基于改进目标场法梯度线圈的感应式磁声磁粒子浓度成像研究

感应式磁声磁粒子浓度成像(MACT-MI)是一种基于磁声耦合效应的磁性纳米粒子(MNPs)浓度成像新方法。由于其磁声信号的信噪比低,导致系统成像质量不佳,该文提出一种改善MACT-MI信噪比的新思路:首先,基于经典目标场法(TFM)设计梯度线圈的思路,将最小化磁场相对误差定义为适应度函数,并采用鲸鱼优化算法对电流密度系数进行优化,设计了一种结构灵活、激励简单的高质量梯度磁场线圈;其次,为研究梯度磁场空间分布特征对MACT-MI的影响,该文构建不同的MNPs分布模型,并利用多物理场仿真软件COMSOL对MACT-MI的物理过程进行数值求解,得到成像区域的磁力和声压分布。仿真结果表明,磁力和声压的有效波动范围与梯度磁场均匀空间的大小成正比,且随着均匀空间的缩小,磁力和声压的峰值也随之衰减,通过提高磁场的均匀度可以有效提高磁声信号的信噪比,改善系统成像质量。研究结果可为成像装备的设计以及MACT-MI的后续实验应用提供研究基础。

超声弹性成像硬度评分法及面积比法鉴别诊断乳腺病变性质的临床研究

目的 探索超声弹性成像硬度评分法及面积比法鉴别诊断乳腺病变性质的临床价值。方法 选择2023年4月至9月来我院就诊的120例乳腺病变患者为试验对象,均进行超声弹性成像面积比法、硬度评分法评估,对比、分析2项评估法在分辨乳腺病变良、恶性中准确性,且用受试者工作特征(ROC)曲线分析单用和联合预测价值。结果 面积比法对恶性病变准确率为86.1%,对良性病变准确率89.3%;硬度评分法对恶性病变准确率为83.3%,对良性病变准确率86.9%。用ROC曲线分析,面积比、硬度评分法、联合早期预测乳腺病变良恶性的曲线下面积(AUC)分别为0.877、0.851、0.974。结论 在诊断乳腺病变时,将超声弹性成像硬度评分法及面积比法联合运用,更利于分辨肿块良恶性。

元素成像技术在核法证中的应用研究进展

核法证学是打击非法贩卖核材料和放射性物质的重要工具,可用于对截获的材料进行分析溯源。过去的研究主要集中于元素和同位素特征的总体分析表征。近年来,随着微分析技术的发展,微米尺度和纳米尺度元素和同位素空间分布特征、微观形态学特征研究正成为核法证学研究的热点。基于近年来国内外核法证学的研究成果,详细介绍了元素成像技术在核法证学材料分析领域元素和同位素成像、微观形态学方面的应用研究进展。最后对元素成像技术在核法证学研究中的发展前景作了展望。

流场声学层析成像测量方法仿真和实验研究

流速是实现工业生产过程在线监测和精准化控制的重要依据。为准确测得流场分布,提出了基于径向基函数结合均衡优化(RBF-EO)算法的流场声学层析成像方法。采用径向基函数逼近建立声学流场重建模型,利用均衡优化算法求解重建问题中的不适定方程。对典型的四角切圆速度场模型进行了数值模拟与算法的抗噪性检验,并将本算法与传统的重建方法:Tikhonov算法、SVD分解法和灰狼优化算法进行了比较。仿真结果表明该算法能够很好的反演出流场分布,具有较高的重建性能和良好的抗噪性。最后,在实验室进行了1.05 m×1.05 m的测量区域内的流场声学测量实验,并与飘带流场显示和风速仪测量结果进行了对比,结果显示,RBF-EO算法与风速仪测量结果在8个测点的平均误差为9.77%,验证了本文声波流场测量方法的可靠性。

基于改进SBR的舰船SAR成像快速仿真计算方法

针对SAR(Synthetic Aperture Radar)舰船成像仿真应用中电磁散射特性计算效率低下的问题,在现有SBR(Shooting and Bouncing Rays)算法的基础上,本文提出两方面改进.一是基于叶节点空间邻域编码搜索的射线管相交面元检测算法,通过只追踪射线管中心射线并搜索叶节点空间周围潜在相交面元,在有效提升相交检测速度的同时避免遗漏相交面元;二是射线管三角剖分快速分裂算法,将射线管和相交面元投影至射线管虚拟孔径面,利用Delaunay三角剖分算法自适应地将射线管快速分裂成连续的子射线管.对典型舰船目标进行RCS(Radar Cross Section)计算及SAR成像仿真实验,结果表明,在保证计算精度的前提下,本文方法计算效率比Kd树(K-dimension tree)加速SBR方法提升14倍以上,比经典自适应射线管分裂SBR方法提升3倍以上,计算效率显著提高.

深度学习颅骨重建和平面波经颅超声成像方法

为解决颅骨声阻抗失配导致平面波经颅超声成像质量下降的问题,提出一种基于深度学习的颅骨重建技术,结合快速行进法可实现平面波经颅成像的相位畸变校正。根据人类颅骨CT图像设置颅骨形状进行数值仿真,颅骨重建的时间开销为0.97 s,基于重建结果计算平面波的走时平均相对误差约为0.25%,单点目标散射波走时平均相对误差约为0.76%。经颅仿体实验中,强回声点目标图像经过校正之后,平均位置偏移从1.42 mm减少为0.28 mm,半峰全宽从1.82 mm减少为0.99 mm;圆形目标图像经过校正后对比度噪声比从7.5 dB提升为9.8 dB,偏心率从0.31降低为0.24。以上结果表明,该方法能够准确计算经颅超声的走时并且显著改善成像的质量,可用于经颅脑超声成像的相位畸变校正。

基于数字成像比色法对水中不同价态锰浓度的测定

电解锰的工业废水中含有高浓度的锰。文章建立了基于数字成像比色法快速测定计算水中不同价态锰浓度的方法。在酸性条件下,三价锰[Mn(Ⅲ)]和四价锰[Mn(Ⅳ)]与2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)反应(1∶1和1∶2),产生绿色的ABTS自由基(ABTS·+)。在酸性和过量焦磷酸钠络合剂(PP)条件下,通入过量的臭氧会使二价锰[Mn(Ⅱ)]变为七价锰[Mn(Ⅶ)],Mn(Ⅶ)与ABTS反应的计量关系为1∶5。通过手机对显色溶液进行拍照,将图片导入用Python语言编译好代码的软件中来获取红、绿、蓝三色通道(RGB)值,同时利用其高效的计算能力,对不同价态的锰进行测定计算。在优化的试验条件下,吸光度与RGB的信号中对应的红色通道(R值)成线性关系,线性方程为y=-0.018x+2.46,相关系数(R2)为0.991,检出限为0.03。该方法具有检测效率高、成本低、准确性高的特点,同时可用于电解锰的废水排放时锰的在线监测。

基于X射线数字成像的GIS设备缺陷无损检测方法

GIS设备的安全性和可靠性对电力体系的平稳运行具有重要意义;因此,为提高对GIS设备缺陷的检测效果、提高设备运行的安全性,在X射线数字成像的基础上,提出一种针对GIS设备的缺陷无损检测方法;通过X射线数字成像的方式采集GIS设备图像,并对图像中存在的泊松噪声实施去噪处理,以提高图像质量;针对处理后的图像,利用二维主成分分析法,通过将复杂的图像数据转换为简单的主成分来表示原始数据,提取出最具代表性的特征;将提取结果输入到BP神经网络分类器中,通过特征分类完成对GIS设备缺陷的无损检测;实验结果表明:应用该方法后,图像识别清晰度较高,对不同类型缺陷的检测效果良好;该方法的优势在于使用先进的图像处理和机器学习技术,能够有效地识别和定位GIS设备中存在的缺陷,通过及时发现并修复这些缺陷,可以提高GIS设备的安全性和可靠性,从而确保电力系统的平稳运行。

基于ADMM的SAR多运动目标成像方法

为提高合成孔径雷达(SAR)多运动目标同时聚焦性能和成像效率,利用多运动目标信号的多分量线性调频信号形式和稀疏先验知识,提出基于交替方向乘子法(ADMM)的SAR多运动目标成像方法。通过建立SAR多运动目标稀疏观测模型,将多运动目标成像问题建模为稀疏特征约束下的逆问题求解。基于自适应Chirplet分解方法对目标多普勒调频率进行估计,从而实现观测矩阵设计。为获得较高的动态响应范围和较低的旁瓣响应,采用ADMM对多运动目标进行稀疏重构,ADMM将复杂的凸优化问题分解为多个交替寻找最优解的子优化问题,从而实现多运动目标图像精确且高效重构。最后通过仿真实验和机载SAR实测数据验证所提算法在聚焦成像质量和工作效率方面优于其他成像方法。

超声弹性成像评分法联合Ki67诊断三阴性乳腺癌的临床研究

目的研究超声弹性成像评分法联合Ki67诊断三阴性乳腺癌(TNBC)的临床价值。方法以2018年10月至2021年10月佳木斯大学附属第一医院住院最后被确诊为TNBC的65例患者为TNBC组,同期住院的85例其他类型乳腺癌患者为非TNBC组。两组患者在术前均进行超声弹性成像评分,应用免疫组织化学方法检测Ki67在两组患者中的表达。观察超声弹性评分、Ki67与TNBC临床特征的相关性及联合应用的诊断价值。结果TNBC组边界清晰、形态规则、和腋窝淋巴结转移的患者比例大于非TNBC组,微钙化的患者比例小于非TNBC组,差异有统计学意义(P<0.05);TNBC组超声弹性评分和Ki67表达强度高于非TNBC组,差异有统计学意义(P<0.05)。多因素Logistic回归分析结果显示腋窝淋巴结转移、超声弹性评分和Ki67表达强度是发生TNBC的独立危险因素(OR>1.0且P<0.05),ROC分析结果显示,超声弹性评分和Ki67表达强度对TNBC诊断价值较高(AUC=0.686、0.703,P<0.05),两者联合诊断TNBC的最佳敏感度和特异度分别为0.835和0.524。结论超声弹性成像评分联合Ki67能够较为准确的对TNBC进行诊断,可以用其作为评价三阴性乳腺癌的发生发展的重要参考指标。

超声弹性成像评分法与BI-RADS-US分类诊断乳腺实性肿块良恶性的价值

目的 探讨超声弹性成像(UE)评分法与超声乳腺影像学报告及数据系统(BI-RADS-US)分类应用于乳腺实性肿块良恶性的诊断意义。方法 选取2021年4月至2023年3月开封一五五医院收治的乳腺实性肿块患者76例,全部患者均接受超声检查,并用UE评分法与BI-RADS-US分类进行诊断,以病理检查为“金标准”,分析UE评分法与BI-RADS-US分类单独及联合诊断的诊断结果、诊断效能及预测值,并对比良恶性肿块的UE参数与BI-RADS评分。结果 本研究76例乳腺实性肿块患者中,经病理检出良恶性肿块99个,其中恶性39个,良性60个;UE评分法检出恶性30个,良性50个;BI-RADS-US分类检出恶性31个,良性49个;经联合诊断检出恶性38个,良性58个。联合诊断灵敏度97.44%、特异度96.67%、准确度96.97%较UE评分法76.92%、83.33%、80.81%及BI-RADS-US分类79.49%、81.67%、80.81%高,且误诊率3.33%、漏诊率2.56%较UE评分法16.67%、23.08%及BI-RADS-US分类18.33%、20.51%低(P<0.05)。联合诊断阳性预测值95.00%、阴性预测值98.31%较UE评分法75.00%、84.75%及BI-RADS-US分类73.81%、85.96%高(P<0.05)。与良性肿块相比,恶性肿块UE评分、BI-RADS评分较高,且肿块直径更大(P<0.05)。结论 UE评分法与BI-RADS-US分类联合诊断在乳腺实性肿块良恶性中具有较高预测值,还能提升诊断灵敏度、特异度和准确度,减少漏诊率和误诊率,且两者联合诊断能反映肿块弹性评分及病灶特征,提升鉴别诊断价值。

相控阵超声成像法在混凝土内部缺陷检测中的应用

混凝土构件老化损伤状况直接关系到钢筋混凝土结构安全性与耐久性。混凝土构件在施工、养护过程中往往会出现裂缝、孔洞、离析等缺陷,这些缺陷会对结构承载力和使用寿命造成影响,因此研究混凝土构件缺陷无损检测方法具有重要意义。为拓展相控阵超声成像法在混凝土结构内部缺陷检测领域的应用范围,以某仓储基地地下1层混凝土构件检测工程实例为研究对象,对受检混凝土梁内部缺陷采用相控阵超声成像法进行全数普查,并通过超声法和钻芯法进行校核。检测结果表明,采用相控阵超声成像法可准确反映混凝土胶结不良、内部孔洞等缺陷。

精确微波全息成像算法在违禁物品检测中的应用

随着国家交通事业的不断发展,几乎各个城市都有机场、高铁站等公共交通设施,在方便了人们出行的同时,庞大的客流量对这些场所的安检能力也提出了更高的要求。现有的安检措施需要安检人员对旅客进行接触式安检,存在人员投入大、效率低等问题。针对上述问题,提出一种微波精确成像算法,由于微波是非电离的,不会对人体产生危害,很容易穿透普通材料,并且会在人体和任何隐藏物品表面产生反射,可以非接触式地检测人体、行李中是否携带了枪支弹药、刀具、化学炸药等违禁品,并能检测到其具体位置。通过使用CST全波仿真,得到目标散射波的幅度和相位,使用微波精确成像算法实现对隐藏物品的精确检测与定位。

两种代谢法荧光标记牙龈卟啉单胞菌及其在活体成像中的效果比较

目的探讨两种代谢法荧光探针对牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis,Pg)的影响,并比较两种荧光探针标记的Pg在小动物活体成像中的应用效果。方法本研究通过单位伦理委员会审查及单位实验生物医学伦理委员会实验动物福利伦理分会批准。Pg通过生物正交反应整合四酰化N-叠氮基乙酰半乳糖胺(N-azidoacetylgalactosamine,Ac4GalNAz),再通过点击化学反应实现了Cy5-二苯并环辛炔(Cy5-Dibenzocyclooctyne,Cy5-DBCO)、Cy7-DBCO标记。根据细菌不同标记状态进行分组:Pg组(对照,未经荧光标记的Pg)、Cy5-Pg组(Cy5-DBCO标记的Pg)、Cy7-Pg组(Cy7-DBCO标记的Pg)。细菌活死染色试剂盒检测Pg、Cy5-Pg、Cy7-Pg的活性;Pg、Cy5-Pg、Cy7-Pg分别刺激人牙龈成纤维细胞(human gingival fibroblast,HGF)后检测HGF白介素-6(interleukin-6,IL-6)、IL-8的mRNA水平和HGF增殖能力;与大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)共培养检测荧光标记的Pg的稳定性;用小动物活体成像系统(in vivo imaging system,IVIS)检测系列浓度梯度的Cy5-Pg、Cy7-Pg的荧光强度。最后,将Cy5-Pg、Cy7-Pg分别经口灌饲给C57BL/6J小鼠,IVIS分别检测Cy5或Cy7信号强度,计算信噪比。结果代谢法可以被应用于活的Pg的荧光标记,Cy5、Cy7标记Pg的最佳浓度分别为20μmol/L、30μmol/L。Pg、Cy5-Pg、Cy7-Pg中活死细菌所占面积比值分别为1.86、1.85、1.88(F=0.318,P>0.05)。Cy5-Pg、Cy7-Pg、Pg刺激HGF 6 h后,HGF的IL-6、IL-8 mRNA水平分别比Ctrl组(无细菌刺激组)升高了7.86、7.46、6.56倍(IL-6,F=40.886,P<0.001)和12.43、13.03、13.71倍(IL-8,F=18.781,P<0.01),3个实验组间无明显差异(P>0.05)。Cy5-Pg、Cy7-Pg、Pg以不同MOI(multiplicity of infection)刺激HGF,与Ctrl组(无细菌刺激组)相比,HGF的增殖能力均显著下降(MOI=10~4∶1,F=153.52,P<0.001;MOI=10~5∶1,F=331.21,P<0.001;MOI=10~6∶1,F=533.65,P<0.001),3个实验组间差异无统计学意义(P>0.05)。Cy5-Pg或Cy7-Pg与E.coli共培养的24 h内,仅有非常少的E.coli被标记上荧光,且3 h内荧光强度几乎无衰减。Cy5-Pg、Cy7-Pg的荧光强度与浓度呈正线性相关(R2=0.97)。Cy5-Pg或Cy7-Pg灌饲至小鼠体内后,在1 h、3 h时,Cy7-Pg在小鼠腹部成像的信噪比分别为Cy5-Pg的4.24倍(t=6.893,P<0.01)、3.77倍(t=4.407,P<0.05);Cy7-Pg在分离出的胃肠道内成像的信噪比为Cy5-Pg的5.19倍(t=4.418,P<0.05)。结论代谢法荧光标记不影响Pg的活性、免疫调节能力和毒性。在小动物活体成像中Cy7具有比Cy5更好的成像效果,为研究牙周炎和全身疾病的联系提供了实验基础。

新型水喷雾法制备PVP-PQDs@PS纳米微球及细胞成像

卤化铅钙钛矿量子点(PQDs)是一种高发光效率、超长载流子扩散距离、宽激发光谱、窄发射光谱且发射光谱可调的光学材料,目前在光电子器件领域具有应用前景.但因其水不稳定性和Pb生物毒性的固有缺陷,极大地限制了其在生物领域如细胞成像的应用.本实验,通过新型水喷雾法制备PVP-CsPbBr3 PQDs@PS纳米复合物.以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为CsPbBr3 QDs的封端配体,后采用新型水喷雾法用聚苯乙烯(PS)对其进行包覆获得尺寸约为100 nm的纳米粒子.PVP-CsPbBr3 PQDs@PS具有高强绿色荧光、较窄半峰宽、高的水稳定性、紫外光辐照稳定性和低的生物毒性,已经成功应用于巨噬细胞Raw 264.7的成像.

应用红外成像法检测钢筋锈蚀率的试验探析

为探索红外成像法检测混凝土构件内钢筋锈蚀程度的可靠性,对检测试验过程进行设计,进而通过试验过程对混凝土试件表面锈蚀裂缝分布、保护层表面温度分布展开测试与分析;以航运码头为例,对红外成像法在水工混凝土试件钢筋锈蚀程度检测中的具体应用进行分析验证。结果表明,与其余无损检测技术相比,红外成像法能较好避开混凝土构件内其余损伤的干扰,准确检测出钢筋锈蚀程度;并能对温度场变化做出快速反应,为水工混凝土结构维修处治提供可靠依据。

基于红外热成像的变电站支柱绝缘子缺陷自动检测方法

为提升绝缘子维修效率和变电站运行的安全性,需要准确检测变电站支柱绝缘子缺陷,基于此,研究一种基于红外热成像的变电站支柱绝缘子缺陷自动检测方法。利用红外光学模块、红外探测模块等模块组成的红外热成像系统,依照斯蒂芬—玻尔兹曼定律采集变电站支柱绝缘子红外热图像;选取相对温差法确定变电站支柱绝缘子故障区域,并通过巴特沃斯带通滤波器对绝缘子红外热图像实施滤波处理,提升缺陷区域边缘显著性;针对所确定的缺陷区域,计算缺陷区域面积和缺陷区域质心,将两者作为缺陷特征输入神经网络内进行学习,输出缺陷类别。实验结果显示,该方法可准确检测变电站支柱绝缘子缺陷区域,缺陷识别精度达到96%以上。

磁共振时间飞跃法血管成像对急性脑梗死血管病变的诊断价值分析

目的:分析急性脑梗死血管病变诊断中磁共振时间飞跃法血管成像的应用价值,以期提升诊断准确性,改善治疗预后。方法:分析2020年11月到2021年11月间于我院进行治疗的急性脑梗死患者基本资料,选择92例进行回顾性分析研究,对所有患者实施磁共振时间飞跃法血管成像(time of flight MRA,TOF MRA)检查及数字减影血管造影(DSA)检查,以后者为金标准,二者在血管病变检测中的结果差异,分析磁共振血管成像检测效能。结果:经DSA诊断,92例患者中存在血管狭窄70例,占比76.09%,经TOF MRA诊断,92例患者中存在血管狭窄65例,占比70.65%,差异无统计学差异(P>0.05);以DSA诊断结果为金标准,TOF MRA诊断真阳性63例,真阴性20例,准确率90.22%,敏感性90.00%,漏诊率10.00%,特异性90.91%,误诊率9.09%。结论:使用磁共振时间飞跃法血管成像对急性脑梗死患者实施检测能够精准确定脑梗死范围,清晰显示患者脑血管狭窄情况,帮助医师准确了解患者病情及严重程度,进而制定针对性有效干预方案,提升治疗有效性,挽救患者生命,改善预后,具有临床推广应用价值。

全柱成像等电聚焦毛细管电泳法对双特异性Fc融合蛋白的电荷异质性分析

建立全柱成像等电聚焦毛细管电泳(WCID-CIEF)分析双特异性Fc融合蛋白电荷异质性方法。方法 通过非还原毛细管电泳法观察酶处理前后峰型的变化,初步确认了该Fc融合蛋白电荷异质性唾液酸相关;结合唾液酸酶酶切和方法优化手段,建立了此融合蛋白的WCID-CIEF分析平台;通过液相质谱法(LC-MS)鉴定了唾液酸相关N-糖构型;通过液相荧光法(LC-FLR)测定了唾液酸的含量。结果 经唾液酸酶酶切和方法优化后,此方法在2.5~7.5 mgmL-1浓度范围内线性良好,R2=0.998,回收率在96.3%~104.6%之间,准确性、专属性和耐用性均满足要求。结论 结合酶处理和方法优化手段,WCID-CIEF可较好地分析融合蛋白的电荷异质性,提供了一种简单、有效的融合蛋白质控手段,并可应用于产品放行及稳定性监测。

基于高密度电法的城市岩溶地下水通道三维电性成像

岩溶地下水通道是隐伏岩溶区常见的地质现象,开展城市隐伏岩溶通道探测对城市地下空间开发和地质灾害防治具有重要意义。岩溶通道常具有高度的空间变异性,常规二维探测难以对其进行较好的表征。基于此,文章采用三维高密度电法对城市隐伏岩溶地下通道进行了精细探测,结合地球物理数值模拟和应用实例,分析三维高密度电法对不同充填类型岩溶地下通道的成像效果。结果表明:三维高密度电法较二维探测在数据量和分辨率上均有较大提升,可更直观地表征目标体三维电性结构特征,该探测方法对岩溶地下水通道成像具有优势;通过对武汉市源泉村岩溶地下水通道三维电性成像,揭示了该低温热泉的地下水运移特征,可为城市地热勘探开发提供参考。