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基于SimAM和SpinalNet的列车轮对踏面缺陷分类模型 被引量:2
1
作者 张昌凡 胡新亮 +2 位作者 何静 刘建华 侯娜 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期38-43,共6页
为解决小样本问题下轮对踏面缺陷分类难题,提出一种基于简单无参注意力模块(SimAM)和脊柱神经网络(SpinalNet)踏面缺陷分类模型。首先,预训练网络提取原始图像各个类别特征图;其次,在有限的训练样本下,利用SimAM提取对缺陷图像表示性更... 为解决小样本问题下轮对踏面缺陷分类难题,提出一种基于简单无参注意力模块(SimAM)和脊柱神经网络(SpinalNet)踏面缺陷分类模型。首先,预训练网络提取原始图像各个类别特征图;其次,在有限的训练样本下,利用SimAM提取对缺陷图像表示性更强的类别特征;然后,利用SpinalNet关联特征图的局部和整体语义,得到缺陷类别特征的强区分性表示;最后,以强区分性表示特征输入带有L2正则化的softmax分类器,得到分类结果。试验结果表明:小样本任务评估指标准确率1和准确率2分别为68.35%和100%,优于目前主流深度学习模型,能够有效分类轮对踏面缺陷从而避免列车安全事故发生。 展开更多
关键词 轮对踏面 缺陷分类 简单无参注意力模块(SimAM) 脊柱神经网络(spinalnet) L2正则化
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Cell cycle and complement inhibitors may be specific for treatment of spinal cord injury in aged and young mice: transcriptomic analyses 被引量:6
2
作者 Ming Hao Xin-ran Ji +5 位作者 Hua Chen Wei Zhang Li-cheng Zhang Li-hai Zhang Pei-fu Tang Ning Lu 《Neural Regeneration Research》 SCIE CAS CSCD 2018年第3期518-527,共10页
Previous studies have reported age-specific pathological and functional outcomes in young and aged patients suffering spinal cord injury,but the mechanisms remain poorly understood. In this study, we examined mice wit... Previous studies have reported age-specific pathological and functional outcomes in young and aged patients suffering spinal cord injury,but the mechanisms remain poorly understood. In this study, we examined mice with spinal cord injury. Gene expression profiles from the Gene Expression Omnibus database (accession number GSE93561) were used, including spinal cord samples from 3 young injured mice (2–3-months old, induced by Impactor at Th9 level) and 3 control mice (2–3-months old, no treatment), as well as 2 aged injured mice (15–18-months old, induced by Impactor at Th9 level) and 2 control mice (15–18-months old, no treatment). Differentially expressed genes (DEGs) in spinal cord tissue from injured and control mice were identified using the Linear Models for Microarray data method,with a threshold of adjusted P 〈 0.05 and |logFC(fold change)| 〉 1.5. Protein–protein interaction networks were constructed using data from the STRING database, followed by module analysis by Cytoscape software to screen crucial genes. Kyoto encyclopedia of genes and genomes pathway and Gene Ontology enrichment analyses were performed to investigate the underlying functions of DEGs using Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery. Consequently, 1,604 and 1,153 DEGs were identified between injured and normal control mice in spinal cord tissue of aged and young mice, respectively. Furthermore, a Venn diagram showed that 960 DEGs were shared among aged and young mice, while 644 and 193 DEGs were specific to aged and young mice, respectively. Functional enrichment indicates that shared DEGs are involved in osteoclast differentiation, extracellular matrix–receptor interaction, nuclear factor-kappa B signaling pathway, and focal adhesion. Unique genes for aged and young injured groups were involved in the cell cycle (upregulation of PLK1) and complement (upregulation of C3) activation, respectively. These findings were confirmed by functional analysis of genes in modules (common, 4; aged, 2; young, 1) screened from protein–protein interaction networks. Accordingly, cell cycle and complement inhibitors may be specific treatments for spinal cord injury in aged and young mice, respectively. 展开更多
关键词 nerve regeneration spinal cord injury aged young TRANSCRIPTOME differentially expressed genes protein-protein interaction network function enrichment inflammation cell cycle COMPLEMENT neural regeneration
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MicroRNA regulatory pattern in spinal cord ischemia-reperfusion injury 被引量:10
3
作者 Zhi-Gang Liu Yin Li +3 位作者 Jian-Hang Jiao Hao Long Zhuo-Yuan Xin Xiao-Yu Yang 《Neural Regeneration Research》 SCIE CAS CSCD 2020年第11期2123-2130,共8页
After spinal cord injury, dysregulated miRNAs appear and can participate in inflammatory responses, as well as the inhibition of apoptosis and axon regeneration through multiple pathways. However, the functions of miR... After spinal cord injury, dysregulated miRNAs appear and can participate in inflammatory responses, as well as the inhibition of apoptosis and axon regeneration through multiple pathways. However, the functions of miRNAs in spinal cord ischemia-reperfusion injury progression remain unclear. miRCURY LNATM Arrays were used to analyze miRNA expression profiles of rats after 90 minutes of ischemia followed by reperfusion for 24 and 48 hours. Furthermore, subsequent construction of aberrantly expressed miRNA regulatory patterns involved cell survival, proliferation, and apoptosis. Remarkably, the mitogen-activated protein kinase(MAPK) signaling pathway was the most significantly enriched pathway among 24-and 48-hour groups. Bioinformatics analysis and quantitative reverse transcription polymerase chain reaction confirmed the persistent overexpression of miR-22-3 p in both groups. These results suggest that the aberrant miRNA regulatory network is possibly regulated MAPK signaling and continuously affects the physiological and biochemical status of cells, thus participating in the regulation of spinal cord ischemia-reperfusion injury. As such, miR-22-3 p may play sustained regulatory roles in spinal cord ischemia-reperfusion injury. All experimental procedures were approved by the Animal Ethics Committee of Jilin University, China [approval No. 2020(Research) 01]. 展开更多
关键词 gene REGULATORY networks microarray analysis MICRORNA miR-22-3p MITOGEN-ACTIVATED protein kinase signaling pathway nerve REGENERATION neural REGENERATION spinal CORD ISCHEMIA-REPERFUSION injury transcriptome
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Non-concomitant cortical structural and functional alterations in sensorimotor areas following incomplete spinal cord injury 被引量:2
4
作者 Yu Pan Wei-bei Dou +9 位作者 Yue-heng Wang Hui-wen Luo Yun-xiang Ge Shu-yu Yan Quan Xu Yuan-yuan Tu Yan-qing Xiao Qiong Wu Zhuo-zhao Zheng Hong-liang Zhao 《Neural Regeneration Research》 SCIE CAS CSCD 2017年第12期2059-2066,共8页
Brain plasticity, including anatomical changes and functional reorganization, is the physiological basis of functional recovery after spinal cord injury(SCI). The correlation between brain anatomical changes and fun... Brain plasticity, including anatomical changes and functional reorganization, is the physiological basis of functional recovery after spinal cord injury(SCI). The correlation between brain anatomical changes and functional reorganization after SCI is unclear. This study aimed to explore whether alterations of cortical structure and network function are concomitant in sensorimotor areas after incomplete SCI. Eighteen patients with incomplete SCI(mean age 40.94 ± 14.10 years old; male:female, 7:11) and 18 healthy subjects(37.33 ± 11.79 years old; male:female, 7:11) were studied by resting state functional magnetic resonance imaging. Gray matter volume(GMV) and functional connectivity were used to evaluate cortical structure and network function, respectively. There was no significant alteration of GMV in sensorimotor areas in patients with incomplete SCI compared with healthy subjects. Intra-hemispheric functional connectivity between left primary somatosensory cortex(BA1) and left primary motor cortex(BA4), and left BA1 and left somatosensory association cortex(BA5) was decreased, as well as inter-hemispheric functional connectivity between left BA1 and right BA4, left BA1 and right BA5, and left BA4 and right BA5 in patients with SCI. Functional connectivity between both BA4 areas was also decreased. The decreased functional connectivity between the left BA1 and the right BA4 positively correlated with American Spinal Injury Association sensory score in SCI patients. The results indicate that alterations of cortical anatomical structure and network functional connectivity in sensorimotor areas were non-concomitant in patients with incomplete SCI, indicating the network functional changes in sensorimotor areas may not be dependent on anatomic structure. The strength of functional connectivity within sensorimotor areas could serve as a potential imaging biomarker for assessment and prediction of sensory function in patients with incomplete SCI. This trial was registered with the Chinese Clinical Trial Registry(registration number: Chi CTR-ROC-17013566). 展开更多
关键词 nerve regeneration incomplete spinal cord injury gray matter volume functional connectivity sensorimotor areas functionalmagnetic resonance imaging brain plasticity non-concomitant anatomical structure network imaging biomarker neural regeneration
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人工智能在脊髓神经损伤与修复领域研究热点的可视化分析 被引量:3
5
作者 杨彬 陶广义 +2 位作者 杨顺 许俊杰 黄俊卿 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2025年第4期761-770,共10页
背景:近年来人工智能逐渐兴起,在多方面应用于脊髓神经损伤与修复领域,对临床治疗也有诸多积极影响。目的:研究人工智能在脊髓神经损伤与修复领域的诊断、治疗和康复中的应用进展,明确该领域的研究热点和不足,为今后研究工作提供建议。... 背景:近年来人工智能逐渐兴起,在多方面应用于脊髓神经损伤与修复领域,对临床治疗也有诸多积极影响。目的:研究人工智能在脊髓神经损伤与修复领域的诊断、治疗和康复中的应用进展,明确该领域的研究热点和不足,为今后研究工作提供建议。方法:在Web of Science核心集数据库检索建库至2023年收录的人工智能在脊髓神经损伤与修复领域相关文献,使用CiteSpace 6.1.R6和VOSviewer 1.6.19软件对文献数据进行一般文献学分析、文献共被引、期刊共被引、期刊双图叠加及关键词聚类等可视化分析。结果与结论:①共筛选出1713篇文章,此领域年发文量呈波动上升趋势,其中美国占据主导地位,Kadone Hideki是发文量最多的作者,《ARCH PHYS MED REHAB》是被引用次数最多的期刊。②关键词共现和聚类分析显示,去除与检索词相近的关键词后,主要关键词被分为3个主要集群:外骨骼与运动康复(为最大核心热点)、机器学习和神经可塑性、机器人和康复训练。③关键词爆发分析显示,深度学习和人工智能在过去5年中已成为突发术语。④文献共被引和高被引文献分析结果显示,人工智能在脊髓神经损伤与修复领域热点集中于动力外骨骼(powered exoskeleton)、步态(gait)、神经电刺激(electrical nerve stimulation)、皮质内脑机接口(intracortical brain-computer interface,IBCI)、机器人(robot)、高分子生物材料(polymer biomaterials)及神经干细胞(neural stem cell)等内容。⑤人工智能在脊髓神经损伤与修复领域的研究近年来呈现上升趋势,该领域的关注点从外骨骼、电刺激等单一的治疗手段,逐渐向智能化、精准化和个性化等方向转变。⑥该领域存在一些局限性,例如数据缺失或不平衡的后果、数据准确性和可重复性低以及伦理问题(如隐私、研究透明度和临床可靠性等),未来的研究应该解决数据收集的问题,需要大样本、高质量的临床数据集来建立有效的人工智能模型;同时该领域的基因组学等机制研究十分薄弱,未来可利用类脑芯片等多种机器学习技术,运用基因编辑治疗及单细胞空间转录组等方法,进行再生相关基因上调和轴突生长结构蛋白产生等基础机制研究。 展开更多
关键词 人工智能 神经再生 脊髓损伤 机器外骨骼 脑机接口 神经电刺激 脑皮质重组 深度学习 机器学习 神经网络
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An NT-3-releasing bioscaffold supports the formation of TrkC-modified neural stem cell-derived neural network tissue with efficacy in repairing spinal cord injury 被引量:14
6
作者 Ge Li Bao Zhang +15 位作者 Jia-hui Sun Li-yang Shi Meng-yao Huang Li-jun Huang Zi-jing Lin Qiong-yu Lin Bi-qin Lai Yuan-huan Ma Bin Jiang Ying Ding Hong-bo Zhang Miao-xin Li Ping Zhu Ya-qiong Wang Xiang Zeng Yuan-shan Zeng 《Bioactive Materials》 SCIE 2021年第11期3766-3781,共16页
The mechanism underlying neurogenesis during embryonic spinal cord development involves a specific ligand/receptor interaction,which may be help guide neuroengineering to boost stem cell-based neural regeneration for ... The mechanism underlying neurogenesis during embryonic spinal cord development involves a specific ligand/receptor interaction,which may be help guide neuroengineering to boost stem cell-based neural regeneration for the structural and functional repair of spinal cord injury.Herein,we hypothesized that supplying spinal cord defects with an exogenous neural network in the NT-3/fibroin-coated gelatin sponge(NF-GS)scaffold might improve tissue repair efficacy.To test this,we engineered tropomyosin receptor kinase C(TrkC)-modified neural stem cell(NSC)-derived neural network tissue with robust viability within an NF-GS scaffold.When NSCs were genetically modified to overexpress TrkC,the NT-3 receptor,a functional neuronal population dominated the neural network tissue.The pro-regenerative niche allowed the long-term survival and phenotypic maintenance of the donor neural network tissue for up to 8 weeks in the injured spinal cord.Additionally,host nerve fibers regenerated into the graft,making synaptic connections with the donor neurons.Accordingly,motor function recovery was significantly improved in rats with spinal cord injury(SCI)that received TrkC-modified NSC-derived neural network tissue transplantation.Together,the results suggested that transplantation of the neural network tissue formed in the 3D bioactive scaffold may represent a valuable approach to study and develop therapies for SCI. 展开更多
关键词 NEUROTROPHIN-3 Tropomyosin kinase receptor C Self-organization neural network tissue spinal cord injury
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Construction of functional neural network tissue combining CBD-NT3-modified linear-ordered collagen scaffold and TrkC-modified iPSC-derived neural stem cells for spinal cord injury repair 被引量:4
7
作者 Zhaoping Wu Yi Zhou +16 位作者 Xianglin Hou Weidong Liu Wen Yin Lei Wang Yudong Cao Zhipeng Jiang Youwei Guo Quan Chen Wen Xie Ziqiang Wang Ning Shi Yujun Liu Xiang Gao Longlong Luo Jianwu Dai Caiping Ren Xingjun Jiang 《Bioactive Materials》 SCIE CSCD 2024年第5期242-258,共17页
Induced pluripotent stem cells(iPSCs)can be personalized and differentiated into neural stem cells(NSCs),thereby effectively providing a source of transplanted cells for spinal cord injury(SCI).To further improve the ... Induced pluripotent stem cells(iPSCs)can be personalized and differentiated into neural stem cells(NSCs),thereby effectively providing a source of transplanted cells for spinal cord injury(SCI).To further improve the repair efficiency of SCI,we designed a functional neural network tissue based on TrkC-modified iPSC-derived NSCs and a CBD-NT3-modified linear-ordered collagen scaffold(LOCS).We confirmed that transplantation of this tissue regenerated neurons and synapses,improved the microenvironment of the injured area,enhanced remodeling of the extracellular matrix,and promoted functional recovery of the hind limbs in a rat SCI model with complete transection.RNA sequencing and metabolomic analyses also confirmed the repair effect of this tissue from multiple perspectives and revealed its potential mechanism for treating SCI.Together,we constructed a functional neural network tissue using human iPSCs-derived NSCs as seed cells based on the interaction of receptors and ligands for the first time.This tissue can effectively improve the therapeutic effect of SCI,thus confirming the feasibility of human iPSCs-derived NSCs and LOCS for SCI repair and providing a valuable direction for SCI research. 展开更多
关键词 spinal cord injury Induced pluripotent stem cells LOCS neural network tissue NEUROTROPHIN-3
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Application of the sodium hyaluronate-CNTF scaffolds in repairing adult rat spinal cord injury and facilitating neural network formation 被引量:7
8
作者 Yabin Xie Wei Song +6 位作者 Wen Zhao Yudan Gao Junkui Shang Peng Hao Zhaoyang Yang Hongmei Duan Xiaoguang Li 《Science China(Life Sciences)》 SCIE CAS CSCD 2018年第5期559-568,共10页
The present study aimed to explore the potential of the sodium hyaluronate-CNTF (ciliary neurotrophic factor) scaffold in activating endogenous neurogenesis and facilitating neural network re-formation after the adult... The present study aimed to explore the potential of the sodium hyaluronate-CNTF (ciliary neurotrophic factor) scaffold in activating endogenous neurogenesis and facilitating neural network re-formation after the adult rat spinal cord injury (SCI). After completely cutting and removing a 5-mm adult rat T8 segment, a sodium hyaluronate-CNTF scaffold was implanted into the lesion area. Dil tracing and immunofluorescence staining were used to observe the proliferation, differentiation and integration of neural stem cells (NSCs) after SCI. A planar multielectrode dish system (MED64) was used to test the electrophysiological characteristics of the regenerated neural network in the lesioned area. Electrophysiology and behavior evaluation were used to evaluate functional recovery of paraplegic rat hindlimbs. The Dil tracing and immunofluorescence results suggest that the sodium hyaluronate-CNTF scaffold could activate the NSCs originating from the spinal cord ependymal, and facilitate their migration to the lesion area and differentiation into mature neurons, which were capable of forming synaptic contact and receiving glutamatergic excitatory synaptic input. The MED64 results suggest that functional synapsis could be established among regenerated neurons as well as between regenerated neurons and the host tissue, which has been evidenced to be glutamatergic excitatory synapsis. The electrophysiology and behavior evaluation results indicate that the paraplegic rats’ sensory and motor functions were recovered in some degree. Collectively, this study may shed light on paraplegia treatment in clinics. 展开更多
关键词 spinal cord injury endogenous neural stem cells neural network reconstruction CNTF new born neuron
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人工智能在脊柱畸形诊疗中的应用 被引量:3
9
作者 吴南 仉建国 +2 位作者 朱源棚 陈癸霖 陈泽夫 《山东大学学报(医学版)》 CAS 北大核心 2023年第3期14-20,共7页
脊柱畸形是一种高致畸致残性疾病,其发病年龄可覆盖全生命周期。随着计算机技术的快速发展,人工智能有了显著的进步。目前人工智能在疾病的诊疗方面有着巨大的应用潜能,也逐渐被应用于脊柱畸形的筛查、诊治、手术决策、术中操作和并发... 脊柱畸形是一种高致畸致残性疾病,其发病年龄可覆盖全生命周期。随着计算机技术的快速发展,人工智能有了显著的进步。目前人工智能在疾病的诊疗方面有着巨大的应用潜能,也逐渐被应用于脊柱畸形的筛查、诊治、手术决策、术中操作和并发症预测等多个方面。近年来,许多研究对此方向进行了探索,提出了很多具有优秀表现和广阔应用前景的方案与模型,本文就此做一综述。 展开更多
关键词 人工智能 脊柱畸形 脊柱侧凸 神经网络 机器学习
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脊柱牵引设备控制方法及其实验研究 被引量:1
10
作者 刘治华 黄玉锋 徐新伟 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2014年第2期112-115,共4页
脊柱牵引系统是一种典型的非线性、时变的控制系统,为了实现牵引力的精确控制,提出了一种PID神经元网络控制算法.介绍了基于PID神经元网络算法的脊柱牵引系统的原理,分析了PID神经元网络的算法结构、权重学习规律和初值的选择.进行实际... 脊柱牵引系统是一种典型的非线性、时变的控制系统,为了实现牵引力的精确控制,提出了一种PID神经元网络控制算法.介绍了基于PID神经元网络算法的脊柱牵引系统的原理,分析了PID神经元网络的算法结构、权重学习规律和初值的选择.进行实际系统试验,在不同的控制条件下比较了常规PID控制和PID神经元网络控制对牵引力的控制效果,实验结果表明:采用PID神经元网络控制,牵引力的控制精度、抗干扰能力和适应参数变化的能力都优于常规PID控制,达到了较好的控制效果,证明了脊柱牵引系统和控制算法的正确性和可行性. 展开更多
关键词 脊柱牵引 伺服控制系统 神经网络 PID控制
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脊髓损伤修复与功能重建 被引量:3
11
作者 菅凤增 杨琪琪 段婉茹 《中国现代神经疾病杂志》 北大核心 2024年第12期977-980,共4页
脊髓损伤是严重的中枢神经系统疾病,损伤平面以下感觉和运动功能丧失,生活质量下降,同时伴多系统并发症,预后不良。因此脊髓损伤修复和功能重建至关重要,包括神经结构修复以及基于神经网络的功能调控两方面,前者包括分子药物调控、神经... 脊髓损伤是严重的中枢神经系统疾病,损伤平面以下感觉和运动功能丧失,生活质量下降,同时伴多系统并发症,预后不良。因此脊髓损伤修复和功能重建至关重要,包括神经结构修复以及基于神经网络的功能调控两方面,前者包括分子药物调控、神经保护和轴突再生、干细胞疗法、生物学材料辅助组织修复等;后者通过基于活动的疗法和电刺激提高神经可塑性,以及通过植入接口与外接设备形成交互,多种功能调控方案联合应用更具潜在优越性。 展开更多
关键词 脊髓损伤 神经元可塑性 神经网络 计算机 综述
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深度学习在脊柱图像分割中的应用综述 被引量:5
12
作者 姜百浩 刘静 +1 位作者 仇大伟 姜良 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1-15,共15页
深度学习算法在脊柱图像分割中具有学习和自适应能力强、对图像有非线性映射能力等优点,相较于传统分割方法,能更好地提取脊柱图像中的关键信息,并且抑制不相关信息,辅助医生准确定位病灶区域,实现精准、高效分割。从深度学习算法、脊... 深度学习算法在脊柱图像分割中具有学习和自适应能力强、对图像有非线性映射能力等优点,相较于传统分割方法,能更好地提取脊柱图像中的关键信息,并且抑制不相关信息,辅助医生准确定位病灶区域,实现精准、高效分割。从深度学习算法、脊柱疾病类型、图像类型、实验分割结果、性能评估指标等方面,对深度学习在脊柱图像分割中的应用现状进行归纳、总结并加以分析。介绍深度学习模型和脊柱图像分割的背景,从而引出深度学习在脊柱图像分割中的应用;介绍常见的几种脊柱疾病类型,阐述其在图像分割中的难点,并介绍脊柱图像分割中常用的公开数据集、图像分割的方法流程以及图像分割评价指标等要素;结合具体实验总结分析基于卷积神经网络模型、U型网络模型及其改进的模型在椎骨、椎间盘以及脊柱肿瘤图像分割中的应用进展;结合以往的实验结果和当前深度学习模型的研究进展,总结目前临床研究的局限性以及分割效果不足的原因,针对所存在的问题提出相应的解决方法,并对未来的研究和发展进行展望。 展开更多
关键词 深度学习 卷积神经网络 U型网络 脊柱疾病 图像分割
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基于振动信号融合的手术机器人椎板磨削剩余厚度识别 被引量:2
13
作者 夏光明 王瑞 +2 位作者 张丽娜 张建勋 代煜 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1016-1025,共10页
椎板切除术是一种用于治疗椎管狭窄症的骨外科手术,通过移除椎板来恢复椎管空间和解除脊髓压迫.椎板磨削是椎板切除术中的核心环节.在机器人磨薄椎板的过程中,磨钻需要在接近脊髓的1~2 mm左右的区域内工作,存在较高手术风险.使用脊柱手... 椎板切除术是一种用于治疗椎管狭窄症的骨外科手术,通过移除椎板来恢复椎管空间和解除脊髓压迫.椎板磨削是椎板切除术中的核心环节.在机器人磨薄椎板的过程中,磨钻需要在接近脊髓的1~2 mm左右的区域内工作,存在较高手术风险.使用脊柱手术机器人磨削椎板的过程中的关键问题之一是如何在术中估计椎板的剩余厚度来决定是否停止磨削操作.为解决上述问题,本文首先分析了机器人对椎板的逐层磨削过程,通过建立椎板磨削振动模型,给出了根据磨钻切入椎板过程中的振动信号来估计椎板剩余厚度的原理.然后搭建了脊柱手术机器人样机,使用机器人按规划轨迹逐层切入和磨薄猪脊骨的椎板,并使用振动传感器和激光位移传感器分别采集手术磨钻切入椎板过程中磨钻和椎板在切深方向上的振动信号.最后计算两种振动信号中对应磨钻旋转频率的谐波幅值和相对幅值来构造特征向量和训练神经网络,用于识别椎板剩余厚度.实验结果表明,考虑相对幅值的椎板剩余厚度的识别成功率更高.磨削力扰动下,3 mm、2 mm和1 mm的成功率分别为96.7%、96.9%和100%.92组实验中,仅有1组3 mm被识别为2 mm,所有磨钻切入2 mm和1 mm椎板的过程均被准确识别.所提方法有利于提升脊柱手术机器人自动椎板磨削过程的智能化程度和安全性. 展开更多
关键词 脊柱手术机器人 椎板切除术 椎板磨削 振动信号融合 神经网络 状态识别
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自体骨髓干细胞移植对脊髓损伤潜在分子靶点治疗机制的生物信息学分析
14
作者 荀翀 王强 +1 位作者 李长洲 刘晓峰 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2020年第31期4927-4933,共7页
背景:以往骨髓间充质干细胞治疗脊髓损伤获得了较好的临床效果,但现有的研究多集中于该过程的病理生理变化,而对所涉及到的分子靶点及相应潜在通路的调控机制研究不足。目的:应用生物信息学方法,考察骨髓间充质干细胞治疗脊髓损伤的潜... 背景:以往骨髓间充质干细胞治疗脊髓损伤获得了较好的临床效果,但现有的研究多集中于该过程的病理生理变化,而对所涉及到的分子靶点及相应潜在通路的调控机制研究不足。目的:应用生物信息学方法,考察骨髓间充质干细胞治疗脊髓损伤的潜在分子靶点及信号通路。方法:在GEO数据库内调取骨髓间充质干细胞对脊髓损伤治疗的芯片组数据,再将其映射于由CTD数据库所获得的脊髓损伤疾病背景网络,最终得到骨髓间充质干细胞治疗脊髓损伤过程中的差异表达基因,以sting构建其蛋白-蛋白互作网络,再应用Cytoscape分析其网络特性,获得该过程中的核心差异基因,最后,在WebGestalt网站内对上述基因进行功能富集,以获得上述分子靶点的分子功能及相应的信号通路。结果与结论:①GEO芯片的数据结果显示,骨髓间充质干细胞治疗脊髓损伤的核心分子靶点共有126个,其中有60个在CTD数据库上有过报道;②根据sting及cytoscape的结果显示,其形成的蛋白-蛋白互作网络内,共有57个节点,而所涉及到的核心靶点的10个靶点为MAPK3、肿瘤坏死因子、白细胞介素6、CASP3、血管内皮生长因子A、MAPK1、趋化因子2、白细胞介素1β、原癌基因蛋白及胰岛素样生长因子1等;③在该过程中,主要调控的通路有白细胞介素17、MAPK、肿瘤坏死因子、Toll样受体及NOD样受体等重要的炎症信号通路;④该过程最重要的2个方面分别是对炎症反应所介导神经损伤的抑制及受损神经的营养修复。 展开更多
关键词 生物信息学 脊髓损伤 干细胞疗法 骨髓间充质干细胞 分子机制 蛋白互作网络 神经保护 神经修复
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人工智能在脊柱畸形领域研究热点的可视化分析 被引量:2
15
作者 陶广义 王琳梓 +1 位作者 杨彬 黄俊卿 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2024年第30期4915-4920,共6页
背景:随着人工智能技术在治疗脊柱畸形领域的不断完善与进步,已有大量的研究投入到该领域当中,但主要研究现状、热点和发展趋势尚不明确。目的:采用文献计量学的方法可视化分析人工智能在脊柱畸形领域的相关文献,明确该领域的研究热点... 背景:随着人工智能技术在治疗脊柱畸形领域的不断完善与进步,已有大量的研究投入到该领域当中,但主要研究现状、热点和发展趋势尚不明确。目的:采用文献计量学的方法可视化分析人工智能在脊柱畸形领域的相关文献,明确该领域的研究热点和不足,为今后研究工作研究提供参考。方法:在Web of Science核心集数据库检索建库至2023年收录的人工智能在脊柱畸形领域相关文献,通过Citespace 5.6.R5和VOSviewer 1.6.19软件对文献数据进行可视化分析。结果与结论:(1)共纳入文献165篇,此领域年发文量呈波动上升趋势,发文量最多的作者是Lafage V,发文量最多的国家是中国。(2)关键词分析结果显示,青少年早发性脊柱侧弯、深度学习、分类、精度和机器人是该研究领域的主要高频关键词。(3)文献共被引和高被引文献深度分析结果显示,人工智能在脊柱畸形领域有3大热点,包括利用U型架构(深度学习卷积神经网络的一种成熟模式)来自动测量影像学参数(Cobb角、棘旁肌准确分割等)、多视图相关网络架构(即脊柱曲度评估框架)及机器人引导脊柱手术。(4)在人工智能治疗脊柱畸形领域,基因组学等机制研究十分薄弱,未来可利用无监督分层聚类等机器学习技术,运用全基因组关联分析等基因组学研究方法,来进行脊柱畸形领域的易感基因等基础机制研究。 展开更多
关键词 脊柱畸形 人工智能 卷积神经网络 全基因组分析 CITESPACE VOSviewer 可视化 文献计量学
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基于深度残差网络的脊柱疾病分类预测 被引量:1
16
作者 李大舟 张诗瑞 高巍 《计算机技术与发展》 2022年第5期195-201,共7页
脊柱退化性疾病,作为脊柱外科中最常见的疾病脊椎疾病,其发病正呈现年轻化的趋势。磁共振成像作为一种非侵入式检查手段,凭借对软组织成像好、无辐射、对肌肉骨骼疾病的特异性和敏感度较高等优点,在临床上被用于脊椎疾病的诊断。该文提... 脊柱退化性疾病,作为脊柱外科中最常见的疾病脊椎疾病,其发病正呈现年轻化的趋势。磁共振成像作为一种非侵入式检查手段,凭借对软组织成像好、无辐射、对肌肉骨骼疾病的特异性和敏感度较高等优点,在临床上被用于脊椎疾病的诊断。该文提出了一种基于深度残差网络的脊椎病核磁共振图像人工智能分类模型,能够帮助医生实现早期的脊柱退化性疾病筛查,帮助患者尽早得到正确有效的治疗。据实验结果表明,该模型不仅可以获得比传统神经网络深度学习算法更高的脊椎疾病识别率,还可以比传统神经网络深度学习算法提高35%到85%的计算效率并节省70%以上的内存占用。这一点使得该算法能够适应于资源有限的移动终端和对延迟要求比较高的医疗场景。 展开更多
关键词 脊柱退化性疾病 轻量化深度神经网络 深度残差网络 卷积神经网络 过拟合 自动诊断
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基于BP神经网络的定量表征脊髓表面应力研究
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作者 王智英 丁国清 《计算机仿真》 北大核心 2022年第9期314-318,323,共6页
针对激光超声表面波检测脊髓表面应力中,声弹性效应拟合方法预测脊髓表面应力准确性不高的问题,提出一种基于差异性优选特征并训练BP神经网络的脊髓表面应力的声表面波(SAWs)定量表征技术。通过运用有限元法模拟激光激发SAWs过程,提取... 针对激光超声表面波检测脊髓表面应力中,声弹性效应拟合方法预测脊髓表面应力准确性不高的问题,提出一种基于差异性优选特征并训练BP神经网络的脊髓表面应力的声表面波(SAWs)定量表征技术。通过运用有限元法模拟激光激发SAWs过程,提取脊髓表面应力变化引起的SAWs峰值、平均值、均方根、传播时间差等多个特征训练BP神经网络,建立起有效的神经网络预测系统,实现对脊髓表面应力0~18000Pa的定量表征。模拟结果表明,BP神经网络系统预测脊髓表面应力相对误差在5%以内,与声弹性效应拟合曲线预测结果相比,准确率提高60%以上,验证了BP神经网络定量表征脊髓表面应力的有效性与准确性。 展开更多
关键词 声表面波 声弹性效应 脊髓表面应力 反向传播神经网络
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嗅鞘细胞移植治疗Friedreich共济失调疗效及机制探讨
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作者 郗海涛 陈琳 +4 位作者 黄红云 张峰 刘彦铖 陈娣 王庆苗 《中华临床医师杂志(电子版)》 CAS 2011年第19期5590-5593,共4页
目的探讨胚胎嗅鞘细胞移植治疗Friedreich共济失调的疗效及机制。方法选择2005年8月至2009年5月收治的确诊Friedreich共济失调患者11例,采用胚胎嗅鞘细胞脊髓内或脑内移植治疗。其中4例在全麻下行脊髓内细胞移植手术,7例局麻下行脑内细... 目的探讨胚胎嗅鞘细胞移植治疗Friedreich共济失调的疗效及机制。方法选择2005年8月至2009年5月收治的确诊Friedreich共济失调患者11例,采用胚胎嗅鞘细胞脊髓内或脑内移植治疗。其中4例在全麻下行脊髓内细胞移植手术,7例局麻下行脑内细胞移植手术。术前和术后2~4周采用世界神经病联合会国际合作共济失调量表(ICARS)评价其治疗结果。结果 2~4周后11例患者ICARS由术前50.73±21.80降至45.27±23.99(P=0.004)。脊髓内移植和脑内移植两组患者评分改善无差异(P=0.104)。改善主要表现在行走能力、步态、站立平衡方面。术后无发热、头痛、头晕、恶心及呕吐等神经系统并发症发生。其中8例患者进行半年以上的远期随访,4例平衡及行走功能仍有改善,MRI复查显示脊髓或脑无明显变化,移植部位及其周围未发现新生肿瘤、出血、水肿、囊性变形成、神经结构破坏、感染等病理改变。4例患者病情平稳。结论嗅鞘细胞移植治疗Friedreich共济失调能够使神经功能得到部分改善,生活质量相对提高。脑内移植和脊髓内移植结果无明显差异。验证脑内存在神经网络修复关键点,细胞移植到此部位,可能对整个大脑、小脑、脊髓神经网络功能产生广泛双向调节。 展开更多
关键词 共济失调 移植 脊髓 神经网络修复关键点 嗅鞘细胞
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基于计算机深度学习经皮椎板间脊柱内镜手术视野的多元素识别网络模型的研究 被引量:2
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作者 卜晋辉 王亚日 +12 位作者 何博 付傲 赵佳琦 黄森 梁军 王振飞 许龙 雷雁 董明会 刘光普 牛茹 马超 刘光旺 《中华解剖与临床杂志》 2024年第5期289-295,共7页
目的探讨基于计算机深度学习经皮椎板间脊柱内镜下手术视野的多元素识别网络模型的研究及应用价值。方法回顾性队列研究。纳入2021年9月—2022年3月徐州中心医院脊柱外科行经皮椎板间脊柱内镜下腰椎间盘切除术的腰椎间盘突出患者62例,... 目的探讨基于计算机深度学习经皮椎板间脊柱内镜下手术视野的多元素识别网络模型的研究及应用价值。方法回顾性队列研究。纳入2021年9月—2022年3月徐州中心医院脊柱外科行经皮椎板间脊柱内镜下腰椎间盘切除术的腰椎间盘突出患者62例,其中男34例、女28例,年龄27~77(50.0±14.7)岁。收集患者内镜手术视频,选取4840张经皮脊柱内镜手术视野图片(包含各种组织结构及手术器械)建立图片数据集,按照2∶1∶2分为训练集、验证集和测试集,开发8种基于实例分割的卷积神经网络模型(模型的分割头部分别为Solov2、CondInst、Mask R-CNN及Yolact,主干网络分别设置为ResNet101、ResNet50)。采用边框检测、轮廓分割的均值平均精度(mAP)及图像实时识别的每秒帧数(FPS)来衡量各模型对(神经、黄韧带、髓核等)解剖结构,以及(内镜钳、高速金刚石磨钻等)手术器械的分类、定位及图像实时识别的性能。结果(1)8种卷积神经网络模型在图像边界框检测的精度方面由高到低依次为Mask R-CNN(ResNet101)、CondInst(ResNet101)、CondInst(ResNet50)、Mask R-CNN(ResNet50)、Yolact(ResNet101)、Yolact(ResNet50),其中,Mask R-CNN(ResNet101)模型精度最高(mAP=68.7%),Yolact(ResNet50)精度最低(mAP=49.7%)。(2)8种卷积神经网络模型在图像轮廓分割的精度方面由高到低依次Solov2(ResNet101)、Solov2(ResNet50)、Mask R-CNN(ResNet101)、CondInst(ResNet101)、Mask R-CNN(ResNet50)、CondInst(ResNet50)、Yolact(ResNet101)、Yolact(ResNet50)。其中,Solov2(ResNet101)精度最高(mAP=70.1%),Yolact(ResNet50)精度最低(mAP=55.2%)。(3)在图像实时识别方面,Yolact模型速度最快,其次为Solov2模型、Mask R-CNN模型,CondInst(ResNet101)速度最慢。结论基于计算机深度学习的经皮椎板间脊柱内镜手术视野多元素识别模型可以实时识别和跟踪解剖组织及手术器械。其中,Mask R-CNN(ResNet101)模型可用作脊柱内镜操作虚拟教育工具,Solov2(ResNet101)模型可应用于脊柱内镜术中实时辅助系统。 展开更多
关键词 人工智能 卷积神经网络模型 腰椎间盘突出症 脊柱内镜手术
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机器学习在脊柱畸形诊疗中的应用与展望
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作者 杨程显 舒建川 +1 位作者 于峥嵘 李淳德 《中华骨与关节外科杂志》 CSCD 2023年第6期571-576,共6页
随着海量医疗数据加速实现临床诊疗的标准化和数字化,如何利用先进的计算机技术处理医疗数据进而解决临床实践中的困境和挑战已成为一个热点问题。脊柱畸形是一类极为复杂且异质性极高的疾病,对患者的身心健康造成严重损害。脊柱畸形的... 随着海量医疗数据加速实现临床诊疗的标准化和数字化,如何利用先进的计算机技术处理医疗数据进而解决临床实践中的困境和挑战已成为一个热点问题。脊柱畸形是一类极为复杂且异质性极高的疾病,对患者的身心健康造成严重损害。脊柱畸形的病因复杂、治疗难度大,其治疗方式的选择、手术方案的制定和临床结局的预测等问题对脊柱外科医师的传统诊治模式提出了严峻挑战。随着计算机技术的不断发展,脊柱外科医师开始利用新兴技术处理前所未有的庞大数据,从而为脊柱畸形的诊疗提供新的见解,例如使用机器学习算法构建预测模型、用深度学习的方法进行图像分析及利用自然语言处理从电子病历中挖掘信息。随着计算机技术在脊柱外科领域的广泛应用,脊柱外科医师可以根据患者的个体需求和疾病特点量身定制治疗计划,必将推动脊柱外科进入精准化和数字化的时代。 展开更多
关键词 机器学习 神经网络 脊柱畸形
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