机器学习辅助的定量高光谱成像在脑肿瘤切除中的指导作用研究 背景介绍 恶性胶质瘤的完全切除一直受到肿瘤细胞在浸润区难以区分的挑战。这项研究的背景是：在神经外科手术中，通过使用5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid，简称5-ALA），可以实现原卟啉IX（protoporphyrin IX，简称PPIX）的荧光引导，从而提高肿瘤的切除率。然而，即使在光谱成像的帮助下，许多低级别胶质瘤和一些高级别肿瘤由于PPIX的低积累，显示出较弱的荧光，这使得肿瘤更难区分。因此，了解不同类别肿瘤组织中的PPIX发射光谱，以及如何利用这些光谱进行分类，具有重要意义。 论文来源 这篇论文发表于《Communications Medicine》期刊（2024年），文章标题为“Towards mac...
AI 辅助的基于切片池化的胶质瘤分级影像组学算法 背景介绍 胶质瘤（Glioma）是中枢神经系统中最常见和最具威胁的肿瘤，具有高发病率、高复发率、高死亡率和低治愈率。世界卫生组织（WHO）将胶质瘤分为四级（I、II、III和IV），其中I级和II级被称为低级别胶质瘤（LGG），而III级和IV级被称为高级别胶质瘤（HGG）。高级别胶质瘤是一种更具侵袭性的恶性肿瘤，其预期寿命约为两年。尽管WHO在2016年引入了分子分型，可以排除不敏感的治疗，但胶质瘤的分级仍然是一个重要的诊断标准，因为它决定了治疗方案的选择。 磁共振成像（MRI）是检测和分析胶质瘤的常用成像技术。它是一种无创且快速的方法，同时MRI图像包含了丰富的信息，这些信息仅凭医生的观察很难获取。影像组学（Radiomics）作为人工智...
非侵入性胶质瘤分级研究综述：基于知识蒸馏的轻量级卷积神经网络 背景介绍 胶质瘤是中枢神经系统的主要肿瘤，早期检测非常重要。世界卫生组织（WHO）将胶质瘤分为Ⅰ至Ⅳ级，Ⅰ和Ⅱ级为低级胶质瘤（LGG），Ⅲ和Ⅳ级为高级胶质瘤（HGG）。准确分类胶质瘤对于生存率评估至关重要。 磁共振成像（MRI）是医学领域诊断和治疗胶质瘤的常用方法。目前，许多学者应用机器学习和深度学习方法进行胶质瘤分类。例如，Zacharaki等人成功应用支持向量机（SVM）算法在MRI图像中分类胶质瘤。而Fatemeh等人采用卷积神经网络（CNN）对MRI图像中的胶质瘤进行分类。遗憾的是，这些研究多集中在提高分类精度，但高参数的CNN架构难以在实际医疗环境中应用。此外，由于胶质瘤数据集较小，他们只能使用具有较少参数的CNN，因而...
脑胶质瘤分割的上下文感知网络研究报告 脑胶质瘤是一种常见的成人脑肿瘤，它对健康有严重的损害，并且具有高死亡率。为了提供早期诊断、手术规划和术后观察的充分证据，多模态磁共振成像（MRI）已经广泛应用于该领域。本文研究的目的是在脑胶质瘤的自动化分割中纳入上下文信息，这在处理局部模糊性方面提供了基本线索。 研究背景 先前的研究表明，基于深度神经网络的方法在脑胶质瘤分割中显示了很有希望的技术。然而，这些方法缺乏强有力的策略来结合肿瘤细胞及其周围的上下文信息。已有的自动分割方法虽然提高了分割精度，但仍然存在局部模糊性问题，没有充分考虑肿瘤细胞与其周围环境的关系。 论文来源 该研究由Zhihua Liu, Lei Tong, Long Chen, Feixiang Zhou, Zheheng Jiang...
《IEEE生物医学工程汇刊》2022年8月，第69卷，第8期，首次临床研究：近红外窗口IIA/IIB荧光成像在胶质瘤精准手术切除中的应用 曹彩光、金泽萍、史晓菁、张哲、肖安琪、杨君英、计楠、田捷（IEEE会员）、胡振华（IEEE高级会员） 导言 在生物医学研究领域，荧光成像的高敏感性、高空间分辨率、实时成像能力和操作方便性使其受到广泛关注。本研究针对近红外窗口II（NIR-II，1000-1700纳米）成像技术在临床应用中的价值进行探索，以指导胶质瘤手术中切除瘤体的作用。作者结合了新开发的成像设备和术中图像融合方法，致力于提高手术的准确性，减少术中出血量，并最大限度地切除肿瘤。 文章来源 本研究由曹彩光、金泽萍、史晓菁、张哲、肖安琪、杨君英、计楠、田捷、胡振华进行。他们分别隶属于中科院自动化...
近红外窗口II荧光影像引导手术延长高级别胶质瘤患者的无进展生存期 研究背景 高级别胶质瘤（HGG）是中枢神经系统中最常见的恶性原发性肿瘤，其中胶质母细胞瘤（GBM）预后最差。为了改善GBM患者的治疗效果，提高术中肿瘤切除率，减少术后复发，研究者们开展了基于近红外窗口II（NIR-II）荧光影像的手术引导策略研究。NIR-II荧光影像具有组织自发荧光低、渗透深度大的特性，有望提高肿瘤切除的精确性与安全性。 论文信息 本项研究由夏晓静博士、张哲博士等人共同完成，他们分别隶属于中国科学院自动化研究所分子影像重点实验室等多个研究机构。研究成果发表在 IEEE Transactions on Biomedical Engineering (Vol. 69, No. 6, June 2022) 杂志上。...
人类腹内侧前额叶皮层对亲社会动机的必要性 研究背景及动机 腹内侧前额叶皮层（ventromedial prefrontal cortex，vmpfc）在决策过程中扮演着至关重要的角色。功能性神经影像学研究表明，vmpfc在处理奖励和努力方面起着关键作用，同时也与亲社会行为相关。然而，vmpfc是否在这些功能中必不可少，仍然是未知的。许多关于vmpfc的病灶研究多为个案研究或包含少于十名患者的小组研究，考虑到个体在社会行为、努力和奖励处理方面的典型变异性，较大的样本量对于得出可靠的结论至关重要。因此，本研究旨在通过比较具有罕见焦点vmpfc病灶的患者（n=25）、其他部位病灶的患者（n=15）和健康对照组（n=40），探讨vmpfc在亲社会行为中的因果作用。 论文来源 这篇研究论文由Patri...
多感觉闪烁调节广泛脑网络并减少间歇性癫痫样放电的研究报告 背景介绍 在治疗神经系统疾病方面，调节脑电振荡有巨大的潜力。尤其是针对广泛脑网络的神经性疾病，例如癫痫和阿尔茨海默症（Alzheimer’s Disease, AD），非侵入性且适用于日常家庭使用的干预措施成为了科学界的关注焦点。重复的视听刺激（sensory flicker）是一种简单可行的方法，已被证明在小鼠中可以调节海马（hippocampus）的活动，但其在人类中的作用尚不明确。鉴于此，研究人员希望通过量化闪烁刺激对人类患有局灶性癫痫的患者的神经生理影响，并尝试发现这种方法是否可以降低间歇性癫痫样放电（Interictal Epileptiform Discharges, IEDs）。 研究来源 这篇研究论文由Emory Un...
高级别胶质瘤中的神经上皮遗传标志与预后研究 背景与研究动机 高级别胶质瘤（glioma）是一种恶性程度极高的脑肿瘤，患者预后通常较差。先前的临床前模型研究表明，神经和肿瘤细胞之间的相互作用推动了肿瘤的生长，但在临床中验证这种机制仍然有限。为了解高级别胶质瘤的分子机制，研究人员提出了一种基于表观遗传学的神经标志（neural signature）用于预测患者生存期。通过分析中央神经系统（CNS）肿瘤的表观遗传学特征，研究人员希望识别出在临床上具有重要意义的子类。 研究来源 这篇文章由Richard Drexler等人撰写，他们分别来自德国汉堡大学医学中心、斯坦福大学等多个不同的研究机构。文章于2024年6月发表在《Nature Medicine》上。 研究流程与方法 研究流程 研究包含多个步骤...
研究背景与目的 同情心是一种能够理解和分享他人情感的能力，是人类社会互动和亲社会行为的重要基础。当前的神经影像学研究已经确定了一些大脑区域在同情痛觉中的关键作用，包括前岛叶（anterior insula，AI）、前扣带回皮层（anterior cingulate cortex，ACC）、杏仁核（amygdala）和额下回皮层（inferior frontal gyrus，IFG）。然而，关于这些区域在同情反应中的精确时空特征和区域间通信机制，仍存在许多未解之谜。 近年来，功能磁共振成像（fMRI）研究通过识别同情痛觉的核心神经网络（包括AI、ACC、杏仁核和IFG），为理解同情心如何在脑内运作提供了基础。然而，fMRI的时间分辨率较低，难以捕捉快速的神经动态变化。因此，本研究通过记录局部场...