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基于基因表达谱的白血病分子预测模型研究

北京工业大学学报 2009年第3期35卷 301-308页

作者：王金莲阮晓钢李晓明北京工业大学电子信息与控制工程学院北京100124 首都医科大学生物医学工程学院北京100069 廊坊师范学院廊坊102800

采用生物信息学方法对肿瘤基因表达数据进行挖掘,以获取和肿瘤不同亚型相关的候选标志基因集合,应用机器学习方法从标志基因集合中提取出甄别肿瘤不同亚型的规则集,进而建立起肿瘤预测模型.利用Relief、信息增益和分类信息指数从不同角... 详细信息

采用生物信息学方法对肿瘤基因表达数据进行挖掘,以获取和肿瘤不同亚型相关的候选标志基因集合,应用机器学习方法从标志基因集合中提取出甄别肿瘤不同亚型的规则集,进而建立起肿瘤预测模型.利用Relief、信息增益和分类信息指数从不同角度挖掘蕴含在基因表达谱中的候选特征基因,抽取出候选特征基因公约集合.以对不同肿瘤组织样本的识别能力为依据,选取分类能力最强的一组基因集合作为特征基因.利用规则判定树提取出反映这些特征基因相互作用的规则集并以此构建肿瘤预测模型,并将此模型应用于白血病基因表达数据中,建立了白血病分子预测模型.研究表明,该模型得到的白血病标志基因对肿瘤临床诊断具有一定的参考价值.

关键词：肿瘤基因表达谱决策树支持向量机

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脑静脉窦血栓形成动物模型研究进展

首都医科大学学报 2023年第5期44卷 704-714页

作者：马薇周一帆姜慧敏卫慧敏周陈吉训明首都医科大学脑重大疾病研究中心北京100069 北京航空航天大学生物与医学工程学院大数据精准医疗高精尖中心北京100191 首都医科大学宣武医院神经外科北京100053

脑静脉窦血栓形成(cerebral venous sinus thrombosis,CVST)是卒中的特殊亚型,占所有脑卒中的0.5%~1%,好发于青壮年和女性。其病理机制复杂,诊断困难,漏诊及误诊率高,重症病死率高达30%,是神经科的疑难病。除血栓形成外,还伴有不同的CVS... 详细信息

脑静脉窦血栓形成(cerebral venous sinus thrombosis,CVST)是卒中的特殊亚型,占所有脑卒中的0.5%~1%,好发于青壮年和女性。其病理机制复杂,诊断困难,漏诊及误诊率高,重症病死率高达30%,是神经科的疑难病。除血栓形成外,还伴有不同的CVST相关实质损伤,包括水肿、缺血性卒中和脑内出血。为了进一步探索CVST的病理演变规律及分子病理特征,需要建立适宜的CVST动物模型,以研究CVST血栓形成、脑组织损伤等分子病理机制以及相关防治方案。本篇综述主要概述了现有的CVST实验动物模型,重点分析了每一种模型的优势、局限性和当前相关研究的应用,以期为CVST的基础研究提供借鉴。

关键词：脑血管病脑卒中脑静脉窦血栓形成动物模型静脉性卒中

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基于多模态MRI脑影像的超分辨率重建

南方医科大学学报 2022年第7期42卷 1019-1025页

作者：曹泽红刘高平张志强石峰张煜南方医科大学生物医学工程学院广东广州510515 广东省医学图像处理重点实验室广东广州510515 上海联影智能医疗科技有限公司上海200030 东部战区总医院(南京大学医学院附属金陵医院)放射诊断科江苏南京210002

目的探讨基于多模态脑影像数据的超分辨率合成模型将低分辨率的厚层数据重建成为高分辨率的薄层数据。方法使用真实成对的多模态低-高分辨率MRI数据(2D-T1,2D-T2 FLAIR和3D-T1)设计结构约束的图像超分辨率重建网络,从不同模态的低分辨率... 详细信息

目的探讨基于多模态脑影像数据的超分辨率合成模型将低分辨率的厚层数据重建成为高分辨率的薄层数据。方法使用真实成对的多模态低-高分辨率MRI数据(2D-T1,2D-T2 FLAIR和3D-T1)设计结构约束的图像超分辨率重建网络,从不同模态的低分辨率MRI提取重要特征重建更高分辨率的T1图像。将T1作为主要模态使用图像全部信息,T2 FLAIR作为补充模态选取皮层下核团为关键区域进行信息增强。通过比较超分辨率重建图像与真实的高分辨率图像之间的灰度和结构相似性来确定网络的学习方向,同时通过脑分割工具获取重建图像和金标准图像的大脑解剖学结构信息,并将其作为重要约束条件来让重建模型自适应的学习大脑的组织结构特征,从而有效提升模型的重建性能。结果在整体图像质量评价方面,该模型在149例测试集上的重建图像的平均PSNR值为33.11,SSIM为0.996,质量优于本文的其余对比方法生成的结果。在大脑解剖结构方面,我们的方法可以重建出较为清晰的脑沟、脑回以及皮层下核团,可视化结果显示了根据医学图像特性加入解剖学结构信息的有效性。分别使用单模态T1和多模态T1、T2 FLAIR进行图像重建的结果说明了有效选择第二模态关键区域的可行性。同时,在高分辨率图像作为金标准的情况下,使用本文提出的方法重建得到的超分辨率图像与使用低分辨率图像相比,在大脑灰质、白质和脑脊液上的体积测量平均精度有了较大的提升,灰质体积平均误差从3%降到1%,白质从18%降为了2%,脑脊液从35%降为了8%。结论基于多模态的MRI脑影像超分辨率模型加入了同一组织的不同模态信息与解剖学信息,相比现有的方法,可以重建出更为接近真实高分辨率的图像,有望将其应用于临床诊疗流程中。

关键词：图像超分辨率重建脑影像 MRI 多模态解剖结构约束

人工智能辅助诊断系统对急性白血病诊断价值Meta分析

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首都医科大学学报 2024年第4期45卷 693-700页

作者：张达谦张晓欣叶子晨谢芷兰杨继春江宇中国医学科学院北京协和医学院群医学及公共卫生学院北京100730

目的应用Meta分析综合评价的人工智能(artificial intelligence,AI)技术辅助诊断急性白血病的潜在价值。方法研究人员对Ovid-Medline、Embase、IEEE Xplore和Cochrane Library等四个数据库进行系统检索,截至2023年6月1日,以“人工智能... 详细信息

目的应用Meta分析综合评价的人工智能(artificial intelligence,AI)技术辅助诊断急性白血病的潜在价值。方法研究人员对Ovid-Medline、Embase、IEEE Xplore和Cochrane Library等四个数据库进行系统检索,截至2023年6月1日,以“人工智能、急性白血病、骨髓穿刺、血涂片、辅助诊断分析”为主题词进行检索,对纳入的文献采用Stata 17.0,RevMan 5.4和Meta-Disc 1.4软件进行了Meta分析。结果共纳入了15项研究涵盖了20214张图像,合并灵敏度、特异度、阳性似然比(positive likelihood ratio,PLR)、阴性似然比(negative likelihood ratio,NLR)、诊断比值比(diagnostic odds ratio,DOR)分别为0.96(95%CI:0.92~0.97),0.97(95%CI:0.94~0.98),29.9(95%CI:17.2~51.9),0.05(95%CI:0.03~0.08),652(95%CI:290~1464),绘制综合受试者工作特征曲线(summary receiver operating characteristic,SROC),计算曲线下面积(area under the curve,AUC)为0.99。Deeks漏斗图表明不存在发表偏倚,P=0.083。结论AI技术在急性白血病筛查及早期诊断时的灵敏度、特异度及AUC值均较高,具有临床推广应用的潜在价值,由于本文纳入研究的数量和质量的局限性,使得研究间存在显著的异质性,未来需要对这种异质性的潜在来源进行进一步的分析,为急性白血病AI辅助诊断规范化提供更加准确依据。本研究已在PROSPERO注册(编号:CRD42023480455)。

关键词：人工智能急性白血病诊断筛查

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深度学习神经网络在非炎性主动脉中膜变性病理图像分类中的应用

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中华病理学杂志 2021年第6期50卷 620-625页

作者：汪昊陈东万涛赵艳丽孙中杰方微董方连国亮韩丽媛首都医科大学附属北京安贞医院病理科 100029 北京航空航天大学生物与医学工程学院生物医学工程高精尖创新中心100191

目的探讨基于深度学习的人工智能在非炎性主动脉中膜变性中的辅助诊断及其应用价值。方法选取2018年1—6月首都医科大学附属北京安贞医院保存的89例非炎性主动脉中膜变性标本组织HE切片,扫描成数字切片后进行人工标注,在标注区域总提取1... 详细信息

目的探讨基于深度学习的人工智能在非炎性主动脉中膜变性中的辅助诊断及其应用价值。方法选取2018年1—6月首都医科大学附属北京安贞医院保存的89例非炎性主动脉中膜变性标本组织HE切片,扫描成数字切片后进行人工标注,在标注区域总提取1627幅中膜病变HE图像。结合一种改进的基于ResNet18的卷积神经网络模型,进行非炎性主动脉病理图像的4分类研究,并对模型应用进行检测。结果4分类模型对中膜变性病理改变中最常见的平滑肌细胞核缺失病变的识别准确率、灵敏度及精确率分别为99.39%、98.36%、98.36%。弹力纤维断裂和/或缺失病变识别精确率为98.08%;层内型黏液样细胞外基质聚集病变识别准确率为96.93%。模型整体准确率为96.32%,受试者工作特征曲线下面积值可达0.982。结论初步验证了深度学习神经网络模型在非炎性主动脉病变图像分类方面的准确性,该方法可以有效提升病理医师诊断效率。

关键词：主动脉疾病血管中膜人工智能神经网络(计算机)

胶质母细胞瘤中差异甲基化增强子区域调控的蛋白编码基因识别研究

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首都医科大学学报 2022年第1期43卷 113-119页

作者：赵潇潇于秋红嵇江淮王世佳王仁东李冬果首都医科大学生物医学工程学院北京100069 首都医科大学临床生物力学基础研究北京市重点实验室北京100069 首都医科大学附属北京天坛医院高压氧科北京100070 浙江肿瘤医院放射物理科杭州310022 浙江省放射肿瘤学重点实验室杭州310022

目的通过对胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)的DNA甲基化数据和表达数据进行整合和分析,识别表达水平可能受差异甲基化增强子区域(differential methylation enhancer regions,DMERs)调控的蛋白编码基因(protein-coding genes,PCGs),预测其中受DMERs调控的PCGs在GBM中执行的功能,挖掘潜在的GBM预后相关的生物标志物。方法基于公共疾病数据库中的甲基化数据和表达数据,运用一种计算策略构建全基因组增强子区域,筛选GBM中DMERs,识别表达可能受DMERs调控的PCGs并对其进行富集分析。基于患者的临床信息与对应样本的表达数据,对鉴别出的PCGs进行Kaplan-Meier预后分析。结果筛选出16287个DMERs,本研究鉴别出795对DMER-PCGs,其中包含有593个低甲基化增强子区域,82个高甲基化增强子区域和642个PCGs,挖掘出45个与GBM整体存活相关的PCGs。结论本研究进一步加深了对GBM中增强子甲基化调控模式的理解,并为开发用于GBM诊疗的新型生物标志物和靶标提供帮助。

关键词：多形性胶质母细胞瘤 DNA甲基化增强子区域表观遗传调控风险标志物

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肝肿瘤热消融治疗穿刺路径规划算法研究综述

北京工业大学学报 2020年第11期46卷 1300-1314页

作者：张睿周黄吴薇薇高宏建吴水才北京工业大学生命科学与生物工程学院北京100124 首都医科大学生物医学工程学院北京100069

经皮介入热消融治疗已成为继手术切除、肝移植后的肝癌第三大根治性措施.热消融治疗是在医学影像引导下,将消融器械即消融针经皮刺入病灶区域,对癌细胞进行原位灭杀的微创治疗.准确有效的穿刺路径规划是肝肿瘤微波/射频消融治疗的关键,... 详细信息

经皮介入热消融治疗已成为继手术切除、肝移植后的肝癌第三大根治性措施.热消融治疗是在医学影像引导下,将消融器械即消融针经皮刺入病灶区域,对癌细胞进行原位灭杀的微创治疗.准确有效的穿刺路径规划是肝肿瘤微波/射频消融治疗的关键,但在临床热消融治疗中,消融针的穿刺路径规划仍然依赖于医生的个人经验.因此近年来,计算机辅助穿刺路径规划成为肿瘤热消融领域的一个研究热点,其目标是辅助医生制定个性化的手术策略,以期实现肝肿瘤的“适形”治疗,提高热消融治疗的安全性和有效性.系统综述计算机辅助肝肿瘤微波/射频消融治疗穿刺路径规划算法.从单项临床约束条件到多项临床约束条件、从单消融针介入到多消融针协同介入、从刚性路径规划到弹性路径规划,多层次阐述并讨论消融针穿刺路径规划算法的研究进展和存在的局限,并对未来的发展进行展望.

关键词：肝肿瘤热消融治疗消融针路径规划临床约束条件多约束目标决策

基于Citespace的国内医工结合研究的可视化分析

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中国医疗设备 2023年第2期38卷 113-119页

作者：艾华薛文杰武玥秦思雨蒋西然中国医科大学智能医学学院生物医学工程教研室辽宁沈阳110122

目的分析国内医工结合领域的研究现状及热点与前沿。方法通过Citespace软件,分别对CNKI和Web of Science数据库中的医工结合类文章进行可视化分析。结果国内医工结合研究具有地域性差异,国内发文与国际发文在机构、作者、主题、方向等... 详细信息

目的分析国内医工结合领域的研究现状及热点与前沿。方法通过Citespace软件,分别对CNKI和Web of Science数据库中的医工结合类文章进行可视化分析。结果国内医工结合研究具有地域性差异,国内发文与国际发文在机构、作者、主题、方向等方面均有差异,但也有一定的相似性。整体而言,人工智能和医用材料是国内医工结合的两大热门领域,基础医学和临床医学为两大应用方向。结论国内医工结合研究发展迅速,研究主题多样,研究成果丰富,未来将更多地应用于临床实践。

关键词：医工结合 Citespace 知识图谱可视化分析

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防褥疮自动翻身气垫控制系统设计

生物医学工程与临床 2022年第1期26卷 99-103页

作者：刘加峰段元民张默怡殷洪志首都医科大学生物医学工程学院北京100069 河北省故城县医院放射科河北故城253800

目的设计一种基于单片机的防褥疮自动翻身气垫控制系统,能根据患者需要进行左右翻身。方法设计防褥疮自动翻身气垫包括左右对称2个气囊腔,每个气囊腔内部含有6个可充气气囊,所述气囊长度为80~100 cm,直径8~10 cm。使用以MCS-51单片机为... 详细信息

目的设计一种基于单片机的防褥疮自动翻身气垫控制系统,能根据患者需要进行左右翻身。方法设计防褥疮自动翻身气垫包括左右对称2个气囊腔,每个气囊腔内部含有6个可充气气囊,所述气囊长度为80~100 cm,直径8~10 cm。使用以MCS-51单片机为核心控制芯片,控制气泵运转,左右气囊组按设定要求交替充放气,实现翻身功能;控制方法分为手动、自动两种。进行性能测试和临床试用。结果实现了左右自动翻身、定时控制和气压传感器实时监测的防褥疮自动翻身气垫自动控制。气垫充气过程的最大载量为100 kg,气垫的最佳压力为(15±3) kPa,最大倾斜角度可达到60°。翻身周期10~60 min,工作时间1~12 h,体质量40~90 kg,所对应最佳的气压阈值范围为3.447 5~6.895 0 kPa。临床试用防褥疮自动翻身气垫的充气效果良好,充气速度很快,试用者感觉翻身平稳,在2 min内便可完成一侧的气囊充气,人体躺在上面身体向一侧倾斜角度可达到30°以上。在睡眠状态也没有因为气垫的充放气受到影响,符合护理要求。结论该系统针对目前防褥疮气垫存在的不足进行改进,实现了左右自动翻身,提高了舒适度,有利于睡眠;同时智能程度更高,使用更安全。

关键词：防褥疮气垫气囊智能护理卧具智能控制