1 内蒙古科技大学 信息工程学院，内蒙古包头市0400
2 内蒙古工业大学 信息工程学院，内蒙古呼和浩特010051
U型网络结构的脑肿瘤自动分割方法由于多次卷积和采样操作会造成信息损失，导致分割效果不佳。为解决这一问题，提出了能够利用语义信息流引导上采样特征恢复的特征对齐单元，并在此基础上设计轻量级的双重注意力特征对齐网络（DAFANet）。首先，将特征对齐单元分别引入3D UNet、DMFNet和HDCNet三个经典网络，以验证其有效性和泛化性。其次，在DMFNet基础上构造轻量级的双重注意力特征对齐网络DAFANet，利用特征对齐单元强化上采样过程中的特征恢复，3D期望最大化注意力机制同时作用于特征对齐路径和级联路径，用于重点获取上下文的全程依赖关系。同时使用广义Dice损失函数提升数据不平衡时的分割精度并加快模型收敛。最后，在BraTS2018和BraTS2019公开数据集进行验证，文中所提算法在ET，WT和TC区域的分割精度分别达到80.44%，90.07%，84.57%和78.11%，90.10%，82.21%。相较于当前流行的分割网络，具有对增强肿瘤区域更好的分割效果，更擅长处理细节和边缘信息。
脑肿瘤 图像分割 特征对齐 注意力机制 轻量化 brain tumors image segmentation feature alignment attention mechanism lightweight
深圳大学物理与光电工程学院，光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室，广东 深圳 518060
高时空分辨可视化技术是脑科学研究的重要工具。荧光显微成像技术在特异性、多样性、图像对比度和时空分辨率等方面具有显著优势，但由于光在组织中的穿透深度有限，无创的荧光成像难以在活体水平获取深层脑区神经血管单元的高分辨结构和功能信息。因此，在脑科学研究中，荧光内窥显微成像技术受到越来越多研究者的青睐。得益于相关科学技术的发展，内窥镜探头在保持高性能的同时，实现了小型化并提供了更大的灵活性，可以植入活体大脑的不同深度处，开展特定深层脑区的功能调控研究。本综述介绍了基于梯度折射率透镜和单根多模光纤这两种探头的植入式荧光内窥显微成像技术及其发展和迭代进程，概述了它们在高分辨活体脑成像研究中的应用，以及在临床神经外科手术中的初步探索性应用。最后，展望了荧光内窥脑成像技术未来的发展前景。
显微 荧光内窥显微成像 活体脑成像 梯度折射率透镜 多模光纤
1 1.宁波工程学院 电子与信息工程学院, 宁波 315211
2 2.中国科学院 宁波材料技术与工程研究所, 宁波 315201
3 3.中国科学院 脑科学与智能技术卓越创新中心, 上海 200031
4 4.中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100029
5 5.浙江大学 温州研究院, 温州 325006
类脑神经形态计算通过电子或光子器件集成来模拟人脑结构和功能。人工突触是类脑系统中数量最多的计算单元。忆阻器可模拟突触功能, 并具有优异的尺寸缩放性和低能耗, 是实现人工突触的理想元器件。利用欧姆定律和基尔霍夫定律, 忆阻器交叉阵列可执行并行的原位乘累加运算, 从而大幅提升类脑系统处理模拟信号的速度。氧化物制备容易, 和CMOS工艺兼容性强, 是使用最广泛的忆阻器材料。本文梳理了氧化物忆阻器的研究进展, 分别讨论了电控、光电混合调控和全光控忆阻器, 主要聚焦阻变机理、器件结构和性能。电控忆阻器工作一般会产生微结构变化和焦耳热, 将严重影响器件稳定性, 改进器件结构和材料成分可有效改善器件性能。利用光信号调控忆阻器电导, 不仅能降低能耗, 而且可避免产生微结构变化和焦耳热, 从而有望解决稳定性难题。此外, 光控忆阻器能直接感受光刺激, 单器件即可实现感/存/算功能, 可用于研发新型视觉传感器。因此, 全光控忆阻器的实现为忆阻器的研究和应用打开了一扇新窗口。
氧化物忆阻器 光电器件 人工突触 类脑神经形态计算 综述 oxide memristor optoelectronic device artificial synapse brain-inspired neuromorphic computing review
1 蠡县医院神经内科，河北保定 071400
2 河北大学附属医院神经内科，河北 保定 071000
目的:探讨血管内激光照射治疗(ILIB)对脑卒中后亚急性期交叉性小脑神经机能联系不能(crossed cerebellar diaschisis，CCD)的临床疗效。方法:2019年6月-2021年12月，筛选我院发生急性中风并接受脑SPECT的48名患者作为研究对象，按照脑卒中偏侧性、性别、梗塞等因素匹配为ILIB治疗组(n=24)和常规治疗组(n=24)。使用99mTc-六甲基丙胺肟(99mTc-HMPAO)进行脑SPECT以检测CCD。通过简易精神状态检查(MMSE)、功能性行走类别(FAC)和修正的Barthel指数(MBI)在2个时间点评估功能结果。分析功能恢复以揭示初始和后续评估之间每个临床评分(MMSE、FAC、MBI)的功能增益。结果:根据独立t检验，常规治疗组在初始评估时的MMSE、FAC、MBI评分与ILIB治疗组相比无显著差异(P值分别为0.122、0.106、0.125)；后继评价中，常规治疗组在初始评估时的MMSE、FAC、MBI评分与ILIB治疗组相比亦无显著差异(P值分别为0.123、0.091和0.136)。常规治疗组的FAC恢复更差(P=0.001)，常规治疗组的MMSE和MBI平均功能恢复低于ILIB治疗组，但两组MMSE和MBI恢复的差异无统计学意义(P值分别为0.032和0.036)。结论:血管内激光照射治疗可改善CCD并有利于功能恢复，ILIB对脑卒中后亚急性期CCD具有较好的临床疗效。
血管内激光照射治疗 脑卒中后亚急性期 交叉性小脑神经机能联系不能 intravascular laser irradiation therapy subacute period after stroke crossed cerebellar nerve block
1 南京医科大学,第一附属医院,检验学部,南京 210029
2 南京医科大学,急诊医学科，南京 210029
为研究敌草快（DQ）中毒病人的临床特点，评估中毒病人脑损伤的相关因素及其分子机制，本研究收集DQ中毒病人56例，按住院期间病人脑损伤情况分为脑损伤组14例和未损伤组42例，并比较两组病人的基线资料和实验室指标。利用logistic 回归分析DQ中毒病人脑损伤的相关因素，利用受试者操作特征（ROC）曲线分析比较以上相关因素单独或联合时对DQ中毒病人脑损伤状态的预测价值。分组比较结果显示，脑损伤组病人的体质量指数（BMI）、DQ阳离子中毒剂量、接受机械通气、接受连续性肾脏替代治疗（CRRT）的比例显著高于未损伤组（P<0.05）。脑损伤组病人入院后S100钙结合蛋白B（S100B）、丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天冬氨酸氨基转移酶（AST）、尿素氮（BUN）、肌酐（SCR）等血清生化指标，以及中毒后24 h 的白细胞（WBC）计数、中性粒细胞计数、中性粒细胞与淋巴细胞比率（NLR）均显著高于未损伤组（P<0.05）。对分组比较中存在显著差异的变量按先单因素后多因素方式进行logistic 回归分析，回归结果显示，中毒后24 h NLR对DQ中毒病人脑损伤状态有一定的独立预测价值。ROC曲线分析比较结果进一步表明，当中毒后24 h NLR联合BMI、DQ阳离子中毒剂量，或中毒后24 h NLR联合BMI、血液灌流前血液DQ质量浓度时，相比于单一指标可获得对DQ中毒病人脑损伤状态更高的预测价值。DQ中毒病人中毒后24 h NLR水平升高与脑损伤增加显著相关，可作为病人住院期间脑损伤发生的独立预测因子，当中毒后24 h NLR联合BMI 及DQ阳离子中毒剂量、血液DQ质量浓度时可获得对脑损伤事件更高的预测价值。
敌草快 脑损伤 中毒剂量 中性粒细胞与淋巴细胞比率（NLR） 预测 diquat brain injury poisoning dose neutrophil to lymphocyte ratio prediction
1 成都大学计算机学院,四川成都 610106
2 成都大学电子信息与电气工程学院, 四川成都 610106
3 四川大学电子信息学院, 四川成都 610064
微波技术对大脑信息进行探测正处于发展时期, 目前正逐渐走向成熟, 现已用于实体的检测与操作中。通过联合超声波、核磁等方法, 完善了微波信息探测体系, 增强了微波信息探测的效率。本文基于对大脑深层信息探测的 3种微波技术以及现有微波探测技术中存在的问题进行总结, 并对微波技术未来在大脑信息探测上的应用进行展望。通过对 3种不同微波探测应用的分析, 发现微波技术对大脑的探测具有巨大的潜力。这些应用可以有效地为脑部组织或人体其他组织的病态检查提供解决方案。同时, 通过与人工智能结合, 微波技术还可用于脑部的远程监测或身体的其他部位的远程监测中。
微波技术 脑神经 电位变化 温度探测 超宽带技术 microwave technology brain nerve potential change temperature detection Ultra-Wide Band(UWB) 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(9): 1124
探讨不同疗程的电针干预对放射性脑损伤小鼠学习记忆的影响及其作用机制。60只4周龄雄性C57/BL6J小鼠随机分为空白组、模型组、电针组1（7 d）、电针组2（14 d）、电针组3（21 d）、电针组4（28 d）。除空白组外，其余各组给予X射线（8 Gy，2 min）照射，构建放射性脑损伤模型，电针组给予针刺“百会”、“风府”及双侧“肾俞”穴，并依据分组分别干预7、14、21、28 d。电针结束后，Y迷宫检测各组小鼠学习记忆功能，苏木精-伊红染色法、透射电镜观察海马齿状回（DG）神经元形态、突触超微结构，Western blot检测Notch信号通路Notch 1、Hes 1、ASCL 1的蛋白表达。结果显示：与空白组相比，模型组小鼠学习记忆功能显著下降（p<0.01）；海马DG区神经元数量减少，排列紊乱；神经元突触前膜突触囊泡数量减少，突触界面率减小、突触后致密区（PSD）厚度降低、突触间隙增大均有显著差异（p<0.01）；与模型组相比，电针各组小鼠的学习记忆功能均显著提高（p<0.05，p<0.01）；电针组小鼠DG区神经元数量增多，排列整齐；各组小鼠DG区突触界面率均有显著改善（p<0.01），电针组2、3和4小鼠PSD厚度显著增加（p<0.01），电针组2、3和4的突触间隙显著减小（p<0.01）。与空白组相比，模型组小鼠Notch 1蛋白表达显著升高（p<0.05），Hes 1蛋白表达显著升高（p<0.01），ASCL 1蛋白表达显著降低（p<0.01）；与模型组相比，电针组2、3和4的Notch 1、Hes 1蛋白表达显著降低（p<0.05，p<0.01），电针组3和4的ASCL 1蛋白表达显著升高（p<0.05，p<0.01）。提示不同疗程的电针可以改善放射线照射对小鼠学习记忆功能造成的损伤，该作用与改善DG区突触超微结构及调控Notch信号通路相关蛋白的表达有关。
放射性脑损伤 电针 学习记忆 Notch信号通路 Radiation-induced brain injury Electropuncture Learning and memory Notch signaling pathway 辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(5): 050301
1 南京理工大学 电子工程与光电技术学院,南京 210014
2 湖北器长光电股份有限公司,大冶 435106
3 黄石市中医医院 心脑脾胃病科,黄石 435002
4 大冶市还地桥中心卫生院 外科,大冶 435112
鼻唇沟特征的异常变化是脑卒中面诊的重要依据。为了量化表征鼻唇沟特征,解决传统中医面诊时难以发现精细特征变化和信息交流困难的问题,采用了偏振参数非直观光学成像（PIMI）方法,利用非直观成像的斯托克斯S1参量图谱,取得了不同年龄的健康人员和脑卒中患者病中、预后的鼻唇沟对称性量化表征数据。结果表明,健康人员鼻唇沟S1图谱特征具有较好的对称性,鼻肌横部区与上唇提肌区的左右峰值均较为接近; 脑卒中患者患病期鼻唇沟的S1图谱明显不对称,左右峰值大多相差20以上,预后状态鼻唇沟S1图谱特征更接近健康人群。该方法有望应用于脑卒中疾病的病情评估及疗效评价,促进中医数字化的发展。
成像系统 鼻唇沟量化表征 偏振参数非直观光学成像 光学状态参数 脑卒中 中医数字化 imaging system quantitative characterization of nasolabial sulcus polarization parametric indirect mocroscopic imagi optical state parameters stroke medical digitalization
南京大学 电子科学与工程学院, 南京 210023
近年来, 受人脑独特工作模式的启发, 利用人工神经形态器件模拟突触和神经元的感知与计算功能吸引了广泛关注。到目前为止, 已经有很多关于神经形态晶体管的报道, 但绝大多数器件是在刚性衬底上加工的。柔性神经形态晶体管不仅可以同时实现信号传输和训练学习, 对多路信号进行非线性的时空整合与协同调控, 而且能密切贴合柔软的人体皮肤, 承受器官和组织的高生理应变。更重要的是, 柔性神经形态晶体管具有可设计的灵活性和优异的生物兼容性, 在检测生物环境中生理相关时间尺度的低幅信号方面具备独特的优势和应用潜力。柔性神经形态晶体管已经广泛应用于电子皮肤、人工视觉系统、智能可穿戴系统等领域。目前, 研制低功耗、高密度集成的柔性神经形态晶体管是研究的首要任务之一。本文综述了基于不同柔性衬底的神经形态晶体管的研究进展, 并展望了柔性神经形态晶体管的未来应用前景，这将为未来柔性神经晶体管的研制以及智能计算和感知应用提供比较详实的参考。
神经形态器件 柔性电子学 神经形态晶体管 类脑感知与计算 综述 neuromorphic device flexible electronics neuromorphic transistor brain-like perception and computing review
