医工简报 | 中美关税战威胁全球公共卫生；预测和预防阿尔茨海默病；额头的“电子纹身”跟踪思考难度

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6.3‍‍‍‍‍‍‍‍ 医工学人 The Innovators

1. Nature | 中美关税战威胁全球公共卫生；  

2. Science | 预测和预防阿尔茨海默病；

3. npj biosensing | 基于特征的可解释机器学习，用于使用光电容积脉搏波进行自动睡眠检测；

4. Med. Image Anal. | 基于追踪超声的脊柱手术椎骨自动标记方法；

5. Nature Communications | 伪线性求和解释了人类前运动皮层中多指运动的神经几何；

6. Nature | 额头的“电子纹身”跟踪思考难度；

7. Nature Communications | 生物粘附水凝胶耦合和小型化超声换能器系统，用于长期、可穿戴神经调控；

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 行业动态  

Nature | 中美关税战威胁全球公共卫生

美国对中国药品（以及实验室用品）征收关税标志着全球健康的一个重大转折点，药品供应链将中断，健康不平等现象将加剧，尤其是在低收入和中等收入国家 （LMIC）。中国是领先的活性药物成分供应国。提供美国使用的 40% 以上的青霉素和肝素，以及 70% 的扑热息痛。美国不能立即增加这些药物的国内产量。与此同时，供应链中断可能会在全球范围内蔓延，随着美国专注于国内生产，低收入和中等收入国家获得美国专利药物变得更加困难。国际供应链中断可能会严重限制低收入和中等收入国家应对疫情的能力。而成本的增加可能会不成比例地影响患有慢性病的弱势群体。

为避免对全球健康造成长达数十年的灾难性影响，世界贸易组织（WTO）应推动对关键药物的豁免，世界卫生组织（World Health Organization）等机构应迅速实施计划，使活性药物成分的供应商多样化。

https://www.nature.com/articles/d41586-025-01728-2

临床综合

Science | 预测和预防阿尔茨海默病

随着老龄化科学和人工智能 （AI） 的所有进步，我们处于有利地位，可以在轻微认知缺陷的迹象出现之前几年就准确和精确地确定谁是患阿尔茨海默病的高风险人群。错误折叠的 β-淀粉样蛋白和 tau 蛋白的聚集体与它们引发的神经炎症一起在大脑中积累至少需要 20 年。这为预测和预防提供了领先于病理生物学过程的长机会窗口。同时还包括其他生物标志物也可以早期诊断阿尔茨海默病。5月29日，《科学》期刊发表文章对这一问题进行了探讨。

https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.ady3217

医学人工智能

npj biosensing | 基于特征的可解释机器学习，用于使用光电容积脉搏波进行自动睡眠检测

睡眠障碍影响着全球数百万人，导致严重的健康问题。准确的睡眠-觉醒分类对于诊断和管理至关重要。虽然多导睡眠图是黄金标准，但它成本高昂且侵入性大; 光电容积脉搏波 （PPG） 提供了一种可行的替代方案。使用循环交替模式睡眠数据库 （84 名参与者，85,542 个时期），研究者们通过统计测试和 SelectFromModel 方法提取了 330 个特征并降低了维度。随机森林模型在不平衡数据集（75 个特征）上进行了 20 倍交叉验证验证，获得了 89.05% 的 F1 分数，但在尾流检测方面遇到了困难。凭借 ADASYN 平衡和 35 个功能，它实现了 88.57% 的灵敏度（睡眠）和 71.31% 的特异性（觉醒），F1 评分为 81.40%。这种基于特征的方法改进了基于 PPG 的睡眠分类，支持临床采用和集成到可穿戴设备中以进行远程睡眠监测。

https://www.nature.com/articles/s44328-025-00041-2

医学成像技术

Med. Image Anal. | 基于追踪超声的脊柱手术椎骨自动标记方法

针对超声介入中标注数据稀缺与人工标注一致性问题，约翰霍普金斯大学研究团队提出利用空间追踪超声成像实现3D影像标签向2D超声帧的自动映射。该研究建立CT-US坐标转换框架实现椎体结构映射，设计三种标签策略：全椎体标记（FV）、后表面标记（PS）及声影区强度加权后表面标记（PSw）；开发自动数据清洗流程（剔除无效帧、运动伪影帧及空间分布归一化）与强度域数据增强技术。实验表明：PSw策略显著降低椎体皮质下声影伪影，分割精度达3.86[2.87,5.60]mm RMSD，配准误差1.52[1.32,2.38]mm TRE，较传统FV方法提升35%；数据清洗使配准误差降低0.3mm，验证实时超声在术中解剖结构追踪的临床潜力。

https://doi.org/10.1016/j.media.2025.103672

康复（神经）工程

Nature Communications | 伪线性求和解释了人类前运动皮层中多指运动的神经几何

运动皮层如何将简单的动作（如单指屈曲/伸展）结合成复杂的动作（如手势或弹钢琴）？为了解决这个问题，使用皮层内多电极阵列记录了两名四肢瘫痪男性患者的运动皮层活动，测试者尝试了单阶、成对和高阶手指运动。同时运动的神经活动在很大程度上与相应的单指运动活动的线性总和一致，有两次违规。首先，神经活动表现出正常化，防止了随着移动手指数量的增加而出现大幅度。其次，由于代表性较强的手指的运动，代表性较弱的手指的神经调整方向发生了显着变化。这些与线性的偏差导致非线性方法在神经解码方面的性能优于线性方法。因此，同时的手指运动由伪线性求和的单个手指运动的组合来表示。

https://www.nature.com/articles/s41467-025-59039-z

可穿戴技术

Nature | 额头的“电子纹身”跟踪思考难度

当对他们的认知要求过低时，员工可能会变得不敬业并犯错误。相反，当需求过高时，他们可能会变得不堪重负并失去控制。实时监控这一属性可以提高员工的安全性和绩效，但目前的跟踪设备往往昂贵且笨重。德克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin）的Heeyong Huh和他的同事们开发了一种相对便宜且实用的追踪器。它包括一个电子贴纸，称为电子纹身，可以无缝且可拆卸地贴在一个人的额头上。这款电子纹身使用超薄传感器和轻型电池组，跟踪眼球运动和大脑的电活动。然后，它将该信息无线发送到计算机，计算机使用这些数据来推断该人的精神压力。

https://www.nature.com/articles/d41586-025-01652-5

生物材料

Nature Communications | 生物粘附水凝胶耦合和小型化超声换能器系统，用于长期、可穿戴神经调控

经颅聚焦超声是一种很有前途的无创神经调控方法，特别是对于神经退行性和精神疾病。然而，由于笨重的设备和对超声凝胶的依赖，它在可穿戴系统中的使用受到限制，超声凝胶会脱水并且缺乏长期使用的稳定粘附力。因此研究者们提出了一种小型化可穿戴超声设备，其尺寸与标准电生理电极相当，与生物粘附性水凝胶集成，用于稳定、长期的体感皮层刺激。使用该系统，在 28 天内成功抑制了功能性电刺激引起的体感诱发电位，证明了该设备在长期可穿戴神经调控应用中的潜力。

https://www.nature.com/articles/s41467-025-60181-x

END

内容 | 罗虎 张艳青 员蓉 郝娅婷

编辑 | 王可豪

审核 | 刘帅 罗虎