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基于间接波前整形的近红外二区荧光共聚焦成像研究

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中国光学（中英文） 2024年第1期17卷 150-159页

作者：谭天史天悦吴长锋彭洪尚中央民族大学理学院光子系统工程软件教育部工程研究中心北京100081 南方科技大学生物医学工程系广东深圳518055

生物组织散射引起的光学像差限制了光学系统的成像性能。本文研究了基于间接波前整形的近红外二区荧光共聚焦成像技术。首先,制备了高效率近红外二区荧光探针,降低该波段生物组织的散射有助于实现高对比度的活体组织成像。其次,研究了... 详细信息

生物组织散射引起的光学像差限制了光学系统的成像性能。本文研究了基于间接波前整形的近红外二区荧光共聚焦成像技术。首先,制备了高效率近红外二区荧光探针,降低该波段生物组织的散射有助于实现高对比度的活体组织成像。其次,研究了基于间接波前测量的自适应光学方法,将间接波前整形技术应用于激光扫描共聚焦显微系统中,以实现对生物组织引起的光学像差的测量与补偿,获得生物组织的高信噪比成像。最后,对基于间接波前整形的近红外二区荧光共聚焦成像系统开展了相关实验。实验结果表明,本系统对空气平板、散射介质和小鼠颅骨等产生的像差具有良好的补偿效果,最终信号强度较初始值分别提升了1.47、1.95和2.85倍,显著提升了最终的成像质量。

关键词：间接波前整形近红外二区成像共聚焦成像活体实验

基于可变形注意力transformer的胃肠癌病理图像细胞核自动分割方法

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复旦学报（医学版） 2024年第3期51卷 396-403页

作者：唐智贤李镇郭俏胡家祺王雪姚旭峰上海健康医学院医学影像学院医学影像技术教研室上海201318 上海理工大学健康科学与工程学院生物医学工程研究所上海200093 上海交通大学医学院附属瑞金医院病理科上海200025

目的使用深度学习算法实现胃肠癌病理图像的细胞核自动分割,辅助后续病理图像的定量分析。方法以2022年1月—2022年2月在上海交通大学医学院附属瑞金医院就诊的59例胃肠癌患者为研究对象,采用python和LabelMe对患者的病理图像进行数据... 详细信息

目的使用深度学习算法实现胃肠癌病理图像的细胞核自动分割,辅助后续病理图像的定量分析。方法以2022年1月—2022年2月在上海交通大学医学院附属瑞金医院就诊的59例胃肠癌患者为研究对象,采用python和LabelMe对患者的病理图像进行数据脱敏、图片切割和感兴趣区域标注,共纳入944张病理图像,标注了9703个细胞核。通过构建一种基于深度学习的新型语义分割模型,模型引入可变型注意力transformer(deformable attention transformer,DAT),实现了病理图像细胞核自动、精准、高效分割,并采用多种分割评价标准评估模型性能。结果模型分割结果的平均绝对误差值(mean absolute error,MAE)为0.1126,骰子系数(dice coefficient,Dice)为0.7215,其效果明显优于U-net基线模型,并领先于ResU-net++、R2Unet和R2AttUnet等模型,且分割结果相对稳定,泛化性好。结论本研究建立的分割模型能够精准识别并分割出病理图像中的细胞核,鲁棒性和泛化性较好,有助于在实际应用中辅助诊断。

关键词：深度学习模型病理图像细胞核分割胃肠癌诊断

CT形态学特征在多原发性肺癌及腺体前驱病变不同病理学分型中的价值

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中国医学计算机成像杂志 2024年第2期30卷 161-167页

作者：徐文北邱慎满王梓又鲍毓孙潇楠唐鑫张磊丁涛孟闫凯徐凯徐州医科大学附属医院医学影像科徐州221004 徐州医科大学医学影像学院徐州221004 江苏省医学影像与数字医学工程研究中心

目的:分析多原发性肺癌(MPLC)及腺体前驱病变的临床影像学特征,探讨CT形态学特征在不同病理学分型中的差异。方法:回顾性分析83枚结节经手术病理证实的患者临床及影像学资料。结节的影像学特征由人工智能肺结节分析软件自动获得,并由影... 详细信息

目的:分析多原发性肺癌(MPLC)及腺体前驱病变的临床影像学特征,探讨CT形态学特征在不同病理学分型中的差异。方法:回顾性分析83枚结节经手术病理证实的患者临床及影像学资料。结节的影像学特征由人工智能肺结节分析软件自动获得,并由影像科医生再次进行人工评估。评估的内容包括结节在肺内的分布、最大径、密度、边缘(毛刺、分叶)、内部有无空腔、胸膜牵拉及肿瘤的T分期和N分期。采用SPSS 22.0软件对数据进行统计分析。采用单因素方差分析比较不同病理学类型病灶最大径的差异,卡方检验比较不同病理类型CT形态学特征(结节类型、毛刺征、分叶征、胸膜牵拉、空腔)的差异。结果:37例患者中,女性占70.27%;仅有3例(8.11%)有吸烟史,所有患者均不合并肺气肿。29例(78.38%)患者具有2枚结节,8例(21.62%)患者同时检出2枚以上结节。所有病灶均为T1N0期。仅有4例(20.00%)患者癌胚抗原(CEA)水平升高。不典型腺瘤样增生(AAH)、原位腺癌(AIS)、微浸润腺癌(MIA)、浸润性腺癌(IAC)这四种不同病理学类型中,病灶最大径分别为(4.83±0.98)mm、(6.72±2.35)mm、(9.46±4.04)mm和(17.06±5.65)mm,差异有统计学意义(P=0.000)。纯磨玻璃结节(pGGN)、混合磨玻璃结节(mGGN)在不同病理类型间差异均有统计学意义(P值分别为0.000、0.006)。形态学特征中病灶毛刺征、分叶征、胸膜牵拉、空腔在四种不同病理类型组间差异均有统计学意义(P值均为0.000)。结论:MPLC及腺体前驱病变具有一定的临床影像学特征,利用病灶内是否含有磨玻璃密度及其形态学特征能够对病灶的病理学类型进行初步判断。

关键词：多原发肺癌腺癌计算机体层成像分层

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单域抗体标记技术及生物医学成像应用

中国激光 2024年

作者：周思妤罗云贺曾逸祺杨毅诚于永波吴长锋广东省先进生物材料实验室南方科技大学生物医学工程系

单域抗体是从骆驼科动物体内发现的一类能有效识别目标抗原的小抗体片段。相较于传统单克隆抗体，单域抗体具有分子量小、亲和力高、理化性质稳定、免疫原性低、组织穿透力强等特点，是发展造影剂和靶标药物的理想载体，在基础研究和临... 详细信息

单域抗体是从骆驼科动物体内发现的一类能有效识别目标抗原的小抗体片段。相较于传统单克隆抗体，单域抗体具有分子量小、亲和力高、理化性质稳定、免疫原性低、组织穿透力强等特点，是发展造影剂和靶标药物的理想载体，在基础研究和临床应用中吸引了众多关注。本文系统介绍了基于单域抗体的靶标探针在活细胞荧光成像、超分辨光学成像、活体荧光成像和核素成像等方面的研究和应用进展，并对单域抗体标记技术的未来发展和应用挑战进行了展望。

关键词：医学光学单域抗体纳米抗体生物医学成像荧光成像

吲哚氰绿和羽扇豆醇复合脂质体用于结肠癌细胞光-免疫协同灭活研究

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中国激光 2024年第3期51卷 127-137页

作者：秦奋张涵张澜姚翠萍王斯佳张镇西西安交通大学生命科学与技术学院生物医学光子学与传感研究所生物医学信息工程教育部重点实验室陕西西安710049

结肠癌已成为我国主要癌症发病种类之一,传统的治疗方法难以抑制其转移和复发。免疫疗法虽然可以通过机体免疫系统清除肿瘤组织,但肿瘤组织中的免疫抑制微环境,往往会导致效果不及预期。光学疗法,包括光热疗法(PTT)和光动力疗法(PDT),... 详细信息

结肠癌已成为我国主要癌症发病种类之一,传统的治疗方法难以抑制其转移和复发。免疫疗法虽然可以通过机体免疫系统清除肿瘤组织,但肿瘤组织中的免疫抑制微环境,往往会导致效果不及预期。光学疗法,包括光热疗法(PTT)和光动力疗法(PDT),不仅可以直接诱导肿瘤细胞凋亡和坏死,还能改善肿瘤组织中的免疫抑制环境,从而促进免疫细胞在肿瘤组织中的浸润和活性,提高免疫治疗效果。笔者创新性地利用吲哚氰绿(ICG)介导的光学疗法和天然免疫活性分子羽扇豆醇(Lupeol)对自然杀伤(NK)细胞免疫活性的提升作用实现光-免疫协同激活作用和抗肿瘤效果,通过纳米脂质体将ICG和羽扇豆醇整合得到Lip-Lupeol&ICG,并将其用于结肠癌细胞灭活研究。结果显示:Lip-Lupeol&ICG在通过两次间隔激光照射后可实现PTT和PDT的两次治疗作用,可将结肠癌细胞活性抑制至43.4%;与此同时,包裹的羽扇豆醇释放后可与光学疗法协同激活NK细胞活性,将结肠癌细胞活性进一步抑制至16.7%,为临床结肠癌治疗提供了一种新思路。

关键词：医用光学吲哚氰绿羽扇豆醇光动力疗法光热力疗法 NK细胞免疫疗法

腹部内脏脂肪组织CT衰减与冠状动脉狭窄程度的相关性研究

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中国医学计算机成像杂志 2024年第1期30卷 64-69页

作者：代岳张纯胡静徐凯徐州医科大学附属医院影像科徐州医科大学医学影像学院

目的:探讨冠心病患者腹部内脏脂肪组织CT衰减与冠状动脉狭窄程度的相关性。方法:收集2020年1月—2022年6月于徐州医科大学附属医院经冠状动脉CT血管成像(CCTA)诊断冠状动脉狭窄的患者197例,分析并记录患者的基本资料,利用腹部CT图像测... 详细信息

目的:探讨冠心病患者腹部内脏脂肪组织CT衰减与冠状动脉狭窄程度的相关性。方法:收集2020年1月—2022年6月于徐州医科大学附属医院经冠状动脉CT血管成像(CCTA)诊断冠状动脉狭窄的患者197例,分析并记录患者的基本资料,利用腹部CT图像测量腹部内脏脂肪面积(VAT area)、腹部内脏脂肪CT衰减(VAT CT attenuation),腹部皮下脂肪面积(SAT area)、腹部皮下脂肪CT衰减(SAT CT attenuation),评估上述指标与患者临床资料及冠状动脉狭窄程度的相关性。结果:冠状动脉不同狭窄组比较发现,年龄、体重指数(BMI)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL⁃C)、C反应蛋白(CRP)、糖尿病史、VAT area、VAT CT attenuation差异有统计学意义;对上述指标与冠状动脉狭窄程度进行Spearman相关性分析发现,冠状动脉狭窄程度与年龄、BMI、糖尿病史、VAT area均呈正相关,与VAT CT attenuation呈负相关。Logistic回归模型提示年龄、糖尿病及VAT area是冠状动脉中重度狭窄的独立危险因素,VAT CT attenuation是冠状动脉中重度狭窄的独立保护因素。对VAT area、VAT CT attenuation进行受试者工作特征(ROC)曲线分析发现,VAT area、VAT CT attenuation对冠状动脉中重度狭窄预测的曲线下面积分别是0.737、0.772,灵敏度分别为72.7%、75.8%,特异度分别为62.2%,63.3%。结论:VAT area、VAT CT attenuation能够从数量和质量两个方面较全面地评价腹部内脏脂肪,并且VAT area、VAT CT attenuation对冠状动脉中重度狭窄均具有一定的预测价值。

关键词：内脏脂肪冠状动脉狭窄 CT衰减脂肪面积

基于结合纳米技术的细菌用于肿瘤诊疗的研究进展

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中国生物制品学杂志 2024年第1期37卷 117-124,128页

作者：薛鑫(综述) 张英英王汉杰(审校) 天津大学生命科学学院天津300072 徐州医科大学医学影像学院江苏徐州221004

肿瘤诊疗始终是临床及基础科学的研究热点。近年,基于结合纳米技术的细菌已开发出多种肿瘤诊疗方法,与单纯的细菌诊疗方法比较,结合纳米技术的细菌诊疗方法可产生多重协同作用,从而提高肿瘤诊疗功效。将细菌的环境敏感性、趋向性、运动... 详细信息

肿瘤诊疗始终是临床及基础科学的研究热点。近年,基于结合纳米技术的细菌已开发出多种肿瘤诊疗方法,与单纯的细菌诊疗方法比较,结合纳米技术的细菌诊疗方法可产生多重协同作用,从而提高肿瘤诊疗功效。将细菌的环境敏感性、趋向性、运动性和低氧生长等特性与纳米技术的可增加难溶药物溶解度、促进药物溶酶体逃逸、避免网状内皮系统吞噬清除等特性有机结合,构建新型细菌微/纳米诊疗平台,可实现肿瘤的精准诊断及药物控释。本文就近年结合纳米技术的细菌用于肿瘤诊疗的研究进展及其面临的挑战和可能的解决方案作一综述,以期为推动肿瘤诊疗研究的快速发展提供参考。

关键词：细菌纳米技术肿瘤诊疗

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

声触诊弹性成像评估生物反馈电刺激治疗初产妇腹直肌分离效果

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中国医学影像技术 2024年第4期40卷 570-574页

作者：方文静马桂凤朱雯王欣徐灵菲齐永涛林秀梅潍坊医学院附属医院超声科山东潍坊261031 山东第二医科大学医学影像学院山东潍坊261053

目的观察声触诊弹性成像(STE)评估生物反馈电刺激治疗初产妇腹直肌分离(DRA)效果的价值。方法前瞻性纳入98例DRA初产妇,根据是否接受生物反馈电刺激治疗将其分为治疗组(n=48)及未治疗组(n=50);以50名健康未孕育龄期女性为对照组。比... 详细信息

目的观察声触诊弹性成像(STE)评估生物反馈电刺激治疗初产妇腹直肌分离(DRA)效果的价值。方法前瞻性纳入98例DRA初产妇,根据是否接受生物反馈电刺激治疗将其分为治疗组(n=48)及未治疗组(n=50);以50名健康未孕育龄期女性为对照组。比较治疗组与未治疗组产后42天与产后10周(即治疗1个疗程后)腹直肌间距离(IRD_(1)/IRD_(2))、6个位点杨氏模量(E_(1)/E_(2))及其均值(E_(mean-1)/E_(mean-2));以Pearson相关分析评估治疗组E_(mean-3)(E_(mean-2)与E_(mean-1)差值)与IRD_(3)(IRD_(2)与IRD_(1)差值)的相关性。结果治疗组IRD_(2)显著低于IRD_(1)(P学意义(P>0.05)。治疗组IRD_(3)、E_(mean-2)、E_(mean-3)及6个位点E_(2)均高于未治疗组(P均学意义(P均>0.05)且均低于对照组(P均生物反馈电刺激治疗早期初产妇DRA效果。

关键词：产次腹直肌超声检查电刺激前瞻性研究