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基于扩散模型的自监督预训练IVUS图像分割方法

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激光与光电子学进展 2024年

作者：郝文月蔡怀宇左廷涛贾忠伟汪毅陈晓冬天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室鲁西南医院乐普(北京)医疗器械股份有限公司

血管内超声图像内膜和中膜分割通常采用依赖大量数据的有监督方法，然而由于病人伦理隐私等问题,缺乏公共数据集，且真值标签的制作需要标注者具有丰富的专业知识与经验，因此获得大规模有注释的数据集存在困难。为了克服上述问题，本... 详细信息

血管内超声图像内膜和中膜分割通常采用依赖大量数据的有监督方法，然而由于病人伦理隐私等问题,缺乏公共数据集，且真值标签的制作需要标注者具有丰富的专业知识与经验，因此获得大规模有注释的数据集存在困难。为了克服上述问题，本文引入一种基于扩散模型的代理任务，通过自监督学习从未标注的数据集中获取先验知识，并在小规模的有标签数据集上进行微调。受扩散模型的启发，使用不同等级的噪声与原图加权混合作为模型输入，并通过训练模型预测输入的噪声，以更好地学习IVUS图像的表征。此外，引入了均方误差（MSE）和结构相似性指数（SSIM）的联合损失函数以提高模型性能。本文方法在20%数据集上的实验结果表明，所得内膜和中膜的JM系数相比于随机初始化的情况分别提高了0.044和0.101,HD系数分别改进了0.216和0.107，达到了与使用100%数据集训练相近的结果。该框架可以适用于任何结构图像分割模型，并在确保分割效果的同时，显著降低了对真值标签的依赖。

关键词：医学图像分割血管内超声表征学习扩散模型

融合Transformer分支和拓扑强制的血管内超声图像分割方法

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激光与光电子学进展 2024年第12期 431-440页

作者：郝文月蔡怀宇左廷涛贾忠伟汪毅陈晓冬天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室乐普(北京)医疗器械股份有限公司鲁西南医院

大多数血管内超声（IVUS）图像分割方法缺乏对全局信息的捕获，且分割结果拓扑关系不符合医学先验知识，影响后续的诊断和治疗。为解决上述问题，提出一种将卷积神经网络（CNN）和Transformer双分支主干网络与拓扑强制网络相结合的图像... 详细信息

大多数血管内超声（IVUS）图像分割方法缺乏对全局信息的捕获，且分割结果拓扑关系不符合医学先验知识，影响后续的诊断和治疗。为解决上述问题，提出一种将卷积神经网络（CNN）和Transformer双分支主干网络与拓扑强制网络相结合的图像分割方法。通过并列CNN分支与Transformer分支构建主干网络以实现局部和全局信息的融合，其中，组成Transformer分支的模块结合了轴向自注意力机制和增强型混合前馈神经网络以适应小数据集。此外，在主干网络之后连接拓扑强制网络，并使用双边滤波平滑层代替高斯滤波平滑层，可以在保证分割结果拓扑结构正确性的同时进一步提高分割精度。实验结果表明，所提方法所得内膜和中膜的Jaccard度量系数相比于基线网络分别提高0.018和0.016,Hausdorff距离系数分别提高0.148和0.288，且拓扑结构正确率均为100%。该方法可以为IVUS图像提供准确可靠且拓扑结构正确的分割结果，在可视化结果和各项评价指标上都有较好表现。

关键词：医学图像分割血管内超声 Transformer 拓扑关系保留

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高黏土陆相页岩实验技术及其应用

大庆石油地质与开发 2024年第3期43卷 75-87页

作者：冯子辉张居和邵红梅霍秋立金玮贾忠伟苏勇多资源协同陆相页岩油绿色开采全国重点实验室黑龙江大庆163712 中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院黑龙江大庆163712 黑龙江省陆相页岩油重点实验室黑龙江大庆163712

页岩储层“四性”实验评价是页岩油勘探开发的重要基础及核心。现有实验技术存在页岩含油量检测不准、微纳米孔隙测量视域小及代表性差、流动性直接测量参数缺乏等难题,不适应古龙页岩油生产需求。通过研发实验装备、确定实验条件,建立... 详细信息

页岩储层“四性”实验评价是页岩油勘探开发的重要基础及核心。现有实验技术存在页岩含油量检测不准、微纳米孔隙测量视域小及代表性差、流动性直接测量参数缺乏等难题,不适应古龙页岩油生产需求。通过研发实验装备、确定实验条件,建立基于保压密闭岩心“四性”实验技术及流程。结果表明:古龙高成熟和成熟页岩含油量测定较国标法可减少损失71%和50%,应用新建不同成熟度页岩含油量恢复模型,恢复了国标法现场录井页岩含油量数据;高成熟与低成熟阶段页岩中干酪根有机质、不同赋存状态油和水定量特征差别明显,受干酪根有机质向页岩油转化及演化程度的控制;页岩孔缝组合构成规模储集空间及流动网络通道,储集空间分为2大类7亚类12种类型,总孔隙度高于粉砂质岩、灰质岩、云质岩;确定页岩油上部、中部、下部油层组含油性与流动性特征,圆柱状页岩样品驱替油率为16%~43%,同一地层温度(100℃)不同驱替压力(10~50 MPa)下的超临界CO_(2)驱替使孔隙度增加4.51百分点、渗透率增加0.53×10^(-3)μm^(2)。研究成果为页岩油规模增储和效益上产提供了实验依据。

关键词：高黏土陆相页岩 “四性”实验技术古龙页岩油保压密闭岩心含油量孔缝组合驱替油率

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疾病监测 2024年第4期39卷 420-426页

作者：王廉皓李涛腊彬王适意阮云洲苏伟成诗明李仁忠贾忠伟北京大学公共卫生学院北京100871 中国疾病预防控制中心结核病预防控制中心北京100206 中国健康传媒集团中国医药科技出版社北京100082 中国防痨协会北京100042

目的评估在2025年实施世界卫生组织推荐的耐多药/利福平耐药结核病(MDR/RR-TB)治疗方案对我国终止结核病流行目标的影响。方法基于2015—2021年中国结核病流行病学数据和前期研究数据,利用传染病动力学模型预测该治疗方案对结核病和MDR/... 详细信息

目的评估在2025年实施世界卫生组织推荐的耐多药/利福平耐药结核病(MDR/RR-TB)治疗方案对我国终止结核病流行目标的影响。方法基于2015—2021年中国结核病流行病学数据和前期研究数据,利用传染病动力学模型预测该治疗方案对结核病和MDR/RR-TB传播、发病、治愈和死亡的影响。结果该治疗方案的实施可使未来十年(2025—2035年)我国累计增加11.61万例治疗成功的MDR/RR-TB结核病患者,减少5.82万例因MDR/RR-TB死亡患者,避免7.57万人感染耐多药/利福平耐药结核分枝杆菌和1.25万MDR/RR-TB潜伏感染者发病。结论基于该方案对MDR/RR-TB的治疗效果,其应用具有降低我国MDR/RR-TB流行的公共卫生学意义。

关键词：耐药结核病利福平动力学模型贝达喹啉普托马尼利奈唑咹

E-health在艾滋病干预领域的应用进展

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中华流行病学杂志 2023年第1期44卷 165-170页

作者：王蕾杨梓杰贾忠伟闫翔宇太原市疾病预防控制中心太原030001 北京大学公共卫生学院北京100191 北京大学人工智能研究院智慧公众健康研究中心北京100191 北京大学健康医疗大数据国家研究院药物滥用智能防控中心北京100191

随着信息技术的发展和人们生活方式的变化,E-health模式为卫生服务提供了一种新的途径,亦被广泛应用于艾滋病防治领域,包括行为干预、生物医学干预、精神健康干预以及提高卫生服务可及性等方面。本文对国内外E-health模式在艾滋病防控... 详细信息

随着信息技术的发展和人们生活方式的变化,E-health模式为卫生服务提供了一种新的途径,亦被广泛应用于艾滋病防治领域,包括行为干预、生物医学干预、精神健康干预以及提高卫生服务可及性等方面。本文对国内外E-health模式在艾滋病防控领域的典型应用进行综述,为进一步优化通过E-health模式进行艾滋病干预的思路和策略提供参考。

关键词：艾滋病病毒/艾滋病干预电子健康

2022年北京冬残奥会闭环管理COVID-19疫情防控效果评价

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疾病监测 2022年

作者：王雪纯闫翔宇裴少君贾忠伟北京大学公共卫生学院全球卫生学系北京大学公共卫生学院流行病与卫生统计学系北京大学健康医疗大数据国家研究院药物滥用智能防控中心北京大学人工智能研究院智慧健康研究中心

目的定量评估北京冬残奥会闭环管理对新冠疫情控制的效果。方法收集2022年1月4日—3月13日的北京冬残奥会新冠防疫报告数据（机场入境人数、核酸检测等信息），利用群体传播动力学模型模拟非闭环（常态化）管理每日新增感染人数、每日... 详细信息

目的定量评估北京冬残奥会闭环管理对新冠疫情控制的效果。方法收集2022年1月4日—3月13日的北京冬残奥会新冠防疫报告数据（机场入境人数、核酸检测等信息），利用群体传播动力学模型模拟非闭环（常态化）管理每日新增感染人数、每日检出率、累计检出率，与实际数据比较分析，评估闭环管理防控效果。结果模型结果提示，如果采取常态化管理，北京冬残奥会期间每日新增感染人数于2月12日达到峰值（120人），较实际峰值推迟了10天且增加了94人；相比于常态化管理，闭环管理可避免95.24%的感染者（3763比 179）；常态化管理累计检出率为闭环管理21.02倍（0.15% 比0.07‰）。此期间，实际机场入境运动员和随队官员与其他利益相关方累计检出率相近（1.68%比1.76%）；进入闭环内，两类人群的累计检出率均下降（0.49‰比0.05‰），其中运动员和随队官员的每日检出率远高于其他利益相关方（最高每日检出率：3.15‰比0.22‰）。结论北京冬奥会闭环管理能早期发现感染者，有效降低感染人数，为未来大型体育赛事疫情防控策略制定提供借鉴。

关键词：北京冬残奥会闭环管理传播动力学模型效果评价

融合Transformer分支和拓扑强制的IVUS图像分割方法

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激光与光电子学进展 2023年

作者：郝文月蔡怀宇左廷涛贾忠伟汪毅陈晓冬鲁西南医院乐普(北京)医疗器械股份有限公司天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室

大多数血管内超声（IVUS）图像分割方法缺乏对全局信息的捕获，且分割结果拓扑关系不符合医学先验知识，影响了后续的诊断和治疗。为解决上述问题，本文提出了一种将CNN(Convolutional Neural Networks)和Transformer双分支主干网络与... 详细信息

大多数血管内超声（IVUS）图像分割方法缺乏对全局信息的捕获，且分割结果拓扑关系不符合医学先验知识，影响了后续的诊断和治疗。为解决上述问题，本文提出了一种将CNN(Convolutional Neural Networks)和Transformer双分支主干网络与拓扑强制网络相结合的图像分割方法。该方法并列CNN分支与Transformer分支构建主干网络以实现局部和全局信息的融合；其中，组成Transformer分支的模块结合了轴向自注意力计算和增强型混合前馈神经网络以适应小数据集。此外，在主干网络之后连接拓扑强制网络，并使用双边滤波平滑层代替高斯滤波平滑层，可以在保证分割结果拓扑结构正确性的同时进一步提高分割精度。实验结果表明，本文方法所得内膜和中膜的JM系数相比于基线网络分别提高了0.018和0.016,HD系数分别改进了0.148和0.288，且拓扑结构正确率均为100%。该算法可以为IVUS图像提供准确可靠且拓扑结构正确的分割结果，在可视化结果和各项评价指标上都有较好表现。

关键词：医学图像分割血管内超声 Transformer 拓扑关系保留

2022年北京冬奥会和冬残奥会闭环管理新型冠状病毒肺炎疫情防控效果评价

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疾病监测 2022年第12期37卷 1594-1598页

作者：王雪纯闫翔宇裴少君贾忠伟北京大学公共卫生学院流行病与卫生统计学系北京100191 北京大学公共卫生学院全球卫生学系北京100191 北京大学人工智能研究院智慧健康研究中心北京100191 北京大学健康医疗大数据国家研究院药物滥用智能防控中心北京100191

目的定量评估北京冬奥会和冬残奥会(北京冬残奥会)闭环管理对新冠疫情控制的效果。方法收集2022年1月4日至3月13日的北京冬残奥会新型冠状病毒肺炎防疫报告数据(机场入境人数、核酸检测等信息),利用群体传播动力学模型模拟非闭环(常态化... 详细信息

目的定量评估北京冬奥会和冬残奥会(北京冬残奥会)闭环管理对新冠疫情控制的效果。方法收集2022年1月4日至3月13日的北京冬残奥会新型冠状病毒肺炎防疫报告数据(机场入境人数、核酸检测等信息),利用群体传播动力学模型模拟非闭环(常态化)管理每日新增感染人数、每日检出率、累计检出率,与实际数据比较分析,评估闭环管理防控效果。结果模型结果提示,如果采取常态化管理,北京冬残奥会期间每日新增感染人数于2月12日达到峰值(120人),较实际峰值推迟了10 d且增加了94人;相比于常态化管理,闭环管理可避免95.24%的感染者(3763比179);常态化管理累计检出率为闭环管理21.02倍(0.15%比0.07‰)。此期间,实际机场入境运动员和随队官员与其他利益相关方累计检出率相近(1.68%比1.76%);进入闭环内,两类人群的累计检出率均下降(0.49‰比0.05‰),其中运动员和随队官员的每日检出率远高于其他利益相关方(最高每日检出率:3.15‰比0.22‰)。结论北京冬残奥会闭环管理能早期发现感染者,有效降低感染人数,为未来大型体育赛事疫情防控策略制定提供借鉴。

关键词：北京冬残奥会闭环管理传播动力学模型效果评价

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新型冠状病毒传播模式研究

疾病监测 2022年第6期37卷 740-744页

作者：张翔宇王廉皓王雪纯苏鹤轩贾忠伟北京大学公共卫生学院北京100191 北京大学医学信息学中心北京100191 北京大学人工智能研究院智慧健康研究中心北京100191 北京大学健康医疗大数据国家研究院药物滥用智能防控中心北京100191

目的以广东省广州市、江苏省南京市、河南省郑州市3次Delta变异株引起的疫情为例,探索新型冠状病毒的不同传播模式,为科学防控提供依据。方法研究数据来源于国家及地方卫生健康委员会报告的广州、南京、郑州市相关疫情病例数据。以行... 详细信息

目的以广东省广州市、江苏省南京市、河南省郑州市3次Delta变异株引起的疫情为例,探索新型冠状病毒的不同传播模式,为科学防控提供依据。方法研究数据来源于国家及地方卫生健康委员会报告的广州、南京、郑州市相关疫情病例数据。以行政地级市为单位,根据病例人口流动特点将传播模式分为跳跃传播和社区传播,比较两种传播模式的主要特征。结果 2021年5月21日至9月3日,3次疫情共报告1 494例感染者,跳跃传播模式感染者83例,社区传播模式感染者1 411例,其中包含由跳跃传播导致的感染者884例。跳跃传播共波及45个城市,传播时间为22 d,感染人群平均年龄为37.15岁,无症状者占26.51%;社区传播持续时间65 d,感染人群平均年龄为45.21岁,无症状者占8.65%;跳跃传播感染人群年龄低于跳跃传播,无症状者占比高于跳跃传播,差异均有统计学意义(P<0.001)。结论人口流动引发的跳跃传播涉及范围广,以年轻人为主,无症状感染者居多,社区传播以中老年人为主。提示对不同人群可采取差异化管控,如对流动人群和交通枢纽岗位的人群加强核酸检测频次,对社区人群减少聚集性活动,降低接触频率可降低感染概率。

关键词：新型冠状病毒传播模式流行病学特征