大型视觉语言模型在放射学中的应用：GPT-4V的多模态与多解剖区域能力定量评估 学术背景 近年来，大型语言模型（Large Language Models, LLMs）如OpenAI的ChatGPT在文本生成领域取得了显著进展。这些模型基于Transformer架构，通过海量文本数据进行训练，能够在无需大量示例的情况下生成可信的文本输出（few-shot learning和zero-shot learning）。LLMs在医学领域的应用也日益广泛，例如将自由文本的放射学报告转换为标准化模板，以及从肺癌的CT报告中挖掘数据。此外，LLMs在放射学考试中的表现也显示出其具备一定的“知识”储备，并能够帮助简化放射学报告。 随着GPT-4V（GPT-4 with Vision）的推出，模型不仅能够处...

CT在检测肝脂肪变性中的诊断准确性：系统综述与Meta分析 学术背景 肝脂肪变性（hepatic steatosis）是肝细胞内甘油三酯异常积累的结果，可能引发一系列炎症反应，称为脂肪性肝病（steatotic liver disease, SLD）。代谢功能障碍相关的脂肪性肝病（metabolic dysfunction–associated SLD）是美国乃至全球最常见的SLD形式，并迅速成为慢性肝病的主要原因。肝脂肪变性是心血管疾病、肝纤维化、肝硬化、肝癌、肝衰竭和死亡的重要风险因素。早期检测肝脂肪变性对于及时干预和预防并发症至关重要。 传统的肝活检是诊断和分级肝脂肪变性的金标准。近年来，基于MRI的脂肪定量技术被引入作为活检的替代方法，特别是MRI质子密度脂肪分数（proton de...

乳腺非肿块性病变的超声筛查研究：基于乳腺X线检查结果的评估 学术背景 乳腺癌是全球女性中最常见的恶性肿瘤之一，早期发现和诊断对于提高患者的生存率至关重要。乳腺超声（Breast Ultrasound, US）作为一种无创、无辐射的影像学检查手段，在乳腺疾病的筛查和诊断中发挥着重要作用。特别是在乳腺密度较高的女性中，乳腺超声能够有效检测出乳腺X线检查（Mammography）难以发现的早期乳腺癌。然而，乳腺超声检查中常常会遇到一种称为“非肿块性病变”（Nonmass Lesions, NMLs）的影像学表现。NMLs通常表现为与周围乳腺组织相比回声纹理发生改变的离散区域，但缺乏肿块的三维特征或明显的边缘、形状等特征。尽管NMLs在乳腺超声检查中较为常见，但其良恶性鉴别仍然具有挑战性，尤其是在筛...

自动化超微结构分析：基于大规模高光谱电子显微镜的研究 学术背景 电子显微镜（Electron Microscopy, EM）是研究生物超微结构的关键技术，能够在生物分子分辨率下揭示细胞的精细结构。近年来，随着自动化和数字化的发展，电子显微镜能够以纳米级分辨率捕获大面积的细胞和组织样本。然而，电子显微镜图像通常是灰度图像，且数据量庞大，分析过程往往依赖于繁琐的手动注释，这限制了其在大规模研究中的应用。为了解决这一问题，研究者们开始探索如何通过自动化手段提取生物分子组装体的信息，从而加速对生物超微结构的理解。 本文的研究背景在于，尽管电子显微镜在生物医学研究中具有重要地位，但其分析过程仍然面临挑战。特别是，如何从大规模的电子显微镜数据中自动提取生物分子信息，成为了一个亟待解决的问题。本文提出了一...

超高场动物磁共振成像系统的技术更新 学术背景 动物磁共振成像（MRI）系统在临床前研究中具有重要地位，通常比传统的人类MRI系统提供更优越的成像性能。然而，由于系统组件的多样性和集成调试的复杂性，实现这些系统的高性能具有挑战性。特别是，超高场动物MRI系统需要生成极高的磁场强度和梯度磁场，同时确保磁场的均匀性和稳定性。此外，系统的安装、维护和调试也需要考虑磁场屏蔽、机械耦合和热管理等多个方面。尽管市场上已有一些商业化的动物MRI系统，但关于硬件性能（如超导磁体和梯度线圈）的最新技术更新仍然缺乏详细的报道。 本文由Yaohui Wang、Guyue Zhou、Haoran Chen、Pengfei Wu、Wenhui Yang、Feng Liu和Qiuliang Wang共同撰写，发表于202...

学术背景 电压成像（voltage imaging）是一种用于研究神经元活动的强大技术，但其有效性通常受到低信噪比（SNR）的限制。传统的去噪方法，如矩阵分解，对噪声和信号结构施加了严格的假设，而现有的深度学习方法未能完全捕捉电压成像数据中固有的快速动态和复杂依赖关系。为了解决这些问题，本文提出了一种名为CellMincer的新型自监督深度学习方法，专门用于去噪电压成像数据集。CellMincer通过掩码和预测短时间窗口内的稀疏像素集，并结合预计算的时空自相关来有效建模长程依赖关系，从而显著提高了去噪效果。 电压成像利用荧光报告分子（如小分子染料或基因编码的蛋白质）来测量电活性细胞的膜电位。与传统的膜片钳电生理学（patch-clamp electrophysiology, EP）相比，电压...

学术背景 杜氏肌营养不良症（Duchenne Muscular Dystrophy, DMD）是一种遗传性肌肉疾病，是日本最常见的肌营养不良类型。DMD 由 X 染色体上的 dystrophin 基因突变引起，导致肌肉纤维中缺乏或缺陷的 dystrophin 蛋白，进而引发肌肉纤维膜通透性增加、钙离子内流、活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）产生以及细胞坏死等一系列复杂事件。慢性肌肉退化导致炎症细胞持续积累，进一步加剧疾病进展。目前，DMD 的诊断主要依赖于体格检查、家族史和实验室检测，分子诊断技术如微阵列和肌肉活检也被广泛应用。然而，DMD 的病理生理机制复杂，涉及炎症、线粒体功能障碍和氧化还原状态失调等多个方面，因此，如何非侵入性地评估 DMD 患者的局部炎...

随机结构照明显微镜（S2IM）：无扫描超分辨率成像技术的研究报告 学术背景 在超分辨率显微镜领域，传统的结构照明显微镜（Structured Illumination Microscopy, SIM）技术依赖于精确的机械控制和微米级的光学对准，以实现高分辨率成像。然而，这种技术要求复杂的硬件设备和高精度的操作，限制了其在某些应用场景中的使用，尤其是在需要长工作距离或非侵入性成像的环境中，如眼科检查、天文观测或活性物质研究。为了解决这些问题，意大利理工学院（Italian Institute of Technology）的研究团队提出了一种新的超分辨率成像方法——随机结构照明显微镜（Stochastically Structured Illumination Microscopy, S2IM）...

学术背景与问题提出 线粒体作为真核细胞中至关重要的细胞器，参与了细胞的能量代谢、信号传导以及细胞生存与死亡的调控。线粒体功能障碍与多种人类疾病相关，包括神经退行性疾病、心血管疾病、糖尿病和癌症等。因此，研究线粒体的动态变化对于理解其生物学功能及其在疾病中的作用具有重要意义。然而，传统的电子显微镜（EM）虽然具有极高的空间分辨率，但只能用于固定样本，无法捕捉线粒体的动态变化。荧光显微镜虽然可以用于活体样本的观察，但其分辨率有限，尤其是在三维（3D）重建和长时间成像中，光漂白（photobleaching）问题严重影响了定量分析的准确性。 光漂白是指荧光分子在光照下发生不可逆的化学变化，导致荧光信号逐渐减弱的现象。这一问题在长时间成像中尤为突出，限制了线粒体等细胞器的动态研究。尽管已有多种方法试...

结直肠癌肿瘤微环境的多模态成像研究：揭示空间异质性 学术背景 结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）是全球癌症相关死亡的主要原因之一，其复杂性和异质性使得治疗和预后预测极具挑战性。肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）在癌症的进展、转移和治疗反应中扮演着关键角色，尤其是细胞外基质（Extracellular Matrix, ECM）中的胶原蛋白（collagen）对肿瘤病理生理学的影响尤为显著。然而，传统的组织学、结肠镜检查和分子筛查等方法无法全面表征肿瘤组织的空间复杂性，如癌症蛋白质组、胶原蛋白结构和细胞核分布的相互作用。 为了更深入地理解结直肠癌的异质性，本研究提出了一种多模态成像策略，结合双光子激光扫描显微镜（Two-Photon Las...