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基于光声谱分析的大鼠慢性前列腺炎评价

声学学报 2024年第3期49卷 424-430页

作者：王憧朱云开董琪李博艺封婷李颖陈亚青他得安复旦大学信息科学与工程学院生物医学工程系上海200438 上海交通大学医学院附属新华医院上海200092 复旦大学工程与应用技术研究院生物医学工程技术研究所上海200433

探究了使用光声谱参数评价慢性前列腺炎的可行性。通过对大鼠注射弗氏完全佐剂构建大鼠慢性前列腺炎症模型,使用光声显微仪器扫描前列腺组织切片获取原始光声信号。计算信号的功率谱参数(斜率、截距、平均谱功率和频谱质心偏移量),对获... 详细信息

探究了使用光声谱参数评价慢性前列腺炎的可行性。通过对大鼠注射弗氏完全佐剂构建大鼠慢性前列腺炎症模型,使用光声显微仪器扫描前列腺组织切片获取原始光声信号。计算信号的功率谱参数(斜率、截距、平均谱功率和频谱质心偏移量),对获得的谱参数进行了分析统计和参数成像,并讨论了不同频带的选择对评价结果的影响。实验结果表明,炎症组织与正常组织谱参数的统计结果和成像结果均存在显著性差异,使用频谱质心偏移量(SCS)成像可以区分炎症组织和正常组织,且在带宽固定的情况下,斜率参数和平均谱功率参数分别在高频谱段和低频谱段成像结果清晰,不同频带对截距参数成像的影响较小。

关键词：光声显微光声谱分析前列腺炎组织表征

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数字PCR在EB病毒核酸检测中的临床价值

中华检验医学杂志 2024年第6期47卷 649-657页

作者：黄金印陈芊如何晓静欧子豪蔡贞司徒博郭永郑磊南方医科大学南方医院检验医学科广州510515 清华大学生物医学工程学院生物医学工程北京100084

目的评估EB病毒(EBV)多拷贝和单拷贝基因的数字PCR(dPCR)核酸检测方法在EBV核酸定量检测中的性能,并探讨其在临床应用中的适用性。方法对多拷贝BamHI-W基因及单拷贝EBNA1基因dPCR体系的灵敏度、特异性、精密度、检测下限(LoD)和线性进... 详细信息

目的评估EB病毒(EBV)多拷贝和单拷贝基因的数字PCR(dPCR)核酸检测方法在EBV核酸定量检测中的性能,并探讨其在临床应用中的适用性。方法对多拷贝BamHI-W基因及单拷贝EBNA1基因dPCR体系的灵敏度、特异性、精密度、检测下限(LoD)和线性进行性能验证比对,采用最小二乘线性回归分析评估其线性。同时,收集2022年1—7月就诊于南方医科大学南方医院疑似EBV感染相关疾病患者的血浆样本182例,使用dPCR和实时荧光定量PCR(qPCR)同步检测EBV DNA载量,采用最小二乘线性回归分析评估其定量相关性。结果多拷贝和单拷贝基因的dPCR体系均有良好的线性相关(R2分别为0.992、0.997,P均<0.001),BamHI-W基因dPCR体系LoD为188 IU/ml,EBNA1基因dPCR体系LoD为358 IU/ml;BamHI-W基因dPCR体系和EBNA1基因dPCR体系中高浓度样本(1000000 IU/ml)对数变异系数(CV)值分别为0.34%和0.21%,中低浓度样本(5000 IU/ml)对数CV值分别为0.98%和0.64%;7种常见临床感染病原体和EB病毒阳性样本对照检测中,dPCR检测体系中只有EBV阳性样本产生阳性信号,与其他病原体无交叉反应。在182份样本检测中,BamHI-W基因dPCR阳性率为47.80%(87/182),EBNA1基因dPCR阳性率为35.16%(64/182),qPCR阳性率为43.41%(79/182)。定量相关性分析中,BamHI-W基因dPCR体系和EBNA1基因dPCR体系与qPCR检测浓度值线性拟合R2值分别为0.837和0.763(P均<0.001)。临床样本中的BamHI-W基因的拷贝数为3~18拷贝,不同患者感染的EBV的BamHI-W基因拷贝数不同。对于每例患者,多拷贝BamHI-W基因dPCR体系和单拷贝EBNA1基因dPCR体系检测的载量监测变化曲线趋势具有较高的一致性。结论基于dPCR技术的检测多拷贝BamHI-W基因和单拷贝EBNA1基因的EBV检测方法均具有较高的灵敏度和特异性,精密度和定量准确性均适用于临床样本检测。多拷贝BamHI-W基因dPCR方法在提高检测灵敏度方面具有较大的优势,可作为目前EBV DNA载量检测方法的补充,特别是在低浓度样本中;同一患者的EBV DNA检出和动态监测使用多拷贝基因效果更好,不同患者比较EBV载量需要用单拷贝基因或以同一标准品标化后比较。

关键词：爱泼斯坦巴尔病毒感染数字聚合酶链反应多拷贝基因单拷贝基因核酸检测

基于深度模糊学习的牙科CBCT运动伪影校正算法

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南方医科大学学报 2024年第6期44卷 1198-1208页

作者：林宗悦王永波边兆英马建华南方医科大学生物医学工程学院广东广州510515

目的针对牙科CBCT扫描中患者不自主运动导致的重建图像运动伪影问题,提出了一种基于深度模糊学习的牙科CBCT运动伪影校正算法(DMBL),以提升牙科CBCT的成像质量。方法首先使用模糊编码模块提取运动退化特征,从而对运动导致的退化过程... 详细信息

目的针对牙科CBCT扫描中患者不自主运动导致的重建图像运动伪影问题,提出了一种基于深度模糊学习的牙科CBCT运动伪影校正算法(DMBL),以提升牙科CBCT的成像质量。方法首先使用模糊编码模块提取运动退化特征,从而对运动导致的退化过程进行建模,然后将得到的运动退化特征输入伪影校正模块进行运动伪影去除。其中,伪影校正模块采用了图像模糊去除和图像模糊仿真的联合学习框架,可有效处理空间变化且随机的运动模式。为验证所提方法的有效性,本文分别在仿真运动数据集和临床数据集上进行对比实验。结果仿真数据集实验结果表明,本文方法峰值信噪比提升了2.88%,结构相似性(SSIM)提升了0.89%,均方根误差(RMSE)减少了10.58%;临床数据集实验结果表明,本文方法取得了最高的专家主观图像质量评分4.417(5分制),且与对比方法结果的评分具有显著性差异(P<0.001)。结论本文提出的DMBL算法,通过构建深度模糊联合学习网络结构,能够有效地去除牙科CBCT图像中的运动伪影,实现高质量的图像恢复。

关键词：运动伪影校正牙科CBCT 模糊学习

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基于全局-局部注意力机制和YOLOv5的宫颈细胞图像异常检测模型

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南方医科大学学报 2024年第7期44卷 1217-1226页

作者：胡雯然傅蓉南方医科大学生物医学工程学院广东广州510515

目标建立一种新的基于全局-局部注意机制和YOLOv5的宫颈病变细胞检测模型(Trans-YOLOv5),为准确、高效地分析宫颈细胞学图像并做出诊断提供帮助。方法使用共含有7410张宫颈细胞学图像且均包含对应真实标签的公开数据集。采用结合了数据... 详细信息

目标建立一种新的基于全局-局部注意机制和YOLOv5的宫颈病变细胞检测模型(Trans-YOLOv5),为准确、高效地分析宫颈细胞学图像并做出诊断提供帮助。方法使用共含有7410张宫颈细胞学图像且均包含对应真实标签的公开数据集。采用结合了数据扩增方式与标签平滑等技巧的YOLOv5网络结构实现对宫颈病变细胞的多分类检测。在YOLOv5骨干网络引用CBT3以增强深层全局信息提取能力,设计ADH检测头提高检测头解耦后定位分支对纹理特征的结合能力,从而实现全局-局部注意机制的融合。结果实验结果表明Trans-YOLOv5优于目前最先进的方法。mAP和AR分别达到65.9%和53.3%,消融实验结果验证了Trans-YOLOv5各组成部分的有效性。结论本文发挥不同注意力机制分别在全局特征与局部特征提取能力的差异,提升YOLOv5对宫颈细胞图像中异常细胞的检测精度,展现了其在自动化辅助宫颈癌筛查工作量的巨大潜力。

关键词：宫颈细胞图像异常检测 YOLOv5 图像处理全局和局部特征融合

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抗GPC3单链抗体细菌外膜囊泡的制备及其肝细胞癌靶向性的鉴定

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生物工程学报 2024年第7期40卷 2258-2269页

作者：杨邦亚邓雨霏马官荣方廖琼白晋重庆医科大学生物医学工程学院超声医学工程国家重点实验室重庆400016 重庆医科大学重庆市生物医学工程学重点实验室重庆400016

本研究旨在制备抗磷脂酰肌醇蛋白聚糖3 (glypican-3,GPC3)单链抗体的细菌外膜囊泡(outer membrane vesicles,OMVs),分析其在体内外对Hep G2肝癌细胞及组织的靶向效果。通过合成Hbp-h GC 33-sc Fv基因并连接至p ET28a表达载体,构建重组... 详细信息

本研究旨在制备抗磷脂酰肌醇蛋白聚糖3 (glypican-3,GPC3)单链抗体的细菌外膜囊泡(outer membrane vesicles,OMVs),分析其在体内外对Hep G2肝癌细胞及组织的靶向效果。通过合成Hbp-h GC 33-sc Fv基因并连接至p ET28a表达载体,构建重组表达质粒p ET28a-Hbp-h GC 33-sc Fv;采用免疫印迹法检测原核表达的融合蛋白Hbp-h GC 33-sc Fv,确定其最适诱导条件;采用超滤浓缩法收集重组表达菌株分泌的外膜囊泡(Hbp-h GC 33-OMVs)并进行表征;采用免疫电镜技术分析Hbp-h GC 33-sc Fv在细菌及Hbp-h GC 33-OMVs的定位情况;采用免疫荧光法观察其与Hep G2细胞的结合效果。建立Hep G2荷瘤小鼠模型,通过活体荧光成像系统观察Hbp-h GC 33-OMVs在小鼠肿瘤部位的靶向滞留情况。结果显示,融合蛋白的实际分子量为175.3 k Da,最佳诱导条件为在OD600=0.5时加入0.5 mmol/L IPTG于16℃低温诱导过夜。Hbp-h GC 33-OMVs平均粒径为(112.3±4.6) nm,具有不规则球形结构,表达外膜囊泡标记蛋白Omp C、Omp A和融合蛋白Hbp-h GC 33-sc Fv。与野生型wt OMVs相比,Hbp-h GC 33-OMVs组对Hep G2细胞的结合效果更强(P=0.008)。活体成像显示,Hbp-h GC 33-OMVs组能快速精准地靶向肿瘤部位。抗GPC3单链抗体细菌外膜囊泡的成功制备为肝细胞癌的特异性靶向治疗奠定了实验基础。

关键词：磷脂酰肌醇蛋白聚糖3 单链抗体细菌外膜囊泡肝细胞癌靶向治疗

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基于全局-局部注意力机制和YOLOv5的宫颈细胞图像异常检测模型（英文）

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南方医科大学学报 2024年

作者：胡雯然傅蓉南方医科大学生物医学工程学院

目标建立一种新的基于全局-局部注意机制和YOLOv5的宫颈病变细胞检测模型（Trans-YOLOv5），为准确、高效地分析宫颈细胞学图像并做出诊断提供帮助。方法使用共含有7410张宫颈细胞学图像且均包含对应真实标签的公开数据集。采用结合了... 详细信息

目标建立一种新的基于全局-局部注意机制和YOLOv5的宫颈病变细胞检测模型（Trans-YOLOv5），为准确、高效地分析宫颈细胞学图像并做出诊断提供帮助。方法使用共含有7410张宫颈细胞学图像且均包含对应真实标签的公开数据集。采用结合了数据扩增方式与标签平滑等技巧的YOLOv5网络结构实现对宫颈病变细胞的多分类检测。在YOLOv5骨干网络引用CBT3以增强深层全局信息提取能力，设计ADH检测头提高检测头解耦后定位分支对纹理特征的结合能力，从而实现全局-局部注意机制的融合。结果实验结果表明Trans-YOLOv5优于目前最先进的方法。mAP和AR分别达到65.9%和53.3%，消融实验结果验证了Trans-YOLOv5各组成部分的有效性。结论本文发挥不同注意力机制分别在全局特征与局部特征提取能力的差异，提升YOLOv5对宫颈细胞图像中异常细胞的检测精度，展现了其在自动化辅助宫颈癌筛查工作量的巨大潜力。

关键词：宫颈细胞图像异常检测 YOLOv5 图像处理全局和局部特征融合

基于光场幅度动态变化的OCT功能成像原理和应用(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第2期61卷 248-263页

作者：杨建龙张浩然刘畅谷成富上海交通大学生物医学工程学院上海200240

光学相干层析成像(OCT)能够无损获得微米级空间分辨率的样品截面信息,在眼科、血管内科等临床诊疗研究和应用中起到了重要的作用。利用OCT测量光场的幅度可以获得样本的三维结构信息,如眼底视网膜的分层结构,但对组织特异性、血流、力... 详细信息

光学相干层析成像(OCT)能够无损获得微米级空间分辨率的样品截面信息,在眼科、血管内科等临床诊疗研究和应用中起到了重要的作用。利用OCT测量光场的幅度可以获得样本的三维结构信息,如眼底视网膜的分层结构,但对组织特异性、血流、力学特性等功能信息的作用有限。基于相位、偏振态、波长等光场参量的OCT功能成像技术应运而生,如多普勒OCT、OCT弹性成像、偏振敏感OCT、可见光OCT等。其中,基于光场幅度动态变化的OCT功能成像技术具有显著的鲁棒性和系统复杂度优势,已经在临床无标记血管造影中获得成功。此外,应用于三维血流流速测量的动态光散射OCT、具有无标记组织/细胞特异性显示能力的动态OCT、能够监控热物理治疗温度场的OCT温度层析成像等,已经成为了OCT功能成像的技术前沿。综述基于光场幅度动态变化的OCT功能成像技术的原理、实现和应用,分析了所面临的技术挑战,并展望了未来发展方向。

关键词：光学相干层析成像功能成像光场幅度动态变化动态光散射

胶质细胞内SNARE复合体功能及其与抑郁障碍发生的关系

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上海交通大学学报（医学版） 2024年第5期44卷 653-657页

作者：谷涓华焦扬鲁琳王琳琳昆明医科大学生物医学工程研究院昆明650500

抑郁障碍是现代人类致残和死亡的一个常见原因,部分患者对现有的抗抑郁障碍药物并不敏感,复发率极高。现有的抗抑郁障碍药物存在许多问题,迫切需要找到一种针对多个靶点的新型抗抑郁药。近年来的研究发现,可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因... 详细信息

抑郁障碍是现代人类致残和死亡的一个常见原因,部分患者对现有的抗抑郁障碍药物并不敏感,复发率极高。现有的抗抑郁障碍药物存在许多问题,迫切需要找到一种针对多个靶点的新型抗抑郁药。近年来的研究发现,可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体(soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor,SNARE)复合体与抑郁障碍发生及进展密切相关。该文总结和归纳了胶质细胞内SNARE复合体在抑郁障碍发生过程中的潜在作用机制,并对相关研究进行综述,以期为临床上开发新型的抗抑郁障碍药物提供新的思路。

关键词：抑郁障碍可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体复合体胶质细胞

胶质母细胞瘤恶性进展中不同细胞亚群的动态轨迹和细胞通讯网络

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北京大学学报（医学版） 2024年第2期56卷 199-206页

作者：蔡祥王仁东王世佳任梓齐于秋红李冬果首都医科大学生物医学工程学院智能医学工程学学系北京100069 首都医科大学附属北京天坛医院高压氧科北京100070

目的:探索胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)恶性进展过程中细胞亚群的动态轨迹以及免疫细胞亚群之间的通讯网络,结合GBM患者的转录组数据和临床信息,挖掘GBM恶性进展过程中的关键风险标志物,以期为该疾病的治疗和预后提供科学依据。方法... 详细信息

目的:探索胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)恶性进展过程中细胞亚群的动态轨迹以及免疫细胞亚群之间的通讯网络,结合GBM患者的转录组数据和临床信息,挖掘GBM恶性进展过程中的关键风险标志物,以期为该疾病的治疗和预后提供科学依据。方法:基于单细胞测序数据分析方法,构建GBM恶性进展中的细胞亚群图谱,利用Monocle2技术构建GBM恶性进展中肿瘤细胞亚群的动态进展轨迹,基于基因富集分析,挖掘肿瘤细胞亚群随GBM恶性进展中显著变化的基因所富集的生物学过程,利用CellChat软件识别不同免疫细胞亚群间的复杂通讯网络,通过生存分析识别GBM恶性进展中影响患者预后的关键风险分子标记物。结果:单细胞测序数据分析识别出6种不同的细胞类型,包括淋巴细胞、周细胞、少突神经胶质细胞、巨噬细胞、胶质瘤细胞、小胶质细胞,单细胞数据集中了27151个细胞,其中包含3881个来源于低级别胶质瘤患者的细胞,10166个来源于新诊断GBM患者的细胞,13104个来源于复发性胶质瘤患者的细胞。胶质瘤细胞亚群逆时序分析提示,胶质瘤细胞亚群在恶性进展中存在着明显的细胞异质性;免疫细胞亚群的细胞相互作用分析揭示,GBM恶性进展中不同免疫细胞亚群之间的通讯网络共识别出22条具有生物学意义的配体-受体对,涉及12条通路;生存分析识别出8个与GBM患者预后密切相关的基因,其中SERPINE1、COL6A1、SPP1、LTF、C1S、AEBP1、SAA1L是GBM患者的高风险基因,ABCC8是GBM患者的低风险基因。结论:深入揭示了GBM恶性进展中胶质瘤细胞亚群的动态变化以及免疫细胞亚群之间的通讯模式,对于理解GBM的复杂生物学过程具有重要意义,为GBM的精准医疗和治疗决策提供了科学依据,也为GBM患者更准确的预后评估提供了新的线索。

关键词：胶质母细胞瘤单细胞测序拟时序分析细胞相互作用细胞间通讯

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