近日，上?？萍即髮W(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院程冰冰課題組在IEEE Transactions on Biomedical Engineering上發(fā)表了題為“Multiple Instance Learning-Based Prediction of Blood-brain Barrier Opening Outcomes Induced by Focused Ultrasound”的研究論文，利用多實(shí)例學(xué)習(xí)等深度學(xué)習(xí)方法實(shí)現(xiàn)了聚焦超聲開(kāi)放血腦屏障效果的快速準(zhǔn)確評(píng)估，有利于加速聚焦超聲開(kāi)放血腦屏障技術(shù)的臨床轉(zhuǎn)化。

血腦屏障是一種具有高度選擇性的半透膜生理結(jié)構(gòu)，在保護(hù)大腦的同時(shí)，也嚴(yán)重阻礙了腦部的藥物遞送。經(jīng)顱聚焦超聲聯(lián)合超聲造影劑微/納泡可實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)、靶向和可逆的血腦屏障開(kāi)放，是一種具有廣闊前景的腦部藥物遞送技術(shù)（圖1）。然而，當(dāng)前評(píng)估聚焦超聲靶向開(kāi)放血腦屏障效果的方法缺乏快速性和簡(jiǎn)便性，且價(jià)格昂貴。目前臨床金標(biāo)準(zhǔn)——增強(qiáng)T1加權(quán)MRI檢測(cè)方法需要昂貴的MRI設(shè)備，掃描時(shí)間長(zhǎng)，需要注射較難排出體外的磁共振造影劑釓，而且對(duì)于裝有心臟起搏器等金屬植入物和具有幽閉恐懼癥的患者不適用。

圖1. 聚焦超聲聯(lián)合微泡開(kāi)放血腦屏障示意圖

研究人員提出了一種基于Transformer的深度學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)模型（圖2），結(jié)合聚焦超聲調(diào)控血腦屏障通透性過(guò)程中的聲學(xué)反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于血腦屏障開(kāi)放效果的快速準(zhǔn)確評(píng)估，準(zhǔn)確率高達(dá)96.7%。

圖2. 基于Transformer的聚焦超聲開(kāi)放血腦屏障預(yù)測(cè)模型示意圖

上?？萍即髮W(xué)程冰冰教授為論文的通訊作者，碩士研究生戴海鑫為第一作者，上?？萍即髮W(xué)為第一完成單位。上?？萍即髮W(xué)王乾教授和程冰冰課題組博士研究生李雯婧參與了此項(xiàng)研究。

論文鏈接：https://doi.org/10.1109/TBME.2024.3509533