一种基于伪影估计的低剂量CT图像降噪方法

低剂量CT(LDCT)包含丰富组织结构、病理信息和分布极其不规律的噪声伪影,这2种信息的幅度值分布规律相似。因此,LDCT降噪任务易出现特征提取不充分、网络对噪声伪影方向特性敏感度不足及降噪结果过度平滑等问题。为此,应用U-Net网络作为去噪网络的基本模型,设计了一种基于伪影估计的LDCT降噪网络。所提网络模型主要包括主特征提取网络和方向敏感注意力子网络2部分。为充分利用不同尺度特征之间的差异性,提高特征提取有效性,在编解码U-Net结构基础上增加了一个稠密特征增强模块;为提高降噪网络对噪声伪影方向特征的敏感度,设计了一个方向敏感注意力子网络;为保障网络训练稳定性,设计了多种损失函数来共同优化网络训练过程。实验结果表明:与目前主流的LDCT降噪方法相比,所提方法降噪结果的视觉效果与量化指标均表现最佳。

空间环境诱导心血管功能失调的细胞学机制研究进展

人体心血管系统对空间环境的不良反应是引起航天员飞行中和飞行后出现航天运动病和立位耐力不良的主要原因。回顾了近些年关于失重、空间辐射和亚磁场等太空环境对心血管系统不良影响的相关研究进展,首先从细胞层面分析空间环境对心肌细胞、内皮细胞、成纤维细胞和平滑肌细胞4种心脏细胞的影响。然后由细胞到组织和器官,就空间环境诱导心血管功能失调的细胞学机制和分子学机制进行归纳总结。最后提出了目前空间环境对心血管系统影响研究所面临的障碍及解决方案,以期为相关机制的探索提供思路。

基于生成对抗网络和噪声水平估计的低剂量CT图像降噪方法

生成对抗网络(GAN)用于低剂量CT(LDCT)图像降噪具有一定的性能优势,成为近年CT图像降噪领域新的研究热点。不同剂量的LDCT图像中噪声和伪影分布的强度发生变化时,GAN网络降噪性能不稳定,网络泛化能力较差。为了克服这一缺陷,该文首先设计了一个编解码结构的噪声水平估计子网,用于生成不同剂量LDCT图像对应的噪声图,并用原始输入图像与之相减来初步抑制噪声;其次,在主干降噪网络中,采用GAN框架,并将生成器设计为多路编码的U-Net结构,通过博弈对抗实现网络结构优化,进一步抑制CT图像噪声;最后,设计了多种损失函数来约束不同功能模块的参数优化,进一步保障了LDCT图像降噪网络的性能。实验结果表明,与目前流行算法相比,所提出的降噪网络能够在保留LDCT图像原有重要信息的基础上,取得较好的降噪效果。

干细胞引领生物医学革命

干细胞是一类具有自我增殖能力和多向分化潜能的细胞。以胚胎干细胞和诱导多能干细胞为核心的干细胞技术的跨越式发展正引领着一场新的生物医学革命。文章主要介绍干细胞技术的发展及其在细胞治疗、疾病模型、药物筛选和人造器官等领域的研究进展与挑战。尽管干细胞基础研究取得了巨大进步,但是干细胞技术的临床转化和产业化仍然面临诸多挑战。如何更好地利用干细胞和交叉学科新技术为人类服务还有很多事情等着我们去做。

基于深度学习的低剂量CT成像算法研究进展

计算机断层扫描成像(CT)技术具有成像速度快分辨率高的优点,广泛应用于医学临床诊断中。然而,提高剂量辐射会引发人体组织器官受损,降低剂量又会造成成像质量严重下降。为解决上述矛盾,在确保成像质量满足临床诊断需求的条件下,研究如何最大程度地降低X射线辐射对人体造成的伤害,已成为低剂量CT成像技术的研究热点。近年来,在人工智能领域深度学习方法快速发展,已广泛应用于图像处理、模式识别、信号处理等领域。与此同时,大数据驱动下的深度学习方法在LDCT成像领域的应用也有了长足的发展。本文从CT成像的过程、低剂量CT噪声建模以及成像算法的设计3方面,介绍近年来国内外低剂量CT成像算法的发展,尤其对深度学习领域的成像算法进行阐述与分析,并对LDCT图像成像领域未来的发展进行展望。

中温分离循环流化床锅炉燃用准东煤的灰沉积与腐蚀特性研究

对某台中温分离循环流化床锅炉燃用准东煤过程中存在的沾污结渣问题进行分析,收集了一级蒸发器、三级过热器和二级过热器沉积的渣样,采用X射线衍射、X射线荧光光谱仪、扫描电镜和X射线能谱仪对渣样的元素分布、矿物成分和微观形貌进行分析。结果表明:燃用准东煤时中温分离循环流化床锅炉炉膛内换热器区域发生了严重的结渣和腐蚀问题。换热器所处的温度区域和换热器管束布置对结渣特性影响严重。当烟气温度较高时,沉积过程主要为:烟气中熔融的CaSO_(4)颗粒撞击换热器表面形成初始沉积层,而后黏结烟气中的飞灰颗粒,最终造成结渣。当温度较低时,沉积过程主要为:烟气中的Na、Si、Al结合生成钠的硅铝酸盐沉积在换热器表面引发结渣。并且沉积物中的硫酸盐与管壁氧化层生成硫酸盐络合物,导致换热器表面的腐蚀。

CRISPR/Cas9技术联合AAV对Rosa-mTmG小鼠的MEF细胞进行编辑

目前,基因编辑技术已被广泛用于生物医学研究,本研究利用AAV(Adeno-Associated Virus)递送CRISPR/Cas9系统,实现高效率的基因编辑,并对特定组织细胞中的基因编辑进行了初步探索.我们首先采用Rosa-mTmG转基因小鼠来研究CRISPR/Cas9在小鼠胚胎成纤维细胞(Mouse Embryonic Fibroblast,MEF)中的编辑效率;接着,我们构建了能够被AAV包装的SaCas9系统,并通过瞬转以及AAV介导递送的方式检测其基因编辑效率;最后,我们还构建了含有心肌特异启动子的cTNT-PX601-sgRNA以备后续研究.结果发现,与瞬转相比,AAV介导CMV-PX601-sgRNA在体外能够极大地提高细胞的基因编辑效率.另外,cTNT-PX601-sgRNA能够在心肌细胞中特异表达.我们的结果表明,利用AAV介导的CRISPR/Cas9系统在体外可以实现高效地基因编辑,为靶向修复基因缺陷疾病,特别是特定组织器官中的基因缺陷,提供了研究工具和实验依据.

用于低剂量CT降噪的伪影感知生成对抗网络

近年来,生成对抗网络(GAN)用于低剂量CT(LDCT)伪影抑制表现出一定性能优势,已成为该领域新的研究热点。由于伪影分布不规律且与正常组织位置息息相关,现有GAN网络的降噪性能受限。针对上述问题,提出了一种基于伪影感知GAN的LDCT降噪算法。首先,设计了伪影方向感知生成器,该生成器在U型残差编解码结构的基础上增加了伪影方向感知子模块(ADSS),从而提高生成器对伪影方向特征的敏感度;其次,设计了注意力判别器(AttD)来提高对噪声伪影的鉴别能力;最后,设计了与网络功能相对应的损失函数,通过多种损失函数协同作用来提高网络的降噪性能。实验结果表明,与高频敏感GAN(HFSGAN)相比,该降噪算法的平均峰值信噪比(PSNR)和结构相似度(SSIM)分别提升了4.9%和2.8%,伪影抑制效果良好。

穿孔性阑尾炎应用腹腔镜手术治疗效果以及预后分析

目的研究应用腹腔镜手术治疗穿孔性阑尾炎的效果以及预后分析。方法选取本院2017年1月至2018年9月收治的149例穿孔性阑尾炎患者,以不同的治疗方式分为腹腔镜手术组(75例,采取腹腔镜切除阑尾炎的治疗方案)和开腹切除组(74例,采取开腹切除阑尾炎的治疗方案)。分析两组相关指标变化。结果治疗后,腹腔镜手术组术中与预后各项指标均优于开腹切除组(P<0.05);腹腔镜手术组术后相关炎症因子水平优于开腹切除组(P<0.05);治疗后腹腔镜下切除组术后并发症总发生率6例(8.00%)低于开腹切除组46例(62.16%),差异具有统计学意义(P<0.05);治疗后,腹腔镜手术组术后相关免疫功能水平优于开腹切除组(P<0.05)。结论穿孔性阑尾炎实施腹腔镜阑尾炎切除术疗效显著,能够提高预后恢复,还可提高患者的免疫水平,预防术后感染和损伤,减少术后并发症。

Collagen scaffolds modified with collagen-binding bFGF promotes the neural regeneration in a rat hemisected spinal cord injury model

Nerve conduit is one of strategies for spine cord injury(SCI)treatment.Recently,studies showed that biomaterials could guide the neurite growth and promote axon regeneration at the injury site.However,the scaffold by itself was difficult to meet the need of SCI functional recovery.The basic fibroblast growth factor(bFGF)administration significantly promotes functional recovery after organ injuries.Here,using a rat model of T9 hemisected SCI,we aimed at assessing the repair capacity of implantation of collagen scaffold(CS)modified by collagen binding bFGF(CBD-bFGF).The results showed that CS combined with CBD-bFGF treatment improved survival rates after the lateral hemisection SCI.The CS/CBD-bFGF group showed more significant improvements in motor than the simply CS-implanted and untreated control group,when evaluated by the 21-point Basso-Beattie-Bresnahan(BBB)score and footprint analysis.Both hematoxylin and eosin(H&E)and immunohistochemical staining of neurofilament(NF)and glial fibrillary acidic protein(GFAP)demonstrated that fibers were guided to grow through the implants.These findings indicated that administration of CS modified with CBD-bFGF could promote spinal cord regeneration and functional recovery.

诱导多能干细胞与心血管精准医学

近年来,心血管疾病已经成为人类健康的最大威胁。然而,由于缺乏能够真实地模拟患者生理病理状态的疾病模型,心血管疾病的发生发展过程中许多重要的分子途径仍然未显现出临床转化前景。随着诱导多能干细胞技术的出现,体外可以建立具有特异遗传背景和表观遗传调控的疾病模型,这为心血管疾病精准医学提供了一个独特的平台。该文将重点介绍诱导多能干细胞技术在各种心血管疾病模型、药物评估及筛选方面的应用。

内皮祖细胞在血管损伤修复中的研究进展

血管系统主要负责向体内细胞以及组织输送氧气和营养物质以满足机体各项生理功能正常发挥,同时带走代谢废物以维系微环境的稳态;因此,健康的血管系统对人体来说至关重要。当血管内皮受到损伤时,内皮祖细胞(EPCs)可分化为内皮细胞或通过旁分泌机制促进血管生成。EPCs的功能调控十分复杂,涉及多种信号通路,深入了解其调控机制有助于更好推动临床研究和应用。目前,国内外正开展EPCs移植或药物激活内源性EPCs治疗血管损伤的临床试验。本文就EPCs促内皮损伤修复的机制、功能调控以及临床治疗应用的研究进展作一综述。