过刊目录人工智能(artificial intelligence, AI)通过整合深度学习架构与多组学数据,正在系统性地重塑疫苗研发全链条,推动其从传统依赖试错的“经验驱动”模式,向以“数据驱动”和“算法生成”为核心的理性设计新范式转型。尽管面临数据异质性、模型“黑箱”、算法偏见以及监管框架滞后等多重挑战,AI技术通过与免疫机理的深度结合,推动疫苗设计从“结构模拟”向“功能创造”跨越,为疫苗研发提供了全新范式。本综述系统梳理了AI在疫苗研发多个关键环节的创新应用与典型进展,包括疫苗靶标挖掘、抗原设计、疫苗佐剂、工艺开发、临床试验、疫苗犹豫等,尤其汇总了近年来用于疫苗理性设计的相关工具、核心架构、主要特点和典型案例,为后续疫苗开发中AI技术的应用提供借鉴。
探究选择性过表达海马大麻素受体1(cannabinoid receptor 1,CB1R)对应激大鼠海马齿状回内新生细胞、新生成熟神经元的影响。
将32只6~8周龄雄性SD大鼠(体质量180~220 g),按照随机抽样法分为对照(Control)组(n=10)和应激(Stress)组(n=22)。其中Stress组接受慢性束缚应激(chronic restraint stress,CRS)干预3周后,按随机抽样法抽取11只大鼠作为选择性过表达海马大麻素受体1(Stress+CB1R-OE)组,利用脑立体定位注射技术对Stress+CB1R-OE组大鼠海马体内注射CB1R过表达腺相关病毒,Control组和Stress组注射空载腺相关病毒,分别命名为Control+AAV-NC、Stress+AAV-NC组,病毒转染持续3周。实验进行的第1~7周的每周日上午检测各组大鼠体质量。采用新环境进食抑制实验评估各组大鼠的行为学水平。采用免疫荧光染色法检测各组大鼠海马齿状回(dentate gyrus,DG)内5-溴-2’-脱氧尿苷(5-bromo-2’-deoxyuridine,BrdU)、神经元核抗原(neuronal nuclei,NeuN)、CB1R的表达(n=5,每只取3片切片),采用激光共聚焦显微镜扫描,Imaris软件计算海马齿状回单位体积内BrdU+、BrdU+/NeuN+细胞密度,Image J软件测定海马齿状回CB1R及NeuN平均荧光强度。采用Western blot检测各组大鼠海马体内CB1R的蛋白表达水平。
连续3周CRS干预后,Stress+AAV-NC组大鼠体质量显著低于Control+AAV-NC组(P=0.001),3周的选择性过表达海马CB1R对Stress+CB1R-OE组大鼠体质量增长具有一定作用,但Stress+CB1R-OE组大鼠体质量仍显著低于Control+AAV-NC组大鼠(P=0.004)。新环境进食抑制测试结果显示,与Control+AAV-NC组相比,Stress+AAV-NC组大鼠的进食潜伏期显著延长(P<0.001),2组大鼠在5 min内的进食能力无显著差异。在选择性过表达海马CB1R后,Stress+CB1R-OE组进食潜伏期显著缩短(P=0.039),3组大鼠进食能力无显著差异。免疫荧光结果显示,与Control+AAV-NC组相比,Stress+AAV-NC组大鼠海马齿状回内CB1R+细胞荧光光度值显著减弱(P=0.008)。选择性过表达海马CB1R后,与Stress+AAV-NC组比较,Stress+CB1R-OE组大鼠海马齿状回内CB1R+平均荧光强度显著增强(P<0.001)。Western blot结果显示,与Control+AAV-NC组相比,Stress+AAV-NC组大鼠海马内CB1R蛋白表达水平显著降低(P=0.001)。与Stress+AAV-NC组相比,Stress+CB1R-OE组大鼠海马CB1R表达水平显著增加(P<0.001)。与Control+AAV-NC组相比,Stress+AAV-NC组大鼠海马齿状回中BrdU+新生细胞密度减少(P=0.003)、BrdU+/NeuN+的新生成熟神经元密度减少(P=0.001)。选择性过表达海马CB1R后,Stress+CB1R-OE组大鼠海马齿状回内BrdU+密度显著增加(P=0.035)、BrdU+/NeuN+的密度显著增多(P=0.028),3组大鼠海马齿状回内NeuN+的平均荧光强度无显著差异。
选择性过表达海马CB1R能够缓解应激介导的大鼠海马神经发生减弱,进而改善应激大鼠的行为学损伤。
通过系统性筛选阳离子修饰材料,旨在构建一种工程化的牛奶来源外泌体(milk-derived exosome, mExos)载体,以实现信使核糖核酸(messenger RNA, mRNA)在呼吸道内的高效递送。
采用超速离心法提取mExos,并通过电穿孔法将体外转录的萤火虫荧光素酶(firefly luciferase, Fluc)或增强型绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein, EGFP)mRNA负载于mExos中。使用壳聚糖(chitosan, CS)、聚乙烯亚胺(polyethylenimine, PEI)、聚(β-氨基酯)[poly (β-amino ester), PBAE]、阳离子脂质(1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium-propane chloride, DOTAP)及鱼精蛋白分别对负载mRNA的mExos进行修饰。采用动态光散射、纳米颗粒追踪分析、流式细胞术、荧光素酶报告基因检测等方法系统评价各修饰载体的的粒径、电位、胶体稳定性、细胞摄取、mRNA转染效率及细胞毒性。选用50只6~8周龄雌性BALB/c小鼠(体质量约20 g),经鼻内滴注染料标记或负载Fluc-mRNA的制剂,采用小动物活体成像系统观察制剂在其体内分布与肺部转染情况,并于给药24 h后取主要器官进行组织病理学和血清生化分析。
成功构建了系列阳离子修饰mExos。经筛选,壳聚糖修饰的mExos(Chitosan-modified milk exosomes, CS-mExos)在保持合适粒径和良好稳定性(48 h内PDI无显著变化)的前提下,其表面电位发生了反转。体外实验显示,CS-mExos在16HBE和A549细胞中的摄取效率分别较未修饰mExos提高2.56倍(P<0.001)和4.56倍(P<0.001),并显著提升Fluc-mRNA的转染效率达28.9倍(P<0.001)和26.5倍(P<0.001),且无明显细胞毒性(细胞活力>95%)。活体成像表明,CS-mExos经鼻给药后可特异性富集于肺部并长效滞留至少72 h,且介导的Fluc表达在给药后6 h达峰值,强度为mExos组的9.5倍。组织病理学与血清生化分析显示,CS-mExos未引起明显脏器损伤或肝功能、肾功能指标异常。
通过系统性筛选,确定CS为优化mExos的mRNA递送性能的最佳阳离子修饰材料。基于此构建的CS-mExos载体能高效靶向递送mRNA至呼吸道,显著提升肺部转染效率并具备良好生物安全性。
基于宿主线粒体呼吸,探究一种新的青蒿素衍生物(disuccinate artemisinin, DA)通过上调巨噬细胞抗菌性自噬从而促进细菌清除的作用和机制。
实验采用大肠杆菌菌株ATCC 35218和FITC-K12荧光细菌感染小鼠巨噬细胞株RAW264.7,采用荧光成像检测不同时间与不同剂量下巨噬细胞吞噬细菌数量,确定药物适宜剂量与最佳时间点;采用平板菌落计数法、Western blot、免疫荧光共定位等方法,确定药物对巨噬细胞抗菌性自噬的影响;采用自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤(3-methyladenine,3-MA)和巴夫洛霉素A1(bafilomycin A1),通过平板菌落计数法、免疫荧光共定位等方法,检测自噬抑制对DA作用的影响;采用低糖培养基对细胞进行葡萄糖剥夺,通过荧光细菌计数和免疫荧光共定位观察葡萄糖剥夺对药物作用的影响;采用糖酵解激活剂寡霉素A(oligomycin A)与糖酵解抑制剂2-脱氧葡萄糖(2-deoxy-d-glucose,2-DG),通过荧光细菌计数和免疫荧光共定位观察糖酵解干预对药物作用的影响;采用线粒体呼吸激活剂碳酰氰-4-三氟甲氧基苯腙(carbonyl cyanide 4-trifluoromethoxy phenylhydrazone,FCCP)和线粒体呼吸抑制剂鱼藤酮(rotenone),通过荧光细菌计数、Western blot共定位观察线粒体呼吸干预对药物作用的影响;通过细胞能量代谢检测巨噬细胞耗氧率(oxygen consumption rate, OCR)确定药物对巨噬细胞线粒体呼吸的影响。
细菌吞噬实验显示,DA可以浓度依赖地促进巨噬细胞吞噬和清除大肠杆菌(P<0.05),对耐药菌ATCC 35218和敏感菌K12均有效,最佳工作浓度为10 μg/mL,观察吞噬和清除的时间点分别为1 h和4 h(P<0.01)。免疫荧光和免疫印迹结果表明,DA通过上调抗菌性自噬发挥作用(P<0.01),在自噬激活抑制时仍有效(P<0.01),但自噬流抑制导致其失去作用(P<0.01)。在葡萄糖剥夺条件下,DA仍能上调巨噬细胞抗菌性自噬(P<0.01);不论是激活还是抑制糖酵解,均导致DA上调巨噬细胞抗菌性自噬作用受限(P<0.01)。激活线粒体最大呼吸后,DA抑制巨噬细胞吞噬细菌并且不能上调抗菌性自噬(P<0.01);阻断线粒体呼吸后,DA仍能上调巨噬细胞吞噬细菌能力和抗菌性自噬(P<0.01)。细胞能量代谢分析结果表明,DA可恢复细菌感染导致的巨噬细胞线粒体最大呼吸、线粒体保留呼吸和线粒体呼吸相关ATP生成受损,具有上调线粒体呼吸的作用(P<0.01)。
DA通过改善细菌感染时的巨噬细胞线粒体呼吸,从而上调抗菌性自噬以促进清除细菌,是一种靶向线粒体呼吸的宿主导向抗感染候选药物。
探究人脐带间充质干细胞(human umbilical cord mesenchymal stem cells,hUC-MSCs)对雄性小鼠放射性生殖损伤的改善作用及其潜在机制。
在获得空军军医大学西京医院妇产科健康足月妊娠孕妇知情同意并签署知情同意书后,于2024年12月在手术室无菌条件下采集1段6~8 cm长的健康足月新生儿的脐带组织,用于分离培养hUC-MSCs。将45只6~8周龄健康雄性C57BL/6小鼠[体质量(22±2)g]通过随机数字表法分为对照+尾静脉注射PBS组(Control+PBS,n=3)、对照+尾静脉注射hUC-MSCs组(Control+MSCs,n=6)、照射+尾静脉注射hUC-MSCs组(Rad+MSCs,n=6)、对照组(Control,n=10)、照射组(Rad,n=10)及照射+干细胞干预组(Rad+hUC-MSCs,n=10)。使用60Co γ射线对Rad组、Rad+MSCs组和Rad+hUC-MSCs组小鼠进行全身单次照射,剂量率1.28 Gy/min,总剂量6 Gy。照射结束后,Rad+MSCs组和Rad+hUC-MSCs组小鼠立即经尾静脉单次注射hUC-MSCs悬液(2×106/200 μL)。采用多模式动物活体成像系统及共聚焦荧光显微镜观察小鼠睾丸组织中hUC-MSCs的分布情况。照射后12周,取材并剥离双侧睾丸组织进行称量,计算睾丸系数;显微镜下评估小鼠精子质量;采用苏木精-伊红(hematoxylin and eosin staining,HE)染色观察小鼠睾丸形态结构;通过流式细胞术评估小鼠睾丸组织活性氧(reactive oxygen species,ROS)及线粒体膜电位(mitochondrial membrane potential,MMP)水平;通过比色法检测睾丸组织中丙二醛(malondialdehyde,MDA)、总超氧化物歧化酶(total super oxide dismutase,T-SOD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)含量;应用TUNEL染色检测睾丸细胞凋亡情况;采用Western blot检测睾丸组织中E3泛素蛋白连接酶帕金蛋白(E3 ubiquitin-protein ligase parkin,Parkin)、磷酸酶和张力蛋白同源激酶1(PTEN-induced putative kinase 1,PINK1)、苄氯素1(Beclin1)、线粒体动力蛋白样GTP酶视神经萎缩蛋白1(OPA1 mitochondrial dynamin-like GTPase,OPA1)、线粒体动力相关蛋白1(dynamin-related protein 1,Drp1)、Bcl-2相关X蛋白(Bcl2-associated x protein,Bax)、B淋巴细胞瘤-2(B cell lymphoma-2,Bcl-2)的表达情况。
照射后24、48 h,多模式动物活体成像系统观察发现,Control+PBS组小鼠睾丸组织未见荧光信号,Control+MSCs组与Rad+MSCs组小鼠睾丸组织中均可见荧光信号,进一步通过共聚焦荧光显微镜观察发现,在Control+MSCs组与Rad+MSCs组小鼠睾丸间质区域可见红色荧光,检测到荧光染料标记的hUC-MSCs信号。照射后12周,与Control组相比,Rad组小鼠精子数量(P<0.05)和活力(P<0.01)显著降低,畸形率显著升高(P<0.001);睾丸生精细胞出现空泡化且排列紊乱,生精小管直径和生精上皮厚度减小(P<0.001);睾丸组织ROS水平升高(P<0.05),MMP水平显著降低(P<0.001);MDA含量明显升高(P<0.001),T-SOD活力升高(P<0.05),CAT活力降低(P<0.05);睾丸组织中Parkin(P<0.01)、PINK1(P<0.05)、Beclin1(P<0.05)、OPA1(P<0.01)和Drp1(P<0.05)蛋白表达升高,TUNEL+细胞增多(P<0.001),Bcl-2/Bax比值降低(P<0.01)。与Rad组相比,Rad+hUC-MSCs组小鼠精子数量和精子活力显著升高(P<0.05),精子畸形率显著降低(P<0.001);睾丸生精细胞空泡化和排列紊乱情况得到改善,生精上皮厚度增加(P<0.01);睾丸组织ROS水平降低(P<0.05),MMP水平明显升高(P<0.01);MDA含量明显减少(P<0.001),T-SOD活力降低(P<0.05),CAT活力升高(P<0.05);睾丸组织中Parkin、PINK1、Beclin1、OPA1和Drp1蛋白表达降低(P<0.05),TUNEL+细胞减少(P<0.001),Bcl-2/Bax比值升高(P<0.05)。
hUC-MSCs可能通过改善线粒体损伤,减轻睾丸组织氧化应激损伤和细胞凋亡,从而改善放射性雄性生殖损伤。
检测CD103+CD39+CD8+ T细胞亚群在胃肿瘤组织中的浸润水平并分析其应答特征,分析CD103+CD39+CD8+ T细胞亚群在人胃肿瘤组织中的的临床相关性。
收集2023年1月至2024年5月在陆军军医大学第二附属医院普外科接受手术切除的32例胃癌患者的肿瘤组织、癌旁组织以及外周血标本。采用流式细胞术结合免疫荧光染色检测CD103+CD39+CD8+ T细胞亚群在胃肿瘤组织及癌旁组织中的应答比例与数目,并通过流式细胞术分析胃肿瘤组织中CD103+CD39+CD8+ T细胞亚群表达的CD69、PD-1与IFN-γ水平;体外分离培养外周血来源的单个核细胞,探究TGF-β1对CD103+CD39+CD8+ T细胞亚群的分化效果;通过流式细胞术检测CD103+CD39+CD8+ T细胞亚群的浸润水平,以分析其与疾病分期的相关性。
与癌旁组织相比,CD103+CD39+CD8+ T细胞亚群在胃肿瘤组织中的比例明显增加(P<0.05);免疫荧光染色进一步证实,胃肿瘤组织中CD103+CD39+CD8+ T 细胞亚群的数目亦明显多于癌旁组织;与CD103+CD39-和CD103-CD39-CD8+ T细胞亚群相比,CD103+CD39+CD8+ T细胞亚群表达的活化分子CD69和免疫检查点分子PD-1均增加(P<0.05),但功能相关因子IFN-γ的表达则显著下降(P<0.05);体外TGF-β1刺激可诱导CD8+ T细胞中CD103与CD39的共表达上调(P<0.05);此外,CD103+CD39+CD8+ T细胞亚群在晚期胃癌患者肿瘤组织中的浸润比例显著高于早期胃癌患者(P<0.05)。
CD103+CD39+CD8+ T细胞亚群在胃肿瘤组织中的浸润增加,并展示出功能受抑的应答特征,从而有助于胃癌的免疫逃逸。
探究超声特征联合BRAFV600E基因对Bethesda Ⅲ类甲状腺结节良、恶性的诊断效能。
本研究为回顾性队列研究,连续性纳入2020年1月至2024年12月在陆军军医大学第一附属医院超声科经超声引导下细针穿刺细胞学检查(ultrasound-guided fine needle aspiration cytology, US-FNAC)诊断为Bethesda Ⅲ类、且最终经手术病理或重复US-FNAC确诊的甲状腺患者275例(278个结节),以手术病理或重复US-FNAC确诊的病理结果为标准将结节分为良性与恶性,计算年龄、性别、超声特征(9项)、美国放射学会甲状腺超声影像报告与数据系统(American College of Radiology Thyroid Imaging Reporting and Data System,ACR TI-RADS)评分、US-FNAC细胞核形态、BRAFV600E基因对Bethesda Ⅲ类结节的诊断效能,采用多因素Logistic回归模型分析超声特征及联合BRAFV600E基因对Bethesda Ⅲ类甲状腺结节良、恶性的诊断效能。
患者年龄、结节边缘、结节纵横比、结节最大径、结节回声、Adler血流分级、ACR TI-RADS分类、US-FNAC细胞核形态以及BRAFV600E基因在甲状腺Bethesda Ⅲ类良、恶性结节中差异具有统计学意义(P均<0.05)。年龄≤52岁、BRAFV600E基因突变、细胞毛玻璃样核改变、颈部异常淋巴结是恶性结节的独立危险因素(OR值分别为7.444、108.218、5.389、13.351,P<0.05),回归模型的准确度、灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别为0.823、0.863、0.925、0.977、0.649,曲线下面积为0.955。
超声特征联合BRAFV600E基因对甲状腺Bethesda Ⅲ类良恶性结节有较高诊断效能。
通过降低时间分辨率探究脑灌注CT成像在既满足诊断要求又降低辐射剂量的可行性。
本研究采用回顾性队列研究设计,纳入于2025年1-9月在陆军军医大学第一附属医院放射科因疑似卒中接受脑灌注成像检查的117例患者。设计并对比以下3种扫描方案,方案一(标准方案): 全时间分辨率扫描,共采集21期图像(作为基线);方案二: 对原始时间序列图像进行间隔1期采样(即每2期取1帧);方案三: 保留对比剂达峰期及其前后各1期(共3期),对其余期相进行间隔1期采样。计算方案二、三相对于方案一的辐射剂量降低百分比。在核心梗死区或显著低灌注区勾画感兴趣区(regions of interest, ROI),测量并计算以下灌注参数的均值(mean)与标准差(SD):残余函数达峰时间(time to maximum of the residue function,Tmax)、平均通过时间(mean transit time,MTT)、脑血容量(cerebral blood volume,CBV)、脑血流量(cerebral blood flow,CBF)。比较3种方案间各参数的统计学差异,同时比较3种方案计算的缺血半暗带体积差异。
方案二和方案三的辐射剂量较方案一分别显著降低约50.0%和42.9%。在灌注参数方面,3种方案间Tmax的SD值存在显著差异[F(1.92, 222.42)=11.17,P<0.001,偏η²=0.09],Bonferroni校正后的事后比较显示方案一与方案二、方案一与方案三的Tmax均值存在显著差异(P<0.016 7),而方案二与方案三间无显著差异。MTT的均值在3种方案间无显著差异[F(1.88, 218.11)=0.47, 偏η²=0.004],但其SD值存在显著差异,Bonferroni校正后方案一与方案二、方案一与方案三差异显著(P<0.016 7),方案二与方案三无显著差异。CBV的SD值在3种方案间存在显著差异[F(1.98, 229.25)=22.97,P<0.001, 偏η²=0.17],而Friedman检验显示其均值无显著性差异。CBF的均值在3种方案间无显著性差异(Bonferroni校正后),但其SD值存在显著差异,Bonferroni校正后方案一与方案二、方案一与方案三差异显著(P<0.016 7),方案二与方案三无显著差异。此外,Bonferroni校正后比较显示,3种方案计算的缺血半暗带体积均存在显著性差异(P<0.016 7)。
通过优化时间分辨率可显著降低CTP辐射剂量,且对核心灌注参数(MTT、CBV、CBF)的均值影响较小,CBF在低剂量方案中表现稳定,或可作为界定梗死核心的诊断依据。
对比两种不同的血流限制康复方案与经典高负荷离心抗阻训练(high-load eccentric resistance training,HL)对健康成年人跟腱形态及生物力学性能的影响,为军事训练中跟腱损伤的预防提供替代训练方案。
采用随机对照试验的研究方法,于2024年12月20-23日招募西安市某高校健康成年人55例,采用随机数字表法分为3组:高负荷离心抗阻训练组(HL组,n=18)、小腿血流限制结合低负荷离心抗阻训练(low-load eccentric resistance training with calf-applied blood flow restriction,C-BFR)组(n=16)和大腿血流限制结合低负荷离心抗阻训练(low-load eccentric resistance training with thigh-applied blood flow restriction,T-BFR)组(n=19),3组均完成8周训练方案,分别于干预前、6周、8周时采用彩色多普勒超声评估跟腱横截面积,采用彩色多普勒超声及无线肌肉测力计评估跟腱刚度、跟腱杨氏模量,同步采用无线肌肉测力计及表面肌电检测内侧腓肠肌最大自主等长收缩力(maximal voluntary isometric contraction,MVIC),采用三维测力台测量反向运动跳(counter movement jump,CMJ)跳跃高度及下落跳(drop jump,DJ)触地时间。
干预8周后,采用彩色多普勒超声评估跟腱横截面积,3组跟腱横截面积均较干预前显著增加(P<0.01,η²=0.847),且C-BFR组增幅高于T-BFR组。干预8周后,采用彩色多普勒超声及无线肌肉测力计评估跟腱刚度、跟腱杨氏模量,3组跟腱刚度均较干预前显著增加(P<0.01,η²=0.722),且C-BFR组增幅高于HL组与T-BFR组;T-BFR组跟腱杨氏模量较干预前差异无统计学意义(P>0.05),C-BFR组与HL组均较干预前显著增加(P<0.05,η²=0.181),且C-BFR组增幅高于HL组与T-BFR组。干预8周后,采用无线肌肉测力计及表面肌电检测内侧腓肠肌MVIC,3组MVIC均较干预前显著增加(P<0.01,η²=0.775),且C-BFR组增幅高于T-BFR组。干预8周后,采用三维测力台测量CMJ跳跃高度及DJ触地时间,3组CMJ跳跃高度均较干预前显著增加(P<0.01,η²=0.569),且C-BFR组增幅高于T-BFR组;3组DJ触地时间均较干预前显著缩短(P<0.01,η²=0.518),且C-BFR组缩短增幅高于T-BFR组。
两种不同的血流限制方案结合低负荷离心抗阻训练均可使跟腱形态、生物力学性能和运动学表现达到与经典高负荷离心抗阻训练相似的改善效果;且相较于T-BFR方案,C-BFR方案更具优势。
借助深度学习技术辅助内镜医师对克罗恩病(Crohn’s disease,CD)、溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)与正常(Normal)图像肠镜进行准确诊断。
收集2018年1月至2020年11月陆军军医大学大坪医院消化内科与浙江大学医学院附属邵逸夫医院消化内科1 309例受试者共24 492幅肠镜图像,其中包括4 729张CD图像(424例)、7 074张UC图像(605例)与12 689张正常(Normal)图像(280例)。每类按照7∶1∶2的比例将病例随机划分为训练集915例17 136张图像,内部测试集131例2 626张图像,外部验证集263例4 730张图像,分别用于对模型进行训练、测试及验证。针对卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)与Transformer网络特征融合问题及肠镜图像畸变问题,本研究基于ResNeSt50与MViTv2构建环形特征融合网络(Ring-Feature Fusion Network,RFFNet)。该网络通过双向通道-空间注意力实现跨阶段特征融合,有效结合CNN局部特征提取与Transformer全局建模优势;引入环形特征融合机制,减轻肠镜图像桶形畸变与景深现象,提升模型对远端肠腔几何特性的适应能力。与现有5种深度学习模型进行对比,通过混淆矩阵展示各模型在外部验证集上的识别结果,利用准确率、灵敏度、特异度、F1值与曲线下面积(area under the curve,AUC)等各项指标验证RFFNet的性能优势;通过消融实验,在外部验证集上利用准确率与F1值等指标验证RFFNet中各改进点的有效性与必要性;通过梯度加权类激活映射(gradient-weighted class activation mapping,Grad-CAM)算法生成类激活映射图,直观地展示模型关注区域。
RFFNet在外部验证集上总体准确率为95.68%(95%CI: 94.14%~98.58%),总体AUC为0.987(95%CI: 0.985~0.990)。CD、UC和正常三类别的AUC分别为0.982(95%CI: 0.979~0.986)和0.981(95%CI: 0.977~0.984)和0.997(95%CI: 0.995~0.998);灵敏度分别为93.35%(95%CI: 91.67%~94.71%)、94.00%(95%CI: 92.60%~95.16%)和98.56%(95%CI: 97.99%~98.97%);特异度分别为94.58%(95%CI: 93.81%~95.27%)、94.20%(95%CI: 93.36%~94.94%)和98.61%(95%CI: 98.05%~99.01%);F1值分别为87.81%(95%CI: 86.28%~89.25%)、90.05%(95%CI: 89.00%~91.25%)和98.58%(95%CI: 98.22%~98.92%),表明RFFNet实现了较高精度诊断,与单独使用 CNN、Transformer 模型相比,RFFNet的总体准确率提升显著,差异具有统计学意义(P<0.05)。消融实验证实,模型能够通过动态空间注意力机制,深度融合CNN的局部细粒度特征提取能力与Transformer的全局上下文建模优势,与只使用CNN模型相比,CNN-Transformer架构的总体准确率提升了0.11%;能够通过环形特征校正肠镜光学畸变与景深衰减,增强对远端肠腔几何结构的建模能力,使用环形特征后RFFNet总体准确率提升了0.57%。类激活映射图表明改进的模型具有自适应捕获肠镜结构特征的能力。
RFFNet通过双骨干架构深度耦合CNN局部纹理感知与Transformer全局依赖建模,并以环形特征显式校正肠镜畸变,实现了CD、UC与正常黏膜的高精度实时分型,实现了CD、UC和正常图像的高精度实时诊断。
开发并验证一种基于腹部超声影像的深度学习模型,用于17类常见腹部异常的实时识别与定位,为基层超声诊断提供可靠技术支撑。
回顾性收集陆军军医大学第二附属医院超声科2017年1月至2024年9月腹部异常患者18 947例共39 530幅B型超声图像。按异常类别分层随机抽取1 891幅图像构建独立测试集;剩余的37 639幅图像按7∶1∶2比例随机划分为训练集(26 258幅)、验证集(3 840幅)及内部测试集(7 541幅)。经标准化标注后,在内部测试集上对比RetinaNet、Faster R-CNN、RT-DETR及YOLOv13这4种主流目标检测网络的性能,筛选最优模型;评估指标包括交并比(intersection over union, IoU)、精确率(precision)、召回率(recall)、F1值(F1)及平均精度均值(mAP@50);在独立测试集上,进一步比较4种诊断模式的诊断效能(最优模型、3名无标注经验的初级超声医师、 3名中级超声医师及模型辅助下初级医师)。
内部测试集上,YOLOv13模型表现最优,mAP@50为0.653(95%CI:0.608~0.669),高于RetinaNet(0.546,95%CI:0.511~0.563)、Faster R-CNN(0.578,95%CI:0.531~0.591)及RT-DETR(0.627,95%CI:0.585~0.643);其精确率为0.633(95%CI:0.624~0.643),召回率为0.715(95%CI:0.704~0.725),F1值为0.671(95%CI:0.663~0.681);独立测试集上,IoU为0.5时,6名医师的F1值均值为0.57(初级组:0.484,中级组:0.656);YOLOv13模型的F1值为0.624,显著高于所有初级医师(P<0.001)。模型辅助后,初级医师的F1值均值从0.484提升至0.644(提升33.1%,P<0.001),接近中级医师水平;平均精确率从0.529提升至0.638(提升20.6%),平均召回率从0.472提升至0.674(提升42.8%),平均诊断耗时从213.33 min缩短至161.33 min(缩短24.4%)。
YOLOv13深度学习模型在17类腹部异常超声检测中表现最优,能显著提升初级超声医师的诊断效能,可作为基层及社区医院腹部超声筛查的辅助工具。
探究2019—2021年新型冠状病毒感染疫情防控期间中国、全球及不同社会人口学指数(socio-demographic index,SDI) 地区抑郁症疾病负担较1990—2019年间的变化,分析性别-地区差异。
基于全球疾病负担(Global Burden of Disease,GBD)数据库1990—2021年中国、全球和不同SDI地区的抑郁症相关数据,使用年龄标准化患病率(age-standardized prevalence rate,ASPR)、年龄标化伤残调整生命年(age-standardized disability-adjusted life years,ASR-DALYs)、估计年百分比变化(estimated annual percentage change,EAPC)等指标,描述新型冠状病毒感染疫情防控期间各地区的抑郁症疾病负担的分布特征。使用Joinpoint模型分析负担的时间变化趋势,贝叶斯年龄-时期-队列(Bayesian age-period-cohort,BAPC)模型估算2020、2021年新型冠状病毒感染带来的抑郁症超额疾病负担。
2021年我国抑郁症ASPR为2 875.68/10万(95%CI:2 589.96~3 203.43),较2019年的2 825.00/10万(95%CI:2 550.42~3 136.08)升高;2021年我国ASR-DALYs为430.61/10万人年(95%CI:305.24~586.21),较2019年的430.14/10万人年(95%CI:303.92~580.82)升高。Joinpoint分析显示,我国抑郁症ASPR在2019年出现拐点,2019—2021年的年度变化百分比(annual percentage change, APC)为0.95(P<0.05)呈现上升趋势,相比全球和各SDI水平地区,我国上升幅度较小。我国抑郁症ASR-DALYs在2019年未拟合到明显拐点,而其他地区ASR-DALYs在2019年附近出现拐点,呈明显上升趋势(P<0.05)。我国新型冠状病毒感染带来的抑郁症超额疾病负担最轻,2021年超额ASPR为121.67(每10万人),超额ASR-DALYs为12.25(每10万人年),全球水平分别为我国的3.6倍和7.0倍。女性的ASPR和ASR-DALYs水平均高于男性,女性超额疾病负担高于男性水平,高SDI地区的女性超额疾病负担最重。
新型冠状病毒感染为全球各地区带来严重的抑郁症超额疾病负担。我国有效的疫情应对政策和心理援助措施,有助于缓解这一负担。对策 政府应加大精神卫生保健资源的投入,加强精神卫生知识的宣传,提高全人群对抑郁症的认知水平。面对突发公共卫生事件时,应迅速采取防控措施,保证规律、即时的信息发布,稳定社会情绪,联合基层社会组织实施心理援助与情绪安抚。
基于全球疾病负担(Global Burden of Disease,GBD)2023年开放数据,分析1990—2023年我国医疗不良反应(adverse effects of medical treatment,AEMT)负担状况和变化趋势。
本研究基于GBD 2023数据,提取1990—2023年我国AEMT的发病数、患病数、伤残调整生命年数(disability-adjusted life years,DALYs)及死亡数,同时提取年龄标化发病率(age-standardized incidence rate,ASIR)、年龄标化患病率(age-standardized prevalence rate,ASPR)、年龄标化伤残调整生命年率(age-standardized disability-adjusted life year rate,ASDR)和年龄标化死亡率(age-standardized mortality rate,ASMR)等数据。计算ASIR、ASPR、ASDR及ASMR的年度变化百分比(annual percent change,APC)、平均年度变化百分比(average annual percent change,AAPC)及其95% 可信区间(95% confidence interval,95%CI),以分析国内AEMT疾病负担趋势。比较 1990、2020 及 2023 年我国不同年龄与性别群体中AEMT疾病负担的流行病学特征与差异。
1990—2023年,我国AEMT的发病、患病、DALYs 数和死亡数分别由432 784(95% UI:347 489~526 244)、33 087(95% UI:24 103~42 381)、686 404(95% UI:398 451~1 086 894)、11 426(95% UI: 7 233~17 456)变化至2020年的342 349(95% UI: 279 429~423 443)、26 165(95% UI:19 529~33 662)、121 245(95% UI:90 707~155 623)、3 337(95% UI:2 494~4 212),2023年的372 069(95% UI:303 152~464 618)、28 436(95% UI:21 029~36 643)、107 384(95% UI:79 527~137 417)、3 128(95% UI:2 305~3 985)。1990—2023年间,ASIR、ASPR、ASDR、ASMR 的AAPC值分别为-0.994 8% (95% CI:-1.199 7%~-0.789 5%)、-0.993 3%(95%CI:-1.202 2%~-0.783 9%)、-5.968 4% (95%CI:-6.195 9%~-5.740 3%)、-5.432 2 (95% CI :-5.658 8%~-5.205 1%)(P<0.05)。1990年我国低年龄组的发病率、死亡率均较高,女性高于男性,高龄组男性高于女性。2020 年及2023年低年龄组女性发病率高于男性、高龄男性发病率高于女性,多数年龄段间同年份、同年龄段中男性和女性之间发病率的差值较1990年的有所缩小,高龄男性死亡率均高于同时期的女性。
1990—2023年我国AEMT疾病负担指标发病、患病、DALYs和死亡情况整体呈现下降趋势。在老年群体中,AEMT发病率及死亡率随年龄增长而增加,而且老年男性更容易死于 AEMT。对策 加大医疗培训和资源投入,提升诊断、治疗AEMT能力,持续加强AEMT防控,针对老年人,尤其是老年男性实施精准干预。