同步记录高达百万个神经元的皮层动态揭示神经元数量与维度性无界缩放 文章简介 这篇题为《同步记录高达百万个神经元的皮层动态揭示神经元数量与维度性无界缩放》的科学报告发表于《Neuron》期刊（112卷，第1694–1709页），由Jason Manley, Sihao Lu, Kevin Barber, Jeffrey Demas, Hyewon Kim, David Meyer, Francisca Martínez Traub 和 Alipasha Vaziri撰写。文章发布于2024年5月15日，是由Rockefeller University和The Kavli Neural Systems Institute联合研究的成果。这项研究深入探讨了神经元动态的维度性与神经元数量的关系，以及...

功能性超声成像在研究人体脊髓中的应用 背景介绍 脊髓是神经系统中的重要感知运动整合中心，负责监控全身各部分的运动学和姿势。由于外伤或疾病引起的脊髓信息流中断，可能导致一系列不良后果，如反射活动增强、慢性疼痛、运动或感觉功能部分或完全丧失、排便/排尿功能障碍等。尽管脊髓在感知、运动和自主功能中的重要性，关于其功能架构的研究仍然较少。目前，功能性脑成像技术（如fMRI和立体电极皮层电图）在脑科学研究中广泛应用，但在脊髓研究中应用有限。自20世纪90年代末，功能性磁共振成像（fMRI）被引入到脊髓研究领域以来，尽管有少量研究揭示了脊髓的功能组织，但成像技术上的挑战（如脊髓横截面积小、磁场不均匀性和运动伪影）限制了其进展。 功能性超声成像（Functional Ultrasound Imaging,...

基于磁性粒子成像的微创成像和传感方法及其植入式电子电路的应用 学术背景 在现代医学中，微创和生物相容性的植入式生物电子电路被广泛用于长期监控体内的生理过程。然而，这些设备在体内成像和同时提取传感器信息的方法依旧稀缺且成本高。磁性粒子成像（Magnetic Particle Imaging，MPI）因其零背景信号、高对比度、高灵敏度和定量成像能力，成为解决这一问题的理想选择。与增大组织深度而不被吸收的磁信号不同，MPI不涉及辐射剂量，提供了安全有效的成像途径。 论文来源 这篇论文题为“基于磁性粒子成像的微创成像和传感方法及其植入式电子电路的应用”，由Zhiwei Tay, Han-Joon Kim, John S. Ho和Malini Olivo等作者完成。论文发表在2024年5月的IEEE ...

电偶联光检测技术提高多核素SPECT成像的探索 放射性药物疗法（Radiopharmaceutical Therapy, RPT）近年来引起了越来越多的兴趣，尤其是在涉及同时使用多种示踪剂的SPECT成像中。传统的成像方法容易受到不同能量γ射线的散射与串扰影响，导致成像质量显著降低。为了解决这一问题，本文的作者Yifei Jin和Ling-Jian Meng提出了一种称为电偶联光子检测（Coincidence Detection of Cascade Photons，CDCP）的方法，旨在基于电偶联光子的检测，显著减少低活性治疗性放射核素成像中的下散射和串扰污染。 研究背景 CDCP技术的提出源于传统方法在低活性放射性药物疗法成像中的局限性。诸如Ac-225、In-111、Ra-223和Lu...

背景介绍 一百年前，Hevesy首次提出利用放射性示踪剂作为植物的生物指标，并后来在大鼠实验中得到验证。这一发现推动了核医学和分子成像作为生物医学领域的发展，使得在分子层面定量可视化生物过程成为可能。在众多成像技术中，单光子发射计算机断层扫描（SPECT）和正电子发射断层扫描（PET）显得尤为重要，它们能够通过标记化合物来定量检测生物功能和代谢。在这些技术发展的过程中，通过融合X射线计算机断层扫描（CT）或磁共振成像（MRI）获取解剖信息，进一步提升了诊断和数据修正的准确性。 然而，现有系统的一大限制在于图像重建过程中存在的时间消耗和噪声传播问题。鉴于此，近年来研究人员开始探索不依赖数学重建步骤的新一代分子成像方法，即直接正电子发射成像（DPEI）。DPEI利用超快飞行时间（TOF）探测器，...

利用基于物理知识的深度学习实现低场强MRI图像重建 背景介绍： 磁共振成像（MRI）技术近年来在低场磁共振成像中的应用越来越受到关注。低场MRI由于其成本低、维护简便，被认为在各种临床和研究环境中具有广泛的应用前景。例如，便携式低场MRI扫描仪不仅更容易操作，还可用于应急单位和手术室等场景。此外，初步评估表明低场MRI在中风诊断中具有潜在的临床应用，这使得该技术在全球医疗诊断中更具吸引力。然而，低场MRI的主要挑战包括低信噪比（SNR）和由磁体设计、材料缺陷和制造公差引起的强B0场不均匀性。 本研究由David Schote, Lukas Winter, Christoph Kolbitsch, Georg Rose, Oliver Speck和Andreas Kofler等学者完成，发表于...

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...