神经信息学研究：多相机系统下的神经解剖学3D模型摄制 学术背景 中枢神经系统的外科解剖学，包括颅骨和脊柱，具有极其复杂的三维（3D）结构，这使得学习者难以完全理解各结构之间的复杂关系。准确了解这些解剖关系和3D感知对于进行安全的神经外科手术以及减少手术并发症至关重要。目前，教材和图谱仍然是教授人类解剖学和神经外科的标准方法（Rhoton, 2023）。然而，尸体解剖——被视为研究神经外科解剖学的最现实模型（Sotgiu et al., 2020）——成本高昂，并非所有神经外科和解剖学课程中都能普遍获得。因此，对于那些无法接触到实验室学习的学生，一种经济有效的神经解剖学教育方法显得尤为迫切。 论文来源 这项研究论文名为《Photogrammetry Scans for Neuroanatomy...
利用fMRI指导TMS目标选择：3T和1.5T fMRI指标的可靠性和灵敏度 [DOI: 10.1007/s12021-024-09667-5], 文章发表于《Neuroinformatics》 背景介绍 功能性磁共振成像（fMRI）的早期应用主要集中在推断认知过程上。然而，现代医学正在逐渐将其应用于更多的临床用途，如术前规划和疾病鉴别。在反复经颅磁刺激（rTMS）治疗的临床应用中，fMRI已显示出优化TMS目标选择和提高治疗效果的潜力。特别是对主要抑郁症（MDD）患者，美国食品药品监督管理局（FDA）已经批准了一个fMRI指导的个体化治疗协议。然而，目前大多数研究都集中在3T扫描仪上，而1.5T MRI在许多基层医院中更为常见，因此对1.5T和3T fMRI指标的系统评估可能为fMRI指导...
科实验性脑震荡后急性轴突病理的性别差异 学术背景 每年，全球大约有5000万人遭受脑震荡，也称为轻度创伤性脑损伤（TBI）。然而，对于超过15%的患者来说，这种“轻度”脑损伤却会导致持久的神经认知功能障碍。现有的共识表明，脑震荡会引起大脑网络连接和功能的急性结构和生理性破坏，特别是散发在白质中的轴突病理，也即弥散性轴突损伤（Diffuse Axonal Injury，DAI）。近年来，研究表明脑震荡的一个关键病理基质是白质轴突的损伤，且男性和女性在脑震荡后的病理结果可能有所不同。 尽管男性在急诊室就诊的脑震荡病例中占主导地位，但这一现象主要是因为男性更容易参与存在头部撞击风险的活动。而在相同运动项目中，女性运动员的脑震荡发生率更高，且结局更差，这提示了性别差异可能在轴突病理的程度上存在影响。...
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...