医工简报 | 基于自适应人工智能的虚拟现实运动系统用于超重青少年的随机对照试验; 建模与优化深部脑刺激以改善帕金森病步态

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医工学人
The Innovators

1. nature medicine | 基于自适应人工智能的虚拟现实运动系统用于超重青少年的随机对照试验；

2. IEEE Trans. Med. Imaging | 基于影像与计算生物标志物的无监督分层心律失常风险评估；
3. npj parkinson’s disease | 建模与优化深部脑刺激以改善帕金森病步态：基于神经生理学见解的个性化治疗.

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医学人工智能

nature medicine | 基于自适应人工智能的虚拟现实运动系统用于超重青少年的随机对照试验

肥胖青少年面临多种健康风险，并因种种障碍导致身体活动不足。研究团队开发了一款名为REVERIE（现实世界运动与虚拟现实运动教育研究）的虚拟现实运动系统，该系统利用深度强化学习训练基于Transformer的虚拟教练代理，提供沉浸式且高效的运动指导，其生物力学表现可与现实体育运动相媲美。将REVERIE纳入一项为期8周的随机对照试验，研究对象为超重青少年（n = 227）。参与者被随机（1:1:1:1:1）分配到现实乒乓球组、现实足球组、REVERIE乒乓球组、REVERIE足球组或对照组。

结果显示，REVERIE运动干预在减少主要结局指标脂肪质量方面效果显著（相对于对照组，平均减少4.28公斤（95%置信区间[CI] -6.35至-2.22）），与现实体育运动无显著差异（相对于对照组，平均减少5.06公斤（95% CI -7.13至-2.98））。在次要结局指标中，与现实运动和REVERIE运动组相比，对照组的肝酶和低密度脂蛋白胆固醇水平下降。经过8周干预后，现实运动和REVERIE运动组在体能、心理健康和运动意愿方面均有改善，且REVERIE运动组在6个月随访中仍保持效果。

探索性分析表明，REVERIE运动在认知增强方面优于现实运动，具体表现为嗅觉测试（总分：平均2.84（95% CI 1.15至4.53））和工作记忆范式（2-back准确率：平均提升10.88%（95% CI 1.19%至20.56%））。功能磁共振成像显示，REVERIE运动能提升神经效率和神经可塑性。多组学分析揭示了REVERIE运动引发的独特变化，这些变化与认知改善密切相关。REVERIE运动的损伤率较低（7.69%），现实运动为13.48%，且未发生严重不良事件。

综上，该研究表明虚拟现实运动疗法可为解决青少年肥胖问题提供一种共情式干预，不仅在减重方面有效，还能全面提升身体、心理和认知健康。临床试验注册号：ChiCTR2300068786.

https://www.nature.com/articles/s41591-025-03724-5

医学成像技术

IEEE Trans. Med. Imaging | 基于影像与计算生物标志物的无监督分层心律失常风险评估

心肌梗死后室性心律失常（VA）风险分层是临床难题。6月26日，西班牙特克农医疗中心等机构的研究团队提出一种创新方法，利用晚期钆增强心血管磁共振（LGE-CMR）影像构建患者特异性心脏3D数字孪生模型，并集成快速电生理求解器Arritmic3D进行大规模计算模拟。基于模拟结果开发的室性心律失常风险评分（ARRISK）与临床结局高度一致（敏感度0.93），显著优于传统影像学生物标志物（如左室射血分数LVEF、疤痕质量），且流程全自动化（数字孪生构建仅需2分钟/例）。该方法为精准心脏医疗提供了高效工具，可增强患者特异性风险评估并指导治疗策略。

https://doi.org/10.1109/TMI.2025.3582383

康复（神经）工程

npj parkinson’s disease | 建模与优化深部脑刺激以改善帕金森病步态：基于神经生理学见解的个性化治疗

深部脑刺激（DBS）对帕金森病（PD）患者步态的影响存在差异，这主要源于步态评估的挑战性以及对刺激参数如何影响神经活动认识的局限性。该研究开发了一种数据驱动的方法，旨在确定改善步态的最佳DBS参数，并揭示步态增强的神经生理学特征。研究通过植入式双向神经刺激器记录了三位PD患者在平地行走时苍白球（GP）和运动皮层的场电位，并开发了“步行性能指数”（WPI）以量化步态指标。通过系统调整DBS参数，研究其对步态和神经动力学的影响。利用高斯过程回归器，我们成功预测并确定了能够提升WPI的个性化DBS参数。步态改善与关键步态阶段苍白球β波功率的降低相关。这些发现，结合识别出的个体特异性神经频谱生物标志物，凸显了数据驱动的个性化干预对改善PD患者步态的重要性。临床试验注册号: NCT-03582891。

https://www.nature.com/articles/s41531-025-00990-5

END

内容 | 罗虎张艳青郝娅婷

编辑 | 吴苡齐

审核 | 刘帅罗虎