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医工交叉
医工交叉
  • 论文汇编
  • 冯筠,牛怡,杨晨希,沈聪,郭佑民

    2023, 53(3): 313-324. DOI: 10.16152/j.cnki.xdxbzr.2023-03-001
    摘要:计算机辅助技术在肺部疾病筛查方面已经取得显著成效,然而现有研究大多面向已知类型的疾病进行建模,对未知类型疾病极易带来误诊及漏诊风险,且主要以追求高准确率为目标,对误诊及漏诊未加以约束,导致其难以应用于实际临床场景。针对以上问题,该文提出更适用于临床的计算机辅助肺部疾病筛查目标,即保证零漏诊率的同时降低误诊率。为完成上述肺部疾病筛查目标,该文基于单类别分类思想提出改进变分自编码网络对肺部疾病初筛,并提取X光片图像的深度编码特征,接着,融合基于医生经验的影像组学特征以及深度学习特征之间的互补优势,构建一个集成学习模型,最终完成肺部疾病的筛查。在仅有正常X光片图像参与训练的情况下,提升了所构建模型的分类效果,降低了模型的漏诊率。实验结果AUC值为0.984 8±0.002 3,漏诊率为0时,误诊率降低至0.149 8±0.005 7,证明该方法可以有效达到该文的肺部疾病筛查目标。与此同时,对比了所构建的集成模型以及单独的深度学习模型的筛查效果,发现集成模型明显优于深度学习模型,进一步凸显了融合医生经验的有效性。  
    关键词:肺部疾病筛查;胸部X光片;影像组学;单类别分类;集成学习   
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    发布时间:2023-06-26
  • 赵健,周莉芸,武孟青,王雪珠,孟宪佳

    2023, 53(3): 325-335. DOI: 10.16152/j.cnki.xdxbzr.2023-03-002
    摘要:抑郁症是当前高发的心理和精神疾病之一,传统诊断方式存在依赖医生经验的主观局限性,人工智能应用到抑郁症的检测中可以进行特定的数据分析,从而辅助提高心理与精神疾病的诊断效率。知识驱动的第一代抑郁症检测只能解决完全信息和结构化环境下的确定性问题,抑郁症相关特征的选择会直接影响识别结果;数据驱动的第二代抑郁症检测需要大量数据推动,仅依靠黑盒模型下得出的结果不够可信;第三代抑郁症检测通过信息融合,结合不同来源的异构信息,确保处理信息的高质量,充分利用前两代抑郁症分析系统各自的优势,手工提取的特征融合深度特征可以更好地挖掘到抑郁特征信息,决策融合具有很强的容错性,融合后的模型能增加结果的可靠度,更加全面地对抑郁症数据进行分析。该文对现有研究成果进行总结与分析,指出了人工智能抑郁症诊断研究未来的发展方向。  
    关键词:人工智能;抑郁症诊断;机器学习;深度学习;信息融合   
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    发布时间:2023-06-26
  • 王红玉,朱天薏,冯筠,丁松涛,王苹苹,陈宝莹

    2023, 53(3): 348-358. DOI: 10.16152/j.cnki.xdxbzr.2023-03-004
    摘要:乳腺癌磁共振成像(nuclear magnetic resonance imaging,MRI)数据由于不同医院采集方式不同、设备不同或病人等自身原因,会存在同一病人不同序列缺失的问题。目前主流的图像生成对抗网络Pix2Pix和Cycle-consistency是医学图像生成的两种主要模式,这类方法要求不同MRI序列数据配对出现,难以处理存在缺失的数据,此外,该类方法往往关注整幅图像的生成质量,缺少对疾病诊断更有价值的病灶区域的生成质量的监控。针对以上问题,该文受配准网络(RegGAN)自适应对准图像空间分布的启发,设计了一种新的基于特征增强的双注意力配准生成对抗网络DA-RegGAN。该网络在生成器中引入卷积注意力模块,使网络更注重病灶的学习;在判别器中添加梯度正则化约束,主要解决网络训练不稳定容易出现模式崩溃的现象,使网络生成包含更清晰的病灶细节全局图。该文在1 697幅乳腺数据上开展消融实验、不同图像生成算法间的对比实验、肿瘤分类实验,进一步验证了方法的有效性。与原始RegGAN比,全局图像生成质量和局部病灶图像生成质量均得到提升,局部图像质量较原始PSNR提升了0.518,SSIM提升了0.021;全局图像质量较原始PSNR提升了0.584,SSIM提升了0.020。  
    关键词:生成对抗网络;乳腺MRI图像生成;注意力机制;梯度正则化   
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    发布时间:2023-06-26
  • 李强,潘敏,成波

    2023, 53(3): 359-366. DOI: 10.16152/j.cnki.xdxbzr.2023-03-005
    摘要:失眠是一种典型的睡眠障碍,以入睡困难、睡眠深度或频度过短、早醒及睡眠时间不足等为主要特征。临床上一些失眠患者在快速眼动(REM)睡眠期会出现明显的脑电alpha节律活动增强现象,但发生这一现象的内在机制尚不清楚。基于此,从计算神经科学的角度出发,结合Liley神经计算模型与临床失眠脑电数据,探索失眠患者在REM期典型放电节律的发生机制。首先,设计一种基于马尔可夫蒙特卡洛的Liley模型关键参数的自动选择与估计方法;其次,结合失眠患者脑电数据,确定影响alpha节律发放的模型关键参数,并据此给出失眠患者REM期脑电alpha节律活动增强的机制假设:抑制性突触活动强度的降低会诱导alpha节律活动的增强。所获结果对于改善失眠患者的睡眠质量并控制病情发展具有一定的指导作用和临床价值。  
    关键词:失眠;脑电alpha节律;Liley模型;关键参数   
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    发布时间:2023-06-26
  • 韩泓丞,林玉萍,郭钦钵,张栋,许美凤,朱龙飞,李小棉,冯丽丽,岳婕

    2023, 53(3): 377-386. DOI: 10.16152/j.cnki.xdxbzr.2023-03-007
    摘要:多模态医学语料库是医学研究、临床诊断和教学的重要工具之一。然而,现有的医学语料库大多仅有文本数据,缺乏匹配的直观图像,信息不够充分。而大量医学图像缺少明确的语义标签,导致构建语料库困难。针对上述问题,该文提出一种面向多模态医学语料库的皮肤镜图像分类方法,通过对皮肤镜图像进行精确分类获取语义标签,并结合自然语言处理方法匹配相关文本信息,从而建立图像与文本相结合的多模态语料库。首先,针对传统机器学习图像分类方法对病灶特征提取较弱且易受背景噪声影响,导致病灶分类精度差的问题,该文构建双流网络,通过融合病灶的形状与纹理特征增强病灶特征提取能力。其次,为减少特征融合导致的信息冗余,引入了基于通道注意力机制的特征筛选方法,关注关键特征并抑制噪声影响。此外,针对皮肤镜图像良恶性样本数量不均衡导致的模型优化困难问题,引入非对称损失函数,提升模型对样本不均衡的鲁棒性。在ISIC皮肤镜图像数据集上的实验结果表明,该文所提方法能够快速准确地分类皮肤镜图像,并将图像与病历文本进行精准匹配以构建多模态医学语料库。  
    关键词:多模态语料库;皮肤镜图像;图像分类;卷积神经网络;自然语言处理   
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    发布时间:2023-06-26
  • 谢飞,权媚阳,管子玉,段群

    2021, 51(1): 1-7. DOI: 10.16152/j.cnki.xdxbzr.2021-01-001
    摘要:CT扫描是临床上腹部相关疾病诊断的常规检查方式,通过CT,医生能对腹部的器官结构和组织病变结构产生更加直观的观察,从而提高了疾病诊断的准确性,因此,精准地对CT图片进行图像分割有着非常重要的临床价值。传统的分割算法针对腹部形变较大、体积较小且组织边缘模糊的器官分割效果相对较差。为此,该文提出了基于改进nnUNet腹部多器官图像分割方法,在腹部CT图像上分割肝脏、胃、肠道和胰腺4个器官。该文利用自适应权重的损失函数对nnUNet网络进行改进,使得网络在分割过程中更加关注体积较小且样本数量相对较少的器官特征。实验表明,该文提出方法相对于现有传统的分割方法具有更高的准确性和敏感性。  
    关键词:腹部多器官分割;nnUNet;自适应权重损失函数;语义分割   
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    发布时间:2021-04-01
  • 谢飞,穆昱,管子玉,沈雪敏,许鹏飞,王和旭

    2020, 50(1): 9-15. DOI: 10.16152/j.cnki.xdxbzr.2020-01-002
    摘要:口腔白斑(OLK)是一种癌前病变,由于其与口腔内健康组织有视觉相似性,导致难以准确区分,目前,对OLK的诊断主要来自专业医生的经验,但这种方式效率低,诊断受主观影响大。该文提出具有空间注意力机制(spatial attention)的Mask R-CNN方法(Mask R-CNN-S)用于口腔白斑分割。Mask R-CNN特征提取能力受限于多任务的设计,在口腔白斑上分割效果并不理想。而Mask R-CNN-S是基于Mask R-CNN网络,并引入了卷积块状注意力模块(CBAM)中的空间注意力模块,考虑了空间上的重要性信息,帮助Mask R-CNN关注更重要的区域。此外,受限于数据量较少,该文利用在其他相关大数据集里训练出来的预训练模型,同时采用冻结浅层参数,更新深层参数的策略。试验结果表明,该文所提方法实现了相比于传统Mask R-CNN更好的性能。  
    关键词:口腔白斑;Mask R-CNN;注意力机制;迁移学习   
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    发布时间:2021-04-13
  • 杨琴,赵敏,朱妍

    2014, 44(6): 943-946. DOI: 10.16152/j.cnki.xdxbzr.2014.06.018
    摘要:对采油区钻井口石油污染和未污染土壤的细菌群落结构进行比较。采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)和16S r DNA克隆文库等方法,结合土壤理化性质进行分析。石油污染土壤含水率和有机质含量增加,土壤粒度、总氮、有效磷、速效钾和p H无显著变化。污染和未污染土壤中的细菌多样性丰富,群落结构存在明显差异;石油污染土壤中优势细菌类群为:变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门,且变形菌门细菌比例升高。研究揭示了陕北地区石油污染和未污染土壤细菌群落结构的差异。  
    关键词:石油污染;DGGE;16S r DNA克隆文库;土壤理化性质   
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    发布时间:2021-04-13
  • 屠威,张志胜,朱长跃

    2014, 44(5): 770-772. DOI: 10.16152/j.cnki.xdxbzr.2014.05.054
    摘要:总结用当归混悬剂注射治疗冈上肌腱炎的临床疗效,分析冈上肌腱炎的起因、病理特点以及临床特征。通过在成都体育学院附属体育医院收集78例标准的冈上肌腱炎病例,观察用当归混悬剂注射治疗冈上肌腱炎的疗效。用当归混悬剂注射治疗冈上肌腱炎总有效率达100%,显效率97.4%,痊愈率90.1%。用当归混悬剂注射治疗冈上肌腱炎是一种疗效显著、易于操作、费用低廉的治疗措施,值得临床推广使用。  
    关键词:冈上肌腱炎;当归混悬剂;注射   
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    发布时间:2021-04-13
  • 齐晶,童婷,马艳玲

    2014, 44(5): 773-776. DOI: 10.16152/j.cnki.xdxbzr.2014.05.055
    摘要:筛选出高效利用CO2的光合细菌,与固定化技术相结合,制备简易CO2回收装置。采用富集培养方法,从土壤样品中筛选高效利用CO2的细菌,通过菌落形态、生理生化指标及分子生物学方法鉴定菌株;经活性炭固定化处理,以非固定化处理为参照,运行简易CO2回收装置,测定装置对CO2的吸收率。得到一株能高效吸收CO2的橙红色菌株E,鉴定为光合细菌中紫色非硫细菌科红球形菌属(Rhodopila);固定化处理的装置对CO2的吸收率为83.90%,非固定化处理的装置对CO2的吸收率为75.38%。在实验室条件下,活性炭吸附固定化处理的光合细菌具备较好的吸收二氧化碳的作用。  
    关键词:光合细菌;分离鉴定;固定化;吸收CO2   
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    发布时间:2021-04-13
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