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医疗康复机器人研究进展及趋势

中国科学院院刊 2015年第6期30卷 793-802页

作者：李光林郑悦吴新宇胡颖方鹏熊璟夏泽洋王灿中国科学院人机智能协同系统重点实验室深圳518055 中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所深圳518055 中国科学院深圳先进技术研究院先进集成技术研究所深圳518055

随着人们对医疗健康手段和过程提出的精准、微创、高效及低成本等方面的更高需求,医疗康复机器人技术也获得了各国的极大关注,并得到了日新月异的发展。目前医疗康复机器人主要用于外科手术、功能康复及辅助护理等方面,但随着重要技术... 详细信息

随着人们对医疗健康手段和过程提出的精准、微创、高效及低成本等方面的更高需求,医疗康复机器人技术也获得了各国的极大关注,并得到了日新月异的发展。目前医疗康复机器人主要用于外科手术、功能康复及辅助护理等方面,但随着重要技术的突破和进展,未来机器人技术有可能会应用到医疗健康的各个领域。医疗康复领域越来越倾向于人与机器自然、精准的交互,近年来,以人的智能和机器智能结合及人机交互为代表的技术突破使得人与机器之间的结合越来越紧密,借助人机交互技术和方法,将人的智能和机器智能结合起来,使二者优势互补、协同工作,并将在医疗康复方面孕育出重大的理论创新和技术方法突破。社会需求、技术革新和人机智能融合极大的促进了医疗康复机器人的发展。医疗康复机器人涉及人类生命健康的特殊领域,存在潜在的经济市场,已被多个国家列为战略性新兴产业,我国也需进一步大力开展医疗康复机器人的研发,推动该战略新兴产业的发展,以应对我国国民对健康服务的需求(医疗、康复及老龄化)。

关键词：医疗机器人康复机器人人机交互人机智能融合

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一种血氧饱和度检测芯片的低功耗设计新方法

微电子学 2011年第6期41卷 815-819页

作者：程亚宇李严张元亭中国科学院健康信息学重点实验室广东深圳518055 中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所广东深圳518055 香港中文大学生物医学工程联合研究中心

提出了一种血氧饱和度检测集成电路的低功耗设计新方法,采用先电流滤波再对数放大的前端处理思路简化电路结构、降低功耗,在相同检测条件下,使LED驱动脉冲电流占空比从原来的3%降为0.3%甚至更低,使占检测系统功耗主要部分的LED模块功耗... 详细信息

提出了一种血氧饱和度检测集成电路的低功耗设计新方法,采用先电流滤波再对数放大的前端处理思路简化电路结构、降低功耗,在相同检测条件下,使LED驱动脉冲电流占空比从原来的3%降为0.3%甚至更低,使占检测系统功耗主要部分的LED模块功耗降为原来的1/10甚至更低。检测电路包括电流滤波器、对数跨阻放大器、电流模比值运算电路。仿真结果表明,在1.8V电源电压下,输入电流为2.7～15μA时,芯片总消耗电流仅为22～80μA。

关键词：血氧饱和度集成电路低功耗电流模

MRI定量分析颈动脉粥样硬化斑块脂质坏死核:与手术病理对照

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中国医学影像技术 2017年第1期33卷 21-24页

作者：尹安雨张娜何品夏军深圳市第二人民医院深圳大学第一附属医院放射科广东深圳518053 中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所保罗.C.劳特伯生物医学成像研究中心广东深圳518055

目的探讨MRI定量分析颈动脉斑块内脂质坏死核心(LRNC)的准确性。方法对19例颈动脉内膜剥脱术(CEA)患者术前行MR颈动脉检查,于MRI图像和病理组织学切片上分别测量LRNC的大小,计算其所占总管壁面积的百分比,分析两者的相关性。结果共151个... 详细信息

目的探讨MRI定量分析颈动脉斑块内脂质坏死核心(LRNC)的准确性。方法对19例颈动脉内膜剥脱术(CEA)患者术前行MR颈动脉检查,于MRI图像和病理组织学切片上分别测量LRNC的大小,计算其所占总管壁面积的百分比,分析两者的相关性。结果共151个MRI图像层面与患者的病理组织学区域相匹配,MRI与组织学测得LRNC占总管壁面积的百分比分别为(20.64±9.03)%和(18.65±9.49)%,两者具有中-高度相关性(r=0.69,P<0.001)。结论MRI可定量测量颈动脉斑块内LRNC,有助于预测斑块的稳定性。

关键词：颈动脉斑块,粥样硬化磁共振成像病理学

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利用深度学习扩展双光子成像视场

中国激光 2023年第9期50卷 72-81页

作者：李迟件姚靖高玉峰赖溥祥何悦之齐苏敏郑炜曲阜师范大学网络空间安全学院山东济宁273100 中国科学院深圳先进技术研究院生物医学光学与分子影像研究中心广东深圳518055 香港理工大学生物医学工程系中国香港999077 香港理工大学深圳研究院广东深圳518055

双光子成像技术已被广泛应用于活体肿瘤成像、神经功能成像以及大脑疾病研究等领域,但双光子成像视场较小(视场直径一般在1 mm以内),限制了其进一步应用。虽然通过特殊的光学设计或者自适应光学技术能够有效增大视场,但复杂的光路设计... 详细信息

双光子成像技术已被广泛应用于活体肿瘤成像、神经功能成像以及大脑疾病研究等领域,但双光子成像视场较小(视场直径一般在1 mm以内),限制了其进一步应用。虽然通过特殊的光学设计或者自适应光学技术能够有效增大视场,但复杂的光路设计、高昂的器件成本以及繁琐的操作过程限制了这些技术的推广。提出了一种利用深度学习技术替代自适应光学技术扩展双光子成像视场的新思路,在低成本(无须特殊物镜,无须相位补偿装置)、易操作的前提下实现了大视场双光子成像。设计了一种适用于光学显微系统中扩展双光子成像视场的nBRAnet网络框架,为使该网络框架可以更好地利用特征图信息,在该框架中引入残差模块和空间注意力机制,同时去除了数据归一化处理,以增加图像对比度信息。实验结果表明:所提深度学习方法可以有效地代替自适应光学技术,增强扩展视场中的精细结构特征,并恢复扩展视场的成像分辨率和信噪比,使双光子成像视场直径扩展到3.46 mm,峰值信噪比超过27 dB。深度学习方法具有成本低、操作简单、图像增强效果显著等特点,有望为跨区域脑成像或全脑成像提供一种经济实用的方案。

关键词：显微深度学习自适应光学大视场双光子成像

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一种适用于医学领域的频率可调滤波器

电路与系统学报 2013年第1期18卷 229-231,217页

作者：李严陆云张元亭中国科学院健康信息学重点实验室广东深圳518055 中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所广东深圳518055 香港中文大学生物医学工程联合研究中心

本文提出了适用于医学领域的R-MOSFET-C滤波器,采用MOSFET代替传统RC有源滤波器中的电阻,实现可调、超低截止频率。该滤波器采用UMC 0.13 m CMOS工艺,电源电压为1.2V。仿真结果显示,当外部可调电压,即MOSFET的栅电压在0.6V到0.84V之间... 详细信息

本文提出了适用于医学领域的R-MOSFET-C滤波器,采用MOSFET代替传统RC有源滤波器中的电阻,实现可调、超低截止频率。该滤波器采用UMC 0.13 m CMOS工艺,电源电压为1.2V。仿真结果显示,当外部可调电压,即MOSFET的栅电压在0.6V到0.84V之间变化时,截止频率可随之在0.2Hz到292.8Hz之间变化。

关键词： R-MOSFET-C滤波器可调截止频率超低截止频率

甲氨蝶呤聚乳酸或聚乙交酯丙交酯纳米粒的制备及其特性

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中国医院药学杂志 2009年第22期29卷 1923-1926页

作者：郑明彬龚萍杨雪梅贾振斌吴喜仁梅俊广东医学院化学教研室广东东莞523808 中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所广东深圳518054

目的：制备甲氨蝶呤聚乳酸（PLA）或聚乙交酯丙交酯（PLGA）纳米粒并研究其性质。方法：以生物相容性好的PLA或PLGA为载体，采用溶剂挥发法发展了一类新的甲氨蝶呤（MTX）纳米制剂的方法。结果：PLA或不同的单体比（L／G，共聚物中乳酸... 详细信息

目的：制备甲氨蝶呤聚乳酸（PLA）或聚乙交酯丙交酯（PLGA）纳米粒并研究其性质。方法：以生物相容性好的PLA或PLGA为载体，采用溶剂挥发法发展了一类新的甲氨蝶呤（MTX）纳米制剂的方法。结果：PLA或不同的单体比（L／G，共聚物中乳酸与乙醇酸的质量比）的PLGA的MTX制剂的平均粒径在180～210nm之间，多分散系数在0．300附近，Zeta电位小于-18．0mV；通过该方法制备的MTX纳米制剂的包封率高，具有明显的缓释作用。结论：本研究为开发MTX新型纳米制剂提供了实验依据。

关键词：甲氨蝶呤纳米粒聚乳酸聚乙交酯丙交酯

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生物合成科技与应用的监管

科学通报 2023年第19期68卷 2457-2469页

作者：陈大明朱成姝汪哲李德茂尤晓颜熊燕赵国屏中国科学院上海营养与健康研究所中国科学院上海生命科学信息中心上海200031 中国科学院大学北京101408 中国科学院天津工业生物技术研究所天津300308 中国科学院上海营养与健康研究所中国科学院计算生物学重点实验室生物医学大数据中心上海200031 中国科学院分子植物科学卓越创新中心上海200032 河南科技大学食品与生物工程学院洛阳471023

以生物体系为工具合成物质的生物合成技术,既是生物技术的重要组成,经历了从传统向现代的跨越;也是生物技术的重要出口,在食品、医药、化工等产业领域发挥着重要作用.合成生物学的兴起促进了生物合成技术及相关产业的变革.与基因工程技... 详细信息

以生物体系为工具合成物质的生物合成技术,既是生物技术的重要组成,经历了从传统向现代的跨越;也是生物技术的重要出口,在食品、医药、化工等产业领域发挥着重要作用.合成生物学的兴起促进了生物合成技术及相关产业的变革.与基因工程技术相比,合成生物学技术会聚程度更高、赋能能力更强、产品类型更多,给现有监管体系带来的挑战也更大.如何科学有效地监管生物合成技术的研发与应用,使之在保障人民健康、保护环境、维护社会稳定的前提下,加速赋能技术研发和产业转化,已成为不可回避的紧迫问题.本文回顾了传统生物技术到近代生物技术,再到现代生物技术的三个阶段中生物合成监管的发展历史,系统梳理了生物合成监管的内涵;选取医药、传染病防控、食品和环境四个典型应用场景中的案例,就新技术、新产品带来的监管挑战进行了分析.最后,提出了明确监管政策衔接、调整、突破或创新的重点,开发科学评估的工具、标准和方法,建立综合治理与科学传播体系等针对性建议.

关键词：生物合成合成生物学监管科学治理体系

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预防及治疗激素性股骨头坏死的动物模型及实验研究进展

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中华骨科杂志 2019年第23期39卷 1462-1469页

作者：王新峦郑力真曹会娟秦岭中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所转化医学研究与发展中心 518055 香港中文大学骨科骨骼肌肉研究实验室

激素性股骨头坏死是由长期或大量使用类固醇激素而引起的一种非创伤性骨坏死.激素性股骨头坏死晚期通常会发生股骨头塌陷,需要进行关节置换手术.患者不仅要支付昂贵的治疗费用,还面临术后无菌性松动的风险.为延缓股骨头塌陷,在激素性股... 详细信息

激素性股骨头坏死是由长期或大量使用类固醇激素而引起的一种非创伤性骨坏死.激素性股骨头坏死晚期通常会发生股骨头塌陷,需要进行关节置换手术.患者不仅要支付昂贵的治疗费用,还面临术后无菌性松动的风险.为延缓股骨头塌陷,在激素性股骨头坏死早期和中期进行保髋治疗具有重要的临床意义.合适的动物模型对研究激素性股骨头坏死的发病机制、评价药物预防和治疗效果至关重要.本文针对激素性股骨头坏死动物模型、预防及治疗激素性股骨头坏死的实验研究进行文献回顾.家兔模型常用于激素性股骨头坏死的病因学及病理学研究,可用于研究药物对激素性股骨头坏死发病率的影响,还可用于评价药物在激素性股骨头坏死中期对成骨性修复的改善作用,进而预测药物防治股骨头塌陷的效果.四足动物的股骨头解剖结构和受力特征与人类不同,不能发展为股骨头塌陷.双足动物中鸵鸟激素性股骨头坏死塌陷模型,可用于评价髓芯减压术联合活性可降解骨修复材料的应用降低股骨头塌陷率方面的治疗效果.基于对激素性股骨头坏死常用动物模型及在此基础上探索病理生理学特征的文献回顾,提示长期或大剂量应用激素早期使用药物干预可有效降低骨坏死发生率,激素性股骨头坏死中期行髓芯减压术联合组织工程技术可降低股骨头塌陷的风险,为股骨头坏死保髋治疗提供思路.

关键词：股骨头塌陷组织工程技术关节置换手术骨坏死动物模型病理生理学股骨头坏死类固醇激素

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生物医学信号采集的多通道模拟前端集成电路

中国生物医学工程学报 2010年第2期29卷 283-287,304页

作者：张金勇李斌王磊华南理工大学电子与信息学院广州510641 中科院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所深圳518055

提出并设计一款基于生物医学信号采集的多通道模拟前端集成电路(IC)。该混合信号集成电路包含增益可调仪表运算放大器、高灵敏度电流-电压转换器、基准源,以及8位逐次逼近式模数转换器(SAR ADC)。整个芯片采用SMIC混合信号0.18μm CMOS ... 详细信息

提出并设计一款基于生物医学信号采集的多通道模拟前端集成电路(IC)。该混合信号集成电路包含增益可调仪表运算放大器、高灵敏度电流-电压转换器、基准源,以及8位逐次逼近式模数转换器(SAR ADC)。整个芯片采用SMIC混合信号0.18μm CMOS 1P6M的工艺制作,核心电路的芯片面积为1.36 mm2。芯片测试结果显示:该芯片在1.8 V单电源的供电电压下,共模抑制比大于100 dB,可调增益范围为30～70 dB,输入失调电压小于97μV,其中ADC的微分非线性(DNL)和积分非线性(INL)分别为-1/+1.4和-2/+2 LSB,增益可调仪表运算放大器以及ADC的功耗分别是387μW和704μW。

关键词：生物医学电路与系统模拟前端仪表运算放大器生理信号采集