深度学习在生物医药领域中的应用

序号	推送日期	文章	类型	简述	创新点	不足	研究目的	研究对象	领域	病种	技术	模型	数据类型	样本量
1	2025-05-29	ChromaFold predicts the 3D contact map from single-cell chromatin accessibility 2023-Jul-28, bioRxiv : the preprint server for biology DOI:10.1101/2023.07.27.550836 PMID:37546906	research paper	提出了一种名为ChromaFold的深度学习模型，用于从单细胞ATAC测序数据预测3D接触图和调控相互作用	ChromaFold能够仅使用scATAC-seq数据预测3D接触图和调控相互作用，且在性能上优于现有方法	需要依赖配对scATAC-seq和Hi-C数据进行训练，可能限制了其在某些场景下的应用	通过预测3D染色质相互作用来解析基因调控和疾病相关非编码变异的功能	人类和小鼠细胞系及组织中的3D染色质相互作用	machine learning	NA	scATAC-seq, Hi-C	deep learning	genomic data	人类和小鼠细胞系及组织
2	2025-05-28	Deep learning-based Fast Volumetric Image Generation for Image-guided Proton FLASH Radiotherapy 2023-Jul-26, Research square DOI:10.21203/rs.3.rs-3112632/v1 PMID:37546731	研究论文	开发了一种基于深度学习的快速体积图像生成框架，用于质子FLASH放射治疗中的图像引导	提出了一种结合正交kV X射线投影和深度学习的体积图像重建方法，用于质子FLASH放射治疗中的快速目标定位	研究仅针对30名肺癌患者的数据进行验证，样本量较小	开发一种快速体积图像重建框架，以支持质子FLASH放射治疗中的精确目标定位	肺癌患者	数字病理学	肺癌	深度学习，X射线投影	DL	CT图像	30名肺癌患者，每人有包含十个呼吸阶段的四维CT数据集
3	2025-05-04	Pooled tagging and hydrophobic targeting of endogenous proteins for unbiased mapping of unfolded protein responses 2023-Jul-14, bioRxiv : the preprint server for biology DOI:10.1101/2023.07.13.548611 PMID:37503003	研究论文	开发了一种高通量基因标记方法，用于生成和分析内源性标记蛋白的复杂细胞池，以可视化或直接扰动蛋白质	结合高通量基因标记、荧光标记、测序和基于深度学习的图像分析，实现了蛋白质定位模式的大规模识别，并通过疏水性配体诱导蛋白质错误折叠，揭示了细胞器间的组织和直接串扰	NA	研究蛋白质组的动态、功能和稳态	内源性标记蛋白的复杂细胞池	蛋白质组学	NA	高通量基因标记、HaloTag标记、单细胞RNA测序、深度学习	深度学习	图像、RNA测序数据	NA
4	2025-05-02	Deep Learning of Cell Spatial Organizations Identifies Clinically Relevant Insights in Tissue Images 2023-Jul-04, Research square DOI:10.21203/rs.3.rs-2928838/v1 PMID:37461694	research paper	介绍了一种名为Ceograph的新型细胞空间组织图卷积网络，用于分析病理图像中的细胞空间组织特征及其对患者临床结果的影响	提出Ceograph模型，首次将细胞空间组织特征与患者临床结果预测相结合，识别出与恶性转化和药物敏感性相关的关键特征	研究仅针对口腔潜在恶性病变和肺癌患者，未验证在其他疾病类型中的适用性	开发一种能够分析细胞空间组织特征并预测临床结果的计算方法	口腔潜在恶性病变患者和肺癌患者的病理图像	digital pathology	oral potentially malignant disorders, lung cancer	graph convolutional network	GCN	image	NA
5	2025-04-06	Beyond Correlations: Deep Learning for Seismic Interferometry 2023-Jul, IEEE transactions on neural networks and learning systems IF:10.2Q1 DOI:10.1109/TNNLS.2022.3172385 PMID:35552139	研究论文	本文提出了一种基于深度学习的被动地震干涉测量方法，用于克服传统相关方法的局限性	利用深度神经网络从环境噪声中提取正确的格林函数，突破了传统相关方法在时间和空间上的限制	所有数值实验均基于合成数据，且仅针对勘探尺度的P波反射进行	改进被动地震干涉测量技术，提高从环境噪声中提取格林函数的准确性	地震波格林函数	地球物理信号处理	NA	深度学习	改进的ResNet	合成地震数据	NA
6	2025-04-06	Federated Partially Supervised Learning With Limited Decentralized Medical Images 2023-07, IEEE transactions on medical imaging IF:8.9Q1 DOI:10.1109/TMI.2022.3231017 PMID:37015445	research paper	本文提出了一种新的联邦部分监督学习（FPSL）框架FedPSL，用于处理有限分散的医学图像数据	提出了联邦部分监督学习（FPSL）的新问题，并设计了包含任务依赖模型聚合和任务无关解耦学习的FedPSL框架	实验基于模拟数据，未在真实临床环境中验证	解决医学图像数据分散和部分标注情况下的联邦学习问题	分散的医学图像数据	machine learning	NA	federated learning	deep learning-based models	medical images	limited decentralized data (simulated)
7	2025-04-02	Machine learning applications for early detection of esophageal cancer: a systematic review 2023-07-17, BMC medical informatics and decision making IF:3.3Q2 DOI:10.1186/s12911-023-02235-y PMID:37460991	系统综述	本文系统综述了机器学习在食管癌早期检测中的应用现状	总结了机器学习特别是卷积神经网络在食管癌早期检测中的高准确性和敏感性	现有文献有限，许多研究存在类别不平衡和偏差，需要跨机构纵向研究验证检测算法	探讨机器学习在食管癌早期检测中的应用及其潜力	食管癌的早期检测	计算机视觉	食管癌	机器学习（ML）、深度学习（DL）、神经网络（NN）	CNN	内窥镜图像和计算机断层扫描（CT）图像	31篇相关文章
8	2025-03-19	A generalizable framework to comprehensively predict epigenome, chromatin organization, and transcriptome 2023-07-07, Nucleic acids research IF:16.6Q1 DOI:10.1093/nar/gkad436 PMID:37224527	研究论文	本文提出了一种名为EPCOT的深度学习框架，能够通过预训练和微调的方法，仅需细胞类型特定的染色质可及性数据，即可准确预测包括表观基因组、染色质组织、转录组和增强子活性在内的多种模态	EPCOT框架的创新之处在于其能够跨预测任务和细胞类型泛化，且能够预测多种昂贵的实验数据（如Micro-C和ChIA-PET），并提供跨基因组模态的生物学见解	未明确提及具体局限性	开发一个通用的深度学习框架，用于预测表观基因组、染色质组织和转录组等多种基因组模态	表观基因组、染色质组织、转录组和增强子活性	机器学习	NA	深度学习	预训练和微调框架	染色质可及性数据	未明确提及样本数量
9	2025-03-15	Using a New Deep Learning Method for 3D Cephalometry in Patients With Cleft Lip and Palate 2023 Jul-Aug 01, The Journal of craniofacial surgery IF:1.0Q3 DOI:10.1097/SCS.0000000000009299 PMID:36944601	研究论文	本研究应用了一种基于3D点云图卷积神经网络的新深度学习方法，用于预测和定位唇腭裂患者的标志点	首次将深度学习方法应用于唇腭裂患者的3D头影测量标志点预测和定位	未来若扩大唇腭裂训练集，可能会获得更准确的结果	开发适用于唇腭裂患者的3D头影测量系统	唇腭裂患者	计算机视觉	唇腭裂	3D点云图卷积神经网络	PointNet++	3D图像	150名患者
10	2025-03-14	Deep Learning for Automated Measurement of Patellofemoral Anatomic Landmarks 2023-Jul-08, Bioengineering (Basel, Switzerland) DOI:10.3390/bioengineering10070815 PMID:37508842	研究论文	本文应用深度学习技术自动测量膝关节解剖标志，以更好地理解解剖结构，从而改善治疗效果	首次开发了一个深度学习回归模型，用于自动标注髌股关节解剖标志，并在生理和病理CT影像上进行大规模训练	健康队列的沟角测量存在统计学显著差异	通过深度学习自动测量膝关节解剖标志，以改善对髌股关节解剖结构的理解	483名患者的膝关节CT影像，包括计划进行膝关节置换的患者和健康膝关节解剖的患者	计算机视觉	膝关节疾病	深度学习	修改后的ResNet50架构	CT影像	483名患者的14,652张图像
11	2025-02-21	MTDN: Learning Multiple Temporal Dynamics Representation for Emotional Valence Classification with EEG 2023-07, Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Annual International Conference DOI:10.1109/EMBC40787.2023.10340760 PMID:38083323	研究论文	本文提出了一种名为MTDN的深度学习框架，用于从脑电图（EEG）中识别情绪，特别是情感效价分类	MTDN框架通过并行长短期记忆（LSTM）嵌入和自注意力模块联合学习多种时间动态，有效捕捉了情绪反应的关键特征	本文仅在公开的DEAP数据集上进行了实验，未在其他数据集上验证其泛化能力	研究目的是提高从EEG信号中识别情感效价的准确性	研究对象是脑电图（EEG）信号	机器学习	NA	深度学习	LSTM, 自注意力机制	脑电图（EEG）信号	公开的DEAP数据集
12	2025-02-05	Predicting pathological complete response to neoadjuvant systemic therapy for triple-negative breast cancers using deep learning on multiparametric MRIs 2023-07, Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Annual International Conference DOI:10.1109/EMBC40787.2023.10340987 PMID:38083160	研究论文	本文训练并验证了一个深度学习模型，用于预测三阴性乳腺癌（TNBC）患者对新辅助系统治疗（NAST）的病理完全缓解（pCR）反应	利用治疗前和治疗后四个周期的多参数MRI数据，通过深度学习模型预测TNBC患者的治疗反应，具有较高的预测准确性	模型的验证和测试结果在不同组别之间存在一定的差异，可能需要在更大规模的数据集上进行进一步验证	预测三阴性乳腺癌患者对新辅助系统治疗的病理完全缓解反应	三阴性乳腺癌患者	数字病理学	乳腺癌	动态对比增强MRI（DCE-MRI）和扩散加权成像（DWI）	深度学习模型	图像	未明确提及具体样本数量
13	2024-12-24	Label-Efficient Self-Supervised Federated Learning for Tackling Data Heterogeneity in Medical Imaging 2023-07, IEEE transactions on medical imaging IF:8.9Q1 DOI:10.1109/TMI.2022.3233574 PMID:37018314	研究论文	本文提出了一种用于医学图像分析的鲁棒且高效的标签自监督联邦学习框架，通过Transformer和掩码图像建模来解决数据异质性问题	引入了一种基于Transformer的自监督预训练范式，直接在分散的目标任务数据集上进行预训练，以增强对异质数据的鲁棒表示学习和有效的知识迁移	未提及具体限制	解决联邦学习中由于数据异质性和缺乏高质量标签数据导致性能下降的问题	医学图像分类任务，包括视网膜、皮肤病和胸部X光分类	计算机视觉	NA	联邦学习 (FL)	Transformer	图像	模拟和真实世界的非独立同分布 (non-IID) 医学图像数据集
14	2024-12-24	Federated Active Learning for Multicenter Collaborative Disease Diagnosis 2023-07, IEEE transactions on medical imaging IF:8.9Q1 DOI:10.1109/TMI.2022.3227563 PMID:37015520	研究论文	本文提出了两种联邦主动学习方法，用于多中心协作疾病诊断，以提高数据和客户端的效率	提出了Labeling Efficient Federated Active Learning (LEFAL)和Training Efficient Federated Active Learning (TEFAL)两种方法，分别通过任务无关的混合采样策略和客户端信息评估来提高数据和客户端的效率	未提及具体限制	解决多中心协作疾病诊断中的大规模标注负担、隐私保护和模型泛化问题	多中心协作疾病诊断	计算机视觉	胃肠道疾病, COVID-19	联邦主动学习	NA	图像	Hyper-Kvasir数据集（65%标注数据）, CC-CCII数据集（50次迭代）
15	2024-12-12	Functional connectivity signatures of major depressive disorder: machine learning analysis of two multicenter neuroimaging studies 2023-Jul, Molecular psychiatry IF:9.6Q1 DOI:10.1038/s41380-023-01977-5 PMID:36792654	研究论文	本文利用机器学习和深度学习算法，分析了两个多中心神经影像数据集，以区分重度抑郁症患者与健康对照组，并识别抑郁症的神经生理学特征	本文首次在两个最大的重度抑郁症静息态数据集中应用了图卷积神经网络（GCN）和GCN-Explainer进行特征可视化，揭示了丘脑超连接性作为抑郁症的显著神经生理学特征	分类准确率较低，表明静息态功能连接作为重度抑郁症的生物标志物可靠性较差，可能是由于疾病的异质性	开发用于精神病学的诊断工具，并识别重度抑郁症的神经生理学特征	重度抑郁症患者与健康对照组的静息态功能连接	机器学习	精神疾病	功能磁共振成像（fMRI）	支持向量机（SVM）和图卷积神经网络（GCN）	功能连接矩阵	REST-meta-MDD数据集2338例，PsyMRI数据集1039例
16	2024-12-08	Deep learning-based vortex decomposition and switching based on fiber vector eigenmodes 2023-Jul, Nanophotonics (Berlin, Germany) DOI:10.1515/nanoph-2023-0202 PMID:39635056	研究论文	本文展示了基于深度学习的涡旋模式分解和切换技术，通过重建多视角投影强度分布图像来实现圆柱矢量（CV）和轨道角动量（OAM）模式的分解	首次实现了基于深度学习的CV和OAM模式分解，并展示了高效的模态系数和光场分布恢复	NA	实现对圆柱矢量和轨道角动量模式的智能生成和精确控制	圆柱矢量（CV）和轨道角动量（OAM）模式	光学	NA	深度学习	随机并行梯度下降（SPGD）算法	图像	NA
17	2024-12-08	Counting and mapping of subwavelength nanoparticles from a single shot scattering pattern 2023-Jul, Nanophotonics (Berlin, Germany) DOI:10.1515/nanoph-2022-0612 PMID:39635469	研究论文	本文介绍了一种基于深度学习的超分辨率单次光学方法，用于计数和映射表面上的亚波长颗粒	提出了一种基于深度学习的超分辨率单次光学方法，用于计数和映射亚波长颗粒的位置	NA	开发一种用于计数和映射亚波长颗粒的新型光学方法	亚波长颗粒的计数和位置映射	计算机视觉	NA	深度学习	NA	图像	4 × 4 网格上的颗粒集合
18	2024-12-06	Cross-Subject Tinnitus Diagnosis Based on Multi-Band EEG Contrastive Representation Learning 2023-07, IEEE journal of biomedical and health informatics IF:6.7Q1 DOI:10.1109/JBHI.2023.3264521 PMID:37018100	研究论文	本文提出了一种基于多频带EEG对比表示学习的跨受试者耳鸣诊断方法	提出了一个名为多频带EEG对比表示学习（MECRL）的多任务学习框架，用于提高耳鸣诊断的鲁棒性和数据效率	NA	识别耳鸣并为其诊断和治疗提供理论指导	耳鸣患者和健康对照组的静息状态EEG数据	数字病理学	耳鸣	EEG	深度神经网络	EEG数据	187名耳鸣患者和80名健康受试者
19	2024-12-06	Psychotic Relapse Prediction in Schizophrenia Patients Using A Personalized Mobile Sensing-Based Supervised Deep Learning Model 2023-07, IEEE journal of biomedical and health informatics IF:6.7Q1 DOI:10.1109/JBHI.2023.3265684 PMID:37037254	研究论文	本文提出了一种基于个性化移动感知和监督深度学习的模型RelapsePredNet，用于预测精神分裂症患者的精神病复发	本文的创新点在于提出了一个个性化的长短期记忆网络模型RelapsePredNet，并通过融合模型进一步提高了预测性能	本文的局限性在于仅使用了63名患者的移动感知数据进行评估，样本量较小	本文的研究目的是开发一种能够预测精神分裂症患者精神病复发的个性化深度学习模型	本文的研究对象是精神分裂症患者及其精神病复发	机器学习	精神疾病	深度学习	LSTM	移动感知数据	63名精神分裂症患者，每人监测时间长达一年
20	2024-12-06	Deep Learning Identifies Intelligible Predictors of Poor Prognosis in Chronic Kidney Disease 2023-07, IEEE journal of biomedical and health informatics IF:6.7Q1 DOI:10.1109/JBHI.2023.3266587 PMID:37043318	研究论文	本研究探讨了机器学习和深度学习模型在慢性肾脏病（CKD）进展至终末期肾病（ESRD）预测中的可解释性	引入了四种先进的归因方法到深度学习模型中，提高了模型的可解释性，并发现了一些未被充分报告的CKD进展关键特征	LASSO模型的解释与临床知识不一致	早期诊断和预测慢性肾脏病的进展，以确保个性化治疗	慢性肾脏病患者及其进展至终末期肾病的预测	机器学习	肾脏病	深度学习	深度学习模型	临床和实验室数据	NA