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	2025-10-27	MCA-GAN: A lightweight Multi-scale Context-Aware Generative Adversarial Network for MRI reconstruction 2025-Dec, Magnetic resonance imaging IF:2.1Q2 DOI:10.1016/j.mri.2025.110465 PMID:40780320	研究论文	提出一种轻量级多尺度上下文感知生成对抗网络MCA-GAN，用于加速MRI重建	通过双域生成器协同优化k空间和图像域表示，集成多个轻量级模块实现高效多尺度特征提取和全局上下文建模	NA	提高MRI重建质量同时显著降低计算成本	MRI图像重建	医学影像处理	NA	磁共振成像	GAN	MRI图像	IXI、MICCAI 2013和MRNet膝关节数据集	NA	MCA-GAN, 包含DWLA、AGRB、MSCMB、CSMS模块	PSNR, SSIM	NA
2	2025-10-27	DeepProtein: deep learning library and benchmark for protein sequence learning 2025-Oct-02, Bioinformatics (Oxford, England) DOI:10.1093/bioinformatics/btaf165 PMID:40388205	研究论文	本文介绍了专为蛋白质相关任务设计的深度学习库DeepProtein及其基准测试	开发了专门针对蛋白质序列学习的综合深度学习库，并建立了多任务基准评估体系，同时提出了基于Prot-T5微调的DeepProt-T5模型系列	NA	为蛋白质科学研究提供专用的深度学习工具和基准测试平台	蛋白质序列和相关生物信息学任务	生物信息学	NA	深度学习	基于Prot-T5的微调模型	蛋白质序列数据	NA	基于DeepPurpose构建	Prot-T5, DeepProt-T5	在多个基准任务上的性能评估	NA
3	2025-10-27	Deep Learning to Differentiate Parkinsonian Syndromes Using Multimodal Magnetic Resonance Imaging: A Proof-of-Concept Study 2025-Oct, Movement disorders : official journal of the Movement Disorder Society IF:7.4Q1 DOI:10.1002/mds.30300 PMID:40704399	研究论文	本研究开发了一种基于多模态MRI和3D卷积神经网络的深度学习方法来区分多系统萎缩和帕金森病	首次使用多中心多模态MRI数据和3D CNN方法进行帕金森综合征的自动鉴别诊断，并提供了模型可解释性分析	样本量相对较小，研究为回顾性设计，需要进一步前瞻性验证	探索基于深度学习和多模态MRI数据区分多系统萎缩与帕金森病的可行性	多系统萎缩患者（包括MSA-P、MSA-C、MSA-PC亚型）和帕金森病患者	医学影像分析	帕金森综合征	磁共振成像，扩散张量成像	3D CNN	医学影像	156名患者（92名MSA患者，64名PD患者）	NA	3D卷积神经网络	准确率	NA
4	2025-10-27	Enhancing deep neural networks through complex-valued representations and Kuramoto synchronization dynamics 2025-Aug-04, ArXiv PMID:40799806	研究论文	本研究通过结合复数值表示和Kuramoto同步动力学来增强深度神经网络的多目标编码能力	首次将神经科学中的同步机制与复数值表示相结合，利用Kuramoto动力学促进相位对齐以改善目标绑定问题	未明确说明模型的计算复杂度和在实际大规模数据集上的可扩展性	探索基于同步的机制是否能增强人工模型在视觉分类任务中的目标编码能力	多目标图像，包括重叠手写数字、噪声输入和分布外变换	计算机视觉	NA	Kuramoto同步动力学	前馈神经网络,循环神经网络	图像	NA	NA	前馈模型,带反馈连接的循环模型	NA	NA
5	2025-10-27	Deep learning analysis of histopathological images predicts immunotherapy prognosis and reveals tumour microenvironment features in non-small cell lung cancer 2024-Dec, British journal of cancer IF:6.4Q1 DOI:10.1038/s41416-024-02856-8 PMID:39455880	研究论文	本研究开发了一种基于深度学习的免疫检查点抑制剂相关病理预后特征，用于预测非小细胞肺癌患者的免疫治疗预后	首次基于H&E染色组织病理图像开发免疫治疗预后预测模型，并采用渐进式增长策略改进ResNet模型训练稳定性	样本量相对有限，需要更大规模的外部验证	开发能够预测非小细胞肺癌患者免疫治疗反应的生物标志物	非小细胞肺癌患者	数字病理	肺癌	H&E染色组织病理学图像分析	CNN	图像	本地队列106例，TCGA队列899例	PyTorch	ResNet18-PG	AUC, 召回率, 风险比, 对数秩检验P值	NA
6	2025-10-27	Deep learning-based automatic contour quality assurance for auto-segmented abdominal MR-Linac contours 2024-Oct-25, Physics in medicine and biology IF:3.3Q1 DOI:10.1088/1361-6560/ad87a6 PMID:39413822	研究论文	开发基于深度学习的自动轮廓质量评估模型，用于评估腹部MR-Linac中自动分割的胰腺和十二指肠轮廓质量	首次提出基于3D卷积神经网络的自动轮廓质量评估模型，能够快速识别需要编辑的自动分割轮廓	训练数据集规模有限（103个数据集），且使用内部开发的轮廓分类工具进行质量标注	优化MR引导在线自适应放疗中自动分割轮廓的质量保证流程	腹部MRI中的胰腺和十二指肠自动分割轮廓	数字病理	腹部恶性肿瘤	MRI	CNN	3D医学图像	103个训练数据集，34个独立测试数据集	NA	3D卷积神经网络	准确率	NA
7	2025-10-27	Deep learning for automated boundary detection and segmentation in organ donation photography 2024-Aug-20, Innovative surgical sciences IF:1.7Q2 DOI:10.1515/iss-2024-0022 PMID:40568340	研究论文	开发用于器官捐献摄影中肾脏和肝脏自动边界检测与分割的深度学习模型	首次在器官捐献摄影领域实现精确的自动分割，并比较了两种新型深度学习模型与现有背景移除工具的性能	研究仅针对肾脏和肝脏器官，未验证其他器官类型的适用性	开发能够准确从背景中分割器官的深度学习模型，以改进医学摄影中的计算机视觉应用	肾脏和肝脏的器官捐献摄影图像	计算机视觉	器官移植	医学摄影	深度学习分割模型	图像	训练/内部验证集：821张肾脏图像和400张肝脏图像；外部验证集：203张肾脏图像和208张肝脏图像	Detectron2, YoloV8	Detectron2, YoloV8	交并比(IoU)	NA
8	2025-10-27	Ultrasensitive plasma-based monitoring of tumor burden using machine-learning-guided signal enrichment 2024-Jun, Nature medicine IF:58.7Q1 DOI:10.1038/s41591-024-03040-4 PMID:38877116	研究论文	介绍一种基于机器学习的ctDNA检测平台MRD-EDGE，用于超灵敏监测肿瘤负荷	开发了机器学习引导的WGS ctDNA检测平台，将SNV信噪比富集提高约300倍，并将CNV检测所需的非整倍性程度从1Gb降低到200Mb	NA	提高循环肿瘤DNA检测灵敏度，实现微小残留病灶监测和治疗反应跟踪	多种癌症类型患者，包括肺癌、结直肠腺瘤和晚期黑色素瘤	机器学习	多种实体肿瘤	血浆全基因组测序	深度学习	基因组测序数据	NA	NA	NA	信噪比富集，检测灵敏度	NA
9	2025-10-27	Motivation for using data-driven algorithms in research: A review of machine learning solutions for image analysis of micrographs in neuroscience 2023-06-20, Journal of neuropathology and experimental neurology IF:3.2Q2 DOI:10.1093/jnen/nlad040 PMID:37244652	综述	回顾机器学习在神经科学显微图像分析中的应用，探讨其潜力与局限性	系统梳理深度学习在神经科学显微图像分析中的最新进展，并提供实际研究项目中的框架选择指导	未经验证的新算法可能存在的技术门槛和适用性问题	探讨机器学习在神经科学图像分析中的应用价值与实施策略	神经科学领域的显微图像数据	计算机视觉	NA	显微图像分析	深度学习	显微图像	NA	NA	NA	NA	NA
10	2025-10-26	A robust deep learning system for screening of obstructive sleep apnea using T-F spectrum of ECG signals 2025-Nov, Computer methods in biomechanics and biomedical engineering IF:1.7Q3 DOI:10.1080/10255842.2024.2359635 PMID:38829354	研究论文	提出一种基于心电信号时频谱分析的深度学习系统，用于阻塞性睡眠呼吸暂停的自动筛查	开发了轻量级深度卷积神经网络，相比基准模型参数量更少且准确率更高	未提及模型在外部验证集上的泛化能力及临床部署的实际效果	实现阻塞性睡眠呼吸暂停的自动化准确筛查	心电信号数据	医学信号处理	阻塞性睡眠呼吸暂停	心电信号分析，Stock-well变换	深度卷积神经网络	心电信号时频谱	NA	NA	Alex-Net, Squeeze-Net, 自定义DCNN	灵敏度, 特异度, 准确率, 阴性预测值, 精确率, F1分数, Fowlkes-Mallows指数	NA
11	2025-10-26	VASCilia (Vision Analysis StereoCilia): A Napari Plugin for Deep Learning-Based 3D Analysis of Cochlear Hair Cell Stereocilia Bundles 2025-Sep-23, bioRxiv : the preprint server for biology DOI:10.1101/2024.06.17.599381 PMID:38948743	研究论文	开发了一个名为VASCilia的Napari插件，用于基于深度学习的耳蜗毛细胞立体纤毛束3D分析	首个专门用于耳蜗毛细胞立体纤毛束3D分析的深度学习工具套件，包含五个深度学习模型和自动化计算工具	NA	开发自动化工具以解决耳蜗毛细胞立体纤毛束3D形态分析的挑战	耳蜗毛细胞立体纤毛束	计算机视觉	听力障碍	共聚焦显微镜，鬼笔环肽染色	深度学习模型	3D图像堆栈	约55个3D图像堆栈，包含502个内毛细胞束和1,703个外毛细胞束	Napari	Z-Focus Tracker, PCPAlignNet, 分割模型, 位置预测工具, 分类工具	NA	NA
12	2025-10-26	Iterative improvement of deep learning models using synthetic regulatory genomics 2025-Sep-23, bioRxiv : the preprint server for biology DOI:10.1101/2025.02.04.636130 PMID:39974895	研究论文	本研究利用合成调控基因组学数据微调深度学习模型Enformer，以提升其对基因组变异的预测能力	首次将合成调控基因组学数据用于迭代改进深度学习模型，显著提高了模型对基因组变异的预测泛化能力	模型对DHS顺序或方向重排等复杂变异的预测能力仍较差	提高深度学习模型对基因组变异（如疾病相关变异和工程序列）的预测准确性	DNase I超敏感位点（DHSs）的删除、倒位和重排等工程序列	计算生物学	NA	合成调控基因组学	深度学习	基因组序列数据、表观遗传数据	数十个工程化DHSs变异	TensorFlow	Enformer	预测误差、相关性	NA
13	2025-10-26	RNAbpFlow: Base pair-augmented SE(3)-flow matching for conditional RNA 3D structure generation 2025-Aug-22, bioRxiv : the preprint server for biology DOI:10.1101/2025.01.24.634669 PMID:39896539	研究论文	提出了一种基于序列和碱基对条件的SE(3)-等变流匹配模型，用于生成RNA三维结构	使用碱基对中心表示法，无需显式或隐式使用进化信息或同源结构模板即可端到端生成全原子RNA结构	NA	解决RNA三维结构预测的挑战，生成准确的RNA三维结构集合	RNA分子	生物分子建模	NA	深度学习	SE(3)-等变流匹配模型	RNA三维结构数据	NA	NA	RNAbpFlow	RNA拓扑采样和预测建模性能	NA
14	2025-10-26	Powerful and accurate case-control analysis of spatial molecular data 2025-Aug-07, bioRxiv : the preprint server for biology DOI:10.1101/2025.02.07.637149 PMID:39975274	研究论文	提出一种结合深度学习与统计原理的空间分子数据分析方法VIMA，用于识别与疾病相关的空间结构	引入变分推断微生态分析方法，通过变分自编码器集合提取组织斑块的数字“指纹”，定义数据依赖的“微生态”空间特征	NA	开发更灵活精确的空间分子数据分析方法，识别与疾病相关的关键空间结构	空间分子数据，包括免疫荧光显微镜、CODEX和空间转录组学数据	数字病理	类风湿关节炎,溃疡性结肠炎,痴呆	免疫荧光显微镜,CODEX,空间转录组学	变分自编码器	空间分子数据,组织斑块图像	涉及三种不同疾病和空间模态的数据集	NA	变分自编码器	校准性能	NA
15	2025-10-26	Memorization Bias Impacts Modeling of Alternative Conformational States of Symmetric Solute Carrier Membrane Proteins with Methods from Deep Learning 2025-Apr-26, bioRxiv : the preprint server for biology DOI:10.1101/2024.07.15.603529 PMID:39071413	研究论文	本文评估了深度学习建模中记忆效应对溶质载体膜蛋白替代构象状态预测的影响，并提出了一种结合ESM和模板建模的新方法	开发了结合ESM和基于模板建模的方法，利用SLC蛋白内部伪对称性来一致建模替代构象状态	方法主要适用于具有伪对称结构的SLC蛋白，对其他类型蛋白的适用性未验证	解决深度学习在建模膜蛋白多构象状态时的记忆偏差问题	溶质载体(SLC)膜蛋白超家族	机器学习	病毒感染	深度学习方法，进化尺度建模，模板建模	AlphaFold2, AlphaFold3, ESM	蛋白质序列，结构数据	多个整合膜蛋白转运体，包括SLC35F2	AlphaFold, ESM	深度学习蛋白质结构预测模型	与进化协方差数据比较验证	NA
16	2025-10-25	Arthroscopy-validated diagnostic performance of sub-5-min deep learning super-resolution 3T knee MRI in children and adolescents 2025-Dec, Skeletal radiology IF:1.9Q3 DOI:10.1007/s00256-025-04969-4 PMID:40493057	研究论文	评估5分钟内深度学习超分辨率3T膝关节MRI在儿童青少年中的诊断性能	首次在儿童青少年中验证结合六倍并行成像和同步多层采集的深度学习超分辨率快速MRI技术	回顾性研究，样本量有限(44例)，年龄范围较窄(9-17岁)	确定快速深度学习超分辨率膝关节MRI的诊断性能	患有膝关节疼痛的儿童和青少年患者	医学影像	膝关节疾病	深度学习超分辨率MRI，并行成像(PIx3)，同步多层采集(SMSx2)	深度学习	MRI影像	44名儿童和青少年(24名男孩，平均年龄15±2岁)	NA	超分辨率网络	灵敏度, 特异性, 准确率, AUC, 组内相关系数	NA
17	2025-10-25	Deep Learning Reconstruction for 7T MP2RAGE and SPACE MRI: Improving Image Quality at High Acceleration Factors 2025-Oct-23, AJNR. American journal of neuroradiology DOI:10.3174/ajnr.A8841 PMID:40393739	研究论文	本研究评估了基于深度学习的图像重建技术在7T脑部MRI中的性能表现	首次将深度学习重建技术应用于超高场7T MRI的MP2RAGE和SPACE序列，实现了传统方法难以达到的高加速因子	回顾性研究设计，样本量相对有限（60例患者）	评估深度学习重建技术在7T MRI中的图像质量改善效果	脑部MRI图像	医学影像分析	NA	MP2RAGE, SPACE FLAIR MRI序列	深度学习	医学影像	60例患者（30例MP2RAGE数据，30例SPACE FLAIR数据）	NA	NA	图像质量评分, 对比噪声比, 噪声水平, 伪影评估	NA
18	2025-10-25	Deep Learning Accelerates the Development of Antimicrobial Peptides Comprising 15 Amino Acids 2025-Oct, Assay and drug development technologies IF:1.6Q3 DOI:10.1089/adt.2025.011 PMID:40139786	研究论文	利用深度学习加速由15个氨基酸组成的抗菌肽的开发	NA	NA	加速抗菌肽的开发	由15个氨基酸组成的抗菌肽	机器学习	NA	NA	深度学习	NA	NA	NA	NA	NA	NA
19	2025-10-25	ProtoECGNet: Case-Based Interpretable Deep Learning for Multi-Label ECG Classification with Contrastive Learning 2025-Aug-12, ArXiv PMID:40395940	研究论文	提出ProtoECGNet原型深度学习模型用于可解释的多标签心电图分类	结合原型推理和对比学习，为多标签心电图分类提供基于案例的可解释性，并设计了适用于多标签学习的原型损失函数	NA	开发可解释的深度学习模型用于心电图多标签分类	心电图信号	医疗人工智能	心血管疾病	心电图分析	CNN	时间序列数据，图像数据	PTB-XL数据集的所有71个标签	NA	1D CNN, 2D CNN, 多分支架构	NA	NA
20	2025-10-25	Cell-APP: A generalizable method for cell annotation and cell-segmentation model training 2025-Aug-04, bioRxiv : the preprint server for biology DOI:10.1101/2025.01.23.634498 PMID:39896521	研究论文	提出一种名为Cell-APP的自动化细胞标注和分割模型训练方法	通过结合透射光和核荧光图像实现自动化高质量训练数据生成，支持创建细胞系特异性和多细胞系分割模型	NA	开发自动化细胞标注和分割模型训练方法以加速高通量显微镜数据分析	显微镜图像中的细胞	计算机视觉	NA	透射光成像、核荧光成像	Vision Transformer	显微镜图像	NA	NA	Vision Transformer	NA	NA