基于三维N型卷积神经网络和频域注意力-亥姆霍兹正则化的近场声源重建方法

[目的]针对全息面、低采样率条件下近场声源重建误差较大的问题,提出一种高分辨率、低误差的平面声源表面法向振速重建的深度神经网络框架。[方法]首先,建立用于近场声源重建问题的三维N型卷积神经网络框架(包含预编码器),通过提取空间声场频域内的特征,以弥补空间信息的稀疏性;然后,提出频域注意力机制,设计包含频域注意力–归一化重建均方误差、亥姆霍兹正则项的损失函数,以自适应增加频域内难训练样本的损失权重,从而提升声源在高频和本征特征区间的重建精度;最后,通过Matlab对COMSOL Multiphysics软件进行二次开发,建立矩形薄板声振模型的训练集和测试集,开展对比验证。[结果]对比结果表明,该方法在验证集上100~2000 Hz内的平均重建误差仅为4.96%,重建精度明显高于SRCNN和PV-NN。[结论]该研究成果可以降低近场声源重建实船应用中的全息面采样点数量,同时可保证较高的声源面法向振速重建精度。

P波间期的心脏电流源重建及电活动磁成像

用超导量子干涉仪在人体胸腔表面测量的磁场数据重建心脏电流源及其成像,是一种无创获取心脏电活动信息的新技术.由于P波间期的心脏磁信号比R波峰值弱,信噪比较低,本文提出了一种可提高分布源空间谱估计强度对比度(IIC)的波束成形方法.该方法分两步:1)在空间滤波器的加权矩阵中引入导联场矩阵,使滤波器输出估计对磁场电流源及其分布比较敏感.通过求解逆问题,可以改进重建分布源强度的对比度;2)通过设置源强度阈值,提取每个时刻重建源中偶极矩强度极大的电流源,消除其他位置上相对弱的伪源,可提高P波间期电流源重建的精度.文中采用理论分析与仿真试验,比较了IIC与3种其他电流源重建方法的性能.结果表明,IIC的单源空间谱估计的强度对比度较高,电流源重建精度相对较好.文中还分析了2个健康人的61通道心磁测量数据,以及他们P波间期的心脏电活动成像.与其他3种方法相比,IIC的电流源成像结果最优.能够显示健康人P波峰时刻心房的电活动较心室强.P波间期右心房除极时,心脏电活动具有方向特征.

基于最小模估计及Tikhonov正则方法的脑磁源重建

脑磁图 (magnetoencephalogram,MEG)研究中的磁源分布图象重建 ,属于不适定问题 ,需要引入合适的先验约束 ,把它转化为适定问题。采用非参数的分布源模型 ,磁源成象问题即为求解一病态的欠定的线性方程组。这里采用的方法是建立在最小模估计和Tikhonov正则的基础上 ,从数学算法本身及相关的解剖学和神经生理学的信息 ,对解空间加以限制 ,提出了区域加权算子 ,再结合深度加权 ,以期得到合理的神经电流分布。通过仿真实验表明能得出理想的重建结果 。

基于不同几何模型的感应式磁声成像声源重建仿真

感应式磁声成像是一种新型功能成像技术,能够反映组织电导率变化信息。生物组织结构和电导率分布复杂,且电导率存在非突变的或者连续过渡的边界。为深入研究更为真实的生物组织电导率分布与变化特点,本研究从不规则的几何模型出发,建立了单线圈激励下的偏心球、正方体、椭球和电导率连续分布的球模型,借助有限元分析,研究仿真模型中的感应涡流分布并计算空间声场,应用时间反演法进行声源重建,同时分析了检测范围对重构图像的影响。仿真结果表明,感应式磁声成像能够有效地重构区分组织电特性的声源分布图像,探测器检测范围的有限性会使重构图像轮廓失真。本研究为感应式磁声成像实用技术的研究提供了较好的理论基础。

基于奇异值分解和最小L2范数解的动态脑磁源重建

脑内神经信号的动态传递过程在临床脑疾病诊断和认知科学中得到了越来越多的重视和研究。为求解动态脑磁逆问题,本文提出通过时域子空间求解动态脑磁L2范数解的方法并验证其可行性。具体地,对脑磁测量信号进行奇异值分解,通过右奇异向量矩阵构造源信号的时域子空间,将测量信号和待求源信号投影到时域空间进行求逆,然后将解反投影到解空间重建出动态脑磁源信号。与施加时域约束的双正则化方法相比,本文方法计算量大大降低,不同噪声水平下本文方法的均方误差都小于双正则化方法,而且重建出的源信号与仿真信号吻合更佳,信噪比更高。

人源重建皮肤模型的体外光毒性试验方法建立

目的建立国产人源重建皮肤模型EpiKutis的体外光毒性试验方法。方法评估不同长波紫外线(ultraviolet A,UVA)光照时间及不同浓度盐酸氯丙嗪溶液处理EpiKutis后的细胞活性,并采用该皮肤模型检测盐酸氯丙嗪、盐酸异丙嗪、8-甲氧基补骨脂及十二烷基硫酸钠等化学物的光毒性。结果EpiKutis体外光毒性试验最佳条件为UVA的光照强度1.7±0.1 mW·cm-2及光照时间60 min。浓度100 mg·L-1的盐酸氯丙嗪溶液是该模型的最佳阳性对照。EpiKutis接受光照处理后的细胞活性较无光照处理组降低30%以上,认为该受试物有光毒性作用。采用该皮肤模型评估的上述4个化学物光毒性与已知数据一致。结论建立的EpiKutis体外光毒性试验方法能够有效评估化学物的光毒性。

松嫩沙地元素和Sr-Nd同位素组成特征及其对区域粉尘物源的指示

松嫩沙地位于欧亚黄土带最东端,其物质组成的研究有利于重建松嫩平原冰期—间冰期粉尘传输路径。为此,系统采集了松嫩沙地123个河流沙和风成沙样品,对其进行分粒级的常量、微量和稀土元素以及Sr-Nd同位素组成等地球化学分析,并利用Frequentist模型进行风尘物源定量重建,探讨松嫩沙地不同区域、不同粒级组分对哈尔滨黄土的贡献及搬运路径。结果表明,松嫩沙地经历了初级的化学风化过程(<63μm、<30μm、<10μm组分CIA平均值分别为55.20、57.46、57.51),有较低的再循环历史(<63μm、<30μm、<10μm组分CIA/WIP比值的平均值为0.98、1.08、1.04)。根据不同粒度组分的元素地球化学与Sr-Nd同位素组成特征,将松嫩沙地划分为西北部和西南部两个地球化学分区。不同粒度组分地球化学组成的定量重建结果表明,这两个分区不同粒级组分(<63μm、<30μm、<10μm)对哈尔滨黄土的贡献度分别为:75.7%~88.5%、73.4%~84.9%、61.0%~89.7%(西南部)和11.5%~24.3%、15.1%~26.6%、10.3%~39%(西北部)。本研究揭示了末次冰期以来松嫩平原粉尘传输路径以西南方向为主,与冰期以西北风为主导的环流模式存在差异。

注入电流式热声成像的声源重建

为了实现对生物组织的内部深层信息的探测,本文提出了一种新型的无损医学成像方法,即注入电流式热声成像.注入电流式热声成像是一种以超声信号为传递媒介来反映生物组织电导率信息的医学成像方法.首先,本研究对注入电流式热声成像方法的原理进行了研究,将目标体内通入微秒级脉宽的高斯脉冲电流,目标体吸收焦耳热瞬时膨胀,向外发出超声信号,利用时间反演法对探测的超声信号进行处理,来重建目标体的声源分布,进而反映生物组织内部电导率信息;其次,以低电导率的椭圆模型和复杂模型为目标体,建立了仿真研究,借助有限元方法对注入电流式热声成像正、逆问题进行仿真,并重建模型的热声图像;最后,本文搭建了注入电流式热声成像实验装置,对凝胶仿体产生的声信号进行检测和采集,并重建目标体的声源分布.仿真和实验结果表明,重建的声源分布能展现目标体电导率的分布信息.本研究为注入电流式热声成像应用于生物组织的研究提供了较好的理论和实验基础.

基于源波场重建与波场分解的逆时偏移

逆时偏移以其高精度、适于强变速地质体和不受反射层倾角限制的特点,已经成为处理盐丘、高陡倾角反射层和推覆构造等复杂地质体的标准成像手段。然而,其成像条件需要具有同一时间上的源波场与检波点波场,这在大规模数据上会导致存储的不足与I/O时间过长。这种成像条件也会在波场传播路径上产生假象。鉴于此,提出了一套可以有效解决这些问题的逆时偏移方案。对于存储与I/O问题,用源波场重建技术来使源波场与检波点波场在时间上同步,即在源波场正演过程中,仅需存储成像区域边界的波场和最后两层时间的波场作为源波场重建的边界条件和初始条件,从而大幅度节约存储与I/O。对于假象问题,利用上下左右行波分解成像条件与Laplace滤波技术结合,以达到去除假象的目的。经测试,该方案取得较好的成像效果。其意义在于改进了逆时偏移去假象的方案,使其可以有效地对复杂地质情况进行高质量的成像,并通过源波场重建技术来减少实现逆时偏移所需要的存储与I/O时间。

综合康复护理对神经源性膀胱功能重建的临床价值

目的探讨综合康复护理对神经源性膀胱功能重建的临床价值。方法选取本院2011年3月～2012年5月收治的神经源性膀胱功能重建患者83例,随机分为两组,41例患者采用常规护理为对照组,42例患者采用综合康复护理为观察组,比较两组患者护理干预后的膀胱容量、残余尿量、并发症情况。结果拔管时,观察组膀胱容量明显大于对照组,残余尿量明显小于对照组。间歇性导尿1个月后,观察组膀胱容量明显大于对照组,残余尿量明显小于对照组,两组的膀胱容量均明显升高,残余尿量均明显减小。观察组并发症发生率(11.9%)明显低于对照组(34.1%),两组间比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论综合康复护理可以有效改善神经源性膀胱功能重建患者的临床指征,增加膀胱容量,减少残余尿量,并发症的发生率较低,在改善患者生存质量方面具有显著的临床价值。

康复护理对神经源性膀胱功能重建的疗效

目的探讨分析康复护理对神经源性膀胱功能重建的疗效。方法将2015年2月至2016年1月我院收治的神经源性膀胱功能重建患者80例,随机分为观察组与对照组,对照组患者40例给予常规治疗,观察组患者40例在常规治疗的出基础上给予康复护理,对比两组患者护理干预后的膀胱容量和残余尿量以及并发症发生情况。结果观察组患者的膀胱容量大于对照组,残余尿量小于对照组,P<0.05。结论神经源性膀胱功能重建患者给予有效的康复护理,能让患者的临床症状得到有效的改善,增加了患者的膀胱容量,降低了残余尿量和并发症的发生概率,值得临床推广应用。

东北沙地重矿物组成及其对物源的指示

了解中国东北沙地的重矿物组成并探讨其在亚洲风尘系统研究中的作用具有重要意义。目前较少甚至缺乏的重矿物数据,这影响了对该地区风尘系统的深入理解。为分析东北沙地的重矿物组成并探究其在东北风尘系统研究中的作用,分别从浑善达克沙地(OD)、科尔沁沙地(HQ)、呼伦贝尔沙地(HL)和松嫩沙地(SN)采集了34个风成沙和河流沙样品并进行了分粒级处理(<63μm及63~125μm)。同时,从哈尔滨荒山黄土剖面采集了4个末次冰期黄土样品(<63μm),利用Frequentist模型对哈尔滨黄土物源进行了定量重建。通过范围检验、非参数Kruskal-Wallis H检验和逐步判别函数分析(DFA),选择了7种重矿物及特征指数(蓝晶石、锐钛矿、石榴子石、辉石、钛铁矿(磁性)、稳定系数W、GZi指数)作为最佳复合指标进行定量重建。结果表明,钛铁矿(磁性)为浑善达克沙地的特征矿物,磁铁矿为科尔沁沙地的特征矿物,氧化铁矿物(赤铁矿、褐铁矿)为呼伦贝尔沙地的特征矿物,氧化铁矿物(磁性)、绿帘石、角闪石和石榴子石为松嫩沙地的优势矿物;不同粒度组分的重矿物含量存在明显差异,极稳定矿物优先富集于细颗粒。哈尔滨黄土与松嫩和呼伦贝尔沙地(<63μm组分)具有相近的重矿物组成,而与浑善达克和科尔沁沙地有一定程度的差异。根据Frequentist模型,哈尔滨黄土的来源贡献依次为:松嫩沙地(44%~86%)、呼伦贝尔沙地(10%~39%)、科尔沁沙地(3%~16%)和浑善达克沙地(0~7%)。本研究突出了细颗粒沉积物的重矿物组成结合定量模型在风尘物源示踪研究中具有很好的应用前景。

基于遗传算法的未知环境大气释放源项重建

为有效应对危险气体的未知释放事件,选择利用遗传优化技术良好的鲁棒性,结合蒙特拉罗粒子扩散模式、逆向粒子轨迹模式等技术手段,建立了基于环境监测数据与气象数据的源项估算模式。同时,以野外示踪试验数据为基础,为有效屏蔽模拟中涉及的其它不确定因素,开展了在设定条件下的数值试验,对源项估算方案可行性、模式结果有效性进行了分析。结果表明:模式选择遗传算法为主要优化手段,结合扩散/轨迹模拟技术,通过适宜的评判因子搜寻源项参量的技术方案是合理可行的;模式估算结果合理有效,已建立的数十千米尺度区域源项估算模式具备了基于环境监测数据、对未知源项基本参数的估算能力。最后,本文讨论了对全部有效监测数据应用的必要性,提出了模式未来需要改进的技术方向。

互文性视角下的《红楼梦》翻译中的源语文化重建

互文性对文学文本翻译有着一定的解释力。在后现代文本理论中,《红楼梦》这部文学巨著在跨文本语际翻译中已进入一个开放性的空间,与他者文化相互对话、碰撞。本文从互文性的视角分析了《红楼梦》在跨文本语际翻译过程中的源语文化重建的必要性,及其和译入语文化的关系,突出其日益明显的文本交流性、开放性和全球性。

奇异值分解(SVD)和Tikhonov正则化方法在振速重建中的应用

基于辐射声压重建结构表面的振动速度存在着解的离散病态问题 ,从间接边界元法( IBEM)的双层势表达式出发 ,建立了外部场压和结构表面振动速度之间关系的传递矩阵 .为消除病态问题引起的重建结果对附加噪声的高度灵敏性的影响 ,对传递矩阵进行奇异值分解 ,并用Tikhonov正则化方法对重建结果处理 ,且采用 L -曲线标准选择出最佳的正则化参数 .数值计算结果表明 ,重建结果与真实振源比较接近 .

基于涡流场有旋分量的磁声电导率重建方法

感应式磁声成像(MAT-MI)是一种融合磁感应技术和超声断层扫描技术的新型生物电阻抗成像方法,兼具电阻抗功能成像和超声技术高空间分辨率的优点。重建涡流场有旋分量的模值可以避免洛伦兹力的散度在边界处的奇异性、能够获得分辨率更好的电导率图像。本文对涡流场有旋分量的方向进行了分析,对格林函数解的积分项进行化简,提出一种基于涡流场有旋分量模值的电导率重建方法。为了验证新方法的正确性,我们使用电导率具有空间分布的两种模型进行了数值模拟,并使用新方法快速地重建得到高精度的电导率分布。

综合康复训练在重建脊髓损伤患者膀胱功能的临床研究

目的探讨综合康复训练对促进脊髓损伤患者神经源性膀胱功能重建的临床疗效。方法选择71例神经源性膀胱患者,分成实验组(36例)和对照组(35例),实验组采用间歇性导尿和综合康复训练,包括Crede手法按摩、耻骨上区轻叩法、扳机点法及电针刺激法等康复训练,对照组则采用留置导尿法和综合膀胱功能训练,并进行比较两组患者疗效比较。结果与对照组相比,实验组的尿路感染较明显减少,膀胱容量与残余尿量亦接近正常水平。结论脊髓损伤患者采取神经源性膀胱的综合康复功能训练和间歇性导尿的等模式,有助于提高脊髓损伤患者的生存质量。

脑源成像技术及其应用研究进展

脑电图(EEG)和脑磁图(MEG)为观察和分析人脑活动提供了重要的无创测量工具. EEG/MEG可采集大规模神经集群放电活动引起的体表电势/磁场,采集的信号具备高时间分辨率,因而在神经科学、临床医学与神经工程等领域得到广泛的应用.然而, EEG/MEG测得的是颅内神经集群活动经过脑组织、脑脊液、颅骨和头皮等人体容积导体组织弥散传播后引起的颅外电势/磁场,其空间分辨率低,无法反映神经活动的真实空间分布.源成像是一种结合人体头部组织的数学模型,用EEG/MEG来推导颅内神经活动源的成像技术,是目前公认的提高无创测量空间分辨率的有效技术.典型的源成像问题包括正问题建模和逆问题求解两个方面,其中逆问题求解是源成像的核心,而正问题建模是逆问题求解的基础,两者相辅相成.本文通过文献检索梳理和归纳目前存在的正问题建模和逆问题求解的典型方法和常用软件,介绍影响源成像精度的因素和评价源成像性能的指标和方法.另外,本文还着重介绍了源成像技术在神经科学、临床医学以及神经工程-脑机接口方面的应用和研究进展.最后,讨论了当前源成像技术面临的挑战,以及针对这些挑战该领域内的研究前沿和趋势,展望了源成像在推动神经科学、临床医学等科学研究和技术进步方面的潜力.

光泵磁力计-脑磁图的应用研究进展

脑磁图作为一种无创获取大脑信号的新技术,可精准反映大脑的神经活动,但传统脑磁图设备的低温超导环境与高运维成本限制了这一技术的发展。光泵磁力计作为一种新型的磁场强度检测装置,具有造价成本低、信噪比高、无需低温液氦冷却等诸多优势,有望助推脑磁图技术广泛应用。在陈述脑磁图概念的基础上,从技术角度说明光泵磁力计-脑磁图系统的实现原理,梳理该系统存在的命名问题,并从神经语音解码、脑磁源重建、功能神经成像、脑机接口和临床辅助等方面综述了该系统的应用研究进展,总结该新型脑磁图系统独特优势,并展望这种技术的未来潜在应用,最后分析了目前此类研究中可能存在的问题。

用于构建脑磁图网络的信号提取方法

构建脑磁图功能网络时,一般选取各脑区功率最强的源信号代表其神经活动,这将造成信息损失.针对此问题,提出了2种改进方案:基于叠加平均的方法和基于聚类的方法.为了验证上述方案,选取了51例被试任务状态下的脑磁数据,对其各频段利用最大功率、叠加平均、聚类3种方法进行信号提取,然后对以其构建的脑功能网络进行k均值聚类分析,此外,对以上3种方法构建的脑网络特征进行分析比较.结果表明:叠加平均方法的准确率最高、最大功率次之,聚类方法准确率最低;脑网络特征分析结果发现基于叠加平均和最大功率方法构建的大脑网络具有较强的小世界属性,而使用聚类方法构建的大脑网络其小世界属性较弱.基于本研究初步得出结论,采用叠加平均和最大功率信号提取方法构建脑磁图脑网络具有可行性.