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计算机辅助在关节镜手术诊疗中的应用进展

中国医学影像学杂志 2024年第4期32卷 402-406页

作者：吴根全孙鸿坤伍克州汕头大学医学院第一附属医院运动医学中心广东汕头515041 汕头大学工学院生物医学工程系广东汕头515000 汕头大学医学院口腔医学系广东汕头515041

关节镜是一种临床常用的微创检查和治疗方法,但其视野易受关节内组织遮挡,常需要配合其他影像检查应用。随着医疗设备及计算机图像处理技术的不断发展,基于计算机辅助的手术方式在普外科、骨科等的应用已相对成熟,能在术中提供精确的导... 详细信息

关节镜是一种临床常用的微创检查和治疗方法,但其视野易受关节内组织遮挡,常需要配合其他影像检查应用。随着医疗设备及计算机图像处理技术的不断发展,基于计算机辅助的手术方式在普外科、骨科等的应用已相对成熟,能在术中提供精确的导航。因此,基于计算机辅助的手术方式在关节镜外科手术中的应用逐渐受到重视。本研究对计算机辅助骨科手术的原理和技术进行分析,从术前成像、术中导航、机械臂操作等方面分析计算机辅助关节镜手术的诊疗应用进展以及技术可行性,发掘其潜在的临床应用价值,讨论存在的问题,进一步提升我国关节镜手术诊疗可行性。

关键词：外科手术,计算机辅助手术导航系统关节镜综述

基于壳聚糖/银离子的可逆温敏水凝胶的制备与性能

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精细化工 2024年第5期41卷 1036-1042页

作者：徐世宽张弘妹戚鹏飞曹张军邢彦军东华大学化学与化工学院上海201620 东华大学生物与医学工程学院上海201620

以壳聚糖(CS)和AgNO_(3)为主要原料,通过CS与Ag^(+)的超分子络合作用制备了一系列可逆温敏CS-Ag水凝胶,采用FTIR、XRD、XPS、SEM和EDS对CS-Ag水凝胶的结构和化学状态进行了表征。结果表明,通过同时调节AgNO_(3)用量和体系pH可制备具有... 详细信息

以壳聚糖(CS)和AgNO_(3)为主要原料,通过CS与Ag^(+)的超分子络合作用制备了一系列可逆温敏CS-Ag水凝胶,采用FTIR、XRD、XPS、SEM和EDS对CS-Ag水凝胶的结构和化学状态进行了表征。结果表明,通过同时调节AgNO_(3)用量和体系pH可制备具有相同凝胶温度的CS-Ag水凝胶。当CS用量为0.60 g、AgNO_(3)用量为0.19 g、体系总体积为21 mL、保持水凝胶pH=4.24时,制备的CS-Ag-19水凝胶凝胶温度为50℃,具有最佳的热可逆性能,至少可循环相变5次,具有室温避光保存5个月的稳定性,并表现出对大肠杆菌良好的抗菌性能。CS-Ag-19的溶胶-凝胶转换是由CS的氨基在不同温度下的超分子相互作用控制,H^(+)和Ag^(+)在温度、浓度变化的驱动下,对游离氨基的竞争反应(质子化和络合作用)之间的平衡关系使水凝胶具有温敏可逆性。CS-Ag-19水凝胶的可注射和温敏凝胶性能使其具有作为水凝胶抗菌敷料的应用潜力。

关键词：可逆温敏水凝胶壳聚糖银离子抗菌性可注射性功能材料

基于超声图像FPN-SENet-FL深度卷积神经网络模型鉴别乳腺良、恶性肿瘤及预测乳腺癌分子分型

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中国医学影像技术 2024年第3期40卷 372-377页

作者：周晓欣陈俊谕卢焕冲赵志丹陈绍琦汕头大学医学院第一附属医院超声科广东汕头515041 汕头大学工学院计算机系广东汕头515063

目的探讨FPN-SENet-FL深度卷积神经网络模型基于超声图像鉴别乳腺良、恶性肿瘤及预测乳腺癌分子分型的可行性。方法回顾性分析273例乳腺癌480幅及41例乳腺良性肿瘤113幅术前超声图像,以之构建数据集,并以7∶3比例随机纳入训练集或验... 详细信息

目的探讨FPN-SENet-FL深度卷积神经网络模型基于超声图像鉴别乳腺良、恶性肿瘤及预测乳腺癌分子分型的可行性。方法回顾性分析273例乳腺癌480幅及41例乳腺良性肿瘤113幅术前超声图像,以之构建数据集,并以7∶3比例随机纳入训练集或验证集。对训练集数据进行扩增,以训练二分类及五分类任务模型,评估二分类任务模型鉴别乳腺良、恶性肿瘤,以及五分类任务模型鉴别乳腺良性肿瘤与4种不同分子分型乳腺癌的效能;绘制受试者工作特征曲线,计算曲线下面积(AUC)、混淆矩阵及完成各项任务的准确率、精确率、召回率及F1分数。结果二分类任务模型的准确率、精确率、召回率及F1分数分别为94.71%、91.32%、91.30%和0.913,其AUC为0.976;五分类任务模型分别为71.78%、72.48%、72.11%及0.721,AUC取值范围为0.860~0.976,其识别良性肿瘤的AUC最高(0.976),其次为识别Luminal B型乳腺癌时(0.944)。结论 FPN-SENet-FL深度卷积神经网络模型可辅助超声鉴别乳腺良、恶性肿瘤,且预测Luminal B型乳腺癌效能较佳。

关键词：深度学习乳腺肿瘤免疫表型分型超声检查

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细胞外囊泡分离与检测技术专家共识

中华检验医学杂志 2024年第8期47卷 852-863页

作者：中国研究型医院学会细胞外囊泡研究与应用专业委员会中华医学会检验医学分会分子诊断学组李博张晔王通吕林莉颜晓梅汪决蔡志坚陈刚陈熹付清玲刘飞刘婷姣钱晖徐文华杨露尹航张鹏赵可伟邹和群黄依瑶潘炜伦刘春辰欧子豪郑磊王前不详南方医科大学南方医院检验医学科暨南大学生命科学技术学院/暨南大学附属第一医院检验科东南大学附属中大医院肾脏科/肾脏病研究所厦门大学化学化工学院化学生物学系上海交通大学医学院附属第六人民医院骨科研究所浙江大学基础医学院口颌系统重建与再生全国重点实验室/武汉大学口腔医院口腔颌面外科南京大学生命科学学院中山大学附属第一医院耳鼻咽喉科哈佛医学院布莱根妇女医院医学系医学工程科上海市口腔医院/复旦大学附属口腔医院病理科江苏大学医学院医学检验系青岛大学再生医学与检验创新研究院/青岛大学医学部检验系电子科技大学医学院基础医学系清华大学药学院上海交通大学医学院分子医学研究院广州中医药大学第三附属医院/中草药囊泡广东省工程研究中心香港中文大学(深圳)医学院南方医科大学珠江医院检验医学部与转化医学中心

细胞外囊泡是细胞间传递信息的重要载体,在人体病理生理过程中发挥着重要作用,在液体活检领域也有巨大潜力。然而,目前细胞外囊泡分离与检测技术多样,各有优缺点。因此,建立细胞外囊泡分离与检测技术专家共识,对于推动EV的研究转化与临... 详细信息

细胞外囊泡是细胞间传递信息的重要载体,在人体病理生理过程中发挥着重要作用,在液体活检领域也有巨大潜力。然而,目前细胞外囊泡分离与检测技术多样,各有优缺点。因此,建立细胞外囊泡分离与检测技术专家共识,对于推动EV的研究转化与临床应用具有重要价值。本共识由中国研究型医院学会细胞外囊泡研究与应用专业委员会和中华医学会检验医学分会分子诊断学组共同编写,汇聚了来自检验医学、基础医学、临床医学、分析化学、生物学和材料科学等多个相关领域专家的观点和经验,详细阐述了常用细胞外囊泡分离与检测技术及其不同应用场景,并进一步指明了细胞外囊泡临床应用转化的关键技术要点。

关键词：细胞外囊泡分离技术检测技术专家共识

用于BI-RADS 4类肿块动态超声诊断的人工智能新模型

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中华超声影像学杂志 2024年第7期33卷 589-596页

作者：邱舜敏卢焕冲庄哲民李洋陈绍琦汕头大学医学院第一附属医院超声科汕头515041 汕头大学工学院电子系、广东省人工智能与现代超声工程技术研究中心汕头515063

目的探究一种融合了SAM-YOLOV 5深度学习网络和图像处理技术的人工智能(AI)新模型在乳腺影像报告与数据系统(BI-RADS)4类肿块超声动态视频良恶性分类中的应用。方法回顾性收集2019年5月至2023年6月汕头大学医学院第一附属医院经病理证实... 详细信息

目的探究一种融合了SAM-YOLOV 5深度学习网络和图像处理技术的人工智能(AI)新模型在乳腺影像报告与数据系统(BI-RADS)4类肿块超声动态视频良恶性分类中的应用。方法回顾性收集2019年5月至2023年6月汕头大学医学院第一附属医院经病理证实的BI-RADS 4类的乳腺肿块患者458例(530个肿块),按7∶3的比例进行模型的训练和测试,分析模型的ROC曲线下面积(AUC)、敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值。先与单张静态图像下的测试效果进行比较,再与3个传统的深度学习网络以及高、低年资医师组的测试效果进行比较。分析新模型在BI-RADS 4a、4b、4c类肿块中的诊断效能。结果二维超声动态视频在新模型中测试所得到的AUC、敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值高于使用单张超声静态图像(均P<0.05)。基于二维超声动态视频下,新模型的AUC、敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值高于3个深度学习网络模型(YOLOV 5、VGG 16、Resnet 50)和低年资医师组(均P<0.05),低于高年资医师组(其中仅特异性、阴性预测值P<0.05)。新模型对BI-RADS 4b类肿块诊断效能最低。结论基于SAM-YOLOV 5深度学习网络和图像处理技术开发的用于BI-RADS 4类乳腺肿块动态超声分类诊断的新模型有较高的诊断价值,有望用于辅助临床诊断。

关键词：超声检查深度学习图像处理人工智能乳腺肿块

自牺牲型金属有机框架衍生In_(2)S_(3)多级孔结构纳米材料强化光催化性能

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 204-213页

作者：杨婷婷王彬朱剑豪夏杰祥李华明江苏大学化学化工学院能源研究院江苏镇江212013 香港城市大学物理系材料科学与工程系生物医学工程系中国香港

半导体基光催化是减少对化石燃料的依赖和解决环境污染问题的有前景的策略之一.在光催化有机污染物降解领域,硫化物材料备受关注.其中,In_(2)S_(3)催化剂因展现较好的催化活性及经济可行性,而被认为是光催化降解的理想催化剂之一.然而,... 详细信息

半导体基光催化是减少对化石燃料的依赖和解决环境污染问题的有前景的策略之一.在光催化有机污染物降解领域,硫化物材料备受关注.其中,In_(2)S_(3)催化剂因展现较好的催化活性及经济可行性,而被认为是光催化降解的理想催化剂之一.然而,采用传统煅烧法制备的In_(2)S_(3)催化剂由于比表面积小,暴露的活性位点有限,进而限制了其催化活性的进一步提升.因此,制备具有较大比表面积和多活性位点的In_(2)S_(3)基催化剂,对于推动光催化降解有机污染物领域的发展具有重要的意义.本文通过构建分级多孔结构的光催化剂,以增强材料的光吸收性能并优化光生载流子的迁移和分离,从而提升光催化降解有机污染物的性能.利用In基金属有机骨架(MOFs)作为自我牺牲模板,通过硫化制备了包括空心纳米管、微管、中空球和十二面体在内的多种分级In_(2)S_(3)光催化剂.分级多孔结构不仅增强了入射光的多次折射和反射,还提供了更大的表面积,从而提高了光生载流子的光利用率和相分离效率.实验结果表明,这些材料的光催化效率远高于块状和商用In_(2)S_(3).通过X射线光电子能谱、X射线衍射等手段验证了不同形貌分级多孔In_(2)S_(3)材料的成功制备.紫外-可见漫反射光谱结果表明,所有催化剂均可吸收部分可见光,结合莫特肖特基曲线和XPS价带谱结果,说明催化剂的导带、价带位置均满足光催化降解有机污染物的要求.光致发光光谱、光电流强度曲线和电化学阻抗曲线等研究表明,分级多孔结构有效促进了光生载流子的分离和迁移.光催化降解罗丹明B(RhB)和四环素(TC)性能评价结果表明,与块状和商用In_(2)S_(3)相比,具有分级多孔结构的In_(2)S_(3)材料表现出更好的光催化降解活性.其中,空心In_(2)S_(3)纳米管(HNTs)具有最佳的光催化性能,在光照1.5和2 h后,In_(2)S_(3)-HNT可以去除约50%的TC和95%的RhB,其RhB的降解速率分别是块状和商业In_(2)S_(3)的135.6倍和446.9倍,TC的降解速率分别是块状和商业级In_(2)S_(3)的7.8倍和36.5倍.电子顺磁共振和自由基捕获实验结果表明,在光催化降解过程中,空穴、超氧自由基以及单线态氧是主要的活性物种.特别是,当In_(2)S_(3)-HNT受到光照时,其独特的分级多孔结构使得光生电子和空穴对能够有效分离,这使得In_(2)S_(3)-HNT可以积累更多的活性氧自由基,从而显著提升了其光催化降解有机污染物的性能.综上,本文采用新型自牺牲模板法,制备了金属有机框架衍生In_(2)S_(3)多级孔结构纳米材料.通过精准调控In_(2)S_(3)催化剂的形貌,有效提升了光催化降解有机污染物性能.该方法在高效光催化剂的制备上展现了显著潜力,为设计高性能的光催化降解材料提供参考.

关键词：硫化铟金属有机框架形貌调控光催化污染物降解

共价有机框架薄膜的界面生长策略及其在忆阻器中的研究进展

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中国科学：化学 2024年第4期54卷 521-536页

作者：刘磊邹相龙吴凌莉雷圣宾天津大学理学院化学系有机集成电路教育部重点实验室天津市分子光电科学重点实验室天津300072 西北民族大学医学部兰州730000 兰州交通大学化学与化工学院兰州730070

随着大数据和物联网时代数字通信技术的飞速发展,忆阻器在高密度数据存储技术和神经形态计算等应用中扮演着越来越重要的角色.得益于共价有机框架(COF)材料优异的可设计性及独特的光电特性,同时,伴随着液体界面辅助的制备策略不断发展... 详细信息

随着大数据和物联网时代数字通信技术的飞速发展,忆阻器在高密度数据存储技术和神经形态计算等应用中扮演着越来越重要的角色.得益于共价有机框架(COF)材料优异的可设计性及独特的光电特性,同时,伴随着液体界面辅助的制备策略不断发展与完善,COF材料在存储器件中的应用得到了极大推广.为了开发更高性能的基于COF材料的存储器件,需要全面地了解从材料设计、制备到器件应用的不断发展.因此,本综述系统地总结了COF薄膜的制备策略及其在忆阻器中应用的进展.最后,我们对基于COF存储器件的当前挑战及未来发展进行了总结与展望.

关键词：共价有机框架薄膜液体界面辅助法忆阻器

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二维光子晶体水凝胶传感器检测邻苯二甲醛

分析化学 2024年第4期52卷 523-530页

作者：辛建伟王一飞孟子晖张玉琦刘鹏飞北京理工大学化学与化工学院延安大学医学院北京理工大学明德书院延安大学化学与化工学院延安大学附属医院消化内科

邻苯二甲醛（OPA）是一种新型化学消毒剂，在医疗机构中广泛使用，为保证使用效果和安全性，在临床使用中必须对其浓度进行检测和验证。本研究在二维光子晶体（2DPC）水凝胶中修饰乙二胺（EDA）并嵌入氨基，使水凝胶氨基功能化，制备了... 详细信息

邻苯二甲醛（OPA）是一种新型化学消毒剂，在医疗机构中广泛使用，为保证使用效果和安全性，在临床使用中必须对其浓度进行检测和验证。本研究在二维光子晶体（2DPC）水凝胶中修饰乙二胺（EDA）并嵌入氨基，使水凝胶氨基功能化，制备了一种响应性2DPC水凝胶。2DPC水凝胶聚合物链上嵌入的氨基可与OPA反应，随着OPA浓度增加，水凝胶的交联密度增大，从而导致水凝胶体积发生相变，即发生收缩现象，2DPC的微球间距逐渐减小，而德拜衍射环直径逐渐增大。通过测量德拜衍射环直径的变化，并根据公式计算得到2DPC的微球间距的变化。结果表明，在101～106nmol/L范围内，OPA浓度的对数值与微球间距呈良好的线性关系。因此，基于氨基功能化的2DPC水凝胶传感器可实现对OPA的定量检测。本方法检测线性范围宽，检出限为0.21 nmol/L(3σ/k)。采用此水凝胶传感器检测了稀释的临床消毒剂中的OPA，回收率为100%～103%，相对标准偏差为1.8%～5.5%。本研究构建的2DPC水凝胶传感器可用于临床内窥镜等器械消毒剂中OPA的检测。

关键词：二维光子晶体水凝胶传感器邻苯二甲醛消毒剂

来源：博看期刊

基于遗传算法-序列二次规划的磁共振被动匀场优化方法

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浙江大学学报（工学版） 2024年第6期58卷 1305-1314页

作者：赵杰刘锋夏灵范一峰杭州医学院医学影像学院浙江杭州310053 昆士兰大学信息技术与电气工程学院昆士兰布里斯班4072 浙江大学生物医学工程教育部重点实验室浙江杭州310027

为了解决磁共振成像(MRI)系统中固有的主磁场(B0)不均匀的问题,提出遗传算法-序列二次规划(GASQP)算法,以提高7 T磁共振的主磁场均匀性.从被动匀场数学模型的角度出发,该混合算法利用GA算法获得稳定的初始解,实现主磁场的第1次优化,再通... 详细信息

为了解决磁共振成像(MRI)系统中固有的主磁场(B0)不均匀的问题,提出遗传算法-序列二次规划(GASQP)算法,以提高7 T磁共振的主磁场均匀性.从被动匀场数学模型的角度出发,该混合算法利用GA算法获得稳定的初始解,实现主磁场的第1次优化,再通过SQP算法的快速求解,在较少的时间内实现主磁场的第2次优化,同时提高磁共振主磁场的均匀性.采用正则化方法减少磁场均匀所需的铁片质量,并且获得稀疏的铁片分布.在仿真建模的案例研究中,7 T磁共振裸磁场均匀度可以从462×10-6优化到4.5×10-6,并且在匀场空间上仅消耗0.8 kg的铁片.相比于传统的GA优化方法,新方案的磁场均匀性提高了96.7%,总铁片消耗质量减少了85.7%.实验结果表明,GA-SQP算法比其他优化算法具有更强的鲁棒性和竞争力.

关键词：磁共振成像被动匀场遗传算法-序列二次规划(GA-SQP) 正则化方法非线性优化