醫(yī)學(xué)院本科生團(tuán)隊(duì)在第十屆全國(guó)大學(xué)生生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽中斬獲佳績(jī)
2025年第十屆全國(guó)大學(xué)生生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽于近日順利舉辦。經(jīng)過(guò)初賽階段的激烈角逐，由香港中文大學(xué)（深圳）醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)陳世雄教授指導(dǎo)的兩支本科生團(tuán)隊(duì)，憑借他們的卓越創(chuàng)新與辛勤努力，在此次大賽中取得優(yōu)異成績(jī)：一支隊(duì)伍榮獲全國(guó)三等獎(jiǎng)，另一支隊(duì)伍成功晉級(jí)全國(guó)總決賽。這兩支來(lái)自港中大（深圳）醫(yī)學(xué)院的團(tuán)隊(duì)在全國(guó)3000余支隊(duì)伍中脫穎而出，展現(xiàn)了醫(yī)學(xué)院學(xué)子卓越的創(chuàng)新能力和扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。晉級(jí)總決賽的本科生團(tuán)隊(duì)將于7月下旬參加全國(guó)總決賽，向更高獎(jiǎng)項(xiàng)發(fā)起沖擊。
第十屆全國(guó)大學(xué)生生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽由中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)主辦，西安交通大學(xué)（生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院）承辦，以“醫(yī)工交匯，數(shù)智賦能”為主題，緊密?chē)@學(xué)科前沿?zé)狳c(diǎn)，深度聚焦臨床應(yīng)用實(shí)踐，旨在引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)創(chuàng)新思維與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，推動(dòng)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展。此次大賽吸引了全國(guó)200余所高校近1萬(wàn)名選手組成的3000多個(gè)項(xiàng)目報(bào)名參賽。
競(jìng)賽分為初賽和決賽兩個(gè)賽程，共設(shè)六條賽道，港中大（深圳）醫(yī)學(xué)院的兩支獲獎(jiǎng)隊(duì)伍分別來(lái)自“醫(yī)工AI賦能賽”和“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)賽”兩條賽道。團(tuán)隊(duì)成員之間協(xié)同分工、配合默契，從項(xiàng)目的研究背景與意義、技術(shù)方案設(shè)計(jì)、創(chuàng)新點(diǎn)說(shuō)明與產(chǎn)品呈現(xiàn)等方面對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行了全面介紹和重點(diǎn)展示。在比賽過(guò)程中，他們充分展現(xiàn)了港中大（深圳）醫(yī)學(xué)院在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的教學(xué)實(shí)力和學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。
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獲獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)及項(xiàng)目介紹
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1、基于聽(tīng)覺(jué)腦干誘發(fā)電位（ABR）和模糊深度學(xué)習(xí)的聽(tīng)力損失智能診斷研究（全國(guó)三等獎(jiǎng)）
團(tuán)隊(duì)成員
李昊欣 2023級(jí) 醫(yī)學(xué)院 生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)本科生 厚含書(shū)院
朱承文 2023級(jí) 醫(yī)學(xué)院 生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)本科生 厚含書(shū)院
甘霖涌 2023級(jí) 數(shù)據(jù)科學(xué)學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)本科生 厚含書(shū)院
梅瑞景 2023級(jí) 醫(yī)學(xué)院 臨床醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生 祥波書(shū)院
唐 ? 政 2023級(jí) 醫(yī)學(xué)院 生物信息學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生 厚含書(shū)院
指導(dǎo)老師：
張柯博士（在站博士后）、陳世雄教授
項(xiàng)目介紹
在新生兒和兒童群體中，聽(tīng)力障礙的早期發(fā)現(xiàn)和干預(yù)至關(guān)重要。而目前臨床常用的聽(tīng)覺(jué)腦干誘發(fā)電位（ABR）篩查，往往依賴(lài)人工經(jīng)驗(yàn)判讀，費(fèi)時(shí)且易受環(huán)境噪聲及操作者水平影響，特別是對(duì)于接近正常/異常邊界的可疑樣本，診斷一致性和穩(wěn)定性不足。為應(yīng)對(duì)這一痛點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地融合了深度學(xué)習(xí)與模糊隸屬度理論，構(gòu)建出多特征融合的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)CBTFCNet。
模型構(gòu)建
采用 CNN + BiLSTM + Transformer 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，充分挖掘ABR波形的時(shí)序與空間特征；引入連續(xù)小波變換（CWT）模塊，提取時(shí)頻域信息，有效抵抗噪聲干擾；設(shè)計(jì)模糊注意力機(jī)制，結(jié)合模糊隸屬度函數(shù)，顯著提升對(duì)“邊界模糊”樣本的識(shí)別能力；多分支特征融合，輸出聽(tīng)力狀態(tài)二分類(lèi)結(jié)果及對(duì)應(yīng)概率，更直觀(guān)、更可靠。
應(yīng)用前景
團(tuán)隊(duì)所提出的模型在新生兒快速聽(tīng)力篩查中具有極大的潛力和應(yīng)用價(jià)值，能幫助臨床人員在短時(shí)間內(nèi)完成穩(wěn)定、可靠的智能判讀，降低漏診、誤診風(fēng)險(xiǎn)。未來(lái)，我們還將繼續(xù)優(yōu)化模型在更多真實(shí)場(chǎng)景下的適配能力，推動(dòng)人工智能技術(shù)為兒童聽(tīng)力健康保駕護(hù)航。
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2、AI賦能家用可穿戴式癲癇實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（晉級(jí)全國(guó)總決賽）
團(tuán)隊(duì)成員
蘭雨禾 2023級(jí) 醫(yī)學(xué)院 臨床醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生 道揚(yáng)書(shū)院
謝昊霖 2023級(jí) 醫(yī)學(xué)院 生物信息學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生 逸夫書(shū)院
秦 ? 睿 2023級(jí) 數(shù)據(jù)科學(xué)學(xué)院 數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專(zhuān)業(yè)本科生 厚含書(shū)院
張寶文 2024級(jí) 數(shù)據(jù)科學(xué)學(xué)院 數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專(zhuān)業(yè)本科生 祥波書(shū)院
指導(dǎo)老師：
陳潤(rùn)禧（在讀碩士）、陳世雄教授
項(xiàng)目介紹
本項(xiàng)目聚焦腦機(jī)接口技術(shù)在癲癇診療領(lǐng)域的臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用，致力于打造可產(chǎn)業(yè)化的醫(yī)療級(jí)癲癇監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)系統(tǒng)。團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一款可穿戴閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)（U盤(pán)大小），可通過(guò)實(shí)時(shí)EEG監(jiān)測(cè)和tDCS電刺激調(diào)控腦部神經(jīng)活動(dòng)。通過(guò)云端平臺(tái)整合腦電、視頻行為及音頻數(shù)據(jù)，采用1D-CNN-BiLSTM混合模型分析多模態(tài)信號(hào)并實(shí)現(xiàn)癲癇的精準(zhǔn)檢測(cè)和預(yù)警，并結(jié)合SHAP算法可視化特征貢獻(xiàn)度，提升醫(yī)生信任度。該項(xiàng)目整合了小型化硬件、可解釋深度學(xué)習(xí)算法與閉環(huán)tDCS刺激模塊，實(shí)現(xiàn)采集-診斷-干預(yù)的完整技術(shù)鏈閉環(huán)，從而可突破傳統(tǒng)EEG檢測(cè)周期長(zhǎng)、依賴(lài)性強(qiáng)、成本高等局限性。本項(xiàng)目以“醫(yī)療級(jí)精度+消費(fèi)級(jí)便捷”為核心定位，致力于為醫(yī)療機(jī)構(gòu)與家庭場(chǎng)景提供普惠化、高性能的可穿戴腦電診療服務(wù)。
硬件系統(tǒng)
團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)自研的可穿戴閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)是一款集高性能與便攜性于一體，專(zhuān)為腦科學(xué)研究、神經(jīng)調(diào)控和神經(jīng)疾病診療（如癲癇檢測(cè)和預(yù)警）而設(shè)計(jì)的創(chuàng)新型研究工具。該設(shè)備采用16通道超低噪聲腦電采集技術(shù)，噪聲水平低至1μVpp，確保在復(fù)雜環(huán)境下依然能夠精準(zhǔn)捕捉微弱的腦電信號(hào)，同時(shí)支持經(jīng)顱電刺激功能，通過(guò)腦電的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與反饋實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的神經(jīng)調(diào)控。該設(shè)備以超小型尺寸（僅4.2cm × 2.3cm）和輕量化設(shè)計(jì)為特色，僅U盤(pán)大小，佩戴舒適且便于攜帶，內(nèi)置高性能鋰電池可持續(xù)工作超過(guò)12小時(shí)，適合長(zhǎng)時(shí)間的患者健康數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。
軟件算法模型
軟件系統(tǒng)通過(guò)多模態(tài)融合與可解釋AI技術(shù)，實(shí)現(xiàn)癲癇的精準(zhǔn)預(yù)警與智能識(shí)別。云端平臺(tái)整合腦電信號(hào)（EEG）、視頻行為及音頻數(shù)據(jù)，構(gòu)建全面的患者監(jiān)測(cè)體系。系統(tǒng)采用1D-CNN-BiLSTM混合深度學(xué)習(xí)模型，對(duì)多源信號(hào)進(jìn)行高效特征提取與時(shí)序建模，并引入SHAP算法對(duì)關(guān)鍵特征的貢獻(xiàn)度進(jìn)行可視化解釋?zhuān)@著提升醫(yī)生對(duì)AI判斷的信任度。經(jīng)過(guò)臨床數(shù)據(jù)測(cè)試，系統(tǒng)在發(fā)作預(yù)測(cè)、病灶定位及實(shí)時(shí)干預(yù)等方面表現(xiàn)優(yōu)異，整體準(zhǔn)確率優(yōu)于行業(yè)平均水平。其創(chuàng)新的多模態(tài)分析框架，可模仿有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生的真實(shí)讀圖方式，進(jìn)一步增強(qiáng)了在復(fù)雜臨床場(chǎng)景下的魯棒性與適應(yīng)性。
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指導(dǎo)老師簡(jiǎn)介
陳世雄教授現(xiàn)任香港中文大學(xué)（深圳）醫(yī)學(xué)院副教授、博士生導(dǎo)師、校長(zhǎng)學(xué)者，專(zhuān)注于神經(jīng)電生理信號(hào)（如腦電EEG和肌電EMG）的新型傳感、可穿戴系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及其臨床轉(zhuǎn)化研究，致力于通過(guò)可穿戴系統(tǒng)與人工智能AI模型的深度融合，推動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的早期診斷和及時(shí)干預(yù)。曾任中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院教授，并主導(dǎo)了神經(jīng)信息技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室及深圳市神經(jīng)康復(fù)工程實(shí)驗(yàn)室等工作。作為腦機(jī)工程和神經(jīng)康復(fù)領(lǐng)域的專(zhuān)家，主持了多項(xiàng)國(guó)家級(jí)及省市級(jí)科研項(xiàng)目，在A(yíng)dvanced Materials、IEEE Transactions on Biomedical Engineering、Journal of Biomedical and Health Informatics等頂刊發(fā)表論文130余篇，曾獲中國(guó)科學(xué)院朱李月華優(yōu)秀導(dǎo)師獎(jiǎng)等多項(xiàng)榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。
