大视场、单细胞分辨率的双光子与三光子显微镜用于深层和广域成像 研究背景与问题提出 多光子显微技术（Multiphoton Microscopy, MPM）是深组织成像的强大工具，尤其在活体脑功能研究中具有不可替代的地位。然而，传统的双光子显微镜（Two-Photon Microscopy, 2PM）虽然能够实现较大的成像视场（Field of View, FOV），但其成像深度通常局限于浅层皮质区域，难以穿透到大脑的深层结构。而三光子显微镜（Three-Photon Microscopy, 3PM）尽管可以实现更深的成像，但由于热损伤限制了激光重复率，导致其视场较小且成像通量较低。因此，如何在保持高分辨率的同时实现大视场（Large Field of View, LFOV）和深层成像，成为多...

图像合成在有限数据下的研究综述 研究背景与问题提出 近年来，深度生成模型（Deep Generative Models）在智能创作任务中取得了前所未有的进展，特别是在图像和视频生成、音频合成等领域。然而，这些模型的成功依赖于大量的训练数据和计算资源。当训练数据有限时，生成模型容易出现过拟合（Overfitting）和记忆化（Memorization）问题，导致生成样本的质量和多样性显著下降。这种限制对许多实际应用场景构成了挑战，例如医学影像生成、工业缺陷检测以及艺术品创作等。 为了应对这些问题，研究人员致力于开发能够在有限数据条件下生成高质量、多样化图像的新模型。尽管已有许多研究尝试解决这一问题，但目前尚缺乏系统性的综述来明确以下几点： 1. 有限数据下图像合成的定义、挑战及分类； 2. 对...

视觉皮层中的方向调谐增益控制机制研究 学术背景 视觉感知是一个复杂的神经过程，受到上下文环境的影响。其中，包围抑制（surround suppression）是一个重要的现象，它描述了当一个刺激被周围刺激包围时，其感知对比度会被减弱的现象。这一现象的神经机制在动物的电生理记录中已经得到广泛研究，表现为当中心刺激的周围存在其他刺激时，中心感受野（receptive field）的神经反应会减弱。然而，尽管已知包围抑制的强度受到中心与周围刺激特征相似性的影响，但关于这种方向调谐（orientation-tuned）的抑制如何影响视觉皮层的增益控制机制，仍然缺乏深入的研究。 本研究旨在探讨方向调谐的包围抑制如何影响早期视觉皮层中的对比度响应函数（contrast response function...

学术背景与研究动机 在牙科医疗保健领域，锥形束计算机断层扫描（CBCT, Cone Beam Computed Tomography）是一种广泛应用的三维成像技术。CBCT能够提供口腔的三维图像，尤其在对牙源性病变的诊断中表现出色。然而，CBCT图像的分割（segmentation）——即对图像中每个体素（voxel）标记出病变、骨骼、牙齿和修复材料——是一个关键且复杂的任务。目前，临床实践中主要依赖手动分割，这不仅耗时，还需要大量的专业知识。为了实现自动化分割，减少对大量手动标记数据的依赖，研究者们提出了结合口腔解剖知识的半监督学习方法。本文提出了一种新颖的“口腔解剖知识引导的半监督学习模型”（OAK-SSL, Oral-Anatomical Knowledge-Informed Semi...

改善胶质母细胞瘤治疗的成像、放疗、药物输送和治疗系统 学术背景 胶质母细胞瘤（Glioblastoma, GBM）是最常见且最具侵袭性的脑癌类型，其预后极差，患者的五年生存率不到10%。尽管几十年来在药物、放疗和手术方面进行了广泛的研究，但患者的生存期仅略有延长。目前的标准化疗方案是Stupp方案，即手术切除后结合放疗和替莫唑胺化疗。然而，Stupp方案仍然是一种姑息治疗，几乎所有患者在治疗后都会复发。因此，寻找更有效的治疗方法，尤其是通过医疗设备的创新来增强现有治疗方案，成为当前研究的重点。 本文旨在探讨如何通过改进成像技术、放疗设备、药物输送系统和治疗设备来提升胶质母细胞瘤的治疗效果。文章重点关注了如何通过医疗设备增强Stupp方案的疗效，以及如何通过直接针对肿瘤的治疗设备来改善患者预后...