人类肩关节刚度的三维姿态特征及性别差异研究 研究背景 肩关节是人体结构中最复杂的关节之一，肩关节的稳定性对于手臂运动的有效控制至关重要，包括肘部和手腕等远端关节的自然控制以及日常活动中的精细手部功能。肩关节的稳定性是通过骨骼、韧带、肌腱和肌肉的复杂相互作用来实现的，其中刚度是对外部干扰提供阻力的特性。近年来研究表明，女性在职业和运动中肩部受伤的发生率更高，这提示肩关节刚度可能存在性别差异。然而，在多维空间中，尤其是三维（3D）空间中，对肩关节刚度及其性别差异的研究尚未充分开展。 论文来源 该研究由Seunghoon Hwang、Dongjune Chang、Aditya Saxena、Ellory Oleen、Soe Lin Paing、John Atkins 和Hyunglae Lee等学...
利用超宽带雷达技术进行远程步态分析 研究背景 步态分析，即对人类行走运动的协调生物机械模式的研究，不仅是生物力学研究的重要内容，还能提供丰富的健康状态信息。尤其在近年来，人们越来越关注开发新的家居步态分析解决方案，使个体能够在舒适的家庭环境中接受全面的步态评估。这一进展不仅对希望优化自己步态表现的健康个体有益，还能为患有慢性肌肉骨骼疾病（如关节炎和背痛）、获得性脑损伤（如中风和创伤性脑损伤）以及神经退行性疾病（如帕金森病和阿尔茨海默病）的患者提供帮助。 现有的步态分析技术主要分为可穿戴（直接）和非穿戴（远程）两大类。可穿戴系统由于用户的不配合问题，尤其是对老年人来说，往往不适于长期监测。而基于标记的运动捕捉技术，虽然目前是步态评估的金标准，但由于空间和高成本要求，难以在家庭环境中使用。因此，...
使用算法控制电穿孔技术治疗自发性马黑色素瘤的安全性和有效性研究 近年来，电穿孔(irreversible electroporation, IRE)作为一种非热烧蚀技术，在肿瘤治疗方面展现了巨大的潜力。与传统的热烧蚀方法相比，IRE能够更好地保留细胞外基质和主要血管，最小化对周围组织的损害。然而，现阶段的电穿孔技术在实际应用中还存在一些挑战，尤其是如何有效控制治疗过程中温度的变化，以避免热损伤。这项研究正是基于以上背景，探索了使用算法控制电穿孔(Algorithmically Controlled Electroporation, ACE)治疗自发性马黑色素瘤的安全性和有效性。 研究来源 该研究由Christopher C. Fesmire、Ross A. Petrella、Robert W...
胶囊机器人与结肠之间摩擦系数的表征 背景介绍 传统的结肠镜检查虽能有效检测结肠健康状况，但其侵入性较高，容易引起不适和潜在并发症。为了解决这一问题，研究人员开发了一类具有主动运动机制的胶囊机器人（Capsule Robot, CR），希望通过低侵入性实现结肠检查。然而，要实现CR的有效运动和控制，准确预测CR的牵引力和运动阻力至关重要，这两者主要由摩擦力贡献。然而，目前文献中尚未提供在结肠内摩擦系数（Coefficient of Friction, CoF）方面的详尽研究。因此，本文致力于通过实验测量和数据分析，确定摩擦系数与接触压力、环向应变和滑动速度之间的定量关系。 论文来源及作者信息 本文标题为“Characterizing the coefficient of friction be...
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,...
学术新闻报告：软骨光传播特性研究 引言 软骨是一种复杂的生物组织，由细胞和大量基质构成。它的主要成分包括胶原纤维、蛋白多糖大分子和水，这些成分在显微结构上形成了一层层的组织分区。光在这种组织中的传播受到其内在的光学特性影响，如吸收系数（𝜇𝑎）、散射系数（𝜇𝑠）、散射各向异性因子（𝑔）和折射率（𝑛）。这些光学特性变化源于组织的微结构或病理状态，了解它们对光传播特性的影响可以揭示组织的结构和生化特性。因此，研究光在软骨中的传播特性，对于诊断和治疗具有重要意义。 背景 本文由I. Kafian-Attari、E. Nippolainen和F. Bergmann等学者撰写，分别来自University of Eastern Finland和Institute for Laser Technology...
科学论文综合学术报道 在现代医学中，呼吸调节对于呼吸功能障碍患者至关重要。然而，目前临床使用的正压呼吸机存在长期依赖和损伤等问题，而类似”铁肺”这样的体外辅助设备虽提供了无创替代方案，但现有的人工驱动器尚未达到仿生呼吸肌的效果。基于此，本文的作者提出了一种仿生软体外骨骼机器人，通过模拟自然呼吸，能够实现体外闭环呼吸调节。 学术背景 呼吸机在临床上被广泛应用，但随着人口老龄化及新冠疫情的持续，呼吸功能辅助的需求大大增加。目前的呼吸辅助设备，包括正压和负压呼吸机，都存在一定局限性。比如，正压呼吸机会引起气压伤和不良血流动力学效应。负压呼吸机虽然能更接近自然呼吸，但通常结构刚性且笨重。现有的仿生呼吸辅助设备也存在一些缺点，如没有主动的吸气和呼气辅助。因此，开发一种既能提供仿自然呼吸双向主动支持，又...
跨主体脑机接口：基于卷积神经网络的领域对抗训练实现实时注意力解码 学术背景 注意力解码在我们日常生活中扮演着至关重要的角色，其基于脑电图（EEG）的实现已经引起了广泛关注。然而，由于EEG信号在个体间的显著差异性，为每个人训练一个通用的模型在实践中是不可行的。因此，本文提出了一种端到端的脑机接口（BCI）框架，旨在解决这一挑战，特别是利用了时间和空间的一维卷积神经网络（1D CNN）及领域对抗训练策略（Domain-Adversarial Training）。 传统注意力解码方法通常依赖于预定义的特征提取和模式分类技术，如线性判别分析（LDA）和支持向量机（SVM），但这些方法在处理跨主体数据时表现出局限。另外，深度学习方法虽然在分类性能上表现出色，但如何处理EEG信号的显著个体差异性依旧是...