浅覆土盾构穿越潮汐河流地层变形规律

当前中国城市轨道交通发展迅速,地铁开挖下穿越潮汐河流面临诸多风险。为研究浅覆土盾构穿越潮汐河流的地层变形规律,以青岛地铁四号线盾构法穿越某浅覆土潮汐河流为依托,重点考虑河流的潮汐变化,结合工程中采用的注浆压力、工作面压力等施工参数,运用数值模拟的手段建立了更加符合实际情况的起伏地层,进而对地层变形规律开展研究。研究发现河底地层变形与河道水位深度呈正相关;涨潮和退潮时的地层横向沉降曲线形状存在差异且最大沉降量相差达50%;隧道掘进在时间效应上的地表沉降可分为4个阶段,需加强对中期盾构开挖及加固阶段的监测频率。

3D生物打印甲基丙烯酰化明胶水凝胶支架促进软骨下骨缺损的修复

背景:软骨下骨在关节正常生理活动中发挥着重要作用,一旦损伤就难以修复,而传统的骨水泥和自体骨移植治疗方式存在一定的局限性。目的:探讨以骨髓间充质干细胞或软骨祖细胞作为种子细胞,利用3D生物打印技术将其包封于甲基丙烯酰化明胶水凝胶支架中修复软骨下骨缺损的有效性。方法:利用纤连蛋白分选获得兔软骨祖细胞,利用全骨髓贴壁法获得兔骨髓间充质干细胞,对比两种细胞的增殖能力及成骨、成软骨、成脂分化能力。通过3D生物打印技术分别制作负载骨髓间充质干细胞与软骨祖细胞的甲基丙烯酰化明胶水凝胶支架,成骨诱导培养后,活死染色分析支架中的细胞存活率,qRT-PCR检测支架的成骨基因表达。在16只新西兰大白兔双侧膝关节处制备直径5 mm、深度5 mm的软骨下骨骨缺损,分4组,A组不做处理,B组植入甲基丙烯酰化明胶水凝胶支架,C组植入负载骨髓间充质干细胞的水凝胶支架,D组植入负载软骨祖细胞的水凝胶支架,术后6,12周进行骨缺损区Micro-CT扫描与组织学观察。结果与结论:(1)骨髓间充质干细胞的增殖能力及成骨和成脂分化能力强于软骨祖细胞,成软骨分化能力弱于软骨祖细胞;(2)水凝胶支架中的两种细胞均表现出良好的生存能力,并且支架中骨髓间充质干细胞的成骨相关基因骨钙素、骨桥蛋白、Runx-2 mRNA表达均高于软骨祖细胞(P<0.05);(3)动物体内修复实验Micro-CT扫描显示,C组骨组织形成最多,术后12周可见骨小梁结构形成,新生骨形态与周围的天然松质骨类似;A、B组新生骨组织最少;番红快绿结果显示,术后6周时,仅C、D组软骨下骨区域有少量新骨生成;术后12周时,A、B组开始有骨基质生成,C组显示出软骨下骨的大量修复且新骨生成量多于D组;(4)结果表明,骨髓间充质干细胞与3D生物打印的甲基丙烯酰化明胶水凝胶是适合于骨组织工程的种子细胞与支架材料。

基于状态机控制的硬件Page Walk方案与实现

在现代微处理器中,虚实地址代换一般处于Cache访问的关键路径上,旁路转换缓冲(TLB)作为虚实地址代换的专用缓冲,用于提高虚实地址代换的速度。当不命中TLB时,需要逐级查找页表以获取代换后的物理地址。论文提出一种基于状态机控制的硬件自动查找页表并装填TLB的方案,并给出具体实现;同时,结合页表结构Cache,对状态机进行优化,进一步提升硬件查找页表的速度,降低TLB Miss的处理开销。

大鼠关节软骨来源祖细胞的分离鉴定及成软骨分化

背景:关节软骨来源祖细胞具有较强的软骨分化能力,同时其成骨分化能力有限,但是经过扩增后其细胞特性是否会发生改变及如何改变目前仍没有相关报道。目的:观察不同代次关节软骨来源祖细胞增殖、成骨和成软骨能力的改变情况,并与骨髓间充质干细胞相比较。方法:利用纤连蛋白分选从关节软骨细胞中获得关节软骨来源祖细胞。通过克隆形成实验和CCK-8实验观察关节软骨来源祖细胞增殖能力改变;通过茜素红染色和成骨相关基因表达观察关节软骨来源祖细胞和骨髓间充质干细胞成骨分化潜能的变化;通过Ⅱ型胶原免疫组化染色和成软骨相关基因表达观察关节软骨来源祖细胞和骨髓间充质干细胞成软骨分化潜能的变化。结果与结论:①通过纤连蛋白分选可从关节软骨细胞中获得具有干细胞特性的关节软骨来源祖细胞,其具有较强增殖能力以及成骨、成软骨分化潜能;②CCK-8和克隆形成实验结果显示随着细胞代次的增加,关节软骨来源祖细胞增殖能力略有下降;③骨髓间充质干细胞具有较强的成骨分化潜能,并且随着细胞扩增未有明显改变,成软骨分化潜能随着细胞扩增逐渐降低;④关节软骨来源祖细胞具有较强的成软骨潜能,并且随着细胞扩增未有明显改变,成骨分化潜能随着细胞扩增逐渐降低;⑤结果表明,关节软骨来源祖细胞的成骨潜能明显低于骨髓间充质干细胞并且随着细胞扩增逐渐减低,成软骨潜能高于骨髓间充质干细胞并且随着细胞扩增成软骨能力未有明显改变,说明关节软骨来源祖细胞可能是一种更加理想的软骨组织工程种子细胞。

基于指令距离的存储相关性预测方法

存储相关性预测对于减少存储相关性冲突、提高微处理器性能具有十分重要的作用。针对传统相关性预测器硬件开销大、可实现性较差的缺点,通过对存储相关性的局部性分析,提出了一种基于指令距离的存储相关性预测方法。该方法充分利用了发生存储相关性冲突的指令在指令距离上的局部性,预测冲突指令的指令距离,进而控制部分访存指令的发射时机,大大减少了存储相关性冲突的次数。实验结果表明,在硬件开销约为1 KB的情况下,使用基于指令距离的相关性预测器后,每个时钟周期平均执行的指令数可以提高1.70%,最高可以提高5.11%。在硬件开销较小的情况下,较大程度提高了微处理器的性能。

基于双倍步长数据流的硬件预取机制

硬件数据预取技术可以有效提升处理器的访存性能,但传统流预取策略存在预取不及时的问题。为此,提出一种双倍步长流预取策略,并设计对应的预取部件结构。预取部件自动检测数据流的固定步长并将该步长扩大为原有的2倍,以计算预取地址。实验结果表明,加入该预取部件后,运行SPEC2006测试集的整数应用与浮点应用时,处理器性能最高可分别提升45%与57%,针对Cache Miss率较高的应用,该预取部件可以有效隐藏访存延时。

自适应存储相关性预测器

访存指令的乱序执行会导致存储相关性冲突。存储相关性预测技术能够减少相关性冲突,提升处理器性能。已有学术研究工作普遍存在硬件开销大、实现复杂度高的不足;商业处理器中的存储相关性预测技术虽然实现简单,但又存在不具有自适应性或不利于利用指令并行性等问题。设计了一种简单、高效的存储相关性预测器SMDP,它具有自适应、易实现、充分利用指令并行性等优点。实验表明,SMDP能有效提高处理器性能,在与实际处理器接近的较小指令窗口配置下,与盲预测机制相比,平均性能提高0.7991%,最高可达4.9225%。