医工简报 | 基于硅纳米柱的一次性柔性超声贴片；基于视网膜图像的无创慢性肾病筛查及常见病理分型识别模型

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医工学人

The Innovators

1. npj Digit. Med. | 人工智能在临床试验风险评估中的应用范围综述

2. Nature | 细胞糖涂层实现亚纳米级分辨率成像

3. Nat. Commun. | 基于视网膜图像的无创慢性肾病筛查及常见病理分型识别模型

4. Med. Image Anal. | 像素级识别实现整体手术场景理解

5. Adv. Sci. | 旁丘脑谷氨酸能神经元协调小鼠的心血管稳态和运动

6. Nat. Commun. | 基于硅纳米柱的一次性柔性超声贴片

7.AM | 受 K-Edge 启发的硒黑素水凝胶：一种用于放射治疗中皮肤保护的 X 射线过滤生物材料

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行业动态

npj Digit. Med. | 人工智能在临床试验风险评估中的应用范围综述

人工智能（AI）在临床试验风险评估中的应用日益广泛，旨在提升安全性和效率。该范围综述分析了2013年至2024年间发表的142项研究，重点关注安全性（55项）、有效性（46项）和操作风险预测（45项）。采用的AI技术包括传统机器学习、深度学习（如图神经网络、Transformer）以及因果机器学习，用于药物不良事件预测、治疗效果评估和试验阶段转换预测等任务。这些方法利用多样化的数据源，涵盖分子结构、临床试验方案、患者数据和科学文献等。近年来，大语言模型（LLMs）应用激增，2023年33项研究中有7项采用该技术。部分模型表现出色（AUROC高达96%），但仍存在选择偏差、前瞻性研究不足和数据质量等挑战。尽管存在这些局限，基于AI的风险评估在变革临床试验方面潜力巨大，尤其是通过改进基于风险的监测框架。

https://www.nature.com/articles/s41746-025-01886-7

临床综合

Nature | 细胞糖涂层实现亚纳米级分辨率成像

7月29日，Nature News发文报道，研究团队于7月28日在《自然·纳米技术》发表论文，宣布利用市售普通光学显微镜实现了9埃（0.9纳米）的分辨率，首次揭示了人体微小血管内皮活细胞表面糖分子的排列方式。该技术有望帮助科学家建立健康糖萼的基准模型，并研究其在癌症、免疫疾病或药物作用下的变化。“我攻读博士时，单个糖分子的最佳成像效果还是模糊一片，”论文共同作者、本月刚毕业的德国马克斯·普朗克光科学研究所生物物理学家Karim Almahayni表示，“下一步是解码细胞表面糖分子在健康与疾病中的动态变化——我们要‘以貌取细胞’。”

https://www.nature.com/articles/d41586-025-02376-2

医学人工智能

Nat. Commun. | 基于视网膜图像的无创慢性肾病筛查及常见病理分型识别模型

慢性肾病（CKD）是全球性健康挑战，但作为诊断和预后金标准的侵入性肾活检常受临床限制。为此，该研究团队开发了肾脏智能诊断系统（KIDS），利用来自6773名参与者的13,144张视网膜图像实现无创肾活检预测。在多中心、多种族验证中，KIDS筛查CKD的受试者工作特征曲线下面积（AUC）达0.839–0.993，并能准确识别五种最常见病理类型（AUC：0.790–0.932），其准确率较肾病专家提升26.98%。此外，KIDS还能基于病理分类预测疾病进展。凭借灵活的策略，该系统可因地制宜为患者提供定制化工具。这一无创模型有望改善CKD临床管理，尤其适用于不适合活检的患者。

https://www.nature.com/articles/s41467-025-62273-0

医学成像技术

Med. Image Anal. | 像素级识别实现整体手术场景理解

现有手术工作流分析基准在整合不同时空粒度任务方面存在局限，难以实现整体场景理解。7月30日，洛斯安第斯大学研究团队提出GraSP数据集和TAPIS模型，通过分层多粒度建模实现整体手术场景理解。GraSP是首个包含前列腺切除术中4个互补任务（宏观手术阶段/步骤识别、微观器械实例分割与原子动作检测）的标注基准；TAPIS采用全Transformer架构，融合Mask2Former的器械区域提案与MViT的全局时空特征提取器，并设计了跨注意力区域分类头处理多粒度任务。实验表明TAPIS在GraSP及RARP45等外部基准上均达到SOTA性能，验证了多任务训练的互补性。

https://doi.org/10.1016/j.media.2025.103726

康复（神经）工程

Adv. Sci. | 旁丘脑谷氨酸能神经元协调小鼠的心血管稳态和运动

心血管稳态和运动对动物的生存和维持基本生理功能至关重要。旁丘脑核（PSTN）最近作为中枢神经系统中的一个新型内感受中枢出现，但其在协调心血管稳态和运动行为中的作用仍知之甚少。在此，研究人员证明PSTN¹神经元作为一种新型压力反射中枢，在急性高血压期间表现出高度活跃性。这些神经元通过其向孤束核（NTS）的谷氨酸能单突触下行投射，介导副交感神经输出来调节心血管稳态，同时协同调节运动活动。化学遗传学激活投射至NTS的PSTN¹神经元可快速降低心率、减轻高血压反应并加速血压恢复。相反，抑制这些神经元会加剧血压升高、延迟恢复基线并损害运动表现。相关性分析显示，血压波动与运动指标（如总跑步距离和高速运动持续时间）之间存在显著的负相关关系，强调了心血管稳定性和运动功能的相互依赖性。这些发现将PSTN定位为一个关键的中枢指令枢纽，为心血管稳态和运动的神经环路提供了新的见解，对高血压的靶向神经调控干预具有潜在意义。https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202417353

可穿戴技术

Nat. Commun. | 基于硅纳米柱的一次性柔性超声贴片

传统可穿戴超声设备因铅基压电材料的刚性及环境影响面临挑战。该研究提出了一种基于硅纳米柱的电容式微加工超声换能器（snCMUT）阵列，用于一次性贴片中的实时可穿戴超声成像。snCMUT采用无铅设计，通过硅纳米柱结构解决现有问题，实现了高传输效率（220 kPa/V）、柔性和低功耗。其特殊结构提升了位移效率，在保持超薄柔性形态（约900 µm）的同时，支持高分辨率成像。仿体成像实验显示其卓越性能：在低电压（8.9 Vpp）下实现高轴向与横向分辨率（0.52 mm和0.55 mm）及深度穿透（约70 mm）。成功应用于人体颈动脉双侧监测后，snCMUT可提供清晰超声图像及连续血压波形监测。这一创新技术为连续医学成像和心血管健康评估提供了重要潜力，同时兼顾环保诉求并降低制造成本（<20美元）。

https://www.nature.com/articles/s41467-025-61903-x

生物材料

AM | 受 K-Edge 启发的硒黑素水凝胶：一种用于放射治疗中皮肤保护的 X 射线过滤生物材料

放射治疗广泛用于癌症治疗，但其不可避免的副作用，特别是放射性皮炎（RD），仍然是一个重大问题。屏蔽皮肤损伤光子（10–20 keV）有望减少皮肤剂量;然而，由于当前RD生物材料的屏蔽效率不足以及传统高阻材料的过度屏蔽，这些材料会衰减治疗性高能光子，从而阻碍了这一策略。在这里，受K边缘近阈值能量光子的强烈吸收的启发，提出了一种通过将含硒黑色素纳米颗粒与卡波姆水凝胶整合的能量选择性屏蔽策略，开发了一种X射线过滤皮肤敷料（SeMNPs@Car）。它对低能 X 射线（10–20 keV）表现出高达 96% 的屏蔽，同时对高能光子保持超过 98% 的透射率。此外，基于蒙特卡洛的放射治疗场景重建证明了其临床适用性。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202508196

END

内容 | 郝娅婷张艳青员蓉

编辑 | 周宇茜

审核 | 刘帅罗虎

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