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基于深度学习的骨髓细胞图像分类研究

基因组学与应用生物学 2024年

作者：王海宝刘红岩魏志周省邦龙子晴元绍钰尹森炎张克智高恩双南宁师范大学物理与电子学院广西信息功能材料与智能信息处理重点实验室山东省第二人民医院消化内科南宁师范大学环境与生命科学学院

当前造血系统疾病的诊治面临着诸多挑战，其中对骨髓细胞形态与数量的精确分析是实现准确诊断的关键环节。传统的检查手段主要依赖人工操作，效率和精度受到制约，难以满足现代医疗诊断的严苛要求。针对骨髓细胞图像分类的挑战，本文利... 详细信息

当前造血系统疾病的诊治面临着诸多挑战，其中对骨髓细胞形态与数量的精确分析是实现准确诊断的关键环节。传统的检查手段主要依赖人工操作，效率和精度受到制约，难以满足现代医疗诊断的严苛要求。针对骨髓细胞图像分类的挑战，本文利用深度学习技术，优选了Vision Transformer（ViT）作为基础模型，对其分类进行深入研究。为进一步优化模型的分类性能，创新设计了一个基于卷积的Input Embedding模块。该模块巧妙地结合了卷积神经网络的优势和注意力机制的长处，从而更有效地捕捉和编码骨髓细胞图像中的关键特征。通过融合Input Embedding模块，改进后的模型（Rc-ViT）在处理各种骨髓细胞图像时展现出了更高的精确度。实验结果表明，与原ViT模型相比，Rc-ViT的准确度提升了2.49%，性能显著增强。特别是在处理数据量较少的细胞类别时，精确率和召回率分别提升了6.00%和13.00%，不仅验证了该方法在增强模型对少数类别细胞识别上的有效性，而且减少了数据量不足对特征学习的影响。此外，该模型在细胞分类的准确性和一致性方面也取得了显著进步，为医疗诊断的可靠性和重复性提供了有力支持。

关键词：深度学习骨髓细胞图像 Vision Transformer模型注意力机制

基于秀丽隐杆线虫运动模型的延寿功效及其相关机制研究进展

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体育科学 2024年第5期44卷 84-96,F0003页

作者：原阳陈炳奥张加豪班伟康曲阜师范大学体育科学学院山东曲阜273165

秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,以下简称“线虫”)在遗传物质上与人类具有同源性,且具有易操作、生命周期短、荧光标记易观察、基因背景清晰等特点,适合应用于构建运动模型并探究相关机制。在应用线虫运动模型的研究中,探讨了运... 详细信息

秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,以下简称“线虫”)在遗传物质上与人类具有同源性,且具有易操作、生命周期短、荧光标记易观察、基因背景清晰等特点,适合应用于构建运动模型并探究相关机制。在应用线虫运动模型的研究中,探讨了运动与寿命之间的联系。线虫运动实验的干预实施方式方便简捷、易于操作,具体包括神经元控制、挖掘实验、游泳实验以及物理性运动刺激等。在应用层面,研究着重梳理了微流控等创新技术的可行性。在机制层面,基于已有证据总结了运动延寿功效产生的潜在途径,明确了线虫作为人类寿命的模式化翻版,对比现有其他常见运动模型发现,线虫模型具备更为清晰的生物学背景。此外,线虫模型能够提供跨代遗传现象的直观证据,有助于理解运动抗衰老的长期效应,为探索运动在人类健康寿命延长中的作用提供了新视角和实验模型。

关键词：秀丽隐杆线虫运动模型寿命跨代遗传

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基于最优值搜索框架的CT序列图像肝脏分割

计算机学报 2016年第7期39卷 1477-1489页

作者：李登旺王杰陈进琥李洪升山东师范大学物理与电子科学学院生命与健康研究院山东省医学物理图像处理技术省级重点实验室济南250014 济南大学信息科学与工程学院济南250022 山东省肿瘤医院放疗科济南250117

显式模型下建立的肝脏分割算法受适用条件的限制,不能有效地控制分割进程,制约了算法鲁棒性和泛化能力的提高.针对这一问题,该文提出了一个新的方法,将肝脏分割问题转化为隐式函数最优值搜索,依据图像实际数据和先验形状信息有效地控制... 详细信息

显式模型下建立的肝脏分割算法受适用条件的限制,不能有效地控制分割进程,制约了算法鲁棒性和泛化能力的提高.针对这一问题,该文提出了一个新的方法,将肝脏分割问题转化为隐式函数最优值搜索,依据图像实际数据和先验形状信息有效地控制分割进程,以迭代搜索策略得到肝脏的最优分割结果.每一个迭代步骤由两部分组成:首先,利用MRF(Markov Random Field)实现已有肝脏轮廓邻域的局部再分割,重新调整肝脏轮廓;然后,利用先验形状稀疏表示调整后的形状,有效地修正噪声、边界模糊等因素引起的错误分割,并将修正后的肝脏轮廓用于下一轮局部再分割.肝脏分割结果在迭代过程中不断逼近真实值.为了提高形状稀疏表示的计算精度和速度,该文改进了相关技术细节,提出了动态字典生成策略,并利用混合粒子群算法求解稀疏表示方程.与金标准相比,该文所提算法在边界模糊、对比度低、存在大量其他干扰组织区域等不利因素的情景中,其分割精度(Volume Overlap Percentage,VOE)可达到90%以上.

关键词：肝脏分割最优值搜索稀疏表示马尔可夫随机场混合粒子群

CT影像组学在指导肺癌精准放疗中的应用进展

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中国肿瘤临床 2018年第2期45卷 92-96页

作者：路玉昆巩贯忠仇清涛尹勇山东师范大学物理与电子科学学院生命与健康研究院山东省医学物理图像处理技术省级重点实验室济南市250358 山东大学附属山东省肿瘤医院放射物理技术科

肺癌的精确诊断、放疗敏感性和正常组织放射性损伤的准确预测是实现肺癌精准放疗的必要前提。影像组学(radiomics)作为肺癌精准治疗发展史上一个具有里程碑意义的辅助工具,可以通过应用自动和半自动算法对肺癌影像资料的感兴趣区域提取... 详细信息

肺癌的精确诊断、放疗敏感性和正常组织放射性损伤的准确预测是实现肺癌精准放疗的必要前提。影像组学(radiomics)作为肺癌精准治疗发展史上一个具有里程碑意义的辅助工具,可以通过应用自动和半自动算法对肺癌影像资料的感兴趣区域提取大量影像特征,寻找这些特征与临床诊疗数据之间的深层关系,揭示肺癌的发生、发展及临床转归规律。影像组学可以无创获取肺部肿瘤整体异质性信息,在良恶性肺结节的判定、肿瘤基因表型和放疗反应的预测等方面具有巨大临床应用潜能。本文就CT影像组学在辅助肺癌放疗方面的最新研究进行综述。

关键词：肺癌精准放疗影像组学影像特征

CT图像影像组学特征参数变化与放射性肺炎的相关性研究

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中华放射肿瘤学杂志 2018年第7期27卷 643-648页

作者：路玉昆巩贯忠陈进琥仇清涛李登旺尹勇山东师范大学物理与电子科学学院生命与健康研究院山东省医学物理图像处理技术省级重点实验室济南250358 山东大学附属山东省肿瘤医院放射物理技术科济南250117

目的应用影像组学技术分析发生放射性肺炎（RP）的肺癌患者定位及复位CT图像特征参数变化,筛选与RP发生密切相关的指标。方法选取放疗后经过随访发生2级及以上RP的肺癌患者31例,获取其放疗前的定位CT图像和经过40 Gy放疗后的复位CT图... 详细信息

目的应用影像组学技术分析发生放射性肺炎（RP）的肺癌患者定位及复位CT图像特征参数变化,筛选与RP发生密切相关的指标。方法选取放疗后经过随访发生2级及以上RP的肺癌患者31例,获取其放疗前的定位CT图像和经过40 Gy放疗后的复位CT图像,将患侧肺和健侧肺设置为提取参数的ROI,在完成正常肺组织自动分割后,使用IBEX软件进行radiomics特征参数的提取,比较这些特征参数在定位和复位CT图像中的差异。结果（1）每个时段的单侧肺分别提取了86个有效参数指标;（2）放疗前患侧肺和健侧肺差异有统计学意义的参数指标有22个;（3）复位CT中健侧肺和患侧肺差异有统计学意义的参数有12个;（4）患侧肺放疗前后差异有统计学意义的参数有28个;（5）健侧肺放疗前后差异有统计学意义的参数有28个。结论在发生RP的肺癌患者中,部分CT影像组学特征在定位和复位CT间差异显著,对这些指标动态变化的追踪分析具有预测RP发生的潜在优势。

关键词：肺癌放射性肺炎放射组学特征

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影像组学可重复性问题研究进展

中华放射肿瘤学杂志 2018年第3期27卷 327-330页

作者：仇清涛段敬豪巩贯忠尹勇山东师范大学物理与电子科学学院生命与健康研究院山东省医学物理图像处理技术省级重点实验室济南250358 山东大学附属山东省肿瘤医院放射物理技术科济南250117

随着精准医疗的深入发展，影像组学发挥了不可替代的作用。在影像组学研究中．影像特征稳定性至关重要，直接关系到建模分析的准确性。本文针对影像组学标准流程中图像获取与重建、R01分割、影像特征提取及建立模型4个关键步骤中可重复... 详细信息

随着精准医疗的深入发展，影像组学发挥了不可替代的作用。在影像组学研究中．影像特征稳定性至关重要，直接关系到建模分析的准确性。本文针对影像组学标准流程中图像获取与重建、R01分割、影像特征提取及建立模型4个关键步骤中可重复性问题最新进展进行了综述．并对目前常用影像组学相关软件进行简介。

关键词：影像组学影像特征可重复性稳定性

应用于神经通路研究的微机电系统探针与低功耗低噪声单集成芯片系统

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分析化学 2017年第4期45卷 611-619页

作者：孙建辉蔡新霞刘军涛王春兴李登旺陈泽源程传福汪金辉胡冬梅山东师范大学物理与电子科学学院中国科学院电子学研究所传感技术联合国家重点实验室生物电子(北方基地) 山东师范大学山东省医学物理图像处理技术重点实验室生命与健康研究院物理与电子科学学院 Department of Electrical and Computer Engineering North Dakota StateUniversity 山东师范大学心理学院实验心理学实验室

针对神经内海马区谷氨酸化学递质与神经电生理信号的并行双模检测需要,设计了8通道电化学递质与电生理双模并行检测传感芯片微系统,系统组件包括:基于SOI（Silicon-on-insulator）工艺衬底制备的微机电系统MEMS（Micro-electro-mechanic... 详细信息

针对神经内海马区谷氨酸化学递质与神经电生理信号的并行双模检测需要,设计了8通道电化学递质与电生理双模并行检测传感芯片微系统,系统组件包括:基于SOI（Silicon-on-insulator）工艺衬底制备的微机电系统MEMS（Micro-electro-mechanical system）神经信息检测探针、低噪声颅内神经电小信号放大器、低功耗中速SAR（Successive approximation register）-ADC（Analog/Digital Converter）模/数转换器、精简低能耗OOK（On-Off-Keying）/FSK（Frequency-Shift-Keying）调制射频发射器。本微型神经信息传感芯片系统具有体积小、抗干扰、化学递质与电生理信号并行检测、灵敏性好、线性度高等特点。对电生理裸探针的4个电生理位点表面沉积铂黑,电极阻抗优化为35.0 kΩ;通过酶固定技术在谷氨酸检测位点上纳米定向修饰酶复膜结构（Pt-m PD-Glu Ox）以形成具有特异选择性的生物识别点,实现神经化学递质谷氨酸的检测;在6;5μmol/L谷氨酸浓度范围内线性度是0.97,单位面积灵敏度是0.0069 pA/（μmol/L）,电流响应误差70 dB,电源/共模抑制比>100 dB等）、SAR-ADC（有效量化位数是12 bits,功耗1.2 mW,最大转换速率1 Msps,信噪比为60.9 d B）、ASK/FSK调制的射频发射器（功放PA 4;d Bm,输出功率满足10 m辐射距离）。此微型神经信息感知处理芯片集成检测系统,可为海马区神经通路的研究提供便携、普适性的无线可穿戴设备。

关键词：神经通路神经植入探针传感后单集成芯片微型生物可穿戴设备

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肝脏磁共振扩散加权成像方法研究进展

北京生物医学工程 2024年第4期43卷 426-432页

作者：邓献敏蔡昕李建奇贾守强聂生东上海理工大学健康科学与工程学院上海200093 华东师范大学物理与电子科学学院上海200000 山东第一医科大学附属济南人民医院影像科济南271100

扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)对肝脏局灶性病变表现出的强大诊断能力主要得益于其成像方法的发展。目前DWI对于肝脏弥漫性病变的评估仍存在缺陷,所以进一步探索并优化其成像方法具有重要意义。为此,本文对近年来肝脏DW... 详细信息

扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)对肝脏局灶性病变表现出的强大诊断能力主要得益于其成像方法的发展。目前DWI对于肝脏弥漫性病变的评估仍存在缺陷,所以进一步探索并优化其成像方法具有重要意义。为此,本文对近年来肝脏DWI所涉及到的定量成像、图像质量提升和加速成像等方法进行综述。首先,本文阐述了目前肝脏DWI所面对的主要挑战;然后,综述了定量成像模型、脂肪抑制技术、并行成像、压缩感知技术和多层同步成像方法在肝脏DWI中的研究现状和问题的潜在解决方法,为现有成像方法的进一步优化和新方法的引入提供可行思路;最后,对肝脏DWI方法进行了总结与展望。

关键词：肝脏扩散加权成像定量成像脂肪抑制并行成像压缩感知多层同步成像

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三维模型的任意角度平面切割算法研究

现代电子技术 2018年第3期41卷 54-56,62页

作者：宁姣董晓冯宗雪周茂霞山东师范大学物理与电子科学学院山东省医学物理图像处理技术重点实验室山东济南250014

三维模型切割技术有助于对模型内部做深入了解,在生命科学、医学等领域发挥着越来越重要的作用,且该技术在不断地完善。为了能够得到更有用的内部信息,实现任意角度的切割。首先论述了任意角度平面切割算法原理,算法核心为面的点法式方... 详细信息

三维模型切割技术有助于对模型内部做深入了解,在生命科学、医学等领域发挥着越来越重要的作用,且该技术在不断地完善。为了能够得到更有用的内部信息,实现任意角度的切割。首先论述了任意角度平面切割算法原理,算法核心为面的点法式方程,点法式方程采用直角坐标,其缺点是确定的切割方向不够直观,因此增加了极坐标形式,给出转换原理。然后基于VTK进行算法实现,得出一次切多面的更有效的结果。实验结果表明,所给出的任意角度平面切割算法,可行有效,并有较强的灵活性。

关键词：任意角度平面切割点法式方程三维模型 VTK 多面切割