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...
背景与研究动机 帕金森病（Parkinson’s Disease, PD）是一种神经退行性疾病，主要影响患者的运动能力，导致震颤、运动迟缓、四肢僵硬和行走平衡问题。这种运动缺陷严重影响患者的独立生活能力和生活质量。据统计，预计到2030年，仅在美国就会有近1.2百万人患有帕金森病，而全球的患者数更是超过1000万人。因此，如何准确评估和诊断患者的运动缺陷是一个急需解决的关键问题。 现有的PD严重性评估方法主要依赖于临床医生的主观观察和经验，通过患者在实验室或诊所中进行特定动作来评估。这种方法不仅受到人为主观因素的影响，且在受控环境中的观察无法充分反映患者在日常生活中的实际运动情况。因此，研究人员亟需一种可靠的、非侵入式的量化方法，能客观地评估帕金森病患者的运动缺陷，从而提供更及时有效的康复反...
混合水凝胶-磁性驱动胶囊用于自动肠道微生物采样 学术背景 肠道微生物群由大量且多样的微生物组成，这些微生物对人体健康有着重要影响，例如癌症、糖尿病和炎症性肠病（IBD）等。目前研究肠道微生物的方法主要包括粪便采样、回肠造口术或结肠镜检查。然而，这些方法存在各种问题：粪便采样无法提供特定肠段的微生物群信息；回肠造口术和结肠镜检查则高度侵入。因此，需要一种非侵入式的、能够在小肠内进行目标采样的工具。 近年来，可吞咽胶囊成为一种解决方案。在进行目标采样的同时，这些胶囊也具备药物递送、组织活检和主动运动等功能。然而，现有的液体采样胶囊仍然面临尺寸限制和复杂度高的问题。有效实现自动采样并具备主动运动的胶囊设计依然稀缺。 研究来源 本文由Yung P. Lai、Taeyoung Lee、Daniel S...
基于时间扭曲技术的T波峰到终末变化预测猪心肌梗死模型中的室颤 背景介绍 论文来源突发性心脏性死亡（Sudden Cardiac Death, SCD）是全球范围内死亡的主要原因，其主要致病机制之一即为室颤（Ventricular Fibrillation, VF），特别是在心肌梗死后的环境下。在此背景下，早期预测VF风险显得尤为重要。心室复极化（Ventricular Repolarization, VR）改变与室性心律失常形成的联系已经在实验模型和临床研究中得到验证。T波峰到T波终末间隔（T-peak-to-T-end interval, Tpe）作为VR离散度（VR Dispersion, VRD）的替代指标，早被提出并被认为是预测心律失常风险的潜在指标。然而，Tpe间隔仅捕捉到T波峰和...
学术报道：基于分数脉冲神经元电路的仿生视觉检测模型研究 在智能自动驾驶和无人驾驶飞行器等领域中，迅速有效地预测碰撞并触发避让行为具有非常重要的应用价值。蚱蜢的巨型运动探测器 (LGMDs) 能够在碰撞发生前有效地预测碰撞，并触发避让。这种能力使得LGMD成为设计碰撞避让人工视觉系统的理想模型。不同于传统CMOS摄像机，事件相机(DVS)能够模拟生物视觉系统中的光感受器，从底层仿真LGMD系统的分野，提供高时间分辨率、高动态范围和最小运动模糊等优势。 背景及意义 本次研究的作者为Yabin Deng、Haojie Ruan、Shan He、Tao Yang和Donghui Guo，分别来自厦门大学和福州大学，并在IEEE Transactions on Biomedical Engineeri...