... 详细信息

温湿度数据是环境检测的重要参数,为精准测量该数据,利用STM32F405单片机与SHT75数字式温湿度传感器设计了一套温湿度测量系统。通过STM32F405单片机控制SHT75数字式温湿度传感器的工作时序,给出温湿度检测系统的硬件电路和软件程序设计方法,以及单片机对传感器启动、复位、读数据、写指令等相关程序,实现对所测温湿度的采集和显示,并通过温湿度计算露点。

关键词： SHT75传感器 STM32 温湿度补偿检测系统高精度

DW1000在无人机集群中的应用及系统设计

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电子世界 2019年第12期 135-137页

作者：莫浩杰张靖宇马溢泽王启鑫于宙中国民航大学电子信息与自动化学院中国民航大学航空工程学院

无人机集群技术和UWB无线定位技术都是当代热门的研究课题。为探究DW1000在无人机集群中的应用,建立了一个无地面基站的小型无人机集群系统,以STM32F411作为核心处理器,接收并处理DW1000的数据,将处理完毕的信息发送给飞控,由飞控执行... 详细信息

无人机集群技术和UWB无线定位技术都是当代热门的研究课题。为探究DW1000在无人机集群中的应用,建立了一个无地面基站的小型无人机集群系统,以STM32F411作为核心处理器,接收并处理DW1000的数据,将处理完毕的信息发送给飞控,由飞控执行完成无人机运动控制。对比TDOA、TWR算法对于无人机之间测距和定位的精度,验证了DW1000对于实现无人机集群化具有一定的应用价值。

关键词：小型无人机集群技术集群系统应用设计无线定位核心处理器信息发送

DWM1000在无人机集群中定位滤波算法的研究

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无线互联科技 2019年第9期16卷 115-117页

作者：于宙莫浩杰张靖宇马溢泽陈济轩中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300

为了实现无人机集群的室内相对定位,文章特意研究DecaWave公司生产的DWM1000模块的定位和滤波算法,以确保集群在正常运行状态时获得更稳定的位置坐标信息。首先,确定多种常用的测距定位技术,通过分析与论证,最终确定TOA方式为较为稳定... 详细信息

为了实现无人机集群的室内相对定位,文章特意研究DecaWave公司生产的DWM1000模块的定位和滤波算法,以确保集群在正常运行状态时获得更稳定的位置坐标信息。首先,确定多种常用的测距定位技术,通过分析与论证,最终确定TOA方式为较为稳定的测距定位方式。其次,由于测距时间会对测距误差产生影响,提出一种SDS-TWR优化测距算法,并进行相关的仿真实验来减小得到的定位数据的误差,另外该算法还可以减小时钟漂移的影响,得到更准确的数据。最后,为了消除稳态定位误差,讨论了RAIM算法剔除故障基站的方法,结合实验与仿真图进行论证,确定误差消除方案的可行性。

关键词：无人机集群 DWM1000 TOA 定位

社会风险融入公司治理下的董事合规义务——困境、重释与平衡

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海南大学学报（人文社会科学版） 2025年第1期43卷 162-173页

作者：莫志北京大学法学院北京100871

出于可持续发展的要求,社会风险的概念需融入公司治理,并凭借公司内部的源头预防优势来应对风险现实化后的公共损害。但传统的公司法及公司目的是以股东利益为导向,董事对社会因素的考量面临多元目标冲突和履职技术受限等困境。故要将... 详细信息

出于可持续发展的要求,社会风险的概念需融入公司治理,并凭借公司内部的源头预防优势来应对风险现实化后的公共损害。但传统的公司法及公司目的是以股东利益为导向,董事对社会因素的考量面临多元目标冲突和履职技术受限等困境。故要将董事的监督义务重释为“构建公司社会风险防范体系”的强制性“合规义务”,以公共利益为管理导向,在受托于公司的前提下,与忠实、注意义务并列成为信义义务的子集。董事应在履职中采纳ESG方法,通过设置董事(会)级别的领导机关和“预防、侦察、调查与补救”的类型化流程,缓解风险多元化和技术化的挑战。而专业判断规则与责任区分规则,有助于平衡义务强化下的后端责任,避免董事对合规的过度反应产生的经营懈怠。

关键词：社会风险公司治理董事合规义务

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