摘要：纳米酶可催化肿瘤相关物质转化为有毒的活性氧(ROS),诱导氧化应激并促进癌细胞死亡;然而,在复杂的肿瘤微环境中,纳米酶的设计、活性、反应底物及微环境本身均会影响ROS的生成效率.为解决上述挑战,相关研究聚焦优化活性因素并开发纳米酶级联催化系统,在肿瘤内触发多个级联过程,以高效稳定地生成更多治疗物质,同时最小化副作用.本文综述了纳米酶级联催化系统设计的有效策略,阐述了癌症治疗中级联催化系统的代表性案例,并揭示了其潜在催化机制.最后,展望了该系统在生物医学应用中的挑战与前景.

摘要：糖尿病足溃疡(DFU)患者皮肤易受损,且难以愈合,治疗面临巨大挑战.植物多糖交联形成的水凝胶,不仅具有多糖的生物相容性和生物可降解性,还具有水凝胶的高吸水性和保水能力,有望成为治疗DFU的绿色敷料.本文系统阐述了植物多糖水凝胶的作用机制与应用,以期为治疗DFU提供研究基础.

摘要：为准确监测动脉直径参数,本研究设计了一种基于柔性超声技术的可穿戴动脉自识别与直径监测系统.首先,基于回波能量方差乘积(EVP)特征结合动脉搏动过程中前后壁的运动规律,从单帧超声回波中自动探测动脉壁,并测量其直径;然后,基于换能器位置概率分布模型,利用由阵列中心到外周的分层扫描方法,快速自动定位动脉中心,以降低贴片粘贴时对操作精度的要求.体模测试结果表明,该系统在模拟血管直径检测中的平均误差低于5.6％,能实现动脉的自动识别和定位.此外,通过对动脉直径波形特征的提取与分析,本设备可提供心动周期等生理参数的定量或定性评估,可用于动脉直径参数的长期连续监测.

摘要：为改善睡眠障碍并研究调制睡眠的神经机制,本研究设计了四种声电多模态刺激模式探究刺激参数对被试睡眠质量与特征脑区响应变化的影响.首先,通过对被试脑电(EEG)数据的溯源分析,提取与睡眠相关的 11 个脑区内的时间序列;然后,通过功率谱密度(PSD)得到不同脑区在δ、θ、α、σ、β五种频段上的能量变化,并利用主观量表评估被试近一个月的睡眠质量;最后,利用手指敲击实验探究刺激对大脑程序性记忆的影响.结果表明,各模式刺激均对被试程序性记忆无影响,M1与M3 优化了被试睡眠期间的情绪调控,降低了嗜睡程度,同时M1 激活了睡眠相关脑区,提高了睡眠质量.本研究可为多模态睡眠调制机制提供新的思路.

摘要：为定量评估地勤在维修作业过程中的体力疲劳状态,本研究融合表面肌电(sEMG)、心电(ECG)和光电容积脉搏波(PPG)等多模态信号,提出了面向地勤维修工作的体力疲劳评估方法.首先,选取 10 名地勤人员做弓步双手上部操作动作,并采集其生理信号;然后,以BorgCR-10 量表为疲劳程度的参考标尺,使用支持向量机建立从生理特征到疲劳程度的模型.结果表明,线性核支持向量回归(SVR)模型在 12s滑窗情况下具有最好的预测结果,且兼具实时性和准确性优势.本研究证实了多模态信号融合在疲劳评估中的有效性,可为优化地勤维修作业工效提供技术支撑.

摘要：为解决多站点静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)数据的域间特征分布不一致,本研究提出了一种基于无监督跨域自适应的抑郁症识别算法,以充分利用多尺度下的时序信息,平衡多站点rs-fMRI数据的源域与目标域间的特征分布差异.首先,通过生成对抗网络减少域间分布差异,利用统计特性匹配与对抗学习互补的域对齐机制,在两个域之间实现无监督的跨域特征对齐;然后,设计注意力引导的多尺度时空图卷积模块,实现多尺度特征信息的提取与融合.通过对REST-meta-MDD数据集中681名受试者进行分析,本算法的准确率、受试者工作特征曲线下面积、敏感性、特异性和精确率分别达到67.57％、65.16％、89.19％、66.22％和65.00％.结果表明,本算法具有较好的识别性能,可为抑郁症临床辅助诊断提供技术支持.

摘要：随着社会老龄化加剧,老年人群体中认知功能衰退问题日益严重.脑卒中、帕金森病、阿尔茨海默症等神经退行性疾病的患病率不断上升,给患者及其家庭带来了巨大压力.认知康复训练技术作为一种有效的治疗方法,已成为缓解和改善老年人认知障碍的一个重要研究领域.声光电刺激技术可通过声音、光照和电流等刺激手段,调节大脑神经活动,促进认知功能的恢复.基于此,本文详细讨论了声、光、电刺激在认知康复中的应用和研究进展,以期为认知康复患者提供更加安全、有效、便捷的康复治疗方案.

摘要：贝壳珍珠层是一种由有机质与碳酸钙组成的天然材料,具有优异的生物相容性和可降解性.贝壳珍珠层的水溶性有机质因具有良好的抗溶血、抗氧化、抑菌性能等特性,在促成骨,促进牙釉质矿化、皮肤损伤愈合及改善记忆功能等方面具有巨大潜力.本文就贝壳珍珠层水溶性有机质的成分特点、生物学特性、提取方法及其在生物医学领域中的研究进展进行了综述,并展望了其应用前景.

摘要：为解决传统艾灸过程繁琐、过于依赖人工操作且效率低下的问题,本研究以STC89C52 单片机为核心,设计了一种新型智能艾灸装置.该装置通过HC-SR04 超声波测距传感器测量灸头到穴位的距离,当施灸距离小于设定阈值时,将触发蜂鸣报警器报警;通过MLX90614 非接触式红外温度传感器实时监测穴位的体表温度,并对比设定的期望温度,自动调节艾条至合适位置;测量的温度和距离在OLED显示屏显示,并通过语音合成模块每隔 60s播报一次.实验结果表明,智能艾灸装置可自主调控艾条移动,调节灸头与穴位之间的距离,使穴位温度接近设定的期望温度,且误差小于 1℃.本装置操作方便,运行稳定,实用性强,有利于艾灸的普及与应用.

摘要：为探索阿尔茨海默病(AD)患者体内代谢紊乱情况与不同发病阶段间的联系,并挖掘血浆在AD预防、诊治方面的潜力,本研究使用 3 种机器学习方法对疾病不同阶段的血浆和脑脊液分别建立了分类模型,并通过筛选相关特征作为差异代谢物,进行富集通路分析.结果表明,从两种体液内均发现患者体内氨基酸代谢、脂质代谢、能量代谢及线粒体功能出现异常,且异常在早期的轻度认知障碍阶段就已发生.本研究不仅探究了血浆在AD诊断中的潜力,还从代谢角度探究了AD不同阶段的发病机制.

摘要：针对现有杂音检测方法多局限于单一任务,未能充分利用心音信号间关联性的问题,本研究提出了一种基于渐进式分层提取(PLE)的多任务心脏杂音检测模型,可同时完成小片段心脏杂音检测与心音信号自动分割.该模型能通过共享底层特征,有效整合心音信号的时空信息,提高杂音检测和心音分割精度.在CirCor Digiscope dataset 2022 数据集上,该模型小片段杂音检测的平均召回率和平均F1 分数分别为 0.8033 和 0.6096;心音分割的平均召回率和平均F1 分数分别为 0.9160 和0.9100.该模型可为心脏杂音的检测与分析提供新的方法和思路,并为心血管疾病的早期筛查与诊断提供潜在的技术支持.

摘要：为定量测量巩膜的力学特性,本研究基于光学相干弹性成像(OCE)技术,以压电堆栈作为剪切波激励模块,以谱域光学相干层析成像(SD-OCT)作为运动检测模块,建立了巩膜剪切波OCE研究平台.首先,开发了M-mode 和 M-B mode 两种扫描模式,追踪由压电堆栈诱导的剪切波传播,实现对巩膜不同区域的无损、高分辨率的力学特性定量分析;然后设计了硅胶仿体、离体眼球及巩膜胶原交联实验;最后,通过系统比较OCE测量结果与传统单轴力学拉伸实验,验证该平台的可行性和有效性.硅胶仿体实验表明,随着硅胶仿体邵氏硬度的增加,剪切波速度随之增加;离体眼球实验显示,巩膜上的剪切波速度均呈现区域差异,其中赤道部硬度最大,前部次之,后部最小;巩膜胶原交联实验表明,该方法能区分因紫外线照射时长不同而产生的硬化效果差异.本研究不仅为巩膜区域特异性力学特性评估提供了新方法,更为研究与巩膜生物力学相关的疾病(如近视、青光眼等)的发病机制提供了重要技术.

摘要：为系统评价全分子量透明质酸钠(FMW-SH)的经皮渗透行为及效果,本研究以FMW-SH为研究对象,采用高效凝胶色谱法测定FMW-SH的分子量分布.利用 3D皮肤模型考察FMW-SH的经皮渗透率,同时通过ELISA法、划痕实验、免疫荧光和qPCR方法分析了FMW-SH对Ⅰ型胶原蛋白合成、角质形成细胞迁移、羧甲基赖氨酸(CML)清除和敏感基因mRNA表达水平的影响.结果表明:FMW-SH重均分子量为547.7 kDa,多分散系数为17.679,且24h累积透皮率达26.7％,显著优于高分子量SH和寡聚SH;0.01％～0.5％FMW-SH对皮肤细胞无毒性;0.1％～0.5％FMW-SH可显著促进Ⅰ型胶原合成(P<0.05),并提高角质形成细胞的迁移率(P<0.05);0.2％FMW-SH可使CML表达下降 52.92％,效果优于氨基胍;0.0005％FMW-SH可抑制IL-4 和IL-13 诱导的CAII及NELL2 mRNA上调(P<0.01).FMW-SH可增加Ⅰ型胶原蛋白含量、促进角质细胞形成迁移、清除CML和下调敏感基因的表达.

摘要：为缓解微血栓早期识别困难并缺乏动态监测手段的问题,本研究构建了一个基于叉指电极(IDE)的高灵敏度阻抗监测系统,实现对微血栓形成过程的无标记、实时监测.首先,结合有限元仿真与体外诱导血栓生成实验,以凝血酶诱导纤维蛋白原形成微血栓,以纤维蛋白荧光强度量化微血栓的生成过程;然后,采用IDE阻抗监测系统,综合分析不同红细胞(RBC)浓度、空间分布及血栓大小对系统阻抗特性的影响,研究微血栓动态发展过程中的实时阻抗变化及阻抗频率响应.实验结果表明:聚集在IDE表面或跨正负电极的RBC会阻断传导电流,增大系统阻抗;低频阻抗对微血栓引起的电导变化更为敏感;高频阻抗在微血栓生成过程中仅发生微弱变化.实时阻抗监测结果显示,阻抗-时间曲线与纤维蛋白荧光强度变化趋势相同,具有快速启动、渐进发展、趋于稳定的特征.本研究为无标记实时监测微血栓提供了实验方法,可应用于血液疾病诊断、抗栓药物筛选等.

摘要：针对人工心音听诊在杂音等级诊断中存在主观性、易受环境干扰的问题,本研究基于全维动态卷积(ODConv)与特征融合方法构建了一种心脏杂音等级识别模型.首先,采用ODConv模块捕捉丰富的上下文信息;其次,通过融合时域和时频域特征,提高杂音等级的识别性能;最后,设计第一心音(S1)和第二心音(S2)幅值衰减与增强实验,验证S1、S2 与杂音的相对响度对模型杂音等级识别的影响.在CirCor DigiScope数据集上的验证结果显示,该模型不仅在杂音等级划分中参考了杂音与S1、S2的相对响度信息,还在无杂音、柔和杂音、响亮杂音分类中分别取得了 93.39%、53.70%、73.46%的召回率和 94.07%、51.28%、73.34%的F1分数.本研究构建的模型能准确识别心脏杂音等级,可为实现自动识别心脏杂音等级提供重要的技术支撑.

摘要：糖尿病(DM)患者血糖水平受饮食、运动、胰岛素及压力等多因素影响,控制难度较大.准确预测血糖变化不仅有助于预测高、低血糖风险,还可优化治疗方案,提升患者生活质量.近年来,深度学习(DL)凭借强大的时序建模能力广泛应用于血糖预测,连续血糖监测(CGM)与可穿戴传感器的发展为其提供了数据支撑.本文系统梳理了DL在血糖预测领域的研究进展,介绍了常用的数据集与评价指标,并比较了不同模型的性能;最后,展望了个性化预测、多模态融合与可解释性模型等在血糖预测中的应用前景,以期为血糖预测研究提供参考.

摘要：针对胎儿脑部核磁共振图像(MRI)存在莱斯(Rician)分布的噪声问题,本研究提出了一种核回归理论去噪方法.首先,采用传统核回归(CKR)函数获得图像的梯度信息;然后,利用梯度信息和自适应核回归(AKR)函数,构建表征图像局部特性的协方差矩阵,实现对MRI数据的自适应去噪.对不同Rician噪声等级的9 组胎儿脑部和12 组成人脑部MRI数据的定量分析结果表明:AKR去噪算法能够使均方根误差(RMSE)最大降低约28.64%～57.57%;峰值信噪比(PSNR)最大提高11.67%～45.50%;结构相似性指数(SSIM)最大提高 7.95%～72.50%.对仿真数据和真实胎儿脑部 MRI公开数据集的定性分析结果表明,该算法能较好地去除胎儿和成人脑部MRI数据的噪声,并且能够保持图像的全局特征.

摘要：针对离体监测药代动力学数据的采集过程易受样本量不足、数据采集延迟和个体间差异显著影响的问题,本研究通过集成硬件组件和LabView平台,开发了一套能够实时采集数据的四通道在体荧光监测系统.该系统基于激光诱导荧光原理,利用光电倍增管(PMT)特有的增益机制放大微弱的光信号.通过对背景光和 0.25 μg/mL异硫氰酸荧光素(FITC)溶液中的荧光光子数进行单因素方差分析(P<0.05),验证该系统的灵敏度和有效性.在体实验进一步证明,该系统不仅能有效实现对肾脏等主要代谢器官荧光信号的实时监测,还能最大限度地减少离体实验引起的数据误差,提高数据准确性,为后续药物疗效和治疗机制的研究提供更全面的数据.

摘要：针对传统生物电阻抗检测装置体积庞大、功耗高、成本昂贵等问题,本研究设计了一种便携式、低成本、单通道的生物阻抗测量装置.首先,该装置以AD5933 阻抗转换芯片为核心,集成有线数据传输、无线通信、本地数据实时展示等多种功能,可在 2～100 kHz频率内进行生物阻抗谱的单频和多频扫描,实现阻抗监测和阻抗谱分析;最后,本研究分别进行了三元件的测量精度实验与人体电阻抗测量一致性实验.结果表明,该装置在2～100 kHz频率内的阻抗测量误差小于0.6%,且具有体积小、重量轻、功耗低等优势,能满足临床对人体阻抗动态监测的需求.本研究可为无创生理信号的监测与评估提供新的解决方案.

摘要：荧光活体成像技术凭借其非侵入性、高灵敏度及高时空分辨率的特性,在基础医学诊断领域占据重要地位.纳米晶体因独特的光物理性质,已成为一类极具潜力的荧光探针.然而,生物组织对光子的强散射与吸收作用显著,限制了传统可见光波段荧光成像的穿透深度,制约了其在深部病变检测中的应用.近年来,近红外(650～1700 nm)纳米荧光探针的开发为生物检测、诊断、治疗及术后监测等领域带来了新的方式.本文系统综述了不同发射纳米晶体荧光探针在活体多尺度成像领域的最新进展,阐述了近红外发射纳米晶体在深部组织高分辨无创成像中的应用前景;同时,探讨了探针在疾病诊疗全链条中的潜在价值,分析了当前纳米晶体荧光探针在生物相容性、安全性及临床转化等方面面临的挑战;最后展望了其未来的研究方向.