深度学习在生物医药领域的应用

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	算法框架	模型架构	性能指标	计算资源
1	2026-02-21	Deep Learning for Lumbar Disc Herniation Diagnosis and Treatment Decision-Making Using Magnetic Resonance Imagings: A Retrospective Study 2025-03, World neurosurgery IF:1.9Q2 DOI:10.1016/j.wneu.2025.123728 PMID:39880078	研究论文	本研究利用深度学习卷积神经网络分析MRI图像，辅助腰椎间盘突出症的诊断和治疗决策	比较了纯AI、纯人类和AI辅助三种方法在诊断准确性和决策时间上的表现，展示了AI与人类专家协同工作的潜力	回顾性研究，样本可能有限，未详细说明模型泛化能力	评估深度学习在腰椎间盘突出症诊断和治疗决策中的辅助作用	接受手术评估患者的MRI图像	计算机视觉	腰椎间盘突出症	磁共振成像	CNN	图像	未明确说明	未明确说明	未明确说明	准确率	未明确说明
2	2026-02-20	Image-based Mandibular and Maxillary Parcellation and Annotation using Computer Tomography (IMPACT): A Deep Learning-based Clinical Tool for Orodental Dose Estimation and Osteoradionecrosis Assessment 2025-Mar-20, medRxiv : the preprint server for health sciences DOI:10.1101/2025.03.18.25324199 PMID:40166584	研究论文	提出一种基于深度学习的自动分割框架，用于在放疗CT图像上精确分割下颌骨、上颌骨子区域及单个牙齿，以支持剂量评估和骨放射性坏死评估	开发了一种新颖的深度学习自动分割框架，结合Swin UNETR和ResUNet模型，首次实现了与ClinRad ORN分期系统对齐的下颌骨/上颌骨子区域及单个牙齿的精确分割，并用于剂量空间定位分析	分割性能在不同子区域间存在差异（如上前磨牙Dice值仅0.69），且对数据中常缺失的牙齿和子区域分割适用性有限	开发一种临床工具，用于口腔颌面结构的自动分割，以支持放疗剂量估计和骨放射性坏死评估	放疗CT图像中的下颌骨、上颌骨子区域（牙槽区与基骨区）及单个牙齿	数字病理学	头颈癌	计算机断层扫描（CT）	深度学习	CT图像	NA	NA	Swin UNETR, ResUNet	Dice系数, 几何精度, 剂量学比较, 统计显著性检验（Bonferroni校正p值）	NA
3	2026-02-16	Medical Image Segmentation Assisted with Clinical Inputs via Language Encoder in A Deep Learning Framework 2025-Mar, Machine learning: science and technology DOI:10.1088/2632-2153/adb371 PMID:41078606	研究论文	提出一种结合临床文本输入的深度学习框架，用于医学图像分割，特别是在癌症放疗中自动分割肿瘤体积和危及器官	通过基于Transformer的文本编码器将临床文本信息整合到图像分割过程中，弥补了传统自动分割方法在捕捉不可见微观肿瘤侵袭信息方面的不足	仅在前列腺癌分割示例中进行了验证，尚未在其他癌症类型或器官上广泛测试	提高癌症放疗中临床靶区（CTV）和危及器官（OAR）的自动分割精度	局部前列腺癌放疗中的前列腺分割	医学图像分割	前列腺癌	深度学习	深度学习框架	医学图像, 临床文本	NA	NA	Transformer	NA	NA
4	2026-02-13	Explainable paroxysmal atrial fibrillation diagnosis using an artificial intelligence-enabled electrocardiogram 2025-03, The Korean journal of internal medicine DOI:10.3904/kjim.2024.130 PMID:39987899	研究论文	本研究开发了一种基于人工智能的心电图算法，用于从正常窦性心律中预测阵发性心房颤动的早期发作	利用深度学习模型从正常窦性心律的心电图中预测一个月内房颤发作，并采用可解释AI技术揭示模型决策的关键心电图特征	研究未明确说明模型在不同人群或临床环境中的泛化能力，且数据来源于特定时间段（2013-2020年），可能影响时效性	开发可靠的人工智能算法，通过12导联心电图检测正常窦性心律患者中房颤的早期迹象	阵发性心房颤动患者及正常窦性心律患者	机器学习	心血管疾病	12导联心电图	深度神经网络	心电图信号	552,372条心电图轨迹，来自318,321名患者	NA	深度神经网络	AUROC	NA
5	2026-02-12	VISTA Uncovers Missing Gene Expression and Spatial-induced Information for Spatial Transcriptomic Data Analysis 2025-Mar-18, bioRxiv : the preprint server for biology DOI:10.1101/2024.08.26.609718 PMID:40166134	研究论文	本文介绍了一种名为VISTA的新方法，用于预测空间转录组学数据中未观测基因的表达水平	VISTA通过变分推断和几何深度学习联合建模单细胞RNA-seq和空间转录组学数据，并整合不确定性量化，以解决空间转录组技术基因覆盖有限的挑战	未在摘要中明确提及	增强对空间诱导细胞状态和特征的理解，通过预测未观测基因表达来扩展空间转录组数据的分析能力	空间转录组学数据，特别是亚细胞空间转录组学技术生成的数据	空间转录组学	NA	单细胞RNA-seq, 空间转录组学	几何深度学习	基因表达数据, 空间数据	四个空间转录组学数据集	NA	NA	时间效率, 内存消耗	NA
6	2026-02-11	Multi-scale structural similarity embedding search across entire proteomes 2025-Mar-06, bioRxiv : the preprint server for biology DOI:10.1101/2025.02.28.640875 PMID:40093062	研究论文	提出了一种可扩展的结构相似性搜索策略，用于处理大规模三维生物分子结构数据	利用蛋白质语言模型和深度神经网络将三维结构转换为固定长度向量，实现高效的大规模结构比较，并能泛化至全长多肽链和多聚体组装	NA	开发可扩展且高效的结构相似性搜索方法，以应对人工智能/深度学习预测带来的三维生物分子结构信息快速增长	实验确定的结构和AI/DL方法预测的计算结构模型	机器学习	NA	蛋白质语言模型, 深度神经网络	深度神经网络	三维结构数据	NA	NA	NA	TM-score	NA
7	2026-02-02	Enhancement of phonocardiogram segmentation using convolutional neural networks with Fourier transform module 2025-Mar, Biomedical engineering letters IF:3.2Q2 DOI:10.1007/s13534-025-00458-8 PMID:40026887	研究论文	本研究提出了一种结合卷积傅里叶变换模块的深度学习模型，用于增强心音图信号中第一和第二心音的自动分割	引入了卷积傅里叶变换模块，能够有效区分心音与背景噪声，提高了在心杂音存在下的分割准确性和鲁棒性	未提及模型在更广泛或多样化临床数据集上的泛化能力评估	开发一种能够准确分割心音图信号中S1和S2心音的自动化方法，以辅助心脏瓣膜疾病的检测	心音图信号	数字病理学	心血管疾病	心音图	CNN	信号数据	使用了内部数据集、PhysioNet 2016、PhysioNet 2022和Asan Medical Center数据集	未明确提及	卷积傅里叶变换模块	F1分数	NA
8	2026-01-26	Acute Infarct Core Volume Estimation on Noncontrast Computed Tomography With a Deep Learning Algorithm 2025-Mar, Stroke (Hoboken, N.J.) DOI:10.1161/SVIN.124.001509 PMID:41573179	研究论文	本文开发并验证了一种深度学习算法，用于在非对比增强计算机断层扫描上估计急性缺血性卒中患者的梗死核心体积	提出了一种基于深度学习的方法，能够在非对比增强CT上估计梗死核心体积，其性能至少与CT灌注相当，简化了患者选择流程	研究主要针对前循环大血管闭塞患者，外部验证集样本量相对有限，且算法性能在特定指标上仍有提升空间	开发并验证一种深度学习算法，用于在非对比增强CT上估计急性缺血性卒中患者的基线梗死核心体积	急性缺血性卒中前循环大血管闭塞患者	数字病理学	心血管疾病	非对比增强计算机断层扫描, CT血管造影, CT灌注, 扩散加权磁共振成像	深度学习算法	医学影像	训练和内部验证使用2858例卒中警报患者研究，外部验证使用230例大血管闭塞患者	NA	NA	组内相关系数, 交并比, Spearman相关系数	NA
9	2026-01-25	FlyVISTA, an integrated machine learning platform for deep phenotyping of sleep in Drosophila 2025-Mar-14, Science advances IF:11.7Q1 DOI:10.1126/sciadv.adq8131 PMID:40073129	研究论文	本文介绍了FlyVISTA，一个用于果蝇睡眠深度表型分析的集成机器学习平台	开发了结合高分辨率闭环视频成像系统、深度学习网络和计算流程的平台，用于注释35个身体部位并提取高维数据中的行为，揭示了睡眠和觉醒相关微行为的时空动态	NA	深入分析果蝇睡眠的表型特征	果蝇	机器学习	NA	高分辨率闭环视频成像系统	深度学习网络	视频	NA	NA	NA	NA	NA
10	2026-01-25	Deep Unsupervised Clustering for Prostate Auto-segmentation With and Without Hydrogel Spacer 2025-Mar, Machine learning: science and technology DOI:10.1088/2632-2153/ada8f3 PMID:41078605	研究论文	本文提出了一种基于深度无监督聚类和文本引导分割的方法，用于前列腺自动分割，以处理临床数据集中的异质性问题，特别是针对使用水凝胶间隔物的患者	结合UMAP降维和k-means聚类识别数据集中的隐藏簇，并开发了CLIP-UNet模型，通过文本编码器整合簇信息以提升分割性能	研究仅基于909名患者的数据，可能未涵盖所有临床异质性情况，且聚类方法依赖于特定降维和聚类算法	提高前列腺自动分割在异质临床数据集中的准确性，特别是在使用水凝胶间隔物的场景下	前列腺癌患者的CT图像，包括使用两种类型水凝胶间隔物及未使用的患者	数字病理学	前列腺癌	CT成像	深度学习模型	图像	909名患者	NA	UNet, CLIP-UNet	Dice系数	NA
11	2026-01-24	scPrediXcan integrates advances in deep learning and single-cell data into a powerful cell-type-specific transcriptome-wide association study framework 2025-Mar-04, bioRxiv : the preprint server for biology DOI:10.1101/2024.11.11.623049 PMID:39605417	研究论文	本文提出了一种名为scPrediXcan的新型细胞类型特异性转录组范围关联研究框架，该框架整合了深度学习方法和单细胞数据，以更精确地识别疾病相关基因	将先进的深度学习模型（ctPred）与经典TWAS框架结合，能够高精度预测细胞类型特异性表达，并捕捉线性模型忽略的复杂基因调控规律	未在摘要中明确提及具体限制，但可能涉及数据稀疏性和样本量问题	开发一个强大的细胞类型特异性转录组范围关联研究框架，以更深入地理解复杂疾病的细胞机制	2型糖尿病和系统性红斑狼疮	机器学习	2型糖尿病, 系统性红斑狼疮	单细胞数据, 表观遗传特征预测	深度学习模型	DNA序列数据, 单细胞表达数据	NA	NA	ctPred	准确性, 基因识别数量, 基因座解释能力	NA
12	2026-01-23	A Novel Fusion Framework Combining Graph Embedding Class-Based Convolutional Recurrent Attention Network with Brown Bear Optimization Algorithm for EEG-Based Parkinson's Disease Recognition 2025-Mar-15, Journal of molecular neuroscience : MN IF:2.8Q2 DOI:10.1007/s12031-025-02329-4 PMID:40088329	研究论文	本文提出了一种结合图嵌入类卷积循环注意力网络与棕熊优化算法的新型融合框架，用于基于EEG信号的帕金森病识别	提出GECCR2ANet+BBOA融合框架，首次将图嵌入类卷积循环注意力网络与棕熊优化算法结合，显著提升EEG信号中时空依赖关系的捕捉能力	未提及模型在更大规模或更复杂EEG数据集上的泛化能力验证	提高基于EEG信号的帕金森病识别准确率，促进早期诊断	帕金森病患者与健康对照的EEG信号数据	机器学习	帕金森病	EEG信号处理	CNN, 注意力网络, 优化算法	EEG信号	UNM数据集和UC San Diego数据集（具体样本数未明确）	未明确指定	改进的VGG19, 图三重注意力网络, 图嵌入类卷积循环注意力网络	准确率, 灵敏度, F1分数, 错误率, 计算时间	未明确指定
13	2026-01-20	Bi-level graph learning unveils prognosis-relevant tumor microenvironment patterns in breast multiplexed digital pathology 2025-Mar-14, Patterns (New York, N.Y.) DOI:10.1016/j.patter.2025.101178 PMID:40182181	研究论文	本文提出了一种数据驱动且可解释的双层图学习方法，用于识别与患者预后相关的肿瘤微环境细胞模式	引入双层图模型（细胞图和群体图）来识别可泛化的生物标志物，克服了传统深度学习方法预测不可解释的局限性	NA	识别与乳腺癌患者预后相关的肿瘤微环境空间细胞模式	乳腺癌肿瘤微环境中的细胞模式	数字病理学	乳腺癌	多重数字病理学	图模型	图像	在两个独立队列中验证	NA	双层图模型（细胞图、群体图）	NA	NA
14	2026-01-14	GaitDynamics: A Generative Foundation Model for Analyzing Human Walking and Running 2025-Mar-21, Research square DOI:10.21203/rs.3.rs-6206222/v1 PMID:40166023	研究论文	本文介绍了GaitDynamics，一个用于分析人类行走和跑步的生成式基础模型，旨在通过大规模多样化数据训练，实现低成本、高精度的步态动力学预测	开发了首个针对人类步态的生成式基础模型，能够处理多样化输入和输出任务，并在数据缺失或未见人群上保持高准确性和鲁棒性	模型训练依赖于大规模数据集，可能无法覆盖所有可能的步态变异或极端情况；未详细讨论模型在实时应用中的计算延迟问题	通过深度学习模型低成本地预测和分析人类步态动力学，以促进健康、预防损伤、治疗疾病和优化运动表现	人类行走和跑步的步态动力学，包括运动学和地面反作用力	机器学习	NA	深度学习	生成式基础模型	运动学和力数据	大规模数据集，包含多样化参与者人口统计学和步态模式	未指定	未指定	准确性, 鲁棒性	未指定
15	2026-01-10	Specialized ECG data augmentation method: leveraging precordial lead positional variability 2025-Mar, Biomedical engineering letters IF:3.2Q2 DOI:10.1007/s13534-024-00455-3 PMID:40026892	研究论文	本文提出了一种针对心电图数据的专用数据增强方法，通过利用胸前导联位置的可变性来提升深度学习模型在心电图诊断任务中的性能	创新点在于专注于12导联心电图中胸前导联之间的独特角度，并考虑临床环境中可能发生的情况，从而优化了心电图数据的数据增强技术	未在摘要中明确提及	研究目的是开发一种优化的数据增强方法，以提升心电图信号在诊断心房颤动或心房扑动、广义室上性心动过速、一度房室传导阻滞、左束支传导阻滞和心肌梗死等疾病中的深度学习模型性能	研究对象是心电图信号，具体用于诊断多种心脏疾病	生物信号处理	心血管疾病	数据增强技术	深度学习模型	心电图信号	NA	NA	NA	NA	NA
16	2026-01-07	A multilayer deep autoencoder approach for cross layer IoT attack detection using deep learning algorithms 2025-Mar-25, Scientific reports IF:3.8Q1 DOI:10.1038/s41598-025-93473-9 PMID:40133346	研究论文	本文提出了一种多层深度自编码器方法，用于跨层物联网攻击检测	引入多层深度自编码器，利用其分层简化能力提取全局和局部特征的潜在表示，并集成RNN、GNN和TCN等深度学习算法以增强检测能力	NA	解决物联网网络安全中特征表示、可扩展性和灵活性需求，提升跨层攻击检测效果	物联网网络中的跨层攻击，如网络层的中间人攻击和传输层的分布式拒绝服务攻击	机器学习	NA	深度学习算法	自编码器, RNN, GNN, TCN	网络数据	使用基准数据集和真实场景进行广泛模拟	NA	多层深度自编码器	检测准确率, 误报率	NA
17	2026-01-01	Enhancing plant morphological trait identification in herbarium collections through deep learning-based segmentation 2025 Mar-Apr, Applications in plant sciences IF:2.7Q2 DOI:10.1002/aps3.70000 PMID:40308899	研究论文	本文提出了一种基于深度学习的植物标本扫描图像分割方法，以去除背景并提升植物形态特征识别的分类性能	提出了一种新颖的深度学习分割方法，用于从植物标本扫描中生成植物掩膜并移除非植物背景，通过半自动预处理减少训练数据准备的人工工作量	NA	提升植物标本数字化收藏中植物形态特征识别的准确性	植物标本扫描图像	计算机视觉	NA	深度学习图像分割	深度学习模型	图像	NA	NA	NA	F1分数, 分类准确率	NA
18	2025-12-31	Machine Learning Quantification of Fluid Volume in Eyes With Retinal Vein Occlusion Treated With Aflibercept: The REVOLT Study 2025 Mar-Apr, Journal of vitreoretinal diseases IF:0.5Q4 DOI:10.1177/24741264241308495 PMID:39742143	研究论文	本研究利用深度学习算法量化视网膜静脉阻塞患者经阿柏西普治疗后眼内液体体积，并评估其与视力预后的关系	首次结合缺血指数、视网膜液体体积及层厚度测量，构建综合模型来预测视网膜静脉阻塞患者的视力变化	样本量较小（49只眼），且仅针对治疗初治患者，可能限制结果的普适性	评估缺血、视网膜液体及层厚度测量与视网膜静脉阻塞患者视力预后的综合关系	因中心性或分支性视网膜静脉阻塞导致视力受损的初治患者眼睛	数字病理学	视网膜静脉阻塞	扫频源光学相干断层扫描	深度学习	图像	49只眼睛	NA	NA	皮尔逊相关系数	NA
19	2025-12-28	Enhancing patient representation learning with inferred family pedigrees improves disease risk prediction 2025-03-01, Journal of the American Medical Informatics Association : JAMIA IF:4.7Q1 DOI:10.1093/jamia/ocae297 PMID:39723811	研究论文	本文提出ALIGATEHR模型，通过图注意力网络结合推断的家庭谱系来增强患者表示学习，以改进疾病风险预测	首次在电子健康记录分析中显式建模推断的家庭关系，利用图注意力网络和基于注意力的医学本体表示，捕捉遗传、共享环境暴露和疾病依赖的复杂影响	未明确说明模型对数据缺失或家庭关系推断错误的鲁棒性，也未讨论模型在外部验证集上的泛化能力	改进基于电子健康记录的疾病风险预测，通过整合家庭健康史信息	电子健康记录中的患者数据及其推断的家庭谱系	机器学习	炎症性肠病	电子健康记录分析	图注意力网络	纵向电子健康记录诊断数据	NA	NA	图注意力网络	NA	NA
20	2025-12-22	Dynamic maize true leaf area index retrieval with KGCNN and TL and integrated 3D radiative transfer modeling for crop phenotyping 2025-Mar, Plant phenomics (Washington, D.C.) DOI:10.1016/j.plaphe.2025.100004 PMID:41415943	研究论文	本研究提出了一种结合三维辐射传输模型和知识引导深度学习的新方法，用于动态反演玉米真实叶面积指数，以提升作物表型分析的准确性	开发了结合三维冠层结构物理的知识引导卷积神经网络架构，并利用迁移学习技术进行跨时间适应，显著提高了叶面积指数反演的精度和稳定性	方法依赖于合成数据集进行预训练，可能受限于模拟数据与真实田间条件之间的差异，且跨年验证仅覆盖两年数据，长期普适性有待进一步验证	通过集成三维辐射传输建模和深度学习，提高玉米真实叶面积指数的动态反演精度，以支持作物生长状态评估和产量预测	玉米作物	计算机视觉	NA	三维辐射传输建模, 遥感散射模型	CNN, LSTM, RNN	合成数据集, 田间测量数据	2021年田间测量数据用于微调, 2022-2023年数据集用于跨年验证	NA	知识引导卷积神经网络, PROSAIL, 随机森林	R, RMSE	NA