關(guān)注“醫(yī)工學(xué)人”，第一時(shí)間獲取醫(yī)工交叉領(lǐng)域新聞動(dòng)態(tài)~

6.3???????? 醫(yī)工學(xué)人 The Innovators

1. Nature | 中美關(guān)稅戰(zhàn)威脅全球公共衛(wèi)生；  

2. Science | 預(yù)測(cè)和預(yù)防阿爾茨海默病；

3. npj biosensing | 基于特征的可解釋機(jī)器學(xué)習(xí)，用于使用光電容積脈搏波進(jìn)行自動(dòng)睡眠檢測(cè)；

4. Med. Image Anal. | 基于追蹤超聲的脊柱手術(shù)椎骨自動(dòng)標(biāo)記方法；

5. Nature Communications | 偽線性求和解釋了人類前運(yùn)動(dòng)皮層中多指運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)幾何；

6. Nature | 額頭的“電子紋身”跟蹤思考難度；

7. Nature Communications | 生物粘附水凝膠耦合和小型化超聲換能器系統(tǒng)，用于長(zhǎng)期、可穿戴神經(jīng)調(diào)控；

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 行業(yè)動(dòng)態(tài)  

Nature | 中美關(guān)稅戰(zhàn)威脅全球公共衛(wèi)生

美國(guó)對(duì)中國(guó)藥品（以及實(shí)驗(yàn)室用品）征收關(guān)稅標(biāo)志著全球健康的一個(gè)重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)，藥品供應(yīng)鏈將中斷，健康不平等現(xiàn)象將加劇，尤其是在低收入和中等收入國(guó)家 （LMIC）。中國(guó)是領(lǐng)先的活性藥物成分供應(yīng)國(guó)。提供美國(guó)使用的 40% 以上的青霉素和肝素，以及 70% 的撲熱息痛。美國(guó)不能立即增加這些藥物的國(guó)內(nèi)產(chǎn)量。與此同時(shí)，供應(yīng)鏈中斷可能會(huì)在全球范圍內(nèi)蔓延，隨著美國(guó)專注于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，低收入和中等收入國(guó)家獲得美國(guó)專利藥物變得更加困難。國(guó)際供應(yīng)鏈中斷可能會(huì)嚴(yán)重限制低收入和中等收入國(guó)家應(yīng)對(duì)疫情的能力。而成本的增加可能會(huì)不成比例地影響患有慢性病的弱勢(shì)群體。

為避免對(duì)全球健康造成長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的災(zāi)難性影響，世界貿(mào)易組織（WTO）應(yīng)推動(dòng)對(duì)關(guān)鍵藥物的豁免，世界衛(wèi)生組織（World Health Organization）等機(jī)構(gòu)應(yīng)迅速實(shí)施計(jì)劃，使活性藥物成分的供應(yīng)商多樣化。

https://www.nature.com/articles/d41586-025-01728-2

臨床綜合

Science | 預(yù)測(cè)和預(yù)防阿爾茨海默病

隨著老齡化科學(xué)和人工智能 （AI） 的所有進(jìn)步，我們處于有利地位，可以在輕微認(rèn)知缺陷的跡象出現(xiàn)之前幾年就準(zhǔn)確和精確地確定誰(shuí)是患阿爾茨海默病的高風(fēng)險(xiǎn)人群。錯(cuò)誤折疊的 β-淀粉樣蛋白和 tau 蛋白的聚集體與它們引發(fā)的神經(jīng)炎癥一起在大腦中積累至少需要 20 年。這為預(yù)測(cè)和預(yù)防提供了領(lǐng)先于病理生物學(xué)過(guò)程的長(zhǎng)機(jī)會(huì)窗口。同時(shí)還包括其他生物標(biāo)志物也可以早期診斷阿爾茨海默病。5月29日，《科學(xué)》期刊發(fā)表文章對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了探討。

https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.ady3217

醫(yī)學(xué)人工智能

npj biosensing | 基于特征的可解釋機(jī)器學(xué)習(xí)，用于使用光電容積脈搏波進(jìn)行自動(dòng)睡眠檢測(cè)

睡眠障礙影響著全球數(shù)百萬(wàn)人，導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問(wèn)題。準(zhǔn)確的睡眠-覺(jué)醒分類對(duì)于診斷和管理至關(guān)重要。雖然多導(dǎo)睡眠圖是黃金標(biāo)準(zhǔn)，但它成本高昂且侵入性大; 光電容積脈搏波 （PPG） 提供了一種可行的替代方案。使用循環(huán)交替模式睡眠數(shù)據(jù)庫(kù) （84 名參與者，85,542 個(gè)時(shí)期），研究者們通過(guò)統(tǒng)計(jì)測(cè)試和 SelectFromModel 方法提取了 330 個(gè)特征并降低了維度。隨機(jī)森林模型在不平衡數(shù)據(jù)集（75 個(gè)特征）上進(jìn)行了 20 倍交叉驗(yàn)證驗(yàn)證，獲得了 89.05% 的 F1 分?jǐn)?shù)，但在尾流檢測(cè)方面遇到了困難。憑借 ADASYN 平衡和 35 個(gè)功能，它實(shí)現(xiàn)了 88.57% 的靈敏度（睡眠）和 71.31% 的特異性（覺(jué)醒），F(xiàn)1 評(píng)分為 81.40%。這種基于特征的方法改進(jìn)了基于 PPG 的睡眠分類，支持臨床采用和集成到可穿戴設(shè)備中以進(jìn)行遠(yuǎn)程睡眠監(jiān)測(cè)。

https://www.nature.com/articles/s44328-025-00041-2

醫(yī)學(xué)成像技術(shù)

Med. Image Anal. | 基于追蹤超聲的脊柱手術(shù)椎骨自動(dòng)標(biāo)記方法

針對(duì)超聲介入中標(biāo)注數(shù)據(jù)稀缺與人工標(biāo)注一致性問(wèn)題，約翰霍普金斯大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)提出利用空間追蹤超聲成像實(shí)現(xiàn)3D影像標(biāo)簽向2D超聲幀的自動(dòng)映射。該研究建立CT-US坐標(biāo)轉(zhuǎn)換框架實(shí)現(xiàn)椎體結(jié)構(gòu)映射，設(shè)計(jì)三種標(biāo)簽策略：全椎體標(biāo)記（FV）、后表面標(biāo)記（PS）及聲影區(qū)強(qiáng)度加權(quán)后表面標(biāo)記（PSw）；開發(fā)自動(dòng)數(shù)據(jù)清洗流程（剔除無(wú)效幀、運(yùn)動(dòng)偽影幀及空間分布?xì)w一化）與強(qiáng)度域數(shù)據(jù)增強(qiáng)技術(shù)。實(shí)驗(yàn)表明：PSw策略顯著降低椎體皮質(zhì)下聲影偽影，分割精度達(dá)3.86[2.87,5.60]mm RMSD，配準(zhǔn)誤差1.52[1.32,2.38]mm TRE，較傳統(tǒng)FV方法提升35%；數(shù)據(jù)清洗使配準(zhǔn)誤差降低0.3mm，驗(yàn)證實(shí)時(shí)超聲在術(shù)中解剖結(jié)構(gòu)追蹤的臨床潛力。

https://doi.org/10.1016/j.media.2025.103672

康復(fù)（神經(jīng)）工程

Nature Communications | 偽線性求和解釋了人類前運(yùn)動(dòng)皮層中多指運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)幾何

運(yùn)動(dòng)皮層如何將簡(jiǎn)單的動(dòng)作（如單指屈曲/伸展）結(jié)合成復(fù)雜的動(dòng)作（如手勢(shì)或彈鋼琴）？為了解決這個(gè)問(wèn)題，使用皮層內(nèi)多電極陣列記錄了兩名四肢癱瘓男性患者的運(yùn)動(dòng)皮層活動(dòng)，測(cè)試者嘗試了單階、成對(duì)和高階手指運(yùn)動(dòng)。同時(shí)運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)活動(dòng)在很大程度上與相應(yīng)的單指運(yùn)動(dòng)活動(dòng)的線性總和一致，有兩次違規(guī)。首先，神經(jīng)活動(dòng)表現(xiàn)出正常化，防止了隨著移動(dòng)手指數(shù)量的增加而出現(xiàn)大幅度。其次，由于代表性較強(qiáng)的手指的運(yùn)動(dòng)，代表性較弱的手指的神經(jīng)調(diào)整方向發(fā)生了顯著變化。這些與線性的偏差導(dǎo)致非線性方法在神經(jīng)解碼方面的性能優(yōu)于線性方法。因此，同時(shí)的手指運(yùn)動(dòng)由偽線性求和的單個(gè)手指運(yùn)動(dòng)的組合來(lái)表示。

https://www.nature.com/articles/s41467-025-59039-z

可穿戴技術(shù)

Nature | 額頭的“電子紋身”跟蹤思考難度

當(dāng)對(duì)他們的認(rèn)知要求過(guò)低時(shí)，員工可能會(huì)變得不敬業(yè)并犯錯(cuò)誤。相反，當(dāng)需求過(guò)高時(shí)，他們可能會(huì)變得不堪重負(fù)并失去控制。實(shí)時(shí)監(jiān)控這一屬性可以提高員工的安全性和績(jī)效，但目前的跟蹤設(shè)備往往昂貴且笨重。德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校（University of Texas at Austin）的Heeyong Huh和他的同事們開發(fā)了一種相對(duì)便宜且實(shí)用的追蹤器。它包括一個(gè)電子貼紙，稱為電子紋身，可以無(wú)縫且可拆卸地貼在一個(gè)人的額頭上。這款電子紋身使用超薄傳感器和輕型電池組，跟蹤眼球運(yùn)動(dòng)和大腦的電活動(dòng)。然后，它將該信息無(wú)線發(fā)送到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)使用這些數(shù)據(jù)來(lái)推斷該人的精神壓力。

https://www.nature.com/articles/d41586-025-01652-5

生物材料

Nature Communications | 生物粘附水凝膠耦合和小型化超聲換能器系統(tǒng)，用于長(zhǎng)期、可穿戴神經(jīng)調(diào)控

經(jīng)顱聚焦超聲是一種很有前途的無(wú)創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控方法，特別是對(duì)于神經(jīng)退行性和精神疾病。然而，由于笨重的設(shè)備和對(duì)超聲凝膠的依賴，它在可穿戴系統(tǒng)中的使用受到限制，超聲凝膠會(huì)脫水并且缺乏長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定粘附力。因此研究者們提出了一種小型化可穿戴超聲設(shè)備，其尺寸與標(biāo)準(zhǔn)電生理電極相當(dāng)，與生物粘附性水凝膠集成，用于穩(wěn)定、長(zhǎng)期的體感皮層刺激。使用該系統(tǒng)，在 28 天內(nèi)成功抑制了功能性電刺激引起的體感誘發(fā)電位，證明了該設(shè)備在長(zhǎng)期可穿戴神經(jīng)調(diào)控應(yīng)用中的潛力。

https://www.nature.com/articles/s41467-025-60181-x

END

內(nèi)容 | 羅虎 張艷青 員蓉 郝婭婷

編輯 | 王可豪

審核 | 劉帥 羅虎