太极拳对慢性疲劳综合征患者镜像同伦功能连接的影响

目的 基于功能磁共振成像(fMRI)技术,对比太极拳训练前后患者大脑镜像同伦功能连接(VMHC)的变化,探讨太极拳治疗慢性疲劳综合征(CFS)的中枢效应机制。方法 招募CFS患者25例(试验组)及健康受试者27例(对照组),均接受1个月的太极拳训练,比较2组36项健康调查简表(SF-36)得分变化及VMHC改变。结果 训练前,试验组SF-36各项得分均显著低于对照组(P<0.001),双侧枕下回、中央旁小叶、舌回、岛叶、颞上回等脑区的VMHC减弱。训练后,试验组SF-36各项得分均显著升高(P<0.001),双侧枕下回、颞上回、楔前叶、中央旁小叶等脑区的VMHC显著增强且全脑VMHC差值与SF-36中精力得分差值呈正相关(r=0.456,P=0.025);对照组SF-36中部分得分显著升高(P<0.05),未见VMHC显著变化的脑区。结论 太极拳能够有效提升CFS患者的生活质量,这种改变可能与枕下回、颞上回、楔前叶、中央旁小叶等脑区的功能连接增强有关。

静息态脑镜像同伦连接在共同性外斜视患者中的应用

目的基于体素镜像同伦连接(VMHC)方法,针对共同性外斜视(CE)患者进行小脑半球同伦功能连接的研究,为CE神经发病机制提供一定的参考依据。方法纳入2021年10月至2022年10月在江西省人民医院眼科就诊的CE患者36例为研究组(CE组),同期从社会招募的与CE组患者年龄、性别相匹配的36例健康志愿者为对照组(HC组)。两组受试者均进行3.0T功能性磁共振扫描,应用DPABI_V4.0软件及SPM8对磁共振数据进行处理,比较两组受试者不同脑区之间存在的VMHC值的差异。结果与HC组相比,CE组受试者的双侧小脑的6区、8区、9区和小脑蚓部2区的VMHC值明显降低,差异均有统计学意义(均为P<0.05)。从小脑区域VMHC值的差异模式图中可以看出,与HC组相比,CE组受试者在小脑6区、8区、9区及小脑蚓部2区VMHC值差异显著,特别是小脑9区的VMHC差异值最为显著。结论小脑半球的功能改变在CE的发病过程中起着重要的作用,特别是双侧小脑半球9区,可能与眼位体素控制能力和融合功能密切相关。

基于同伦分析方法和神经网络的复杂腐蚀缺陷海底管道屈曲压力计算方法

针对含复杂形状腐蚀缺陷海底管道屈曲压力计算难的问题,本研究中采用同伦分析方法对含复杂腐蚀缺陷海底管道的屈曲压力进行了计算,并用有限元方法进行了对比验证,进而根据计算结果提出了基于神经网络模型的海底管道屈曲压力的计算方法。结果显示:同伦分析方法可以有效、准确地计算含复杂腐蚀缺陷海底管道的屈曲压力,在相同情况下抛物线形腐蚀管道的临界屈曲压力大于椭圆形管道的临界屈曲压力。基于神经网络模型的腐蚀海底管道屈曲压力计算方法具有良好的泛化性能,可以很好地应用于工程现场的计算。

基于自适应变步长同伦法的循环流程收敛算法

包含循环流股的流程模拟面临初值难给定和传统算法收敛困难的问题。针对该问题提出了自适应变步长同伦算法,通过自适应调整同伦参数步长处理中间过程收敛失败的情形,提高收敛效率,并采用回溯线搜索法将迭代变量限制在定义域内,以提升算法的鲁棒性。构建了基于直接迭代法、Wegstein法、Broyden法和牛顿法的同伦算法,分析了同伦参数和辅助函数的影响。以淤浆法工艺生产高密度聚乙烯作为案例,模拟结果表明同伦算法可以提高模型在不同工况下的收敛性。商业流程模型软件Aspen Plus内置的求解器最高仅在21%测试工况下可以获得可行解,而同伦算法收敛案例占比可达88%。

基于脑镜像同伦功能连接和以双侧距状沟为种子点功能连接观察早盲青少年静息态功能MRI改变

目的利用体素镜像同伦功能连接(VMHC)和基于种子点的功能连接方法研究早盲青少年静息态下的大脑半球间及选定种子点与全脑其他脑区的功能连接变化。资料与方法招募2015年6—8月广州市盲人学校的早盲青少年23例及性别、年龄相匹配的正常视力青少年志愿者21例,对所有受试者进行颅脑静息态功能MRI扫描,计算并比较两组VMHC值。以VMHC具有显著差异的脑区作为种子区,计算并比较其与全脑所有体素之间的功能连接。结果与正常视力青少年志愿者相比,早盲青少年组双侧距状沟为peak点的枕叶视觉皮层和双侧小脑半球、右侧颞下回VMHC显著减低(FDR校正,P<0.05)。早盲青少年组双侧距状沟(VMHC显著减低脑区)与右侧楔叶及右侧中扣带回功能连接减低,而双侧距状沟与右侧小脑半球Crus1功能连接增强(FDR校正,P<0.05)。结论早盲青少年以初级视觉皮质为主的双侧视觉皮层半球间及其与多个脑区的功能连接出现异常,提示初级视觉中枢与其他感知觉皮层的协调功能异常,可能与视觉缺失引起的脑结构与功能重塑有关。

产后女性脑镜像同伦功能连接改变的静息态fMRI研究

目的基于体素镜像同伦连接(voxel-mirrored homotopic connectivity,VMHC)方法研究产后女性和未育女性大脑中同位点之间的功能连接差异,探索产后女性脑功能变化。材料与方法收集39名初次生育完后的女性和26名未育女性的静息态功能磁共振成像(resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI)数据及结构像数据进行VMHC分析,并采用双样本t检验分析组间VMHC差异。同时收集两组人口统计学数据和人际反应指针量表(Interpersonal Reactivity Index-C,IRI-C)评分。结果IRI-C量表分析发现产后女性和未育女性在共情关心上存在显著性差异(P<0.001)。与未育女性组相比,产后女性组在双侧梭状回、海马旁回、额中回、额内侧回、中央前回、壳核和豆状核等脑区的VMHC值表现出显著降低(FDR校正,体素水平P<0.001,团块水平P<0.05,双尾),在双侧楔前叶、顶上小叶和顶下小叶的VMHC值显著增加(FDR校正,体素水平P<0.01,团块水平P<0.05,双尾)。结论初次生育后的女性部分脑区半球间功能连接发生改变,这可能是女性为产后期间的养育行为做出的适应性变化。

不同病程颞叶癫痫患者体素镜像同伦连接分析

目的 基于体素镜像同伦连接(VMHC)探索不同病程的颞叶癫痫患者的两侧半球间的功能同伦变化。方法 招募20例短病程的颞叶癫痫患者(TLE-SD组)、27例长病程的颞叶癫痫患者(TLE-LD组)及人口学资料相匹配的30名健康受试者(HC组),所有参与者均完成了功能磁共振扫描及神经心理学的评估。基于体素镜像同伦连接分析得到TLE-SD组与HC组、TLE-LD组与HC组显著变化的脑区,然后基于两次比较的不同脑区的VMHC值进行两独立样本t检验,提取患者组异常脑区的VMHC值并与量表分数进行相关分析。结果 相比于HC组,TLE-SD组的壳核及前扣带回的VMHC值降低,而TLE-LD组的壳核、前扣带回、颞上回及额上回的VMHC降低。与TLE-SD组相比,TLE-LD组的颞上回的VMHC值显著降低(t=2.918,P=0.033)。相关分析显示TLE-LD组壳核的VMHC值与蒙特利尔认知评估(MoCA)分数呈正相关(r=0.442,P=0.021)。结论 颞叶癫痫患者两侧半球间功能同伦受到损害,并且这种损害可能在长病程患者中表现更加严重,颞叶癫痫患者认知受损可能与双侧半球间异常的功能同伦相关。

二级齿轮非线性动态特性同伦摄动法分析

考虑时变啮合刚度、脱齿、各级齿轮啮合间的耦合关系,建立了二级齿轮传动机构的刚柔混合模型,采用同伦超越摄动法分析了机构的非线性动态特性,得到了二级齿轮机构主共振、超谐共振和亚谐共振的频响表达式。与多尺度法不同,同伦法的分析精度不受脱齿程度的影响。与数值积分结果的对比表明,在脱齿率达到30%以上时,同伦法较多尺度法具有明显的计算精度优势。该研究为复杂齿轮传动机构的非线性动态特性分析提供了更为精确的理论分析方法。

基于同伦延拓的冗余机械臂逆运动学优化算法研究

目的针对偏置冗余机械臂的逆运动学,采用传统数值法存在依赖初始值、奇异位姿收敛性差等问题,提出一种改进数值法。方法首先将非线性方程组转化为同伦方程组,引入同伦延拓算法能够有效避免依赖初始值的问题,同时能够获取逆运动学解空间。然后考虑奇异位姿,将同伦方程组转化为最小二乘问题,采用Levenberg Marquardt算法对同伦方程组进行路径追踪,以获取逆运动学解空间。最后将关节极限避免问题映射为解空间优化问题,引入二进制改进粒子群优化算法,获得最优逆运动学解。结果实验结果表明,相较于传统数值法,文中所提数值法针对逆运动学求解具有更高的收敛率、更快的收敛速度,同时二进制改进粒子群算法能够有效避免关节极限问题。结论采用文中所提数值法求解逆运动学的精度较高,能够满足实时性要求,对于机械臂用于包装作业具有一定的理论意义和工程应用价值。

非线性薛定谔方程解的同伦分析

同伦分析法是一种求解非线性演化方程的有效方法,本文研究了非线性薛定谔方程的同伦分析解。通过将方程化为耦合的方程组,给出了具有高次非线性和高阶色散的非线性薛定谔方程的孤子解和周期解,研究可给类似问题的求解提供有益思路。

一维Burgers方程定解问题的同伦分析解

针对一类Burgers方程定解问题,以Burgers方程的线性部分作为辅助线性算子,构造出相应的同伦方程,给出了同伦方程的同伦分析解.与已有结果进行比较,该同伦分析解有更好的数值逼近效果,能反映出真实的物理现象.

针刺治疗对原发性痛经患者脑镜像同伦连接的影响

目的基于静息态功能磁共振成像探讨原发性痛经(PDM)患者双侧大脑半球间体素-镜像同伦连接(VMHC)以及针刺治疗前后VMHC的变化,分析PDM针刺治疗前后VMHC值的改变与临床量表评分的相关性。方法纳入2021年9月~2022年9月陕西中医药大学58例PDM患者为PDM组,同期50例健康者作为健康对照组,在经期第1~3天进行静息态功能磁共振成像扫描,并填写疼痛视觉模拟量表(VAS)、COX痛经症状量表(CMSS)、焦虑自评量表(SAS)、抑郁自评量表(SDS)。PDM组在下一个经期前1周进行连续针刺三阴交和关元穴组穴治疗,参与完整针刺的PDM组有30例。采用基于VMHC方法、Matlab平台的DPABI软件进行双样本t检验及配对t检验,观察两组受试者之间及PDM组在针刺治疗前后VMHC值有差异的脑区;采用Spearman相关性分析PDM组针刺治疗前后VMHC值的改变与临床量表评分改变之间的相关性。结果PDM组与健康对照组在VAS、CMSS、SAS、SDS量表评分的差异均有统计学意义(P<0.001)。PDM组针刺治疗前后,在VAS、CMSS、SAS、SDS量表评分的差异均有统计学意义(P<0.01)。与健康对照组相比,PDM组VMHC值升高的脑区主要包括双侧后扣带皮层、梭状回、颞上回/颞中回、壳核,VMHC值减低的脑区包括双侧前额叶皮层(体素水平P<0.001,组水平P<0.05)。PDM组针刺后在双侧中扣带皮层、枕下回VMHC值减低;相关性分析结果显示,PDM组针刺后双侧枕下回VMHC值的减低与CMSS总发作时间量表评分改变呈正相关(r=0.398,P<0.05)。结论基于静息态功能磁共振成像及VMHC方法,PDM患者双侧大脑半球间对称脑区存在一定的同伦功能连接障碍。针刺治疗对PDM患者具有良好的临床疗效,并且减低了双侧中扣带皮层、枕下回VMHC值,这些异常脑区主要位于痛觉传导通路,可能参与了针刺治疗原发性痛经的中枢镇痛。

静息态fMRI半球间镜像同伦在急性桥脑梗死中的应用

目的:通过分析静息态功能磁共振成像(resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI)半球间镜像同伦(voxel-mirrored homotopic connectivity,VMHC)的变化,探讨急性桥脑梗死后脑功能变化的可能机制。方法:选择急性桥脑梗死患者30例为急性桥脑梗死组,同期社会公开招募的30例健康志愿者为正常对照组。运用rs-fMRI的VMHC进行数据分析,比较两组双侧颞上回和颞中回区域VMHC值的差异。结果:急性桥脑梗死组双侧颞上回和颞中回区域VMHC值低于正常对照组,差异具有统计学意义(P<0.01)。急性桥脑梗死组患者双侧颞上回和颞中回区域的半球间镜像同伦功能连接低于正常对照组。结论:急性桥脑梗死患者两侧半球颞上回、颞中回之间连接强度减低,影响默认模式网络(default mode network,DMN)功能,导致患者出现认知障碍和负面情绪。

基于自收敛同伦延拓法搜索七自由度机械臂零空间解集

针对七自由度机械臂零空间解集的无穷性,传统数值迭代只能求取单一解,解析法通用性较低,微分映射法精度较低的问题,本文在传统同伦延拓法的基础上采用同伦延拓参数自收敛的方式并加入关节限幅环节以优化延拓空间,并在此基础上,采用余弦函数作为同伦延拓辅助函数为方程组加入扰动。首先,根据改进DH参数法得到正运动学变换矩阵;其次,对自收敛同伦延拓法和传统同伦延拓法的求解时效、求解范围、对求解精度的适应性以及迭代限幅对求解的影响进行对比实验;最后,使用球形包围盒法结合加权取解的方式使得机械臂利用搜索到的零空间解集进行避障运动。经实验证明自收敛法的求解时效要优于传统法,加入关节限幅过程后,两种方法的时效性均有提升。

基于同伦摄动的三维ECT图像重建研究

ECT技术的研究可分为二维ECT技术和三维ECT技术,目前关于ECT技术的研究大多是二维。二维ECT传感器由于管道外仅布置一层测量极板,其获得的图像为管道截面图,二维ECT技术带来的局限性导致了无法获得管道内分布的三维信息。三维ECT传感器相较于二维ECT传感器来说在管道外布置的极板层数增多,以便于获得更多的投影数据。三维ECT技术可以通过三维投影数据反演出管道内部的三维介质分布信息,重建结果也更加的接近真实分布。Landweber算法是最常用的图像重建算法,但该方法一般需要大量的选代次数才能够获得较好的重建图像。本文推导了基于同伦摄动方法的ECT选代重建公式。针对分布不同最佳选代次数也不同的问题,提出了一种自适应选代终止条件。基于仿真数据和实测数据的重建结果,均验证了所提方法的有效性。与Landweber算法相比,所提方法可给出更好的重建效果。

结合同伦代理模型的静力贝叶斯随机模型修正

为了使用随机静力位移测量数据对结构有限元模型进行修正,并保证计算效率,提出了一种同伦代理模型与贝叶斯抽样方法结合的随机模型修正方法。首先以结构静力位移构建目标函数,然后采用延缓拒绝自适应抽样算法对修正参数的后验概率密度进行估计。抽样过程中,采用同伦代理模型替代有限元模型对结构静力位移进行计算。数值算例和试验结果表明:进行变截面梁的有限元模型修正时,与二次响应面模型相比,在静力贝叶斯模型方法中利用同伦代理模型,修正参数的后验概率密度能更准确地复现结构随机响应,使修正后的结构随机响应与测量结果概率密度函数更加吻合。即使在随机测量误差的变异系数较大、先验信息与真实修正参数之间差异较大时,所提方法仍能够快速得到修正参数的后验概率密度,使修正参数计算的结构随机位移响应与测量结果的概率密度函数保持一致。同伦代理模型结合贝叶斯抽样算法能在概率框架内快速而准确地对结构进行随机模型修正。

慢性精神分裂症患者认知功能与静息态脑镜像同伦连接的相关性

背景认知功能受损是精神分裂症的核心临床特征,精神分裂症患者认知功能受损与大脑功能连接异常有关。目前关于慢性精神分裂症患者认知功能受损特征及其与双侧大脑半球间镜像同伦连接(VMHC)的相关性的研究仍不足。目的 分析经抗精神病药物治疗后病情稳定的慢性精神分裂症患者认知功能受损的特点及其与双侧大脑半球间VMHC的相关性,为探究慢性精神分裂症患者认知功能受损可能的神经生物学机制提供参考。方法 连续纳入2021年1月―2022年12月在苏州市广济医院住院、符合《国际疾病分类(第10版)》(ICD-10)精神分裂症诊断标准的慢性精神分裂症患者共15例,同期在社区招募15例健康志愿者为对照组。采用阳性和阴性症状量表(PANSS)评定患者的精神症状,采用重复性成套神经心理状态测验(RBANS)评定两组被试的认知功能。两组被试均进行静息态功能磁共振(rs-fMRI)扫描。应用基于VMHC方法进行数据分析。采用Pearson相关分析考查患者组差异脑区的VMHC值与PANSS和RBANS评分的相关性。结果 患者组RBANS的即刻记忆、视觉空间/结构、言语功能、注意以及总评分均低于对照组,差异均有统计学意义(t=-2.853、-2.107、-5.576、-7.108、-5.354,P<0.05或0.01)。与对照组相比,患者组左侧枕上回(t=-5.188,P<0.05)及右侧楔叶(t=-5.188,P<0.05)VMHC值更低,差异均有统计学意义。相关分析显示,患者组左侧枕上回(r=0.612,P=0.015)及右侧楔叶(r=0.612,P=0.015)VMHC值与RBANS的视觉空间/结构评分均呈正相关。结论 静息状态下,慢性精神分裂症患者左侧枕上回及右侧楔叶双侧半球间的VMHC存在异常,且与视觉空间/结构功能存在相关性。

终末期肾病患者的体素镜像同伦连接改变及其与患者认知功能之间的关系

目的:运用静息态功能磁共振(rs-fMRI)的体素镜像同伦连接(VMHC)方法探讨终末期肾病(ESRD)患者双侧大脑半球间静息态功能连通性及其与认知功能的关系。方法:纳入35例ESRD患者(ESRD组)及25例年龄、性别和受教育年限相匹配的健康对照(HC组),对2组受试者先行蒙特利尔认知评估(MoCA)量表进行认知功能评分,采集并分析rs-fMRI数据。比较2组之间VMHC值差异的脑区,并分析ESRD组VMHC值与MoCA总评分及亚项评分的相关性。结果:ESRD组MoCA量表总评分及注意、延迟回忆亚项评分显著低于对照组(P<0.05)。与HC组比较,ESRD组双侧脑岛、中央后回、顶上回、顶下缘角回、缘上回、颞上回、颞极:颞上回VMHC值显著减低(GRF校正,体素水平P<0.001,簇水平P<0.05),未见VMHC值增高脑区。ESRD组双侧缘上回平均VMHC值与MoCA量表总评分呈正相关关系(r=0.408,P=0.015),双侧颞上回平均VMHC值与MoCA量表中延迟回忆亚项评分呈正相关关系(r=0.526,P=0.001)。结论:ESRD患者双侧大脑半球间存在镜像功能连接异常并与其认知功能障碍(CD)相关,大脑半球的VMHC值或许可以成为ESRD患者CD早期诊断的指标之一。

基于同伦分析法的FGM输流管非线性频率分析

该文基于同伦分析法研究了广义边界条件下含孔隙功能梯度材料(FGM)输流管道的非线性振动.基于FGM的幂律分布规律和Voigt模型来描述具有孔隙的FGM管道的材料特性.基于Euler-Bernoulli梁理论和von Kármán非线性理论,利用Hamilton变分原理,建立了含孔隙功能梯度流体输送管道的动力学控制方程和广义边界条件.采用同伦分析法求解了广义边界条件下的功能梯度流管道的非线性振动特性.数值结果表明:平移弹簧对失稳的临界流速影响不明显,而扭转弹簧则提高了失稳的临界流速,使系统更加稳定;在非线性系统中,黏弹性系数不会改变失稳临界流速;管道长度、幂律指数和孔隙率都会对FGM多孔输流管道的非线性自由振动有明显的影响.

重度阻塞性睡眠呼吸暂停患者脑静息态镜像同伦连接的分析

目的应用静息态功能MRI技术探讨重度阻塞性睡眠呼吸暂停(obstructive sleep apnea,OSA)患者大脑半球间基于体素的镜像同伦连接(voxel-mirrored homotopic connectivity,VMHC)变化。材料与方法前瞻性分析重度OSA患者资料及年龄、性别和受教育程度相匹配的健康对照各50例,收集其临床资料、神经心理量表评分及头颅MRI数据。比较两组间大脑VMHC值的差异,基于差异脑区行种子点功能连接(functional connectivity,FC)分析,并将差异有统计学意义的脑功能指标与临床变量和神经心理量表评分行相关分析。结果与健康对照组相比,重度OSA患者认知评分减低,抑郁及焦虑评分增高,双侧距状回和顶上回VMHC值减低,其与双侧舌回、右侧枕中回及左侧颞中回等多个脑区间FC异常(高斯随机场多重比较校正,体素水平P<0.001,簇水平P<0.05)。重度OSA患者双侧距状回VMHC值与呼吸暂停低通气指数负相关(r=-0.31,P=0.027),与平均血氧饱和度(oxygen saturation of blood,SaO2)正相关(r=0.30,P=0.033);双侧顶上回VMHC值分别与平均和最低SaO2呈正相关(r=0.29,P=0.039;r=0.31,P=0.028),左侧顶上回与角回间的FC值与平均SaO2呈正相关(r=0.29,P=0.041)。结论重度OSA患者存在认知功能受损及潜在抑郁和焦虑风险,其双侧距状回和顶上回半球间功能协同性受损及FC异常可能是重度OSA患者脑损害的重要神经生理机制。