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关键词： 细胞型脉冲神经P系统   航迹规划   多无人机   灰狼优化算法  

摘要： 针对复杂三维环境下多无人机无法在可接受的精度和时间范围内估计飞行轨迹的问题,将膜系统与灰狼优化算法相结合,提出一种融入细胞型脉冲神经P系统结合灰狼优化的多无人机航迹规划算法(CSP-GWO)。依赖膜系统架构模拟多无人机并行工作场景,依赖并行性功能模拟灰狼优化器社会层次结构和行为;在灰狼优化器中引入新型分层运算符的模糊变体,用来模拟算法狩猎过程以增强算法探索性,保证收敛速度;在IEEE CEC基准函数上进行了测试,验证了所提算法的择优性和鲁棒性。CSP-GWO分别在3个不同规模的无人机数量中规划了一条更可行、更稳定的轨道路径,在确保航迹代价最小的同时,具有更短的仿真时间,验证了其在多无人机航迹规划问题中的有效性。

关键词： 蜣螂算法   主动并行双边搜索   自然衰减种群优化法   选择边界收敛策略  

摘要： 针对蜣螂算法在无人机航迹规划中存在的种群多样性匮乏、收敛迟缓和全局探索力不足等问题,提出了一种融合多策略的更优蜣螂优化算法(BDBO).该算法将动态学习的佳点集初始化、基于时间选择的主动并行双边搜索、自然衰减种群机制及融合Sigmoid的边界收敛策略嵌入航迹规划全过程:在全局阶段迅速扩大可行航迹空间,在局部阶段精细调整航迹最优点,从而同步提升收敛速度与求解精度.以航迹长度、飞行安全、平滑度及高度代价的加权和为目标函数,在CEC2017及三维山地环境进行验证.结果表明:BDBO所得航迹的适应度值较对比的四种算法平均降低19.47%、25.51%、20.85%和3.97%,充分证明了BDBO在无人机三维航迹规划中的有效性与优越性.

关键词： 细胞衰老   组织损伤   免疫疗法   衰老相关分泌表型   炎症   综述  

摘要： 背景:细胞衰老在组织损伤修复中的作用逐渐受到关注。衰老细胞的积累不仅影响机体正常生理功能,还可能加剧炎症反应和纤维化,进而加速衰老进程。近年来,清除衰老细胞在组织修复中的潜在治疗价值成为研究热点。目的:综述细胞衰老在组织损伤修复中的双重作用,并探讨衰老细胞清除策略在延缓衰老过程和促进组织损伤修复中的应用前景。方法:作者以“Senolytics,aging,senescence,treatment,clearance,tissue injury”为英文检索词,在PubMed数据库检索截至2025年5月的相关文献,通过阅读文章标题及摘要进行初步筛选,排除研究内容无关、观点陈旧或重复性较强的文献,最后通过精读及泛读筛选出137篇相关文献进行分析。结果与结论:细胞衰老是机体衰老的重要标志之一,衰老细胞会分泌衰老相关分泌表型因子,影响局部组织修复和再生。衰老细胞的清除可以减轻慢性炎症、促进组织功能的恢复,延缓衰老相关疾病的发生。目前衰老细胞清除策略包括非靶向清除策略和靶向清除策略,前者通过改变生活方式来延缓衰老,后者通过药物或转基因、基因编辑、重编程技术以及免疫疗法等选择性地清除衰老细胞,从而延缓衰老进程。

关键词： 纤维化   组织损伤修复   细胞外基质   成纤维细胞   肌成纤维细胞   纤维化相关细胞   纤维化相关通路   抗纤维化治疗  

摘要： 背景:纤维化是一种组织愈合反应异常调节的结果,主要以纤维化病灶处成纤维细胞的异常增殖和细胞外基质过度沉积为特征,包括肝脏、肾脏、心脏、肺脏和皮肤在内的几乎所有器官都可能发生纤维化。目的:归纳总结肝脏纤维化、肾脏纤维化、心脏纤维化、肺脏纤维化等与纤维化相关的疾病,重点研究纤维化中主要的异常细胞、异常信号通路和治疗方式。方法:检索PubMed数据库和中国知网,英文检索词为“fibrosis,fibroblasts,fibrotic organs,extracellular matrix,tissue repair,inflammatory response”,中文检索词为“纤维化,成纤维细胞,纤维化器官,细胞外基质,组织修复,炎症反应”。按照纳入和排除标准对文献进行筛选,最终纳入200篇文献进行综述分析。结果与结论:纤维化中主要的异常细胞有免疫细胞(巨噬细胞、中性粒细胞、淋巴细胞等)、成纤维细胞、上皮细胞、内皮细胞,其中成纤维细胞在纤维化的进程中发挥重要作用。纤维化中主要的异常通路包括转化生长因子β信号通路、Wnt/β-连环蛋白信号通路、Notch信号通路、Toll样受体4/髓样分化因子88/核因子κB信号通路、Hippo/Yes相关蛋白信号通路,它们的异常激活或失活调控纤维化的发生发展。表观遗传修饰(DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA调控)调控纤维化的进程。抗纤维化治疗可采取药物、细胞和基因治疗3种方式,靶向相关信号通路以抑制成纤维细胞的持续激活也可通过调节细胞外基质沉积减轻纤维化,改善组织器官功能。

关键词： 全覆盖路径规划   生物神经网络   核矩阵   卷积计算  

摘要： 针对农业领域机器人的全覆盖路径规划方法对于远小于车身面积的障碍物处理方式过于简单,对全覆盖率产生了显著影响的问题,以差动底盘收获机为研究对象,提出了一种基于“T”形核函数的精细化路径规划方法。首先,创新性地构建了“T”形核函数,将收割机所占据的网格离散化为“T”形核矩阵,从而更精确地考虑了收割机的几何特征;其次,通过机器人车身核矩阵与神经网络工作空间之间的卷积运算,实现了机器人动作在工作空间网格中的精细化划分,基于卷积计算结果,系统可准确判断收获机的下一步路径,直至完成对整个作业区域的全覆盖;最后,引入了遇障后退避让机制,通过精细化绕行策略有效规避障碍物,使规划路径更加符合实际作业需求且路径长度更优。为验证方法的有效性,通过Matlab平台进行了仿真实验,结果表明,与基于生物激励的神经网络算法相比,此方法的全覆盖率提升了2.34个百分点,同时路径长度缩短了2.968 m。该研究成果可为智能农机在复杂环境中的高效作业提供有力的技术支持。

关键词： 可募集生物材料   细胞招募   生长因子识别   细胞调控   组织修复   生物材料  

摘要： 背景:生物募集组织修复材料通过精准调控细胞迁移、分化,促进组织修复与再生,从而推动再生医学应用。目的:总结生物募集组织修复材料在再生医学领域中的研究现状。方法:由第一作者检索中国知网、PubMed数据库中收录的文章,文献检索时限为2010年1月至2025年3月,以“生物材料,募集,修复,成骨,软骨,血管”为中文检索词,以“biomaterials,recruitment,repair,osteogenesis,cartilage,vascularization”为英文检索词,最终选取符合标准的90篇文献进行综述。结果与结论:在组织修复领域内,生物募集组织修复材料的核心优势在于精确控制细胞迁移、增殖行为及生长因子活性,这类材料优化生长因子的时空释放模式与信号通路激活效率,以及创面定向迁移的速度,相比传统材料可显著提升组织再生速率。在设计层面,调整材料的亲疏水性、降解速率及力学模量,可确保植入物与组织的力学适配性及安全降解。在功能化方面,采用精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸肽、肝素等亲和分子进行表面修饰,赋予材料特异性结合整合素受体或固定生长因子的能力,直接增强靶细胞黏附效率并延长生长因子局部作用时间。凭借可控的降解-再生匹配性、高效的空间引导能力及低免疫原性,生物募集组织修复材料为骨缺损、血管再生等难题提供了新工具,并拓展至神经、软骨等复杂组织再生领域。

关键词： 干细胞   外泌体   工程化外泌体   口腔   牙髓再生   牙周再生   颅骨再生   唾液腺再生  

摘要： 背景:干细胞在口腔组织再生中显示出巨大潜力,但面临免疫排斥和肿瘤形成等挑战。外泌体是细胞分泌的纳米级细胞外囊泡,免疫原性降低,肿瘤风险减小,而且保留了干细胞的功能,如促进血管生成和组织修复等。目的:综述外泌体在口腔组织再生中的机制及作用,探讨外泌体工程策略及在口腔再生医学应用中的挑战和未来方向。方法:检索万方和PubMed数据库从建库至2025年发表的相关文献,以“干细胞,外泌体,牙髓再生,牙周再生”等为中文检索词,以“exosomes,stem cells,dentistry,regenerate”等为英文检索词进行检索,最终纳入94篇文献进行综述分析。结果与结论:(1)外泌体较干细胞免疫原性低、无致瘤风险、稳定性高且易储存运输,还可穿透致密组织定向传递,能规避干细胞治疗面临的伦理及免疫排斥等问题,是更安全有效的治疗选择;(2)外泌体在牙髓、牙周、颅面骨、唾液腺、神经和皮肤等口腔组织再生中成效显著,能通过多种机制促进组织修复与再生,展现出广阔的应用前景;(3)预处理、分离纯化、靶向修饰等工程化策略可强化外泌体功能,提升外泌体治疗潜力和临床可行性,但目前相关技术仍有局限,未来需进一步优化以推动外泌体的广泛应用。

关键词： 组织工程血管移植物   血管平滑肌细胞   无血清培养基   胶原蛋白   增殖   胎牛血清   生物材料  

摘要： 背景:在组织工程领域,利用平滑肌细胞进行三维培养来构建血管移植物具有重要意义。然而,当前广泛采用的含胎牛血清培养基存在道德、安全以及成分复杂性等潜在问题,可能影响实验结果,不利于血管移植物的临床应用。目的:选定一种成分明确的无血清培养基替代传统含血清培养基用于平滑肌细胞培养,评估无血清培养基用于构建组织工程血管的可行性。方法:采用组织块培养法分离培养牛胸主动脉平滑肌细胞,取第3-8代细胞用于后续实验。配制无血清培养基:含5 mg/mL牛血清白蛋白、50μg/mL L-抗坏血酸、0.4μg/mL胎球蛋白、15 ng/mL碱性成纤维细胞生长因子、15 ng/mL血小板源性生长因子BB和10μg/mL胰岛素-5.5μg/mL转铁蛋白-67ng/mL亚硒酸钠的DMEMF12培养基。①二维培养:将血管平滑肌细胞分4组培养,分别加入无血清培养基与含体积分数0%,5%,10%胎牛血清的DMEM F12培养基,观察细胞形态,通过CCK-8、EdU、CytoCube细胞计数仪、流式细胞仪检测细胞增殖情况,羟脯氨酸定量法检测总胶原蛋白含量,免疫荧光染色与qRT-PCR检测平滑肌细胞收缩表型标志物钙调蛋白1、α-平滑肌肌动蛋白表达,免疫印迹检测Ⅰ型胶原、Ⅲ型胶原表达,划痕实验检测细胞迁移。②三维培养:将血管平滑肌细胞接种于聚乙醇酸支架上分4组培养,分别加入无血清培养基与含体积分数0%,5%,10%胎牛血清的DMEM F12培养基,扫描电镜分析组织外部形态,苏木精-伊红与Masson染色观察组织形态,免疫荧光染色检测组织Ⅰ型/Ⅲ型胶原表达,羟脯氨酸定量法检测总胶原蛋白含量。结果与结论:①二维培养:倒置显微镜下可见0%血清培养组细胞密度最低、细胞体积较大,对比5%,10%血清培养组,无血清培养组细胞呈现更细长的梭形,细胞排列更规则。CCK-8、EdU、CytoCube细胞计数仪、流式细胞仪检测显示,无血清培养组细胞增殖少于10%血清培养组,多于0%,5%血清培养组。5%,10%血清培养组与无血清培养组钙调蛋白1、α-平滑肌肌动蛋白表达均低于0%血清培养组,细胞迁移能力强于0%血清培养组。无血清培养组总胶原蛋白含量高于其他3组。10%血清培养组、无血清培养组Ⅲ型胶原表达高于0%,5%血清培养组。②三维培养:扫描电镜下可见各组平滑肌细胞聚乙醇酸支架上形成了组织工程血管支架的早期组织,其中无血清培养基组组织中细胞外基质沉积最多。无血清培养基组组织中总胶原蛋白含量与Ⅰ型、Ⅲ型胶原表达显著高于其他3组。苏木精-伊红与Masson染色显示,除0%血清培养组外,其余3组均可见组织工程血管支架的形成。③结果表明,无血清培养基可促进体外血管平滑肌细胞的增殖、促进组织工程血管移植物的形成。

关键词： 膝关节假体松动   膝关节翻修   人工智能术前规划   骨缺损   疗效分析  

摘要： 背景:随着国内人工全膝关节置换的广泛应用,非感染性假体松动成为术后翻修的主要原因之一。针对复杂松动病例,传统翻修技术较为复杂,难度较高,而人工智能术前规划结合Sleeve延长杆与MBT假体的应用,为精准重建关节稳定性和力学对线提供了新的解决方案,有望改善翻修手术的长期效果。目的:探究人工智能术前规划辅助下采用Sleeve+延长杆结合MBT假体翻修治疗非感染性全膝关节假体松动的早中期临床疗效。方法:回顾分析江苏省中医院骨伤科2021年1月至2024年9月收治的17例全膝关节置换术后非感染性假体松动患者,其中男6例,女11例;年龄59-81岁,平均(72.06±6.10)岁;左侧8例,右侧9例;假体使用年限2-22年,平均(10.53±4.60)年;均为初次置换后翻修,翻修原因:假体周围骨溶解伴内衬磨损15例,股骨髁陈旧性骨折致假体松动1例,胫骨平台假体断裂1例;其中AORIⅡB型13例;AORIⅡA型4例。记录术前人工智能设计假体型号与术中实际应用型号,并进行对比分析;对比患者术前、术后1周及6,12个月的目测类比评分、美国膝关节协会膝关节评分、膝关节髋-膝-踝角及膝关节活动度,评估手术疗效。结果与结论:①除1例患者术后1个月切口愈合不良外,其余患者均恢复良好,未出现下肢深静脉血栓、感染、假体周围骨折、假体松动等不良事件;②随访时间6-41个月,平均(23.63±12.50)个月;至末次随访,2例患者活动后稍有酸胀不适,1例患者活动时有明显疼痛;③翻修治疗术后末次随访,患者静息痛、运动痛目测类比疼痛评分、患侧活动度、髋-膝-踝角、美国膝关节协会膝关节评分均较术前显著改善(P<0.01),差异均有显著性意义;④人工智能术前设计股骨髁及胫骨平台假体匹配率为85%,余组件匹配率为62%;⑤提示采用Sleeve+延长杆结合MBT假体进行非感染性膝关节翻修对于骨缺损严重的患者能够有效纠正关节力线、填补骨缺损、改善疼痛及膝关节活动度,提高患者生活质量,术后中早期疗效良好;人工智能术前规划总体上有助于提高手术准确性、降低翻修难度、减小风险,促进患者术后恢复。

关键词： 低空交通   多无人机   冲突消解   路径规划   动态风险地图  

摘要： 针对低空经济发展过程中无人机在城市复杂环境运行时面临的安全性、经济损失、社会影响及运行效率等挑战,提出了一种融合风险规避与组合策略的多无人机协同路径规划方法。首先,基于真实城市环境构建三维栅格地图,融合多源风险信息,建立了风险评估与动态风险地图模型;其次,针对单架无人机,基于动态风险地图改进路径规划算法,引导无人机主动规避高风险区域,实现了路径总风险与长度的协同最小化;再次,针对多无人机间的冲突问题,综合考虑冲突风险、路径长度、路径风险和剩余路程比等指标,构建无人机优先级计算模型,并制定组合冲突消解策略,实现了多无人机协同路径规划。试验结果表明:所提改进算法相较于Dijkstra算法、蚁群优化算法和粒子群优化算法,路径风险分别降低了6.59%、25.94%和20.24%,路径长度分别减少了9.80%、11.94%和9.54%;在多无人机协同规划中,所设计的组合冲突消解策略针对5、10、15架无人机不同规模场景,其计算耗时较路径重规划策略分别降低了24.56%、27.42%和36.42%,任务耗时较起点等待策略分别减少了2.83%、3.29%和4.09%。该方法可高效解决无人机间的冲突,最终生成兼具安全性与经济性的协同飞行路径。