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基于术中脑肿瘤检测的机器学习的高光谱成像基准
RAQUEL LEON 1,+, HIMAR FABELO 2,1*,+, SAMUEL ORTEGA 3,1, INES A. CRUZ-GUERRERO 4, DANIEL ULISES CAMPOS- 3 DELGADO 4, ADAM SZOLNA 5, JUAN F. PIÑEIRO 5, CARLOS ESPINO 5, ARUMA J. O'SHANAHAN 5, MARIA 4 HERNANDEZ 5. J. Balea-fernandez 6.1，耶稣5 Morera 5，Bernardino Clavo 7.2和Gustavo M. Callic 1 6 1研究所应用微电子学研究所，拉斯帕尔马斯大学De Gran Canaria，Las Palmas de Gran Gran Gran Gran Gran Canaria，西班牙西班牙。 div>7 2加那利群岛（FICISC）的卫生研究所（FICISC），西班牙拉斯帕尔马斯·德·格兰卡纳里亚。 div>8 3 Nofima，挪威食品渔业与水产养殖研究所，挪威特罗姆斯。 div>9 4科学院，墨西哥圣路易斯·波托西自治大学。 div>10 5神经外科部，西班牙拉斯帕尔马斯·德·格兰加纳里亚的格兰加纳里亚医院的内格林大学医生。 div>11 6位于西班牙的拉斯帕尔马斯·德·格兰卡纳里亚（Las Palmas de Gran Canaria）的拉斯帕尔马斯大学（Las Palmas de Gran Canaria）心理学，社会学和社会工作系。 div>12 7研究部门，西班牙拉斯帕尔马斯·德·格兰卡纳里亚（Las Palmas de Gran Canaria）的格兰加纳里亚医院（Gran Canaria Hospital）大学医生。 div>13 *电子邮件：hfabelo@ium.ulpgc.es; +这些作者为这项工作做出了同样的贡献。 div>14 15 16摘要17脑外科手术是脑肿瘤最常见和有效的治疗方法之一。 div>然而，，神经外科医生面临着确定肿瘤边界以实现最大折磨的挑战18，同时避免了5月19日神经系统导致后遗症的正常组织损害。 div>35个脑肿瘤分为原发性和继发性转移性肿瘤。 div>高光谱（HS）成像（HSI）在不同的医学应用中显示了20个肿瘤检测的诊断工具。在这项工作中，我们通过强大的K折交叉验证方法证明了HSI与所提出的加工框架相结合，是一种有前途的术中识别术中识别和22个脑肿瘤的描述，包括原发性（高级和低级和低级）和次要肿瘤。对体内23脑数据库的分析，由来自34名不同患者的62个HS图像组成，在测试集中使用光谱和空间信息获得了24 70.2±7.9％的最高中值宏F1评分结果。在这里，我们基于机器学习25提供基准测试，以在体内脑肿瘤检测和使用高光谱成像的领域进行进一步发展，以用作26神经外科工作流程中的26实时决策支持工具。27 28在2020年，大脑和中枢神经系统（CNS）癌症是死亡率的第十二个最常见的癌症，估计有29例308,102例事件病例，全世界的性别和所有年龄1的死亡人数为251,329例。对于2040年，这些数字预计将分别增加38.5％和43.7％，分别为2040年2。在35岁以下的年轻人口中，在死亡率（31,181人死亡）的第二个最常见的癌症之后是白血病1的第二个癌症，而在14岁以下的32岁儿童中，它是发病率和死亡率的第二个最常见的癌症（在全球范围为24,388事件案例/11,889 33死亡）。49当前的术中成像引导技术有几个局限性9。，脑肿瘤占中枢神经系统癌症中发生的90％以上，与高34个死亡率和发病率有关，尤其是在儿科病例3,4中。原发性肿瘤出现在大脑中，36次次生肿瘤出现在体内其他地方，然后转移到大脑5。原发性肿瘤也根据其恶性肿瘤分为37个低级（LG）和高级（Hg）。lg肿瘤包括1年级和2年级（G1和G2），而Hg 38肿瘤对应于3年级和4年级（G3和G4），是胶质母细胞瘤（G4）最常见的（〜50％）和致命（5年生存率39率39率为5.5％，为5.5％）。最近在2021年WHO（World 40卫生组织）分类中枢神经系统肿瘤7中引入了新的阿拉伯编号。此外，脑肿瘤可以是轴内的，它们位于41个脑实质内，并由脑细胞或轴外产生，或轴外部，它们位于脑薄壁组织外，并由42个结构衬里或周围的结构（例如脑膜）8。43手术切除是原发性脑肿瘤的最常见治疗方法，尤其是对于弥漫性神经胶质瘤，因为44早期和肿瘤的总切除会提高总体生存率（例如，差异跨性星形胶质细胞瘤的5年5年生存率为50％，而寡糖瘤6）。在这个意义上，切除程度增加了所有类型的神经胶质瘤患者的存活率。46然而，为了实现最大切除术，神经外科医生需要使用47个成像引导技术9。术中MRI（IMRI）需要53此外，神经外科医生必须避免损害正常组织，这可能导致患者神经48缺陷，从而影响其生活质量（QOL）10。图像引导的立体定位（IGS）50神经措施基于术前成像，例如标准磁共振成像（MRI），T1加权51加权51 gadolinium增强（T1G），T2（T2W），T2W（T2W）或流体衰减倒入（Flair）。然而，由于颅骨切开术引起的肿瘤体积变化，IGS受到52个脑移位现象的影响。
遗传洞察力及其在心血管疾病中的作用
Loos PhD 12,133,5，Susan R. Heckbert MD，PhD 134，Peter Vollenweider MD 135，Caroline Hayward PhD 136，Andrew D. Paterson MD 17,137，Kari Stefansson MD，Kari Stefansson MD，Phd 18,88 Nicholas J. Wareham PhD 22 , Cornelia M. van Duijn PhD 24 , Mary F. Feitosa PhD 25 , Christopher J. O'Donnell MD, PhD 142 , Mika Kähönen MD, PhD 143,144 , Markus Perola MD, PhD 29,30 , Michael Boehnke MD, PhD 145 , Sharon L. Kardia PhD 32 , Jeanette Erdmann PhD 146，
Neuralink：思维与机器之间的边界
毕竟，思想也可以理解为将电脉冲转化为其他某种东西，即通过电和化学突触网络传播的波前。尽管这一观点过于简单化，但却代表了当代科学文化的主流观点。那么，是什么阻止我们通过无线连接将神经电磁波传输到外部设备呢？ “没什么”，埃隆·马斯克可能会说，他是南非裔加拿大企业家，也是特斯拉、Neuralink、SpaceX 和 The Boring Company 等创新公司的负责人。毕竟，BMI（脑机接口）研究主要侧重于实用和工程方面，目的是利用和操纵脑信号来实现非常具体的应用。在这方面，对思维的神经生理和心理机制的理论解释和深刻理解仍然处于背景之中。因此，重要的是结果，而不是理论论据。无论如何，在科学知识呈指数级增长的时代，伊隆·马斯克无疑是技术先锋领域的先驱，他宣传自己对世界的大胆设想，预测人类智慧与科技力量的融合。他的最新商业项目 Neuralink 旨在通过将思想转化为对计算机和机器的直接控制来彻底改变与数字设备的交互。他最近发表的声明涉及在四肢瘫痪男子的大脑中开发神经植入物（一种尺寸非常小的复杂脑机接口），引发了媒体前所未有的狂热。虽然有些人意识到了它的革命性潜力，但其他人却对这一声明持怀疑态度，认为这是一个未来主义的海市蜃楼，甚至是一场值得威廉·吉布森风格的赛博朋克叙事的噩梦。在他的代表作《神经漫游者》（1984）中，主角凯斯植入了植入物，使他能够直接连接到网络空间。再比如，彼得·汉密尔顿 (Peter Hamilton) 的《联邦传奇》小说预见了这样一个世界，所谓的“OCtattoos”植入物使心灵感应交流和即时获取信息成为可能。马斯克的公司 Neuralink 开发的芯片被冠以“心灵感应”这个令人回味的名字，这并非巧合。在未来主义者和超人类主义者中，有些人热情地欢迎人类向后人类状态进化的前景，这让人想起尼采的超人，但具有控制论的本质。这些不仅仅是幻想：我们正在见证一场真正的转变，这是神经科学和生物医学工程领域数十年先进研究的成果。这是一段令人难以置信的科技之旅，从何塞·德尔加多 (1915-2011) 发明刺激接收器 (1965) 到今天，通过一口气读完福阿德·萨布里 (Fouad Sabry) 的论文《人工智能》(mondadoristore.it/Artificial Brain-Fouad-Sabry/ea661000041060/) 就可以回顾这段旅程。最正统的科学界多年来一直怀着怀疑和难以置信的态度关注着 Neuralink 的进化：一只猕猴和两头猪借助革命性的设备与计算机进行互动。尤其是这只名叫 Pager 的猕猴，它通过意念玩电子游戏 Pong，让观众着迷。最初，他使用普通的操纵杆进行训练，植入物记录下他的神经信号，然后他就可以在没有任何物理辅助的情况下操纵游戏。从医疗应用到人机交互，这只是未来发展的冰山一角。或许媒体过于重视伊隆·马斯克的案例了。事实上，Neuralink 并不是该领域唯一的参与者。其他主要参与者，如荷兰初创公司 Onward Medical 和位于格勒诺布尔 Polygone Scientifique 的法国中心 Clinatec，都在该领域取得了重大进展。两者都开发了先进的技术，包括或多或少具有侵入性的植入式系统，旨在为脊髓提供有针对性的、可编程的刺激（所谓的配对或植入耦合）。澳大利亚公司 Synchron 也做了同样的尝试，该公司无需打开颅骨即可通过动脉进行植入。这些创新旨在恢复先前由于脊柱损伤而丧失的运动和功能，从而中断神经冲动的传递，同时将患者的风险降至最低。然而，在Neuralink中，耦合并不是发生在大脑和脊髓之间，而是大脑和外部设备之间。这是一个不小的差异。这也是一种侵入性做法。正如西蒙尼·罗西 (Simone Rossi) 在其精彩论文《电子大脑》(2020) 中指出的那样，这些技术通常利用 mu 节奏脑波，在较小程度上也利用 beta 波。这些是大脑中的电压，由运动的想法激活，可以使用插入大脑组织的非常薄的电极将其转换为数字命令。算法在将这些信号转换为可重复的动作、执行信号分析和选择特定特征等任务方面发挥着至关重要的作用，然后这些任务被转换成外部设备的输入。该领域最具创新性的工具之一是 ART（自适应共振理论）神经网络，它可以实时学习并保留先前获得的信息。这这这从何塞·德尔加多 (1915-2011) 和他的刺激接收器 (1965) 的时代，到今天，可以通过一口气读完福阿德·萨布里 (Fouad Sabry) 的论文《人工智能》来回顾 (mondadoristore.it/Artificial Brain-Fouad-Sabry/ea661000041060/)。最正统的科学界多年来一直怀着怀疑和难以置信的态度关注着 Neuralink 的进化：一只猕猴和两头猪借助革命性的设备与计算机进行互动。尤其是这只名叫 Pager 的猕猴，它通过意念玩电子游戏 Pong 吸引了观众的注意力。最初，他使用普通的操纵杆进行训练，植入物记录下他的神经信号，然后他就可以在没有任何物理辅助的情况下操纵游戏。从医疗应用到人机交互，这只是未来发展的冰山一角。或许媒体过于重视伊隆·马斯克的案子了。事实上，Neuralink 并不是该领域唯一的参与者。其他主要参与者，如荷兰初创公司 Onward Medical 和位于格勒诺布尔 Polygone Scientifique 的法国中心 Clinatec，都在该领域取得了重大进展。两者都开发了先进的技术，包括或多或少具有侵入性的植入式系统，旨在为脊髓提供有针对性的、可编程的刺激（所谓的配对或植入耦合）。澳大利亚公司 Synchron 也做了同样的尝试，该公司无需打开颅骨即可通过动脉进行植入。这些创新旨在恢复先前由于脊柱损伤而丧失的运动和功能，从而中断神经冲动的传递，同时将患者的风险降至最低。然而，在Neuralink中，耦合并不是发生在大脑和脊髓之间，而是大脑和外部设备之间。这是一个不小的差异。这也是一种侵入性做法。正如西蒙尼·罗西 (Simone Rossi) 在其精彩论文《电子大脑》(2020) 中指出的那样，这些技术通常利用的是 mu 节奏脑波，在较小程度上也利用 beta 波。这些是大脑中的电压，由运动的想法激活，可以使用插入大脑组织的非常薄的电极将其转换为数字命令。算法在将这些信号转换为可重复的动作、执行信号分析和选择特定特征等任务方面发挥着至关重要的作用，然后这些任务被转换成外部设备的输入。该领域最具创新性的工具之一是 ART（自适应共振理论）神经网络，它可以实时学习并保留先前获得的信息。这从何塞·德尔加多 (1915-2011) 和他的刺激接收器 (1965) 的时代，到今天，可以通过一口气读完福阿德·萨布里 (Fouad Sabry) 的论文《人工智能》来回顾 (mondadoristore.it/Artificial Brain-Fouad-Sabry/ea661000041060/)。最正统的科学界多年来一直怀着怀疑和难以置信的态度关注着 Neuralink 的进化：一只猕猴和两头猪借助革命性的设备与计算机进行互动。尤其是这只名叫 Pager 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Gaia聚焦产品释放：小行星轨道溶液
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