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基于超声导管的心输出量测量方法

声学学报 2024年第3期49卷 403-409页

作者：李俊健彭珏陈思平唐浒赵继伟孔凡凯刘晓医学超声关键技术国家地方联合工程实验室深圳518060 广东省医学信息检测与超声成像重点实验室深圳518060 深圳大学医学部生物医学工程学院深圳518060

提出了一种基于超声导管的心输出量测量方法,该超声导管具有两种不同中心频率的单振元换能器。使用超声导管、流量泵、体模等组成血流循环回路,实现了血流速度的检测与肺动脉图像管腔区域的分割,进而完成了心输出量测量。测量结果与蠕... 详细信息

提出了一种基于超声导管的心输出量测量方法,该超声导管具有两种不同中心频率的单振元换能器。使用超声导管、流量泵、体模等组成血流循环回路,实现了血流速度的检测与肺动脉图像管腔区域的分割,进而完成了心输出量测量。测量结果与蠕动泵预设流量值的平均相对误差小于2%,表明超声导管用于心输出量测量是可行的。

关键词：超声导管多普勒超声心输出量血流动力学

用于经食道超声心动图的1.5维超声探头设计

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声学学报 2024年第3期49卷 410-416页

作者：刘晓唐浒孔凡凯赵继伟陈思平彭珏医学超声关键技术国家地方联合工程实验室深圳518060 广东省医学信息检测与超声成像重点实验室深圳518060 深圳大学医学部生物医学工程学院深圳518060

设计了一种用于经食道超声心动图的1.5维超声探头,与传统1维超声探头相比,该探头可在仰角方向上实现变孔径、变焦点,从而提高切片厚度在远场、近场的一致性。采用传统PZT-5H压电陶瓷作为压电材料制备了一个包含320阵元的1.5维经食道超... 详细信息

设计了一种用于经食道超声心动图的1.5维超声探头,与传统1维超声探头相比,该探头可在仰角方向上实现变孔径、变焦点,从而提高切片厚度在远场、近场的一致性。采用传统PZT-5H压电陶瓷作为压电材料制备了一个包含320阵元的1.5维经食道超声探头,随后测试探头的电学性能、声学性能和声场分布情况。该探头的中心频率为5.6 MHz,-6 dB带宽为76%。在5~70 mm的探测范围内, 1维超声探头切片厚度为7~9 mm, 1.5维超声探头切片厚度为1.3~2.8 mm,在5~30 mm探测范围内切片厚度差值不超过0.2 mm,线靶成像显示的信息也更全面、分辨率更高。因此, 1.5维超声探头具有更广的聚焦深度、更好的远近场分布一致性以及更高的空间分辨率。

关键词：经食道超声探头 1.5维相控阵空间分辨率超声心动图

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

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深度学习赋能的结构光照明超分辨显微技术：原理与应用

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中国激光 2024年

作者：黎昕然陈嘉杰王美婷郑晓敏杜鹏钟义立戴小祺屈军乐邵永红深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室深圳大学医学部生物医学工程学院医学超声关键技术国家地方联合工程实验室广东省生物医学信息检测与超声成像重点实验室

结构光照明显微成像技术（Structured Illumination Microscopy, SIM）是一种在超分辨率显微成像领域内极具代表性的技术。尽管结构光照明能够提升空间分辨率，但其实现超分辨的过程中需采集多幅图像。然而，诸如样本厚度不一、结构光... 详细信息

结构光照明显微成像技术（Structured Illumination Microscopy, SIM）是一种在超分辨率显微成像领域内极具代表性的技术。尽管结构光照明能够提升空间分辨率，但其实现超分辨的过程中需采集多幅图像。然而，诸如样本厚度不一、结构光平移的系统误差及环境噪声等因素均可能对SIM成像质量产生影响。为解决这些问题，神经网络技术已被引入SIM图像处理中。目前，常用的算法模型包括卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）及其变体和生成对抗网络（Generative Adversarial Network, GAN），它们通过训练样本来分析和纠正上述系统误差，并提高时间分辨率，从而实现快速超分辨率成像。尽管如此，尚未有文章对于基于深度学习算法的结构光照明显微技术进行综合性分析。本文旨在介绍SIM的基础原理，分析深度学习算法近年来在提高SIM系统性能方面的应用，并对SIM技术未来的发展方向和面临的挑战进行了前瞻性探讨。

关键词：结构化照明显微系统卷积神经网络超分辨显微成像图像处理

水痘-带状疱疹病毒编码circRNA的鉴定与表征

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中国疼痛医学杂志 2024年第8期30卷 561-562页

作者：杨少敏(译) 肖礼祖(校) 深圳大学医学部生物医学工程学院医学超声关键技术国家地方联合工程实验室广东省生物医学信息检测与超声成像重点实验室深圳大学第六附属医院(南山医院)疼痛医学重点实验室

在真核生物中,环状RNA(circular RNA,circRNA)是一种重要的转录本。该研究证明了水痘-带状疱疹病毒(varicella-zoster virus,VZV)感染过程中可产生病毒来源的circRNA。该研究通过联合二代与三代深度circRNA测序,绘制了高分辨率的细胞和... 详细信息

在真核生物中,环状RNA(circular RNA,circRNA)是一种重要的转录本。该研究证明了水痘-带状疱疹病毒(varicella-zoster virus,VZV)感染过程中可产生病毒来源的circRNA。该研究通过联合二代与三代深度circRNA测序,绘制了高分辨率的细胞和病毒circRNA图谱。接着,在VZV感染的细胞以及带状疱疹病人组织样品中,通过多种实验技术手段进一步验证VZV感染可产生大量病毒circRNA。此外,该研究发现了许多与VZV潜伏相关转录本同源的circRNA(circVLTSlytic)。为了分析这些circVLTSlytic的生物学功能,利用细菌人工染色体系统在基因组DNA水平,对circVLT进行突变。结果发现,circVLT是VZV复制的非必需分子,但circVLTsSlytic外显子5下游的突变可导致VZV对阿昔洛韦敏感性增加。该研究首次证明了VZV感染可产生具有生物学功能的病毒来源circRNA,这为带状疱疹的防治提供了新的思路。

关键词：病毒来源带状疱疹病细菌人工染色体阿昔洛韦感染过程 zoster VZV 转录本

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经颅随机噪声刺激的研究进展

中国生物医学工程学报 2024年第2期43卷 227-239页

作者：邹惠茹张治国黄淦李琳玲梁臻张力魏晋文深圳大学生物医学部生物医学工程学院广东深圳518060 广东省医学信息检测与超声成像重点实验室广东深圳518060 哈尔滨工业大学(深圳)计算机科学与技术学院广东深圳518055 鹏城实验室广东深圳518055

经颅随机噪声刺激(tRNS)是一种利用随机噪声电流调控大脑神经元活动的技术,其通过随机共振等机制影响大脑活动和认知行为,在神经科学和神经病理学等领域展示出较为突出的调控效果,得到越来越多的关注和应用。综述经颅随机噪声刺激的生... 详细信息

经颅随机噪声刺激(tRNS)是一种利用随机噪声电流调控大脑神经元活动的技术,其通过随机共振等机制影响大脑活动和认知行为,在神经科学和神经病理学等领域展示出较为突出的调控效果,得到越来越多的关注和应用。综述经颅随机噪声刺激的生理效应和实施方法,以及在知觉、运动、学习和记忆以及脑疾病康复等方面的应用,总结相关研究现状和发展趋势。

关键词：经颅随机噪声刺激知觉运动学习和记忆

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清除活性氧用丝素水凝胶

功能高分子学报 2024年第2期37卷 102-112页

作者：聂渡邵俊俊颜子健陈济添林乃波厦门大学材料学院生物材料系生物医学工程福建省高校重点实验室厦门市生物医学工程技术研究中心福建省特种先进材料重点实验室福建厦门361005 厦门大学深圳研究院广东深圳518000

在甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)修饰的丝素(SF)溶液中添加聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)和聚多巴胺纳米颗粒(PDA),通过紫外光(UV)引发聚合制备得到导电水凝胶PEDOT:PSS/PDA/SF。采用扫描电子显微镜(SEM)和对比实验研... 详细信息

在甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)修饰的丝素(SF)溶液中添加聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)和聚多巴胺纳米颗粒(PDA),通过紫外光(UV)引发聚合制备得到导电水凝胶PEDOT:PSS/PDA/SF。采用扫描电子显微镜(SEM)和对比实验研究了水凝胶的结构、特征物理量(流变性能、吸水和膨胀性能、力学性能)以及活性氧的清除能力。结果表明:水凝胶具有均匀的三维网络结构、良好的拉伸和压缩性能,且其杨氏模量与人体软组织的杨氏模量接近。该水凝胶材料具有一定的导电性,有利于伤口愈合,同时,其活性氧(ROS)清除能力良好。

关键词：抗氧化活性氧丝素聚多巴胺水凝胶

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细胞之间线粒体转移的主要途径、主要作用及主要调控机制

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中国组织工程研究 2024年

作者：李兴福周光前陆伟深圳大学医学部生物医学工程学院医学超声关键技术国家地方联合工程实验室广东省生物医学信息检测与超声成像重点实验室深圳市第二人民医院运动医学科

背景：线粒体功能障碍导致细胞衰老凋亡，可加重组织损伤。细胞之间线粒体转移促进损伤细胞恢复线粒体功能，有助于治疗线粒体相关疾病。目的：综述细胞之间线粒体转移的作用及调控机制。方法：检索中国知网和PubMed数据库2014-2024年... 详细信息

背景：线粒体功能障碍导致细胞衰老凋亡，可加重组织损伤。细胞之间线粒体转移促进损伤细胞恢复线粒体功能，有助于治疗线粒体相关疾病。目的：综述细胞之间线粒体转移的作用及调控机制。方法：检索中国知网和PubMed数据库2014-2024年关于细胞之间线粒体转移的文献，以“线粒体转移，隧道纳米管，缝隙连接，微囊泡，细胞融合”为中文检索词，以“Mitochondrial transfer,Tunneling nanotubes,gap junctions,microvesicles,cell fusion”为英文检索词，最终共纳入72篇文献进行分析。结果与结论：（1）总结了细胞之间线粒体转移的4个主要途径：包括隧道纳米管、缝隙连接、细胞融合和微囊泡。（2）梳理了细胞之间线粒体转移的主要作用，包括物质交换、信息传递、改善宿主细胞线粒体功能、抑制氧化应激、提高细胞增殖活力及抗炎抗衰老等。（3）总结了细胞之间线粒体转移的主要调控机制，包括Miro 1促进隧道纳米管形成和线粒体转移、隧道纳米管转移线粒体依赖宿主细胞环状ADP核糖水解酶表达、氧化应激环境诱导隧道纳米管形成、缝隙连接具有Ca2+依赖性、缝隙连接蛋白43影响缝隙连接形成、激活Ras1蛋白和肌动蛋白有助于细胞融合、肌动蛋白和Rab6参与调控线粒体出胞、激活肌动蛋白和NAD+-CD38-cADPR-Ca2+信号通路促进线粒体入胞等。（4）在细胞信号传导蛋白、细胞动力学相关蛋白及氧化应激环境的影响下，细胞通过隧道纳米管、缝隙连接、微囊泡及细胞融合进行线粒体转移。（5）线粒体转移是细胞之间物质交换和信息交流的重要途径，与疾病的发生发展息息相关，可为治疗线粒体相关疾病提供新的思路，但对细胞间线粒体转移的作用及调控机制仍需进一步探究。

关键词：线粒体转移隧道纳米管缝隙连接微囊泡细胞融合干细胞氧化应激衰老

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基于压电声子晶体板波声场的微粒操控

物理学报 2024年第7期73卷 218-223页

作者：王俊蔡飞燕张汝钧李永川周伟李飞邓科郑海荣吉首大学物理系吉首416000 中国科学院深圳先进技术研究院劳特伯生物医学成像研究中心深圳518055 医学成像科学与技术系统中国科学院重点实验室深圳518055

声镊可以非接触、无损伤地操控微粒,在细胞分离、组织工程、材料组装等领域具有广阔的应用前景.近期有研究利用声人工结构调控声场提升声镊性能,然而,与换能器分离的人工结构导致声镊装置复杂且操控现象不太稳定.本文基于压电声子晶体... 详细信息

声镊可以非接触、无损伤地操控微粒,在细胞分离、组织工程、材料组装等领域具有广阔的应用前景.近期有研究利用声人工结构调控声场提升声镊性能,然而,与换能器分离的人工结构导致声镊装置复杂且操控现象不太稳定.本文基于压电声子晶体板调制声场实现对微粒的灵活操控,其主要机制是由压电陶瓷片构成的压电声子晶体板可激发A0模式Lamb波模式和共振周期声场模式,板上微粒在这两个模式中分别受到平行于板面的声停驻力和垂直于板面的声捕获力或声悬浮力,从而实现排列、捕获、悬浮等多种模式的灵活操控.由于压电声子晶体板整合了换能器与声人工结构,该器件为研究高精度、低能耗、紧凑型声镊技术提供了物理基础和实验验证.

关键词：压电声子晶体声辐射力声镊微粒操控