BMEF-2022年文章合集

学术   2024-07-29 16:46   江苏  


01

Automated Segmentation and Connectivity Analysis for Normal Pressure Hydrocephalus. (Published 10 January 2022)

Angela Zhang, Amil Khan, Saisidharth Majeti, Judy Pham, Christopher Nguyen, Peter Tran,Vikram Iyer, Ashutosh Shelat, Jefferson Chen, and B. S. Manjunath

本研究提出了一种从CT图像预测正常压力脑积水的自动化方法。该方法首次通过将CT图像分割的感兴趣区域与连接体数据相结合,计算特征,排除穿过这些区域的纤维束来评估脑室扩张的影响,并利用分割结果和关联的网络特性训练NPH预测模型。

https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9783128

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02

Ultrasound-Mediated Drug Delivery: Sonoporation Mechanisms, Biophysics, and Critical Factors. (Published 30 January 2022)

Juan Tu and Alfred C. H. Yu

本研究总结了目前可获得的声孔效应实验观测和影响因素研究证据,并深入讨论了与声孔作用相关的物理学和生物学过程。

https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9807347

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03

A Review of Deep Learning Applications in Lung Ultrasound Imaging of COVID-19 Patients. (Published 15 February 2022)

Lingyi Zhao and Muyinatu A. Lediju Bell

本研究针对新冠病毒患者肺部超声成像中深度学习的应用展开研究,梳理了基于深度学习的肺部超声成像算法时间线,结合20205月至20213月发表的9篇应用深度学习与肺部超声成像技术的新冠病毒检测算法,对相关文献中所使用的数据集、深度学习模型以及最终性能等进行总结介绍,以帮助读者了解该研究领域的前景及挑战。

https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9780173

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04

Recent Advances in the Science of Burst Wave Lithotripsy and Ultrasonic Propulsion. (Published 17 February 2022)

Dima Raskolnikov, Michael R. Bailey, and Jonathan D. Harper

这篇综述介绍了超声波推进和超声冲击波碎石这两种非侵入式碎石技术的研究历史和最新进展。

https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9847952

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05

Noninvasive Ultrasound Retinal Stimulation for Vision Restoration at High Spatiotemporal Resolution.(Published 22 February 2022)

Xuejun Qian, Gengxi Lu, Biju B. Thomas, Runze Li, Xiaoyang Chen, K. Kirk Shung, Mark Humayun, and Qifa Zhou

本研究通过在体内诱导大鼠的神经元活动,证明了对视网膜的超声刺激可以引起对侧视觉通路中包括大脑的上丘 (SC) 和视觉皮层 (VC)的神经元活动,进一步证实了利用无创超声视觉假体来恢复视力的可能。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9829316

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06

Weakly- and Semisupervised Probabilistic Segmentation and Quantification of Reverberation Artifacts.(Published 1 March 2022)

Alex Ling Yu Hung, Edward Chen, and John Galeotti

本研究针对混响伪影提出了一种基于弱监督和半监督性(Weakly- and Semi-Supervised)的概率分割算法,以实现叠加伪影与实际图像的成功分离。该算法创新性地将概率分割网络应用于医学图像的伪影识别问题中,其中半监督方法可有效解决人工标记伪影不够精确的问题,而弱监督方法能够有效地估计有多少像素受到伪影的影响,最终实现混响信号的定量分析。

https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9837076

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07

High-Performance Magnetic-core Coils for Targeted Rodent Brain Stimulations.(Published 7 March 2022)

Hedyeh Bagherzadeh, Qinglei Meng, Hanbing Lu, Elliott Hong, Yihong Yang, and Fow-Sen Choa

本研究提出一种用于啮齿动物的铁芯磁刺激线圈设计,通过数值仿真和电场测试实验,给出了优化的线圈设计,实现了高聚焦性,与现有线圈相比具有更高的电场衰减率。此外,该线圈刺激区域小,电场衰减率高,适合用于啮齿类动物大脑的局部刺激。

https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9854846

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08

Preoperative Prediction of Lymph Node Metastasis in Colorectal Cancer with Deep Learning. (Published 17 March 2022)

Hailing Liu, Yu Zhao, Fan Yang, Xiaoying Lou, Feng Wu, Hang Li, Xiaohan Xing, Tingying Peng, Bjoern Menze, Junzhou Huang, Shujun Zhang, Anjia Han, Jianhua Yao, and Xinjuan Fan

本研究提出了一种基于深度神经网络的多模式多实例学习(MMIL)模型来预测淋巴结转移。该研究将血清中血液生物标志物改变和组织病理学图像中肿瘤微环境的信息整合到MMIL模型中,以预测结直肠癌患者的淋巴结转移状态。此外,本研究还探索并可视化了对淋巴结转移预测最显著的深度学习特征,为临床医生提供MMIL模型的直观解释,提高模型的透明度和可解释性。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9860179

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09

Connectivity-based Cortical Parcellation via Contrastive Learning on Spatial-Graph Convolution.(Published 1 April 2022)

Peiting You, Xiang Li, Fan Zhang, and Quanzheng Li

本文提出了一种空间图卷积分割(SGCP)框架来解决大脑皮层的分割问题,从输入的图像中学习空间图表示,并通过两阶段对比学习方法实现皮层分割。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9814824

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10

Breast Cancer Induced Bone Osteolysis Prediction Using Temporal Variational Autoencoders. (Published 7 April 2022)

Wei Xiong, Neil Yeung, Shubo Wang, Haofu Liao, Liyun Wang, and Jiebo Luo

计算机断层扫描(CT)常用于评估骨结构,在检测骨转移方面CT的特异性较高,但敏感度较低。本研究基于早期的骨骼CT图像,提出时间变分自动编码器模型(T-VAE),该模型可预测骨骼的溶解过程,帮助医生提前制定溶骨性骨转移的治疗方案并改善临床预后。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9763284

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11

Deep Segmentation Feature-Based Radiomics Improves Recurrence Prediction of Hepatocellular Carcinoma.(Published 7 April 2022)

Jifei Wang, Dasheng Wu, Meili Sun, Zhenpeng Peng, Yingyu Lin,1Hongxin Lin, Jiazhao Chen, Tingyu Long, Zi-Ping Li, Chuanmiao Xie, Bingsheng Huang, and Shi-Ting Feng 

本研究开发了一种基于深度语义分割特征的放射组学方法(DSFR),结合术前的对比增强计算机断层扫描(CECT)和临床信息,可对根治性切除的单发性肝细胞癌进行早期复发预测。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9793716

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12

Blood-Brain Barrier Opening by Individualized Closed-Loop Feedback Control of Focused Ultrasound.(Published 26 April 2022)

Chih-Yen Chien, Yaoheng Yang, Yan Gong, Yimei Yue, and Hong Chen

基于聚焦超声(FUS)与静脉注射微气泡的血脑屏障打开方式(FUS- BBBO)是一种很有前景的技术。本研究提出了一种闭环反馈控制算法,作者通过小鼠给药模型实验,验证了提出的个性化闭环反馈控制的FUS-BBBO方法,并成功实现了安全有效的脑给药。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9867230

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13

A Deep Learning Approach for Detecting Colorectal Cancer via Raman Spectra.(Published 2 May 2022)

Zheng Cao, Xiang Pan, Hongyun Yu, Shiyuan Hua, Da Wang, Danny Z. Chen, Min Zhou, and Jian Wu

本文开发了一种新的结直肠癌拉曼光谱检测方法。作者研究了不同组织对拉曼光谱的影响,并设计了1D-ResNet的深度学习模型,通过拉曼光谱对肿瘤组织进行分类。实验结果表明,利用深度学习方法对大肠癌的检测准确率达了98.5%,证明了其提出的1D-ResNet模型可以有效地分类结直肠肿瘤组织和正常组织的拉曼光谱,使拉曼光谱结合结肠镜检查提高结直肠癌的检出率成为可能。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9872028

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14

Automatic Detection of Atrial Fibrillation from Single-Lead ECG Using Deep Learning of the Cardiac Cycle.(Published 2 May 2022)

Alina Dubatovka and Joachim M. Buhmann

本文提出了一种基于深度神经网络(Deep Neural NetworkDNN)的房颤检测算法(DHB),通过切片、编码、聚类和分类等过程完成心电信号的编码和解码,可以从单导联ECG数据中直接检测受试者是否存在房颤。

https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9813062

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15

A Review of Imaging Methods to Assess Ultrasound-Mediated Ablation

(Published 2 May 2022)

Brett Z. Fite, James Wang, Pejman Ghanouni, and Katherine W. Ferrara

超声消融术是微创手术切除的一种常用替代方法。在使用高强度聚焦超声(HIFU)进行组织消融的过程中,获得最佳消融参数,避免目标组织的不完全消融以及确定消融对肿瘤微环境的影响非常重要。本研究作者总结了当前监测和评估超声介导消融的影像学方法,并深入探讨了各种成像方法的优势及局限性。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9758652

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16

Recent Advancements in Ultrasound Transducer: From Material Strategies to Biomedical Applications.(Published 12 May 2022)

Jiapu Li, Yuqing Ma, Tao Zhang, K. Kirk Shung, and Benpeng Zhu

本研究总结了近期压电和光致超声换能器研究的最新发展动态,主要涉及材料选择、器件设计和医学应用(如超声成像、超声治疗、药物递送等)。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9764501

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17

A Low-Cost High-Performance Data Augmentation for Deep Learning-Based Skin Lesion Classification.(Published 1 June 2022)

Shuwei Shen, Mengjuan Xu, Fan Zhang, Pengfei Shao, Honghong Liu, Liang Xu, Chi Zhang, Peng Liu, Peng Yao, and Ronald X.Xu

本文提出了一种高性能的搜索空间数据增强策略,该策略可以与任何模型结合,大大降低了临床智能诊断皮肤病变的计算成本。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9765307

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18

Impedance Imaging of Cells and Tissues: Design and Applications. (Published 9 June 2022)

Raziyeh Bounik, Fernando Cardes, Hasan Ulusan, Mario M. Modena, and Andreas Hierlemann

在这篇综述中,作者讨论了阻抗测量和成像的应用、阻抗分析的不同检测方法及相关的电路实现以及基于阻抗的MEA传感器的概念化过程中需要考虑的设计选项等三个方面,同时,作者也展望了基于阻抗的生物实体成像的MEA的发展趋势。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9857485

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19

Development of Moderate Intensity Focused Ultrasound (MIFU) for Ocular Drug Delivery. (Published 17 June 2022)

Alejandra Gonzalez-Calle, Runze Li, Isaac Asante, Juan Carlos Martinez-Camarillo, Stan Louie, Qifa Zhou, and Mark S. Humayun

本研究开发了一种兔疾病模型,研究团队使用血管内皮生长因子激发新生血管性视网膜病变,并通过中等强度聚焦超声(Moderate intensity focused ultrasound, MIFU)来介导巩膜变薄,从而增强高分子量抗炎剂通过该屏障的转运能力,实验证明了一次MIFU治疗可以促进大分子穿过巩膜屏障,并表明这是一种非侵入性递送高分子量药物的可行方法。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9840678

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20

Jointly Optimized Spatial Histogram UNET Architecture (JOSHUA) for Adipose Tissue Segmentation.(Published 25 June 2022)

Joshua K. Peeples, Julie F. Jameson, Nisha M. Kotta, Jonathan M. Grasman, Whitney L. Stoppel, and Alina Zare

为了改进脂肪组织的识别和量化,本研究作者团队将直方图层整合到架构中,由此提取来自编码器的统计纹理信息,并在解码器串联这些特征,即联合优化空间直方图UNET架构(Jointly optimized patial histogram UNET architecture, JOSHUA)。此外,作者还提出了JOSHUAUNET的替代模型(JOSHUA+UNET+),将统计纹理特征作为一种注意力启发方法来加权网络中的重要信息,以改善每个模型在训练期间学到的语境。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9854084

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21

Highly Integrated Multiplexing and Buffering Electronics for Large Aperture Ultrasonic Arrays.Published 27 June 2022)

Robert Wodnicki, Haochen Kang, Di Li, Douglas N. Stephens, Hayong Jung, Yizhe Sun, Ruimin Chen, Lai-Ming Jiang, Nestor E. Cabrera-Munoz, Josquin Foiret, Qifa Zhou, and Katherine W. Ferrara

本研究作者开发一种用于实现大阵列孔径的可拼接模块,利用0.35 μm高压(50 V) 互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)实现了高压专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits, ASIC),该模块有利于对深部病变进行成像以进行癌症诊断和筛查。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9870386

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22

A Transparent Ultrasound Array for Real-Time Optical, Ultrasound, and Photoacoustic Imaging.(Published 4 July 2022)

Haoyang Chen, Sumit Agrawal, Mohamed Osman, Josiah Minotto, Shubham Mirg, Jinyun Liu, Ajay Dangi, Quyen Tran, Thomas Jackson, and Sri-Rajasekhar Kothapalli

本研究作者开发了一种基于透明铌酸锂(LN-)压电材料的一维 (1D) 线性TUT阵列,该平台在实现集成多模态光学、USPA成像设备方面表现出潜在优势,这项工作为临床研究中的光学、超声和光声组合成像开辟了新途径。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9871098

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23

Learning to Localize Cross-Anatomy Landmarks in X-Ray Images with a Universal Model.(Published 6 July 2022)

Heqin Zhu, Qingsong Yao, Li Xiao, and S. Kevin Zhou

本研究作者团队基于深度学习技术开发了一种通用的强大解剖标记检测模型GU2Net,该模型克服了现有其他方法的诸多限制并提高了检测精度。该模型对应于不同解剖结构(头部、手部、胸部、骨盆)相关的标记点集中学习一次,与在单个数据集上训练的常规模型相比,这种通用模型不仅更轻量级、更易于训练,而且提高了解剖标记位置的准确性。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9765095

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24

Virtual Staining, Segmentation, and Classification of Blood Smears for Label-Free Hematology Analysis.(Published 8 July 2022)

Nischita Kaza, Ashkan Ojaghi, and Francisco E. Robles

本研究作者提出了一个基于单通道(单波长)、无标记深紫外显微镜的全自动血液分析框架,该方法实现了低成本、快速和自动化的血液学分析,可作为传统血液分析仪的快速、经济高效的替代品。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9853606

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25

Endoscopic Coregistered Ultrasound Imaging and Precision Histotripsy: Initial In Vivo Evaluation.(Published 11 July 2022)

Thomas G. Landry, Jessica Gannon, Eli Vlaisavljevich, Matthew G. Mallay, Jeffrey K. Woodacre, Sidney Croul, James P. Fawcett, and Jeremy A. Brown

本研究中作者团队设计了一种消融和成像系统,通过实时成像反馈,包括在设备连续运行期间,在焦点处实现了脑组织的快速亚毫米消融。该系统可以为外科医生和研究人员提供一种新的工具,用于脑瘤和其他神经疾病的精确定向非热消融治疗。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9794321

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26

Three-Dimensional Shear Wave Elastography Using a 2D Row Column Addressing (RCA) Array.(Published 19 July 2022)

Zhijie Dong, Jihun Kim, Chengwu Huang, Matthew R. Lowerison, U-Wai Lok, Shigao Chen, and Pengfei Song

本研究作者团队首次开发了基于RCA的外部振动或ARF3D SWE方案,并在体模和体内进行了验证,将定量测量结果与最先进的临床2D超声SWE系统进行了比较。该方法通过基于GPU的计算加速,能够以较短的采集时间和较快的处理速度提供具有高体积成像速率的三维弹性成像。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9879632

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27

High-Frequency 3D Photoacoustic Computed Tomography Using an Optical Microring Resonator.(Published 1 August 2022)

Qiangzhou Rong, Youngseop Lee, Yuqi Tang, Tri Vu, Carlos Taboada, Wenhan Zheng, Jun Xia, David A. Czaplewski, Hao F. Zhang, Cheng Sun, and Junjie Yao

作者开发了一种基于微环谐振器作为声学传感器的高频3D-PACT系统,该系统实现了约23 MHz的检测带宽、约8 mm的成像深度、114 μm的横向分辨率和57 μm的轴向分辨率,同时展示了该系统在体外模型、离体小鼠大脑以及小鼠耳朵和蝌蚪中的性能表现,证明了3D-PACT可以成为实用的分子成像新工具。

https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9891510

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28

Noninvasive Low-Intensity Focused Ultrasound Mediates Tissue Protection following Ischemic Stroke.(Published 7 August 2022)

Alexandra M. Kaloss, Lauren N. Arnold, Eman Soliman, Maya Langman, Nathalie Groot, Eli Vlaisavljevich, and Michelle H. Theus

本研究证明了LIFU在小鼠脑卒中模型中的神经保护特性,并提示其可能作为治疗脑缺血的新型神经治疗方法。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9864910

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29

Particle-Mediated Histotripsy for the Targeted Treatment of Intraluminal Biofilms in Catheter-Based Medical Devices.(Published 9 August 2022)

Christopher Childers, Connor Edsall, Isabelle Mehochko, Waleed Mustafa, Yasemin Yuksel Durmaz, Alexander L. Klibanov, Jayasimha Rao, and Eli Vlaisavljevich

本项研究开发了一种全氟己烷(Perfluorohexane纳米锥Nanocones, NCs),该纳米微粒可以降低组织消融空化阈值,且尺寸更小,稳定性更高。这些颗粒能在特定的区域产生组织分解空化,从而不需要强大的组织消融换能器和实时图像引导。作者团队研究了在导管模拟模型中使用粒子介导的组织消融术(Particle-Mediated HistotripsyPMH)处理管腔生物膜的可行性。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9826279

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30

Multicontrast Pocket Colposcopy Cervical Cancer Diagnostic Algorithm for Referral Populations.(Published 1 September 2022)

Erica Skerrett, Zichen Miao, Mercy N. Asiedu, Megan Richards, Brian Crouch, Guillermo Sapiro, Qiang Qiu, and Nirmala Ramanujam

本研究作者使用深度学习模型对使用低成本便携式袖珍阴道镜收集的宫颈图像与活检确认的高级癌前病变和癌症进行分类,并使用类别平衡损失函数和合并绿光阴道镜图像对来提高筛查阳性人群的分类性能。通过袖珍阴道镜自动视觉诊断进行HPV阳性随访可以简化整个疾病治疗过程,并减少门诊和妇科检查的次数。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9823184

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31

Multiphoton Microscopes Go Big: Large-Scale In Vivo Imaging of Neural Dynamics.(Published 1 September 2022)

Janelle M. P. Pakan and Yuguo Tang

作者对近年来多光子显微镜技术在大脑神经活动中的应用做了前瞻性总结,并表明随着在体显微镜技术的不断突破以及其他相关技术的发展,光学技术在神经科学领域应用的范围正在日益扩大。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9803780

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32

High-Resolution Multiscale Imaging Enabled by Hybrid Open-Top Light-Sheet Microscopy.(Published 1 September 2022)

Hong Ye and Guohua Shi

本文讨论了可实现高分辨率多尺度成像的混合开顶光片显微镜的技术的最新进展。

https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9761314

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33

Laser-Treated Surfaces for VADs: From Inert Titanium to Potential Biofunctional Materials.(Published 3 October 2022)

Eduardo Bock, Wilhelm Pfleging, Dayane Tada, Erenilda Macedo, Nathalia Premazzi, Rosa Sá, Juliana Solheid, Heino Besser, and Aron Andrade

本研究作者团队利用激光诱导钛表面周期性微结构的形成,并证明其拓扑结构适用于细胞粘附和新内膜组织形成。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9782562

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34

Deep UV Microscopy Identifies Prostatic Basal Cells: An Important Biomarker for Prostate Cancer Diagnostics.(Published 6 October 2022)

Soheil Soltani, Brian Cheng, Adeboye O. Osunkoya, and Francisco E. Robles.

本研究证明多光谱深紫外显微镜是一种检测前列腺癌的快速、经济、有效、无标记的工具,可以鉴定前列腺组织中的关键结构,且无需任何染色或化学过程,该方法在帮助病理学家诊断前列腺癌方面具有深远的意义。

https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9847962

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35

Label-Free Virtual HER2 Immunohistochemical Staining of Breast Tissue using Deep Learning.(Published 26 October 2022)

Bijie Bai, Hongda Wang,Yuzhu Li,Kevin de Haan,Francesco Colonnese,Yujie Wan,Jingyi Zuo,Ngan B. Doan,Xiaoran Zhang,Yijie Zhang,Jingxi Li,Xilin Yang,Wenjie Dong,Morgan Angus Darrow,Elham Kamangar,Han Sung Lee,Yair Rivenson,and Aydogan Ozcan

在本研究中,Aydogan Ozcan教授团队开发了一种基于深度学习的虚拟HER2蛋白IHC染色方法。该方法通过使用条件生成对抗性网络(Conditional Generative Adversarial Network, GAN)将未标记或无标记乳腺组织切片的自体荧光显微图像快速转换为具有同等效果的明场(Bright-Field)显微图像,虚拟IHC图像与在相同组织切片上进行的标准HER2 蛋白IHC染色相匹配。

https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9786242

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36

Simulated MRI Artifacts: Testing Machine Learning Failure Modes

(Published 1 November 2022)

Nicholas C. Wang, Douglas C. Noll, Ashok Srinivasan, Johann Gagnon-Bartsch, Michelle M. Kim, and Arvind Rao 

在本研究中,作者团队选择了多形性胶质母细胞瘤(Glioblastoma Multiforme, GBM)和低级别神经胶质瘤(Low-Grade Gliomas, LGG)作为试验对象,模拟了七种类型的 MRI 伪影以测试机器学习脑肿瘤分割模型的潜在故障模式。实验的结果表明对已知MRI伪影的合理模拟可以用于测试肿瘤分割的机器学习模型,并达到显著的效果。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9807590

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37

Molecular Computational Anatomy: Unifying the Particle to Tissue Continuum via Measure Representations of the Brain.(Published 7 November 2022)

Michael Miller, Daniel Tward, and Alain Trouvé

本研究提出了一个统一的大脑映射表示理论,该理论基于微尺度确定性结构和功能的几何变量测量以及空间聚合组织尺度的统计集合,最终将空间转录组学和细胞尺度组织学的分子表示与用于脑映射的计算解剖学的组织尺度统一起来。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9868673

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38

Scattering Inversion Study for Suspended Label-Free Lymphocytes with Complex Fine Structures.(Published 8 November 2022)

Lu Zhang, Huijun Wang, Jianyi Liu, Shuang Chen, He Yang, Zewen Yang, Zhenxi Zhang, Hong Zhao, Li Yuan, Lifang Tian, Bo Zhong, and Xiaolong Liu

本研究,作者提出了一种悬浮液中反演无标记淋巴细胞的膜和核体积的方法,这种方法降低了实验系统和样品预处理的复杂性,使得无标记细胞的识别和分离变得快速而简单。此外,本研究的散射反演可以应用于识别人外周血中悬浮的无标记淋巴细胞,并可以推广到其他类型的细胞。
https://spj.science.org/doi/10.34133/2022/9867373

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生物医学工程前沿
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