背景介绍 近年来，癌症的诊断和治疗领域取得了显著进展，尤其是基于分子成像和靶向放疗的技术。其中，成纤维细胞激活蛋白（Fibroblast Activation Protein, FAP）作为一种在肿瘤微环境中高度表达的生物标志物，引起了广泛关注。FAP主要表达于癌症相关成纤维细胞（Cancer-Associated Fibroblasts, CAFs）中，而CAFs在肿瘤的生长、侵袭和转移中起着关键作用。因此，FAP成为肿瘤诊断和治疗的重要靶点。 然而，尽管FAP靶向的放射性配体（FAP Inhibitors, FAPIs）在临床前和临床研究中显示出巨大潜力，但在临床前研究中，肿瘤模型中的FAP表达水平相对较低，导致使用低摩尔活性的放射性标记FAPIs时，成像质量较差，容易出现饱和效应。此外...
基于可解释性机器学习的氨基酸PET成像在胶质瘤诊断中的应用研究 学术背景 胶质瘤（glioma）是中枢神经系统最常见的恶性肿瘤之一，其诊断和治疗策略通常依赖于组织病理学分析。然而，组织病理学分析存在侵入性高、耗时长等局限性。近年来，基于医学影像的放射组学（radiomics）技术逐渐兴起，通过从医学图像中提取大量定量特征，结合机器学习（machine learning, ML）算法，能够有效捕捉复杂的影像特征关系，为胶质瘤的诊断和预后评估提供了新的可能性。然而，尽管机器学习模型在胶质瘤预测任务中表现出较高的效率，但其在临床实践中的应用仍受到限制，主要原因在于模型决策过程缺乏透明性，且难以与临床工作流程无缝整合。 为了解决这一问题，可解释性机器学习（explainable machine le...
人工智能增强超快速PSMA-PET在前列腺癌分期中的应用 学术背景 前列腺癌是全球男性中最常见的癌症之一，准确的诊断和分期对于治疗决策至关重要。前列腺特异性膜抗原（PSMA）正电子发射断层扫描（PET）已成为前列腺癌患者的标准检查方法。然而，传统的PSMA-PET扫描时间较长，通常需要20分钟，这限制了患者的检查机会，尤其是在需求日益增长的情况下。为了缩短扫描时间，研究人员提出了超快速PSMA-PET扫描技术，但这种方法往往以图像质量下降为代价。为了解决这一问题，研究人员探索了人工智能（AI）技术在图像增强中的应用，以提高超快速PSMA-PET的图像质量和诊断准确性。 论文来源 这篇论文由David Kersting、Katarzyna Borys、René Hosch和Robert Sei...
早期18F-Flortaucipir Tau-PET作为阿尔茨海默病脑代谢的替代标志物 背景介绍 阿尔茨海默病（Alzheimer’s Disease, AD）是一种常见的神经退行性疾病，其主要病理特征包括β-淀粉样蛋白（Aβ）的细胞外沉积、病理性tau蛋白的细胞内积累以及神经退行性变。这些病理变化在临床症状出现前10到20年就已经开始积累。正电子发射断层扫描（PET）成像技术能够在活体中评估这些蛋白质沉积和神经元损伤，因此在AD的早期诊断中起着至关重要的作用。18F-氟脱氧葡萄糖（18F-FDG）PET是研究神经退行性变的成熟技术，通过检测葡萄糖代谢的变化来识别AD、额颞叶痴呆（FTD）和路易体痴呆（DLB）等疾病的特定代谢模式。 近年来，双相淀粉样蛋白PET（dual-phase amy...
背景介绍 随着白内障手术和晶状体置换手术的广泛开展，人工晶状体（intraocular lens, IOL）的光学性能在术后患者视觉质量中的重要性愈显突出。临床视觉表现(如视力、焦距范围等)的预测正成为眼科领域的重要研究方向，特别是在讨论不同设计的人工晶状体时，其光学性能可能随瞳孔大小的变化而有所不同。然而，目前已有的预测模型通常假设固定的瞳孔大小，而忽略了这一关键变量在实际临床应用中的影响。 近年来，标准化流程（如ANSI Z80.35-2018和ISO 11979-7:2024）已引入单眼离焦曲线（monocular defocus curve），以更准确地分类IOL（如延展深度焦距的IOL，EDOF IOL）。尽管这些标准推荐将瞳孔大小的影响纳入考量，但目前针对瞳孔大小变化如何影响离焦...
使用偏振成像技术辅助术中外周神经识别：一项前沿研究 外周神经对人体的感知和控制网络起着至关重要的作用，其完整和正常的功能对我们的生活质量至关重要。然而，外科手术中意外损伤外周神经的事件并不少见，这不仅可能导致功能障碍和疼痛，还会带来不良的手术预后。在某些解剖复杂的区域（如手部、腕部和颈部），外周神经与其他组织紧密分布，使得手术过程中神经与其他组织难以明确区分，从而增加了神经受伤的风险。目前，外科医生主要依靠术前成像技术（如MRI和超声）及自身的临床经验来避免术中损伤外周神经。然而，这些方法在识别小神经时具有局限性，同时术前成像也是静态的，难以支持实时的术中决策。因此，开发一种直观、非侵入、实时增强神经识别的方法，具有重要意义，能够显著改善手术效果并降低神经损伤的发生率。 为了解决这一问题，来...
挑战皮肤色素沉着偏差：时域近红外光谱技术在组织血氧测量中的应用 背景与研究动机 近年来，光学技术在医学诊断和治疗中的应用日益广泛。然而，不同的皮肤色素水平（皮肤中的黑色素含量）可能会显著干扰光学设备的准确性。例如，COVID-19疫情期间，许多临床医生发现，脉搏血氧仪在低血氧状态下对深色皮肤患者的氧饱和度（SpO2）测量结果不够准确。这种问题促使研究界开始重新审视光学设备在多样化人群中的性能表现。然而，目前对皮肤色素沉着对不同光学设备的影响的研究仍然非常有限，尤其是在新兴的时域近红外光谱技术（Time-Domain Near-Infrared Spectroscopy, 简称 TD-NIRS）领域。 TD-NIRS 是一种基于短脉冲激光、快速光电探测器和计时电子技术的光学技术，其显著特点是可...
数值分析助力多焦晶状体植入物术后视觉评估与优化 引言与研究背景 白内障手术的主要目标之一是实现患者无需眼镜即可获得清晰视觉。然而，这一目标受到两个主要挑战的限制：晶状体调节功能的丧失和术后角膜散光（corneal astigmatism）。为了应对这些问题，临床上引入了屈光性散光矫正晶状体（toric intraocular lenses, toric IOLs）来校正角膜散光，同时通过多焦晶状体（multifocal intraocular lenses, multifocal IOLs）的研发，试图改善多焦视觉需求。然而，根据临床观察，与单焦点晶状体（monofocal IOLs）相比，植入多焦晶状体的眼睛在相同程度散光下常表现出更明显的视觉性能下降，尤其是在三焦晶状体（trifocal...
基于深度神经网络的微导航显微手术系统——助力白内障手术精确性迈上新台阶 学术背景与研究问题 白内障是全球范围内导致失明的主要原因之一。如今，采用超声乳化术（phacoemulsification）结合人工晶状体植入（IOL）的手术方法已经成为治疗白内障的主要手段。这一方案不仅能够显著提高患者的视觉质量，还能有效降低手术并发症的发生率。然而，手术的效果高度依赖于其精细操作和眼球的空间定位与定向。手术过程中诸如角膜切口的位置、囊膜撕裂（capsulorhexis）的大小和位置、以及人工晶状体的角度对术后视觉恢复至关重要。 目前的眼科手术显微镜大多依赖于手术医生的经验和人工标记。这种方式面临众多挑战，尤其是在遇到复杂临床场景时，例如眼球旋转、视觉场景不完全、角膜畸变或外部遮挡等。此外，已有的商用显...
光学相干断层扫描与机器人学相结合：当前研究与未来展望 学术背景 光学相干断层扫描（Optical Coherence Tomography，OCT）是一种非侵入性、高分辨率的光学成像技术，自其诞生以来就广泛应用于生物医学成像领域。它在微米级别对组织的结构进行可视化，尤其在眼科领域取得了巨大成功，例如用于角膜、视网膜等组织的成像和疾病诊断。然而，传统的OCT设备通常用于静态环境中的成像，受到体积、视场（Field of View, FOV）和操作灵活性的限制。当应用于动态、复杂的医疗场景或外科手术中时，传统OCT设备的局限性变得更加明显，例如无法适应手术目标物的移动，或难以提供实时的高分辨率成像以指导手术操作。 与此同时，医学机器人的快速发展为OCT的进一步集成提供了可能性。医学机器人以其高精...