关键词： 线粒体   急性心肌梗死   生物信息学   机器学习   免疫浸润分析   氧化应激   炎症   凋亡  

摘要： 背景:线粒体在急性心肌梗死损伤和修复中具有重要意义,因此基于线粒体基因探索急性心肌梗死发病进展具有重要的临床意义。目的:探究线粒体基因是否可以作为评估急性心肌梗死进展的可靠生物标志物。方法:从高通量基因表达数据库下载急性心肌梗死数据集GSE66360,GSE12288,在线粒体蛋白质数据库获取人类线粒体基因集;对急性心肌梗死数据集GSE66360进行差异基因分析及加权基因共表达网络分析,两者取交集后获得基因进行蛋白质-蛋白质相互作用分析、基因本体论和京都基因与基因组百科全书分析;将交集基因与人类线粒体基因取交集以获得差异线粒体基因,对差异线粒体基因进行基因集富集分析和免疫浸润分析,并在外部数据集GSE12288中进行受试者工作特征曲线分析,验证线粒体差异基因的表达特征。结果与结论:①获得急性心肌梗死差异基因548个,差异基因分析及加权基因共表达网络分析显示Blue模块包含基因最多(4992个),二者交集基因共有116个,其中肿瘤坏死因子、白细胞介素1B、白细胞介素6、Toll样受体4和白细胞介素10为核心基因;②基因本体论分析显示生物过程主要涉及炎症反应、肿瘤坏死因子产生的正调控及细胞表面受体信号通路,细胞组成主要涉及三级颗粒膜、质膜外层和质膜等,分子功能主要涉及免疫球蛋白G结合、跨膜信号受体活性及趋化因子活性等,京都基因与基因组百科全书分析显示,这些基因主要涉及肿瘤坏死因子、白细胞介素17及核转录因子κB通路;③共获得8个差异线粒体基因,经过最小绝对收缩和选择算子和比例风险回归模型分析后筛选出4个特征基因,包括佛波醇-12-肉豆酸酯-13-乙酰基诱导蛋白1、BCL2-相关蛋白A1、溶质载体家族25成员37和脱氧核糖核酸聚合酶β,并分别对应了肿瘤蛋白53、氧化磷酸化、硫代谢及甘油磷脂代谢通路;④受试者工作特征曲线分析显示4个特征基因均具有诊断意义,并与静息树突状细胞、幼稚B细胞呈显著负相关性;⑤提示佛波醇-12-肉豆酸酯-13-乙酰基诱导蛋白1、BCL2-相关蛋白A1、溶质载体家族25成员37和脱氧核糖核酸聚合酶β表达特征可作为预测急性心肌梗死中线粒体功能的潜在生物标志物,可进一步提高急性心肌梗死预测的准确性。

关键词： 椎间盘   腰椎间盘突出   颈椎间盘突出   形心   核磁共振   人工智能   生物力学  

摘要： 背景:人工诱导突出椎间盘自然回缩技术是一种治疗颈、腰椎间盘突出症微创、对突出椎间盘而言无创的创新性有效方法,但回缩术后突出颈、腰椎间盘能否保持原有的高度及生物力学强度,目前尚未见相关研究报道。目的:测量人工诱导突出椎间盘自然回缩手术前后突出颈、腰椎间盘相邻椎体形心高度,以分析回缩术后椎间盘生物力学强度的变化,为人工诱导突出椎间盘自然回缩技术治疗颈、腰椎间盘突出症提供新的依据。方法:回顾性分析2013年1月至2023年1月在郑州大学第一附属医院接受人工诱导突出椎间盘自然回缩手术治疗的颈/腰椎间盘突出患者140例。应用相关软件在人工智能辅助标定下,于MRI T_(1)图像中测量患者人工诱导突出椎间盘自然回缩术前及术后各随访时间节点的颈椎、腰椎相邻椎体形心高度。以未手术的T_(1)/T_(2)和T_(12)/L_(1)节段分别作为颈椎、腰椎对照组,若术前颈/腰椎间盘突出患者的相邻椎体形心高度值小于其自身T_(1)/T_(2)或T_(12)/L_(1)对照节段相邻椎体形心高度值超过8%者为“高度降低组”(以下简称A组),其余为“高度不变组”(以下简称B组)。统计学分析A组和B组人工诱导突出椎间盘自然回缩手术前后相邻椎体形心高度的差异,同时根据人工智能辅助测量所得颈、腰椎突出椎间盘的体积,分析其与相邻椎体形心高度变化的相关性。结果与结论:①共纳入140例患者,其中颈椎组60例、腰椎组80例,术后随访7 d-12个月;②颈椎组共281个椎间盘,其中对照组60个颈椎间盘,术前与术后末次随访相邻椎体形心高度平均值分别约为20.46 mm和20.17 mm,差异无显著性意义(P>0.05);A组162个颈椎间盘,术前与术后末次随访相邻椎体形心高度均值分别为16.65 mm和15.92 mm,差异无显著性意义(P>0.05);术前与术后颈椎突出椎间盘体积均值分别是510.28 mm^(3)和364.76 mm^(3),与相邻椎体形心高度改变无显著相关性(P>0.05);B组64个颈椎间盘,术前与术后末次随访相邻椎体形心高度平均值分别为20.15 mm和19.09 mm,差异无显著性意义(P>0.05);术前与术后颈椎突出椎间盘体积平均值分别是515.32 mm^(3)和361.98 mm^(3),与相邻椎体形心高度改变无显著相关性(P>0.05);③腰椎组共258个椎间盘,其中对照组80个腰椎间盘,术前与术后末次随访相邻椎体形心高度平均值分别约为33.03 mm和32.40 mm,差异无显著性意义;A组59个腰椎间盘,术前与术后末次随访相邻椎体形心高度平均值分别为30.08 mm和31.67 mm,差异无显著性意义;术前与术后腰椎突出椎间盘体积均值分别是690.51 mm^(3)和496.58 mm^(3),与相邻椎体形心高度改变无显著相关性(P>0.05);B组119个腰椎间盘,术前与术后末次随访相邻椎体形心高度平均值分别为35.91 mm和34.12 mm,差异无显著性意义;术前与术后腰椎突出椎间盘体积均值分别是698.70 mm^(3)和535.99 mm^(3),与相邻椎体形心高度改变无显著相关性;④提示无论颈、腰椎突出椎间盘高度是否下降,人工诱导突出椎间盘自然回缩术后其高度都可以维持与术前一致的水平,可见突出椎间盘回缩并不影响其生物力学强度,提示人工诱导突出椎间盘自然回缩技术宜在突出节段椎间隙高度下降前实施,这样对维持自然回缩椎间盘生物力学强度更具价值。

关键词： 国际功能、残疾和健康分类   视力障碍   辅盲设备   智能化   人工智能   功能   分类   评价  

摘要： 背景:辅盲设备及技术的应用是当今视力障碍人群常用的干预手段,可提高日常生活活动的参与及工作学习能力,帮助其回归家庭、回归社会。数字信息和智能化时代下辅盲设备的形式、技术和功能各有不同,其分类目前暂未能得到有效统一的讨论和评价。目的:基于《国际功能、残疾和健康分类》评价国内视力障碍人群智能化辅盲设备的补偿功能。方法:通过计算机检索中国知网、维普和万方数据库2013-01-01/2023-12-31收录的相关文献。基于《国际功能、残疾和健康分类》理论模式和框架结构,应用术语结构和编码程序归纳相关视力障碍评估类目,整理与分析国内视力障碍的智能化辅盲设备补偿功能研究与分类。结果与结论:①共纳入197篇文献:其中身体功能1篇,包含b2(b210);身体结构1篇,包含s2(s220);活动与参与共119篇,包含d1(10篇,d110、d115、d120、d140、d166),d3(4篇,d315、d325、d345、d360),d4(102篇,d465、d470),d8(3篇,d820、d825);环境因素共76篇,包含e1(72篇,e115、e120、e125、e130、e140、e150、e155、e160),e2(4篇,e210、e240);②基于《国际功能、残疾和健康分类》的视力障碍智能化辅盲设备补偿功能研究分类包含4个部分、8个分类、25个类目,领域涉及身体补偿类、生活用品类、教育学习类、出行导盲类、布局规划类。

关键词： 膝关节   关节软骨   半月板   生物力学   有限元分析   有限元模型   膝骨关节炎   关节置换   人工智能   综述  

摘要： 背景:有限元分析是一种先进的计算机工程技术,利用数学近似的方法对真实人体进行模拟,可以真实反映膝关节结构内部的生物力学特征,为理解膝关节疾病发病机制、优化手术方案以及开发新型植入材料提供了有效的工具。目的:对膝关节有限元模型的建立及其在膝关节疾病研究中的应用进行综述,并展望了未来的发展趋势。方法:第一作者于2024年4月以“Finite Element Analysis,FEA,knee joint,Finite Element Model,Knee Biomechanics,Knee Osteoarthritis,Knee Prosthesis,Knee Ligaments,Meniscus”为英文检索词在PubMed和EI数据库进行检索,以“有限元分析,有限元模型,膝关节,生物力学,骨关节炎,计算模型,膝关节假体,膝关节韧带,半月板”为中文检索词在中国知网和万方数据库进行检索,最终纳入75篇文献进行分析。结果与结论:①有限元分析法利用医学影像数据获得三维人体模型,将复杂的人体关节结构简化为有限且相互连接的单元,通过对模型施加外部载荷,直观地显示膝关节内部的应力分布。②研究者通过有限元分析深入研究膝关节在不同工况下的内部应力和应变分布,可发现膝关节内部载荷分配平衡改变时,关节软骨的过度载荷及部分区域的负荷下降,这种长期异常应力会引起软骨变形和磨损,最终缺失,对于理解生物力学因素如何引起膝关节退行性变至关重要。③有研究通过有限元分析评估膝骨关节炎患者采用太极拳、步态调整等物理治疗方法的效果,结果显示这些治疗方法减少了软骨的过度负荷,为临床治疗提供了科学理论依据。④临床医生通过有限元分析在手术前进行三维重建、数据测量和模拟手术,能够优化手术治疗策略;此外,还可以通过模拟不同假体的力学特征,改进假体的形状、材料和固定方式,减少患者的并发症,提高患者的治疗效果。⑤人工智能与有限元分析相结合使得有限元模型的构建更为精确和易于操作,极大提高了临床医生医疗实践的效率和患者的治疗效果。⑥有限元分析仅是数字化的模拟,与真实物理状态仍存在一定差异。

关键词： 肱骨近端骨折   继发性螺钉切出   机器学习   影响因素   风险预测模型  

摘要： 背景:继发性螺钉切出关节面是肱骨近端骨折锁定钢板内固定术后的主要并发症之一,切出的螺钉会磨损关节盂和引起肩峰撞击,影响肩关节功能。因此,准确的风险预测有积极的临床意义。目的:通过机器学习方法筛选肱骨近端骨折钢板内固定后继发性螺钉切出的风险因素,开发并验证风险预测模型,便于临床医生早期甄别并干预高风险患者。方法:收集2013年6月至2022年6月接受锁定钢板内固定治疗的214例肱骨近端骨折患者的临床资料作为训练组建立模型,将同一时间段另一医院收治的同类患者61例纳入外部验证组。按照患者术后是否出现继发性螺钉切出,分为螺钉切出组和螺钉维持组。训练组利用随机森林、支持向量机、逻辑回归3种机器学习算法构建预测模型;采用递归特征消除法、10折交叉验证重抽样作为变量的筛选方法,并将3种模型准确度最高时纳入变量的交集作为与螺钉切出高度相关的可靠风险变量。通过R语言软件构建动态预测模型,以网页计算器形式展示,并对模型进行内、外部验证。模型内部检验采用Bootstrap法重抽样1000次,使用受试者工作特征曲线下面积、校准曲线、临床决策曲线评价模型的区分度、校准能力及临床应用价值。通过Youden指数确定预测模型的最佳风险分界值,据此将外部验证组患者分为高、低风险组,根据模型风险预测能力的准确度来评价其稳定性和外延性。结果与结论:①机器学习算法筛选出继发性螺钉切出高度相关的4个风险变量,分别为肱骨近端内侧柱皮质支撑、三角肌结节指数、骨折类型及术后复位情况;②构建的风险预测模型表现出良好的区分度和准确度[曲线下面积=0.874,95%置信区间(0.827,0.922)],校准曲线显示模型预测风险和实际发生风险有较好的一致性;③临床决策曲线提示风险阈值概率在0.1-0.75范围内时,模型具有较好的临床适用性;④风险概率为26%是模型风险分层的最佳阈值,外部验证组利用模型风险分层预测螺钉切出的总正确率为84%;⑤结果说明该风险预测模型准确度和外延性较好,可为指导临床治疗提供依据。

关键词： 激素性股骨头坏死   线粒体自噬   机器学习   免疫细胞浸润   关键标志物  

摘要： 背景:线粒体自噬和激素性股骨头坏死的发生、发展关系密切,但具体生物标志物及调控机制尚未明确。目的:通过机器学习算法识别激素性股骨头坏死中线粒体自噬的关键标志物及免疫浸润分析。方法:从GEO数据库下载股骨头坏死数据集GSE123568和GSE74089,分别作为训练集和验证集,在激素性股骨头坏死组和对照组之间选择差异表达基因,进行加权共表达分析。从MitoCarta 3.0数据库下载线粒体自噬相关基因,然后与差异基因和模块基因取交集。利用两种机器学习算法鉴定激素性股骨头坏死线粒体自噬关键基因,利用外部验证集进行验证。采用CIBERSORT和免疫浸润分析免疫细胞占比,单样本基因集富集分析线粒体自噬基因与免疫细胞的相关性分析。结果与结论:①差异分析共获得1163个差异基因,其中有663个上调基因和500个下调基因;加权共表达分析鉴定出4个相关模块,共1412个模块基因;②最终与线粒体自噬基因取交集初步筛选出39个交叉基因可能是疾病相关线粒体自噬基因;GO富集分析结果显示,生物过程主要涉及血红素代谢、线粒体运输、核苷酸双磷酸代谢和硫酯代谢过程,细胞组分主要涉及线粒体基质、线粒体外膜、细胞器外膜和线粒体内膜,分子功能主要涉及脂肪酸连接酶活性、铁-硫簇结合和辅酶A连接酶活性;KEGG富集分析结果共映射出6条通路,主要涉及脂肪酸降解、线粒体自噬、丁酸代谢、脂肪酸生物合成和辅因子生物合成;③经LASSO回归和随机森林算法分析最终得到4个核心基因(ALDH5A1、FBXL4、MCL1和STOM),4个核心基因和诊断列线图外部验证集的受试者工作特征曲线均大于0.9;④激素性股骨头坏死发生发展与活化的树突状细胞、骨髓来源的抑制性细胞、调节性T细胞和中心记忆CD8T细胞等免疫细胞有关;⑤结果显示,4个关键的线粒体自噬基因ALDH5A1、FBXL4、MCL1和STOM通过破骨细胞分化和免疫机制在激素性股骨头坏死进展中发挥关键作用,均具有较好的疾病预测效果,可能作为激素性股骨头坏死诊断和治疗的生物标志物。

关键词： 类风湿关节炎   机器学习   免疫浸润   诊断标记物   差异表达基因  

摘要： 背景:类风湿关节炎是一种慢性的自身免疫性疾病,早期诊断对于预防疾病进展和治疗至关重要。因此探究类风湿关节炎的诊断特征和免疫细胞浸润具有重要意义。目的:基于Gene Expression Omnibus(GEO)数据库,通过机器学习算法,筛选类风湿关节炎潜在重要的诊断标记物,并探讨类风湿关节炎的诊断特征与免疫细胞浸润的关系。方法:从GEO数据库获取类风湿关节炎相关的滑膜组织的基因表达数据集,采用批量效应去除法对数据集进行合并,采用R软件进行差异表达基因的鉴定和功能相关性分析,通过生物信息学分析和3种机器学习算法进行疾病特征基因的提取,筛选出类风湿关节炎相关的关键基因。此外,对所有差异表达基因进行免疫细胞浸润分析,分析类风湿关节炎的炎症状态,并对其诊断特征与浸润性免疫细胞的关系进行研究。结果与结论:(1)在类风湿关节炎和正常滑膜组织中,获得了179个差异表达基因,其中124个基因表达上调,55个基因表达下调;(2)富集分析显示类风湿关节炎和免疫反应之间存在良好的相关性;(3)通过3种机器学习算法分析发现,LRRC15和MICB可能是类风湿关节炎潜在的标记物;(4)LRRC15(曲线下面积=0.964,95%CI:0.924-0.992)和MICB(曲线下面积=0.961,95%CI:0.923-0.990)在验证数据集上有着较强的诊断能力;(5)13种免疫细胞浸润发生改变,以巨噬细胞为主;(6)在类风湿关节炎中,免疫细胞功能的多数促炎途径被激活;(7)免疫相关性分析发现LRRC15和MICB与M1型巨噬细胞的相关性最强;(8)结果发现LRRC15和MICB被确定为类风湿关节炎潜在的诊断标记物,具有较强的诊断性能并且与免疫细胞浸润具有显著的相关性;通过机器学习及生物信息学分析加深了对类风湿关节炎免疫浸润的理解,为类风湿关节炎的诊断和治疗提供新的思路。

关键词： Sora   智能影像生成   人工智能   政治秩序  

摘要： OpenAI发布的文字转视频模型Sora在智能影像生成领域取得突破,被认为具备“世界模拟”能力。这种对现实物理世界的逼真模拟能力,引发人类对“真实性”的重新评估。通过模拟现实场景和历史事件,Sora在展示其应用潜力的同时,对真实性、历史真相和公众信任等带来挑战。文本介绍了Sora的技术背景,探讨了智能影像与虚假信息结合的风险。这一结合可能通过社会媒介影响公众信念和政治秩序,引发社会极化和分化。此外,在重塑历史记忆与认同时,可能导致信息的扭曲和伪造问题,或将社会推向政治非稳态。为应对技术带来的挑战,文本强调在迈向通用人工智能时代的过程中平衡技术创新与社会责任的重要性。通过深入分析Sora等智能影像生成的可能影响与挑战,提醒社会关注生成式人工智能技术的监管和伦理,确保技术发展的同时维护历史的真实性,保障社会福祉。

关键词： 农用车辆   导航   汉语言声学特征   语音控制   人工智能  

摘要： 随着先进技术的应用,农用车辆在农业生产中发挥着重要作用。为此,将汉语言声学特征的语音控制应用在农用车辆导航系统中,通过集成讯飞语音云实现安静和嘈杂两种环境下对导航系统的实时控制。实验结果表明:语音识别正确率很高,平均达到了93.17%,具有较高的实用价值和推广价值。

关键词： 人工智能   个性化教学   教师专业成长   教学模式创新  

摘要： 随着人工智能技术的飞速发展,教育领域正经历着一场深刻的变革.人工智能驱动的个性化教学模型以其精准定位学生需求、优化教学资源分配、促进学生主动学习等优势,成为提升教学质量与效率的重要途径.然而,这一模式的引入,也为教师专业成长带来了新的挑战与前所未有的机遇.旨在探讨人工智能在个性化教学中的应用现状,分析其对教师角色转型、技能升级、以及教学创新思维的影响,提出教师如何在智能教育时代下把握机遇、应对挑战,实现个人专业能力的跨越性成长.