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儒医探赜

中华中医药杂志 2024年第4期39卷 2050-2053页

作者：刘亚楠姚鹏宇李媛祝金旭滨州医学院烟台264000 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所山东工程技术研究室济南250102 山东中医药大学济南250355

中医学根植于中华文化深厚的土壤之中,儒家文化在中医学发展中影响深远,而儒医则为儒学与医学碰撞形成的独特医学群体和学术流派。明理知意,对儒医的内涵进行界定并将其类别予以明确。溯源析流,对儒医及儒医学派的形成和发展脉络进行梳... 详细信息

中医学根植于中华文化深厚的土壤之中,儒家文化在中医学发展中影响深远,而儒医则为儒学与医学碰撞形成的独特医学群体和学术流派。明理知意,对儒医的内涵进行界定并将其类别予以明确。溯源析流,对儒医及儒医学派的形成和发展脉络进行梳理;挖掘医道文脉传承,介绍儒医的学派特点;与时偕行,明确儒医文化对于当代中医药发展的潜在价值。儒医文化在繁荣学派、解析医理、塑造精神、培育人才等方面发挥重要作用,对于推动当代中医药事业高质量发展具有重要意义。

关键词：儒医界定发展脉络学术特点儒学中医学

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线扫式拉曼光谱仪的研制与生物医学应用进展

光散射学报 2024年第3期36卷 320-329页

作者：李逸凡李小强齐向东胡慧杰宋一之中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215613 中国科学技术大学生物医学工程学院(苏州) 安徽合肥230026

拉曼光谱技术是一种无损、高灵敏的分子成分检测技术,近年来在众多领域得到广泛应用,但由于逐点扫描的观测方式耗时较长,限制了在大面积样品拉曼扫描和成像中的应用。线扫式拉曼光谱通过线形激发光照明、同步采集线形样本区域拉曼信号... 详细信息

拉曼光谱技术是一种无损、高灵敏的分子成分检测技术,近年来在众多领域得到广泛应用,但由于逐点扫描的观测方式耗时较长,限制了在大面积样品拉曼扫描和成像中的应用。线扫式拉曼光谱通过线形激发光照明、同步采集线形样本区域拉曼信号的方式,相对于点扫式拉曼光谱仪成像速率获得了若干数量级的提升,从而使大面积、大数量样本具有时效性的拉曼光谱观测成为可能。本文对线扫式拉曼光谱仪的原理、搭建方式、系统结构和特点做了简要介绍,综述了其在细胞、组织观测等方面的应用进展,并对线扫式拉曼光谱性能改进及功能拓展技术进行了展望。

关键词：拉曼光谱线扫细胞成像生物医学

基于光谱分析的AMOLED蓝光危害与节律效应随年龄变化研究

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光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 36-43页

作者：杨超普方文卿吴庆丰李春李晓龙商洛学院化学工程与现代材料学院陕西商洛726000 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所江苏苏州215123 南昌大学国家硅基LED工程技术研究中心江西南昌330047

当前光生物安全研究多针对光谱分布恒定的人工照明,且较少考虑人眼透射率随年龄变化的影响。未来20年AMOLED可能将逐步成为智能手机的主流显示屏。为了探索AMOLED的蓝光危害与节律效应与使用者年龄的关系,为AMOLED个性化设计及使用提供... 详细信息

当前光生物安全研究多针对光谱分布恒定的人工照明,且较少考虑人眼透射率随年龄变化的影响。未来20年AMOLED可能将逐步成为智能手机的主流显示屏。为了探索AMOLED的蓝光危害与节律效应与使用者年龄的关系,为AMOLED个性化设计及使用提供理论参考,我们根据CIE 203-2012A给出的人眼透射率随年龄变化的函数表达式,得到了11个不同年龄(1—100岁,每间隔10岁)人眼透射率。采集了6个不同色温(2 300、 2 700、 3 400、 4 100、 5 000和6 500 K)AMOLED 380~780 nm可见光波段的原始光谱分布数据,对不同色温下AMOLED的原始光谱分布数据进行归一化处理,由不同色温下AMOLED的归一化光谱分布数据乘以不同年龄人眼透射率,得到不同年龄下不同色温AMOLED在人眼视网膜上的有效光谱分布。利用人眼视网膜有效光谱分布,代替蓝光危害因子与节律因子计算公式中的原始光谱分布,计算了AMOLED在不同年龄人眼视网膜上有效光谱分布的蓝光危害因子与节律因子。通过高质量函数拟合分析,研究了AMOLED的蓝光危害与节律效应随年龄变化。研究分析结果表明:AMOLED的蓝光危害与节律效应均随使用者年龄的增大而降低;对于色温为6 500 K的AMOLED,使用者年龄由1岁增加至100岁,视网膜有效光谱的蓝光危害因子与节律因子分别降低为原来的0.290 7和0.403 8倍;当年龄大于40岁时,各色温的蓝光危害因子与节律因子随年龄增加而降低的速度均明显加快;6个不同色温下,40—100岁的蓝光危害因子与节律因子随年龄增加而降低的平均速度,分别是1—40岁的2.748 2和2.993 3倍;当年龄由1岁增加至100岁,6个色温的平均蓝光危害因子与平均节律因子分别下降为原来的0.305 6和0.452 0倍。由以上结果知:AMOLED对年轻人的蓝光危害与节律效应较大,特别是年龄小于40岁的年轻使用者,应减少使用时间,注意蓝光危害与节律效应;蓝光危害受年龄的影响大于节律效应;该结论可为相关研究提供一定的理论参考。

关键词：光谱分析 AMOLED 光生物安全蓝光危害节律效应年龄

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一种上肢康复机器人及其康复评估应用研究

机械设计与制造 2024年

作者：张明亮欧阳睿智郭立泉熊大曦中国科学技术大学苏州生物医学工程学院(苏州)生命科学与医学部中国科学院苏州生物医学工程技术研究所苏州市相城人民医院

针对由脑卒中等疾病引起的上肢运动障碍患者，设计了一种桌面式上肢康复机器人，实现辅助患者进行主被动康复训练。采用PID控制器、模糊PID控制器对电机输出推力、转角和转速进行控制，并开展了控制系统验证实验。同时，搭建了一个基于... 详细信息

针对由脑卒中等疾病引起的上肢运动障碍患者，设计了一种桌面式上肢康复机器人，实现辅助患者进行主被动康复训练。采用PID控制器、模糊PID控制器对电机输出推力、转角和转速进行控制，并开展了控制系统验证实验。同时，搭建了一个基于神经网络的上肢运动功能评估模型，对患者的运动功能进行量化评分。邀请医师对患者上肢的运动功能进行评分，并将医师评分与模型评分进行对比。实验结果表明，电机输出推力、转角和转速控制系统从激励到稳定的时间分别为0.61s，0.67s和0.32s，超调量均为0。所提出的评估模型评分与医师评分的误差绝对值均值为2.47。评估模型准确率为82.86%，模型评分与医师评分相关系数为0.989。所提出的上肢康复机器人及上肢运动功能评估模型具有较大的临床应用价值。

关键词：脑卒中运动障碍机器人康复训练运动评估神经网络

2.79μm高速转镜调Q Er,Cr:YSGG纳秒窄脉冲激光器

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光学精密工程 2024年第8期32卷 1122-1129页

作者：朱永斌马圣洁程庭清王礼陈月明江海河安徽医科大学生物医学工程学院安徽合肥230032 中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所安徽合肥230031 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

转镜调Q无插入损耗,是获得窄脉冲、高峰值功率输出激光的直接方式。纳秒脉冲需要使用高速转镜调Q,并精准控制电机转速与氙灯放电延时,以使激光介质上能级粒子数反转最大,获得最大激光能量输出。本文设计了以Arduino mega 2560单片机为... 详细信息

转镜调Q无插入损耗,是获得窄脉冲、高峰值功率输出激光的直接方式。纳秒脉冲需要使用高速转镜调Q,并精准控制电机转速与氙灯放电延时,以使激光介质上能级粒子数反转最大,获得最大激光能量输出。本文设计了以Arduino mega 2560单片机为核心的高速转镜调Q控制系统,通过精确单片机解析串口屏指令控制激光电源的充放电和高速电机启停,同时通过对转镜脉冲信号整合降频控制氙灯放电时刻,实现对延迟时间的精准控制,实现了灯泵Er,Cr:YSGG激光纳秒窄脉冲调Q输出。在5 Hz重复频率下,转镜转速为650 r/s时,获得的最高单脉冲激光能量为45.7 mJ、脉冲宽度为86.2 ns,相应的峰值功率为530.2 kW。

关键词：转镜调Q 固体激光器 Er Cr:YSGG激光 Arduino 氙灯泵浦

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基于半桥结构的双极性脉冲电源的研究

强激光与粒子束 2024年第2期36卷 28-34页

作者：潘英进熊奕鸣李孜姜松饶俊峰上海理工大学机械工程学院上海200093 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163 国网物资有限公司北京100120

为了满足脉冲电场消融的应用需求,解决单极性脉冲电场分布不均匀的问题,研制了一台基于半桥结构的主电路、具有纳秒级前沿的高重复频率双极性亚微秒高压脉冲电源。该脉冲电源由FPGA提供控制信号,经过驱动芯片放大控制信号后,利用光耦隔... 详细信息

为了满足脉冲电场消融的应用需求,解决单极性脉冲电场分布不均匀的问题,研制了一台基于半桥结构的主电路、具有纳秒级前沿的高重复频率双极性亚微秒高压脉冲电源。该脉冲电源由FPGA提供控制信号,经过驱动芯片放大控制信号后,利用光耦隔离驱动多个SiC MOSFET。驱动电路所需元器件较少,信号控制时序简单,可提供负压偏置,使开关管可靠关断,提高了电路的抗电磁干扰能力,使电源能稳定运行。通过电阻负载实验,对比分析了不同栅极电阻对驱动电压的影响,驱动电压上升沿时间越短对应的双极性高压脉冲前沿越快。实验结果表明:所设计的高频双极性脉冲电源在100Ω纯阻性负载上能够稳定产生重复频率双极性纳秒脉冲,输出电压0~±4 kV可调,脉宽0.2~1.0μs可调,正负脉冲相间延时0~1 ms可调,上升沿和下降沿60~150 ns之间。该双极性脉冲电源电路设计结构紧凑,能满足应用的参数需求。

关键词：双极性脉冲脉冲电源高重复频率功率MOSFET 光耦隔离

基于自监督预训练和多任务学习的肺腺癌无复发生存期预测

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生物医学工程学杂志 2024年第2期41卷 205-212页

作者：胡伦瑜夏威李琼高欣中国科学技术大学生命科学与医学部生物医学工程学院(苏州) 合肥230026 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163 中山大学肿瘤防治中心影像科广州510060 济南国科医工科技发展有限公司济南250101

计算机断层成像(CT)是肺腺癌诊断与评估的重要工具,利用CT图像预测肺腺癌患者手术后的无复发生存期(RFS)对于术后治疗方案的制定具有重要意义。针对CT图像的肺腺癌RFS精准预测难题,本文提出了一种基于自监督预训练和多任务学习的肺腺癌... 详细信息

计算机断层成像(CT)是肺腺癌诊断与评估的重要工具,利用CT图像预测肺腺癌患者手术后的无复发生存期(RFS)对于术后治疗方案的制定具有重要意义。针对CT图像的肺腺癌RFS精准预测难题,本文提出了一种基于自监督预训练和多任务学习的肺腺癌RFS预测方法。采用“图像变换—图像恢复”的自监督学习策略,在公开肺部CT数据集上对3D-UNet网络进行自监督预训练解析肺部图像的通用视觉特征,通过分割与分类的多任务学习策略进一步优化网络特征提取能力,引导网络提取与RFS相关的图像特征,同时设计多尺度特征聚合模块以充分聚合多尺度的图像特征,最后借助前馈神经网络预测肺腺癌RFS风险评分。通过十折交叉验证评估所提方法的预测性能。结果显示,所提方法预测RFS的一致性指数(C-index)与预测三年内是否复发的曲线下面积(AUC)分别达到0.691±0.076与0.707±0.082,预测性能优于现有方法。综上,本研究所提方法在肺腺癌患者RFS预测方面表现出潜在的优越性,有望为个体化治疗方案的制定提供可靠依据。

关键词：计算机断层成像肺腺癌术后复发自监督学习多任务学习

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儒医的历史沿革、研究进展与思考感悟

中华中医药杂志 2024年第3期39卷 1135-1139页

作者：刘亚楠姚鹏宇张晓晴林智善于东林滨州医学院烟台264000 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所山东工程技术研究室济南250102 济南国科医工科技发展有限公司济南250102

中医学根植于中华文化深厚的土壤中,而儒家文化在中医学的形成、发展中意义重大。儒医为儒学与医学碰撞形成的独特医学群体和学术流派,在中医学发展的漫长历史中贡献巨大,影响深远。文章梳理儒医的历史沿革并对儒医现代研究成果进行归... 详细信息

中医学根植于中华文化深厚的土壤中,而儒家文化在中医学的形成、发展中意义重大。儒医为儒学与医学碰撞形成的独特医学群体和学术流派,在中医学发展的漫长历史中贡献巨大,影响深远。文章梳理儒医的历史沿革并对儒医现代研究成果进行归纳和总结,分析思考后提出意见及建议。经文献梳理发现,儒医历经萌芽、奠基、形成、发展和完善等5个阶段,逐步形成特色鲜明、体系完善的医学群体和流派。目前学界关于儒医的现代研究,主要集中在儒医价值观、儒医成长规律、儒医学术特色、地方性儒医群体、不同历史时期儒医现象、儒医文化意义研究等方面。为进一步推动儒医文化高质量发展,应辩证看待儒医文化的影响、充分汲取优秀儒医文化的能量、弘扬新时代儒医精神、深化儒医理论体系研究和推动儒医文化的国际传播。

关键词：儒医历史沿革研究进展思考感悟

基于联合学习和多级小波金字塔的MRI-TRUS图像配准方法

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计算机工程 2024年

作者：蒋宏贵胡冀苏钱旭升郑毅周志勇戴亚康徐州医科大学医学影像学院中国科学院苏州生物医学工程技术研究所

磁共振图像和经直肠超声图像的配准是将术前磁共振图像配准术中超声图像上，结合两种模态图像的优势，快速的定位病灶区域，在辅助诊断、穿刺、术中导航等医学手术问题中起重要作用。由于这两种图像模式之间固有的表征差异，具有显著的... 详细信息

磁共振图像和经直肠超声图像的配准是将术前磁共振图像配准术中超声图像上，结合两种模态图像的优势，快速的定位病灶区域，在辅助诊断、穿刺、术中导航等医学手术问题中起重要作用。由于这两种图像模式之间固有的表征差异，具有显著的强度失真和变形，因此在这两种图像模式之间寻找精确的密集对应仍然是一个挑战。针对以上挑战，提出了一种基于联合学习和多级小波金字塔的弱监督可变形配准网络框架来对磁共振图像和经直肠超声图像进行对齐。联合学习是基于预训练的半监督分割网络和配准网络组成的框架，在联合学习框架中分割网络和配准网络继续交替训练，分割网络为配准网络提供前列腺标签约束全局配准，有效的解决了配准网络中标签不足的问题；多级小波金子塔是采用多分辨小波构成的配准网络，小波金子塔生成的多尺度图像过滤了噪声并减小了两种模式图像之间的表征差异，提高配准网络学习多尺度特征的能力，并在配准网络中设计多尺度特征融合模块对特征进行更进一步筛选，为配准提供局部密集对应。此外配准网络提供的形变分割图像和分割标签混合原有的人工标注标签和图像及其分割网络生成的伪标签和其图像放入分割网络继续训练，进一步提高多模态图像分割的性能。在642例公开前列腺磁共振图像和经直肠超声图像活检数据集上的实验结果显示，提出的配准方法达到最优的DSC值、Hd95值、MI值和SSIM值，分别是81.05%±1.77%、12.83±1.49（mm）、18.12%±4.63%和27.12%±4.63%，优于对比的传统配准方法和先进的深度学习配准方法。此外提出方法的平均配准时间为0.18（±0.02）s，比传统的方法提升了近400倍。实验结果证明了提出的配准算法能够准确实时的估计前列腺磁共振图像和经直肠超声图像之间的形变场，具有更高的配准精度和配准速度。

关键词：联合学习多级小波金字塔可变形配准多尺度特征融合模块半监督分割