科研报告：透过聚烯烃基头颅植入物在超声引导下实现颅内聚焦超声消融治疗的可行性研究 学术背景 聚焦超声（Histotripsy）是一种非热非侵入式的癌症肿瘤消融技术。其在应用于颅内过程时，受到头骨对超声波显著吸收及反射的限制，需要使用大规模复杂的阵列换能器来克服这一问题。为了解决这一瓶颈，一种聚烯烃基生物兼容头颅修补物被开发出来，旨在减少超声波在进入颅内空间时的失真。但这一方法在高强度聚焦超声治疗（例如Histotripsy）的可行性尚未被充分验证。 来源与作者信息 本文的研究由Lauren Ruger、Maya Langman、Renata Farrell、John H. Rossmeisl、Francesco Prada及Eli Vlaisavljevich执笔完成，所有作者均隶属于Vir...

空间特异性混合激励技术用于磁粒子成像高信噪比空间编码 背景介绍 磁性粒子成像（Magnetic Particle Imaging，MPI）作为一种新兴的无辐射示踪成像技术，通过可视化超顺磁性氧化铁纳米颗粒（Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles，SPIOs）的空间分布，实现高灵敏度的量化成像。与光学成像不同，MPI在成像深度上没有限制，可以直接量化 SPIOs 而不受组织背景信号的干扰。尽管如此，常规的MPI 空间编码方法依赖于固定梯度强度的梯度磁场，生成无场点（Field-Free Point，FFP）或无场线（Field-Free Line，FFL）进行空间扫描。然而，增加梯度强度虽然可以提高理论空间分辨率，却也会导致成像系统的信噪比（Sig...

机械敏感离子通道Piezo1和Piezo2调节啮齿动物对经颅聚焦超声刺激大脑运动皮层的反应 学术背景 经颅聚焦超声（Transcranial Focused Ultrasound，TFUS）神经调节是一种非侵入性、深层脑刺激技术，以其高精准度和安全性在神经回路研究及脑病治疗中显示出巨大的潜力。然而，经颅聚焦超声的具体作用机制仍不完全清楚。已有研究表明，超声的机械效应，特别是声辐射力（Acoustic Radiation Force，ARF），可能通过作用于机械敏感离子通道，影响神经元活动。因此，明确这些离子通道在 TFUS 神经调控中的作用，对开发新的脑疾病治疗技术具有重要意义。 论文来源 本研究由 Tianqi Xu, Ying Zhang, Dapeng Li, Chunhao Lai,...

基于经阴道超生和压力测定量化孕期宫颈弹性的方法 背景与动机 早产（在37周妊娠期前分娩）是新生儿发病率和死亡率的主要原因。由于早产带来的高风险，许多有早产症状的孕妇需要住院治疗，但超过一半的住院孕妇最终还是足月分娩。现有的宫颈软化预测方法（如Bishop评分）预测早产的效用有限，因此需要开发更准确的工具来预测早产。 研究问题 目前宫颈弹性成像的两种常用方法是应变弹性成像和剪切波弹性成像。然而，应变弹性成像缺乏应力信息，不支持不同成像会话间的比较；剪切波弹性成像在宫颈组织具有高度不均质性时其稳健性受到影响。 目标和方法 本文研究的目标是开发一种通过在经阴道超声成像系统中增加应力传感器来克服上述限制的定量宫颈弹性成像系统。该系统能够安全、准确并且具有高度重复性，用于长期监测和不同检查员之间的比较...

TGFuse：基于Transformer和生成对抗网络的红外与可见光图像融合方法 背景介绍 随着成像设备和分析方法的发展，多模态视觉数据迅速涌现，具有许多实际应用。在这些应用中，图像融合在帮助人眼感知多模态数据的信息关联中起到了重要作用。尤其是红外和可见光图像的融合，在军事、安全和视觉追踪等领域具有重要应用，成为图像融合任务的重要一环。设计一个自然且高效的图像融合算法，能够提升整图级别的感知，从而适应复杂场景的融合需求。然而，现有基于卷积神经网络（CNN）的融合方法直接忽略了远程依赖性，这妨碍了对整幅图像的平衡感知。 传统的多尺度变换基础上的融合算法，通过提取源图像的多尺度表示并进行融合和还原，获得了初步的研究成果。然而，这些方法在复杂场景的融合方面能力有限，且容易引入噪声，操作效率低。随着...

基于信息感知的Transformer展开网络促进高光谱和多光谱图像融合 背景介绍 高光谱图像（Hyperspectral Image, HSI）由于其包含多个波段的光谱信息，在材料识别、图像分类、目标检测和环境监测等遥感应用中发挥着重要作用。然而，由于传感器硬件的限制，实际的成像过程中存在空间分辨率和光谱分辨率之间的权衡问题。具体来说，成像传感器只能提供丰富光谱信息的图像（低分辨率的HSI，LR-HSI），或者是高空间分辨率但光谱信息较少的图像（高分辨率的多光谱图像，HR-MSI）。为了获得高分辨率的HSI（HR-HSI），研究者们提出了将LR-HSI和HR-MSI融合的方法，称为MSI-HSI融合。MSI-HSI融合在遥感图像处理中引起了广泛关注。 论文来源 这篇论文《Advancing ...

学术新闻报道：新的MRI技术通过检测光敏血管的局部血流动力学来实现生物荧光成像 学术背景介绍 生物发光探针广泛应用于监测活体动物中生物医学相关的过程和细胞目标。然而，组织对可见光的吸收和散射极大地限制了生物发光检测的深度和分辨率。特别是在大脑中，由于颅骨对光子的阻挡，短波长光的传播受到限制，导致生物发光成像（Bioluminescence Imaging, BLI）的数据通常限制于浅层来源，并且大多是二维投影，缺乏深度信息。 为了克服这些限制，研究人员开发了光声层析成像和其他基于光散射重建的方法，但这些方法需先验知识和独立成像模式的解剖信息的注册。另一种方法是将生物发光输出局部转换为不同类型的信号，以便使用X射线层析成像、超声波或磁共振成像（MRI）等深度组织成像方式进行检测。尽管已经有一些...

MRI 引导的分阶段聚焦超声丘双侧 脑底核切除术治疗帕金森病 背景简介 帕金森病（Parkinson’s Disease, PD）是一种常见的神经退行性疾病，主要表现为运动症状如震颤、僵硬和运动迟缓。传统上，针对该病的治疗方法包括药物治疗和外科手术，而后者如深部脑刺激术（Deep Brain Stimulation, DBS）和放射频率外科手术也在不断发展。然而，单侧MRI引导下的聚焦超声丘脑底核切开术（FUS-STN）被证明可以改善患有不对称性帕金森病患者的对侧运动特征，目前尚未探讨双侧FUS-STN的可行性。单侧治疗可能无法提供全局的症状控制，尤其是疾病进行中未治疗的身体半侧可能出现运动恶化和轴性表现，如步态障碍。为此，本研究旨在评估分阶段双侧FUS-STN治疗帕金森病的安全性和有效性。...

与觉醒相关的皮层网络在神经活动和血流动力学中的差异耦合 学术背景 在没有特定感官输入或行为任务的情况下，大脑会产生结构化的活动模式。这种组织化的活动会受到觉醒状态的调节。觉醒与大脑皮层活动的关系对于理解神经网络的功能具有重要意义。先前的研究表明，觉醒水平会影响神经活动和血流动力学变化，但这些影响在不同皮层区域和行为状态下是否一致还不清楚。 论文来源 这篇论文由Lisa Meyer-Baese等人撰写，作者隶属于Emory University和Georgia Tech的生物医学工程系和生物学系。这篇论文于2024年5月在《Journal of Neuroscience》上发表。 研究流程 本文研究使用了广视野电压成像技术，研究了觉醒状态如何与自发行为头部固定的小鼠皮层网络电压和血流动力学活动...

利用单调性约束深度几何学习来预测阿尔茨海默病进展 背景介绍 阿尔茨海默症（Alzheimer’s Disease，AD）是一种破坏性的神经退行性疾病，逐步导致不可逆转的认知下降，最终导致痴呆。这种疾病的早期识别和预测进程对于临床诊断和治疗至关重要。因此，准确模型AD进程成为研究的关键焦点。 目前，许多研究采用结构磁共振成像（MRI）来进行AD进程建模，主要集中于以下三个方面：1）时间变异性；2）不完整的观察数据；3）时间几何特征。然而，尽管已有深度学习方法尝试解决数据变异和稀疏性问题，但仍然不足够关注内在几何特性，这些特性与AD进展中的脑区大小、厚度、体积和形状相关。 在此背景下，本文作者提出了一种新的几何学习方法，用于结合纵向MRI生物标志物和认知评分的建模，并提出了一种训练算法，通过单调...