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人工智能大模型医学应用研究

中国科学：生命科学 2024年第3期54卷 482-506页

作者：郭华源刘盼卢若谷杨菲菲徐洪丽庄严黄高宋士吉何昆仑中国人民解放军总医院医学创新研究部医学人工智能研究中心北京100853 中国人民解放军总医院医学创新研究部医学大数据研究中心北京100853 中国人民解放军总医院第四医学中心心血管内科北京100048 清华大学自动化系北京100084

近年来,以自然语言处理和视频图像分析为主的人工智能大模型技术得到快速发展,其基本特征是聚焦相关应用领域的共性需求,通过大数据、强算力和复杂算法的高效协同与深度融合,构建通用预训练模型,广泛适配下游任务,有力提高模型的处理性... 详细信息

近年来,以自然语言处理和视频图像分析为主的人工智能大模型技术得到快速发展,其基本特征是聚焦相关应用领域的共性需求,通过大数据、强算力和复杂算法的高效协同与深度融合,构建通用预训练模型,广泛适配下游任务,有力提高模型的处理性能与研发效率.因此,大模型技术为医学人工智能高质量发展提供了难得契机.本文通过全面梳理国内外大模型的研究进展、关键技术与核心算法,分析总结生物医学领域一系列标准数据集和预训练模型的发展特点,结合医学人工智能的研发实践,深入剖析医学领域大模型构建的应用需求、解决思路与研发经验,助力推动医学大模型创新发展.

关键词：医学人工智能大模型自然语言处理医学图像分析

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塌陷型外侧胫骨平台骨折生物力学的研究进展

中华创伤骨科杂志 2024年第4期26卷 359-363页

作者：任晓萌张巍中国人民解放军总医院第四医学中心骨科医学部北京100037

塌陷型外侧胫骨平台骨折的治疗因其特有的关节面"台阶"现象使术中选择内固定及植骨的方式饱受争议。随着治疗理念及材料学科的发展,新的固定器材及植骨材料不断应用于临床,为此类骨折提供了一些新的解决方法。基于生物力学实验基础上的... 详细信息

塌陷型外侧胫骨平台骨折的治疗因其特有的关节面"台阶"现象使术中选择内固定及植骨的方式饱受争议。随着治疗理念及材料学科的发展,新的固定器材及植骨材料不断应用于临床,为此类骨折提供了一些新的解决方法。基于生物力学实验基础上的力学性能评价为这些固定方式的选择提供了客观依据。本文回顾了塌陷型外侧胫骨平台骨折相关的生物力学研究文献,对文献中常用的实验模型、加载方式、评价指标、不同治疗方式的比较进行了综述。

关键词：胫骨骨折生物力学内固定器 SchatzkerⅡ型骨折 SchatzkerⅢ型骨折

IGF2BP3基因表达水平在急性髓系白血病患者中的预后价值

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中国实验血液学杂志 2024年第2期32卷 355-364页

作者：乐凝杨晶晶刘宇辰张夏玮王昊温亚男焦一帆王莉莉窦立萍解放军医学院中国人民解放军总医院第五医学中心血液病医学部北京100853

目的:探寻IGF2BP3基因表达水平与急性髓系白血病(AML)患者预后的关系。方法:通过对本中心27例AML患者骨髓原代白血病细胞进行转录组高通量测序,分析IGF2BP3基因表达水平与患者临床特征之间的关系,并在初治AML患者及难治AML(Refractory A... 详细信息

目的:探寻IGF2BP3基因表达水平与急性髓系白血病(AML)患者预后的关系。方法:通过对本中心27例AML患者骨髓原代白血病细胞进行转录组高通量测序,分析IGF2BP3基因表达水平与患者临床特征之间的关系,并在初治AML患者及难治AML(Refractory AML)患者样本中验证。分析20例健康对照者和26例AML患者中IGF2BP3基因表达水平的差异。采用RT-qPCR、Western blot检测两种蒽环类耐药细胞系(HL60/ADR、K562/ADR)中IGF2BP3表达水平,比较其与敏感细胞(HL60、K562)的表达差异。通过3个数据集,分析IGF2BP3在AML患者中的表达水平及与预后的关系,进一步使用Cox生存分析IGF2BP3在AML中的预后价值。结果:在本中心27例AML患者骨髓原代白血病细胞中,难治性AML患者的IGF2BP3表达量明显高于化疗敏感的患者(P=0.0343),白血病细胞髓外浸润(extramedullary infiltration,EMI)患者的IGF2BP3表达量明显高于无髓外浸润的AML患者(P=0.0049)。与健康人比较,IGF2BP3在AML患者中表达增加(P=0.0009)。蒽环类耐药细胞系(HL60/ADR、K562/ADR)中IGF2BP3 mRNA的表达显著高于敏感细胞系(K562/ADR vs K562,P=0.0430;HL60/ADR vs HL60,P=0.7369)。Western blot结果显示,耐药细胞中IGF2BP3蛋白表达显著高于敏感细胞(P样本AML患者队列中IGF2BP3高表达预示AML预后不良(P临床预后评估和提供治疗策略的新的分子标志物。

关键词：急性髓系白血病 IGF2BP3 预后

人源化基因修饰猪红细胞与人血清免疫相容性的体外研究

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器官移植 2024年第3期15卷 415-421页

作者：陈蕾佳崔梦一宋翔宇王恺贾志博杨鎏璞董阳辉左浩辰杜嘉祥潘登科许文静任洪波赵亚群彭江河北北方学院研究生院河北张家口075132 中国人民解放军总医院第一医学中心神经外科医学部中国人民解放军总医院第四医学中心骨科医学部研究所邯郸市中心医院神经外科成都中科奥格生物科技有限公司

目的探讨野生型(WT)、四基因修饰(TKO/hCD55)和六基因修饰(TKO/hCD55/hCD46/hTBM)猪红细胞与人血清的免疫相容性和免疫差异。方法收集20名不同血型志愿者的血液,将WT、TKO/hCD55和TKO/hCD55/hCD46/hTBM猪红细胞、ABO-相容(ABO-C)及ABO-不相容(ABO-I)人红细胞分别暴露于不同血型人血清中,检测血凝集、抗原抗体结合(IgG、IgM)水平和补体依赖细胞毒性,评估2种基因修饰猪红细胞与人血清的免疫相容性。结果 ABO-C组未出现明显凝集;WT组和ABO-I组凝集水平高于TKO/hCD55组和TKO/hCD55/hCD46/hTBM组(均为P<0.001)。WT组猪红细胞裂解水平高于ABO-C组、TKO/hCD55组和TKO/hCD55/hCD46/hTBM组;ABO-I组猪红细胞裂解水平高于TKO/hCD55组、TKO/hCD55/hCD46/hTBM组(均为P<0.01)。TKO/hCD55组猪红细胞IgM和IgG结合水平均低于WT组和ABO-I组;TKO/hCD55/hCD46/hTBM组猪红细胞IgG和IgM结合水平低于WT组,IgG低于ABO-I组(均为P<0.05)。结论基因修饰猪红细胞的免疫相容性优于野生型猪,并接近于ABO-C,人源化猪红细胞在血资源奇缺时可考虑作为血液来源。

关键词：输血异种移植基因修饰猪异种抗原红细胞抗原抗体结合凝集补体依赖细胞毒性

基于脉冲序列标识的深度脉冲神经网络时空反向传播算法

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电子与信息学报 2024年第6期46卷 2596-2604页

作者：王子华叶莹刘洪运许燕樊瑜波王卫东北京航空航天大学生物与医学工程学院北京100191 中国人民解放军总医院医学创新研究部生物工程研究中心北京100853 工业和信息化部生物医学工程与转化医学重点实验室北京100853 华北计算技术研究所北京100083

尖峰放电的脉冲神经网络(SNN)具有接近大脑皮层的信号处理模式,被认为是实现大脑启发计算的重要途径。但是,目前对于深度脉冲神经网络的学习仍缺乏有效的监督学习算法。受尖峰放电速率标识的时空反向传播算法的启发,该文提出一种面向深... 详细信息

尖峰放电的脉冲神经网络(SNN)具有接近大脑皮层的信号处理模式,被认为是实现大脑启发计算的重要途径。但是,目前对于深度脉冲神经网络的学习仍缺乏有效的监督学习算法。受尖峰放电速率标识的时空反向传播算法的启发,该文提出一种面向深度脉冲神经网络训练的基于时间脉冲序列标识的监督学习算法,通过定义突触后电位和膜电位反传迭代因子分别分析脉冲神经元的空间和时间依赖关系,使用替代梯度的方法解决反传过程中不连续可微的问题。不同于现有基于尖峰放电速率标识的学习算法,该算法能够充分反映脉冲神经网络输出的时间脉冲序列的动态特性。因此,所提算法非常适合应用于需要较长时间序列标识的计算任务,例如行为的时间脉冲序列控制。该文在静态图像数据集CIFAR10和神经形态数据集NMNIST上验证了所提算法的有效性,在所有这些数据集上都显示出良好的性能,这有助于进一步研究基于时间脉冲序列应用的大脑启发计算。

关键词：脉冲神经网络监督学习误差反向传播时间脉冲序列标识替代梯度

生物材料改性策略诱导骨微环境中免疫应答的研究进展

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细胞与分子免疫学杂志 2024年第10期 930-935页

作者：刘潇刘建恒李明中国人民解放军总医院第四医学中心骨科医学部国家骨科与运动康复临床医学研究中心

当前生物材料普遍存在免疫调控缺陷问题，无法很好诱导利于骨缺损修复的免疫微环境限制了其广泛应用。通过对生物材料各种理化性质的改性策略研究，积极主动调控骨微环境免疫应答是解决问题的关键。本文从当前骨缺损生物材料结构与成分... 详细信息

当前生物材料普遍存在免疫调控缺陷问题，无法很好诱导利于骨缺损修复的免疫微环境限制了其广泛应用。通过对生物材料各种理化性质的改性策略研究，积极主动调控骨微环境免疫应答是解决问题的关键。本文从当前骨缺损生物材料结构与成分改性、表面改性和负载免疫活性因子改性策略入手，对孔径与孔隙结构、掺杂材料(金属)、表面形态、表面电荷、表面亲水性与疏水性、表面粗糙度以及负载不同免疫活性因子诱导骨微环境中免疫应答的研究进展进行总结，以期为进一步开发具有良好骨免疫调节特性的生物材料提供启示与思考。

关键词：生物材料改性策略骨微环境免疫应答综述

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基于生物信息学分析Midkine在胆管癌中的表达及其对预后的预测价值

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临床肝胆病杂志 2024年第7期40卷 1428-1437页

作者：谷月月于书敏常秀娟高旭东黄加干贾晓东曾珍安徽医科大学解放军307临床学院安徽医科大学第五临床医学院合肥230032 中国人民解放军总医院第五医学中心肝病医学部北京100039 北京大学三〇二临床医学院北京100039 中国人民解放军总医院第五医学中心肿瘤医学部北京100071

目的研究中期因子(MDK)在胆管癌(CCA)中的表达及其对患者预后的预测价值,探索MDK可能影响CCA进展的机制。方法从癌症基因组图谱(TCGA)数据库获取CCA样本数据信息,分析MDK在癌与癌旁组织中的表达差异及其与临床特征的相关性,使用基因表... 详细信息

目的研究中期因子(MDK)在胆管癌(CCA)中的表达及其对患者预后的预测价值,探索MDK可能影响CCA进展的机制。方法从癌症基因组图谱(TCGA)数据库获取CCA样本数据信息,分析MDK在癌与癌旁组织中的表达差异及其与临床特征的相关性,使用基因表达综合数据库(GEO)和解放军总医院第五医学中心2018年6月—2021年9月经手术切除的11例CCA患者的临床资料进行相关验证。通过STRING和Cytoscape构建蛋白互作网络,使用基因本体(GO)和京都基因与基因组数据库(KEGG)进行富集分析,探讨MDK相关基因所参与的生物学过程和肿瘤相关通路。此外,应用TIMER和TISIDB数据库分析CCA肿瘤组织中MDK的表达与免疫细胞浸润的相关性。计量资料两组间比较采用成组t检验或MannWhitney U检验。计数资料组间比较采用Fisher精确概率法。应用Kaplan-Meier法绘制生存曲线,并采用Log-rank检验进行组间比较。两变量间的相关性采用Spearman相关性分析。结果比较TCGA数据库中CCA患者肿瘤组织及癌旁组织中MDK的表达水平,非配对分析结果和配对分析结果均显示,MDK在CCA肿瘤组织中的表达水平高于癌旁组织(P值均<0.001);对纳入的11例CCA患者肿瘤组织及其配对癌旁组织标本进行转录组测序,结果显示,MDK在CCA肿瘤组织中的表达水平显著高于其配对癌旁组织(P<0.01)。MDK高表达与淋巴结转移(P=0.045)和血管侵犯(P=0.044)有关。生存分析显示,MDK高表达的CCA患者总生存期(χ^(2)=5.30,P=0.028)及疾病特异性生存期(χ^(2)=6.25,P=0.019)均明显短于MDK低表达的患者。GO和KEGG富集分析显示,MDK表达相关的30个基因与泛素介导的蛋白质水解过程密切相关,并影响CCA患者预后;TIMER分析结果显示,MDK表达与B淋巴细胞(r=0.356,P=0.0356)和树突状细胞(r=0.409,P=0.0147)在肿瘤组织微环境中的浸润呈正相关;TISIDB分析结果显示,MDK表达水平与CXCL16(r=0.465,P=0.00467)呈正相关,与CXCL12(r=-0.389,P=0.0197)及CXCR5(r=-0.393,P=0.0185)呈负相关;与免疫检查点调节剂VTCN1(r=-0.393,P=0.0183)、LTA(r=-0.380,P=0.0227)和PVR(r=-0.350,P=0.0373)呈负相关。结论MDK高表达提示CCA患者预后不佳,MDK有潜力成为预测CCA患者预后的分子标志物,其可能通过调控泛素介导的蛋白质水解过程及调控B淋巴细胞和树突状细胞的浸润促进CCA的发生发展。

关键词：胆管上皮癌中期因子预后

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采血室护士连续多次采血手卫生策略

中华医院感染学杂志 2024年第18期34卷 2838-2842页

作者：李欢闻智周丽丽刘伯伟张晓明李佳熹于正浩刘运喜杜明梅中国人民解放军总医院第一医学中心疾病预防控制科北京100039 中国人民解放军总医院门诊综合治疗室北京100039

目的探讨连续采血过程中单副手套的最佳更换时机,评价免洗手消毒液和医用湿巾对手套的消毒效果。方法以2023年10-12月北京市某三甲医院采血室带教护士和实习护士为研究对象,连续采血过程中不更换手套,使用免洗手消毒液(手消组)和医用湿... 详细信息

目的探讨连续采血过程中单副手套的最佳更换时机,评价免洗手消毒液和医用湿巾对手套的消毒效果。方法以2023年10-12月北京市某三甲医院采血室带教护士和实习护士为研究对象,连续采血过程中不更换手套,使用免洗手消毒液(手消组)和医用湿巾(湿巾组)对手套进行消毒,连续消毒次数1、3、5、10和20次后,采用潜血实验和微生物学方法对手套表面残留的血红蛋白和细菌进行检测。结果在手消组中,潜血实验显示带教护士连续操作5、10和20次时,手套上残留血红蛋白的检出阳性率分别为6.45%、37.50%和80.95%,实习护士连续操作1、3、5和10次时,手套上残留血红蛋白的检出阳性率分别为8.89%、10.00%、44.44%和75.76%;微生物学结果显示除实习护士10次操作有细菌超标外(11.43%),其他频次组的细菌合格率均为100%;在手消组中,抽取动脉血气后手套样本的残留血红蛋白检出阳性率为91.18%,无细菌检出;带教护士连续静脉采血10次时,湿巾组、手消组中的残留血红蛋白的检出阳性率分别为15.38%vs.37.5%(P<0.05);实习护士连续静脉采血5次和10次时,湿巾组、手消组中的残留血红蛋白的检出阳性率分别为3.13%vs.44.44%(P<0.05)和3.85%vs.75.76%(P<0.05)。结论在连续采静脉血的过程中使用免洗手消毒液,带教护士和实习护士更换手套频次分别为5次和3次;抽取动脉血气后,护士应立即更换手套;相比于免洗手消毒液,医用湿巾擦除手套上残留血红蛋白的效果更好。

关键词：连续采血手套手卫生残留血红蛋白消毒

KIF4A和RAD51AP1及CDKN3对食道癌的辅助诊断及预后评估价值

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中华预防医学杂志 2024年第5期58卷 665-672页

作者：邱实郭春霞李雷袁剑锋刘杰彭叶叶邱倩中国人民解放军总医院第七医学中心检验科北京100700 开封市妇幼保健院儿童保健科开封475000 珠海贝索生物技术有限公司珠海519070 中国人民解放军中部战区总医院特勤科武汉430070 重庆市公共卫生医疗救治中心博士后科研工作站重庆400036

利用高通量测序数据探讨食道癌(ESCA)组织中的mRNA的表达及其潜在辅助诊断及预后评估价值。通过整合的生物信息学分析方法,收集美国癌症基因组图谱(TCGA)数据库中173例ESCA患者的基因表达谱及临床数据,利用DESeq2、edgeR和limma分析ESC... 详细信息

利用高通量测序数据探讨食道癌(ESCA)组织中的mRNA的表达及其潜在辅助诊断及预后评估价值。通过整合的生物信息学分析方法,收集美国癌症基因组图谱(TCGA)数据库中173例ESCA患者的基因表达谱及临床数据,利用DESeq2、edgeR和limma分析ESCA组织与癌旁组织样本中的mRNA表达水平的差异,筛选差异表达基因(DEGs);绘制DEGs相关蛋白网络图,对其进行GO和KEGG功能富集分析并筛选枢纽基因,随后对枢纽基因行生存分析,选出与ESCA预后相关的基因并分析其在ESCA中的预后价值;最后绘制受试者工作特征曲线以评价其对ESCA的诊断价值。结果显示,共筛选出在ESCA与癌旁组织之间有显著差异表达的上调DEGs 620个,下调DEGs 668个。DEGs主要参与受体、泛素连接酶等复合物的形成,发挥GTP酶活性、磷脂结合等分子功能,参与调节细胞内物质转运、小分子代谢等生物过程。蛋白功能富集分析显示,这些蛋白主要富集在IL-17信号通路、TNF信号通路、Toll样受体信号通路、EB病毒感染、以及中性粒细胞胞外陷阱形成等通路上,参与ESCA的形成和发展过程。生存分析显示,KIF4A、RAD51AP1和CDKN3高表达的ESCA患者总生存率明显缩短(P均<0.05);同时,KIF4A、RAD51AP1和CDKN3诊断ESCA的曲线下面积分别为0.956、0.951和0.979,灵敏度和特异度均在80%以上;这三者的联合诊断模型ROC结果显示AUC达到0.979,灵敏度和特异度分别为0.914和1;表明KIF4A、RAD51AP1及CDKN3对ESCA具有单独或联合的辅助诊断价值。综上,KIF4A、RAD51AP1及CDKN3对ESCA具有较高的诊断效能,它们的表达升高与ESCA患者的预后可能密切相关,提示这3个基因有可能作为ESCA的辅助诊断和预后评估因子。

关键词：食道癌诊断预后