Flexible,high-density,laminated ECoG electrode array for high spatiotemporal resolution foci diagnostic localization of refractory epilepsy

High spatiotemporal resolution brain electrical signals are critical for basic neuroscience research and high-precision focus diagnostic localization,as the spatial scale of some pathologic signals is at the submillimeter or micrometer level.This entails connecting hundreds or thousands of electrode wires on a limited surface.This study reported a class of flexible,ultrathin,highdensity electrocorticogram(ECoG)electrode arrays.The challenge of a large number of wiring arrangements was overcome by a laminated structure design and processing technology improvement.The flexible,ultrathin,high-density ECoG electrode array was conformably attached to the cortex for reliable,high spatial resolution electrophysiologic recordings.The minimum spacing between electrodes was 15μm,comparable to the diameter of a single neuron.Eight hundred electrodes were prepared with an electrode density of 4444 mm^(-2).In focal epilepsy surgery,the flexible,high-density,laminated ECoG electrode array with 36 electrodes was applied to collect epileptic spike waves inrabbits,improving the positioning accuracy of epilepsy lesions from the centimeter to the submillimeter level.The flexible,high-density,laminated ECoG electrode array has potential clinical applications in intractable epilepsy and other neurologic diseases requiring high-precision electroencephalogram acquisition.

Areal density and spatial resolution of high energy electron radiography

Ultrafast imaging tools are of great importance for determining the dynamic density distribution in high energy density(HED)matter.In this work,we designed a high energy electron radiography(HEER)system based on a linear electron accelerator to evaluate its capability for imaging HED matter.40 MeV electron beams were used to image an aluminum target to study the density resolution and spatial resolution of HEER.The results demonstrate a spatial resolution of tens of micrometers.The interaction of the beams with the target and the beam transport of the transmitted electrons are further simulated with EGS5 and PARMELA codes,with the results showing good agreement with the experimental resolution.Furthermore,the experiment can be improved by adding an aperture at the Fourier plane.

High-resolution crustal velocity imaging using ambient noise recordings from a high-density seismic array:An example from the Shangrao section of the Xinjiang basin,China

A profile of shallow crustal velocity structure(1–2 km) may greatly enhance interpretation of the sedimentary environment and shallow tectonic deformation.Recent advances in surface wave tomography, using ambient noise data recorded with high-density seismic arrays, have improved the understanding of regional crustal structure. As the interest in detailed shallow crustal structure imaging has increased, dense seismic array methods have become increasingly efficient. This study used a high-density seismic array deployed in the Xinjiang basin in southeastern China, to record seismic data, which was then processed with the ambient noise tomography method. The high-density seismic array contained 203 short-period seismometers, spaced at short intervals(～ 400 m). The array collected continuous records of ambient noise for 32 days. Data preprocessing,cross correlation calculation, and Rayleigh surface wave phase-velocity dispersion curve extraction, yielded more than 16,000 Rayleigh surface wave phase-velocity dispersion curves, which were then analyzed using the direct-inversion method. Checkerboard tests indicate that the shear wave velocity is recovered in the study area, at depths of 0–1.4 km,with a lateral image resolution of ～ 400 m. Model test results show that the seismic array effectively images a 50 m thick slab at a depth of 0–300 m, a 150 m thick anomalous body at a depth of 300–600 m, and a 400 m thick anomalous body at a depth of 0.6–1.4 km. The shear wave velocity profile reveals features very similar to those detected by a deep seismic reflection profile across the study area. This demonstrates that analysis of shallow crustal velocity structure provides high-resolution imaging of crustal features.Thus, ambient noise tomography with a high-density seismic array may play an important role in imaging shallow crustal structure.

不同空间分辨率对集成磁共振成像定量参数的影响

目的探讨不同空间分辨率对集成磁共振成像(synthetic MRI,SyMRI)定量参数弛豫时间T1、T2和质子密度(proton density,PD)的影响。方法选取30例健康志愿者,均进行具有三种不同空间分辨率(体素大小分别为2 mm×2 mm×2 mm、1 mm×1 mm×2 mm和1 mm×1 mm×4 mm)的SyMRI颅脑扫描。根据SyMRI重建获得的定量图谱提取全脑的T1、T2和PD值,采用单因素方差分析比较不同空间分辨率各定量参数的差异。结果T2和PD值在不同层间内分辨率比较差异有统计学意义(P<0.05),在不同层面内分辨率比较差异无统计学意义(P>0.05);T1值在不同空间分辨率比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论不同空间分辨率对颅脑定量参数T1值没有影响;不同矩阵对T2和PD值没有影响,而不同层厚对其影响较大。

光源探测器阵列密度对近红外漫射光相关断层成像的影响

近红外漫射光相关断层成像技术(Diffuse Correlation Tomography,DCT)是一种乳腺微血管血流成像的新技术,但成像的空间分辨率不足,高密度光源探测器(Source and Detector,S-D)阵列的布置方式是否可以有效提高DCT空间分辨率目前尚不清楚。为了研究S-D阵列密度对于DCT血流重建图像空间分辨率的影响,设计了3种S-D阵列,密度分别为24、48和96。结合蒙特卡洛仿真和DCT血流图像重建方法,研究了S-D阵列对于2种含有高血流异质物(模拟乳腺恶性肿瘤)的乳腺组织血流重建效果的影响。结果表明,高密度的SD阵列交错排布可以提高DCT血流重建的空间分辨率,可提升临床早期筛查时乳腺恶性肿瘤成像的精确性和稳定性。

CTA源图像上颈动脉周围脂肪定量与斑块MRI易损特征的相关性研究

目的:研究CT血管成像(CTA)源图像上颈动脉周围脂肪定量与斑块MRI易损特征的相关性。方法:回顾性分析2016年8月至2021年5月在徐州医科大学附属医院连续行颈动脉高分辨率MRI和颈动脉CTA检查的患者。选择颈动脉斑块最大的层面测量,在颈动脉周围脂肪组织、颈部皮下脂肪组织中分别测量平均颈动脉周围脂肪密度(PFD)和颈部皮下脂肪密度(CSFD),在同层面使用同种方法测量对侧(斑块或非斑块侧)的平均PFD、CSFD。根据颈动脉斑块MRI易损特征,即斑块内出血(IPH)、纤维帽变薄和/或破裂(TRFC)、富含脂质坏死核心(LRNC)进行分组,分析PFD、CSFD及PFD/CSFD与上述3个不同易损特征之间的相关性。结果:共纳入79例患者,平均年龄(61.2±10.1)岁。与非LRNC组相比,LRNC组斑块侧PFD/CSFD较低(P=0.010)。与非TRFC组相比,TRFC组斑块侧PFD较高(P=0.002)、PFD/CSFD较低(P=0.004)。与非IPH组相比,IPH组斑块侧PFD较高(P<0.001)、CSFD较高(P=0.013),而PFD/CSFD较低(P<0.001)。PFD、CSFD与IPH(P=0.004、P=0.016)显著相关。结论:PFD、CSFD及PFD/CSFD与颈动脉斑块易损特征具有一定相关性,其中PFD、CSFD与IPH显著相关,因此,PFD、CSFD有可能被用作斑块不稳定性的影像标志物。

基于变分模态分解的弹性参数核密度估计方法

概率密度建模是地震随机模拟中至关重要的环节,而弹性参数高频成分的概率密度估计决定了高分辨率地震随机模拟结果的精度。针对常规方法中弹性参数高频成分提取精度不足、概率密度建模先验条件过度约束以及弹性参数的概率密度建模分层设计等问题,提出了一种基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)的弹性参数核密度估计方法。该方法首先采用VMD对测井弹性参数数据进行模态分解,筛选出本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)中的高频项叠加得到测井弹性参数的高频成分;然后使用核密度估计分层计算得到高频成分的概率密度模型,并通过该模型进行随机抽样生成随机高频成分叠加至井旁地震数据上以达到丰富地震弹性参数数据高频内容的目的。珠江口盆地34号井区的实验结果显示,VMD有效分离出了中心频率在70 Hz以上的测井弹性参数高频成分,分层设计的核密度估计方法凸显了高频成分的统计规律,叠加随机高频成分后地震弹性参数70 Hz以上的高频成分得到了明显补充。该方法为地震高分辨率随机模拟提供了新的思路。

不同DEM分辨率下山西省数字河网阈值分析

【目的】为了探讨不同分辨率DEM数据下河网提取的最佳集水面积阈值,以及阈值对流域水文信息的影响,【方法】以山西省为研究区域,基于四种分辨率(12.5、30.0、90.0、1000.0 m)的DEM数据,利用Arc GIS提取河网并划分流域,采用河网密度法及与实际河网叠加分析,确定最佳阈值,并探讨阈值对流域水文信息的影响。【结果】结果显示:(1)12.5 m DEM下,当阈值大于10.000 km^(2)时,河网级别、河道数、各级河道长均趋于稳定,河网分为6级,与实际河网分级相同,当阈值为18.750 km^(2)时,河道总长约29024 km,接近实际河网。(2)四种分辨率最终确定的最佳阈值分别为18.750 km^(2)、22.500 km^(2)、28.350 km^(2)、40.000 km^(2),提取河网与实际河网最为接近。【结论】结果表明:(1)随着阈值增大,河网变稀疏,河源数、河道数、河道总长呈现不同程度的减少,阈值过大会导致主要河道缺失,河网长度缩短,无法准确地呈现出河网情况。(2)河网提取受DEM分辨率的影响较小,而受阈值影响较为明显。(3)与90.0 m和1000.0 m分辨率的DEM相比,12.5 m和30.0 m分辨率的DEM在最佳阈值范围内提取的河网与实际河网吻合度更高,因此更准确的河网信息需要较高分辨率DEM提供。(4)阈值对流域划分有较大影响,随着阈值的增大,子流域数量减少,子流域面积增大,子流域边界变得更为简单,总流域面积反而减少。因此,在选择最佳阈值时,需根据实际应用目的进行确定,并进行对比修正。不同分辨率的DEM数据需要采用相应的最佳阈值来提取河网,以保证提取结果与实际情况最为接近。

颈动脉周围脂肪密度预测颅内斑块易损性的可行性研究

目的 探讨颈动脉周围脂肪密度与不同类型颈动脉斑块及颅内斑块易损性的相关性。方法 回顾性分析90例同时行颈动脉计算机断层成像血管造影及高分辨率血管壁磁共振成像检查并诊断为颈动脉粥样硬化斑块的患者临床资料。根据颈动脉计算机断层成像血管造影中斑块成分将颈动脉斑块分为钙化斑块组(n=22)、混合斑块组(n=23)和非钙化斑块组(n=45)。筛选颈动脉周围脂肪组织炎症更重的混合斑块组和非钙化斑块组中存在同侧颅内动脉斑块患者49例,根据高分辨率血管壁磁共振成像检查将其分为易损斑块组(n=36)和稳定斑块组(n=13)。使用Perivascular Fat Analysis Tool软件和手动勾画相结合方式识别和测量颈动脉斑块周围脂肪密度。独立样本t检验、单因素方差分析、Mann-Whitney U检验、Kruskal-Wallis秩和检验和χ2检验用于比较组间差异。绘制受试者操作特征曲线分析模型评估颅内斑块易损性。结果 钙化斑块组、混合斑块组和非钙化斑块组颈动脉周围脂肪密度值分别为-53.03[-46.02,-56.12]、-43.18[-39.30,-46.07]、-42.88[-39.86,-47.29]。与钙化斑块组相比,非钙化斑块组和混合斑块组颈动脉周围脂肪密度更高(P<0.001)。颈动脉周围脂肪密度是颅内易损斑块的独立危险因素(P=0.003,OR=1.165,95%CI:[1.054,1.287])。颈动脉周围脂肪密度对颅内动脉斑块易损性具有较好的预测价值,受试者操作特征曲线下面积为0.786,灵敏度和特异度分别为91.67%、61.54%。结论 颈动脉周围脂肪密度是预测颈动脉不同类型斑块及颅内动脉斑块易损性的有效标记物,可以为影像诊断提供支持。

Principle and application of high density spatial sampling in seismic migration

To avoid spatial aliasing problems in broad band high resolution seismic sections, I present a high density migration processing solution. I first analyze the spatial aliasing definition for stack and migration seismic sections and point out the differences between the two. We recognize that migration sections more often show spatial aliasing than stacked sections. Second, from wave propagation theory, I know that migration output is a new spatial sampling process and seismic prestack time migration can provide the high density sampling to prevent spatial aliasing on high resolution migration sections. Using a 2D seismic forward modeling analysis, I have found that seismic spatial aliasing noise can be eliminated by high density spatial sampling in prestack migration. In a 3D seismic data study for Daqing Oilfield in the Songliao Basin, I have also found that seismic sections obtained by high-density spatial sampling （10 ×10 m） in prestack migration have less spatial aliasing noise than those obtained by conventional low density spatial sampling （20 × 40 m） in prestack migration.

低秩矩阵恢复下的自适应图像超分辨率重建

低分辨率自适应图像的像素密度过于稀疏,导致图像清晰度达不到超分辨标准。为此提出低秩矩阵恢复下的自适应图像超分辨率重建方法。构建低秩矩阵恢复模型,计算峰值信噪比参数,完成低秩矩阵恢复下的自适应图像降噪处理。在图像区域中提取自适应特征,根据超分辨率判别条件定义具体的重建函数表达式,完成低秩矩阵恢复下自适应图像超分辨率重建方法的设计。实验结果表明,该方法的应用可使图像有效去噪,信噪比高于31 dB,重建后图像分辨率均值达到100 PPI,实现了超分辨重建。

电子束光刻HSQ显影对比度中的图形密度效应

氢倍半氧硅烷(HSQ)是一种高分辨的电子束抗蚀剂,其稀疏结构的分辨率已证实达到亚5 nm。但在实际应用中,很难达到约10 nm周期的密集结构,其中间隙残胶问题是无法实现更高分辨率的根本原因。利用传统大块薄膜获取的显影对比度进行理论计算,得到的结果与实际曝光的分辨率极限存在较大差异。针对这一问题,提出了与图形相关的显影对比度,提高了传统显影对比度在密集图形分辨率极限预测中的适用性。对HSQ的微观显影机理进行了阐述,分析了大块薄膜、亚10 nm周期密集高分辨结构显影过程和显影对比度曲线差异,预测和实验验证了超稀疏结构的超高显影对比度(线剂量对比度约为114)。该研究为改善HSQ工艺及提升计算光刻模型的精度提供了新的思路。

无人机可见光遥感影像的空间分辨率对毛竹立竹度识别精度的影响

为探究无人机可见光影像在毛竹立竹度提取方面的适用性,以福建省三明市永安市天宝岩国家级自然保护区毛竹林为研究对象,运用重采样的方式获取不同空间分辨率(0.25、0.50、0.75 m)下的可见光影像,利用面向对象多尺度分割确定各个分辨率下的最佳分割尺度,采用随机森林分类方法,对不同空间分辨率下立竹度提取精度进行了比较。结果表明:不同空间分辨率下分割尺度的选择不同,影像空间分辨率为0.25、0.50、0.75 m的最佳分割尺度分别为20、9和8,立竹度提取平均精度分别为80.97%、81.29%和77.82%,Kappa系数分别为0.806 0、0.863 3和0.817 1;图像空间分辨率为0.50 m时,总体分类精度和Kappa系数最高,因此,毛竹立竹度提取的适宜图像空间分辨率为0.5 m,最佳分割尺度为9。

基于无人机载激光雷达点云数据的人工侧柏林单木分割研究

可持续的森林经营管理模式有助于实现生态文明建设的高质量发展,人工林单木分割结果的获取是森林经营管理的关键。目前无人机载激光雷达技术为单木位置的精准定位和树冠的精确划分提供了应用空间。利用冠层高度模型(CHM)检测和提取单木数量和树冠、树高等信息,评估和分析空间分辨率和点云密度对单木分割和树冠提取结果的影响和精度,该方法可准确分割人工侧柏林和提取树冠信息,总体上单木分割精确率均>75%,树冠轮廓提取精确率均>65%,实测数据与提取数据的回归决定系数均>0.6。适当的空间分辨率有助于提高单木分割精度,当分辨率为0.3 m时单木分割和树冠提取结果均为最优。同时研究发现随着点云密度的降低,单木数量的识别精度值随之下降。当点云密度为100%时,F为89%,当点云密度为10%时,其F降低至73%。基于CHM模型可以较好实现人工林的单木精确分割,对林木出现的树冠重叠、覆盖、偏移等现象均有一定的辨别能力;同时分析了空间分辨率和点云密度对单木分割和树冠提取结果的影响并评估了精确性,识别了单木分割时关键参数的最优选择。

顾及点密度与未知角分辨率的地面点云分类

为了解决地面激光点云角分辨未知和点密度变化的问题,提出了一种顾及密度变化与未知角分辨率的地面激光点云分类方法。采用随机邻域分析的角分辨率估算法改进传统点密度计算方法,结合角分辨率提出顾及密度变化的格网特征提取方法,并将本文中所提出的方法在3组数据上进行了实验验证。结果表明,该角分辨率估算方法的估算误差小于0.002°,能够准确地估算点云角分辨率;与传统点密度特征相比,本文中提出的相对投影密度可以提高点云分类的整体精度,以及在车、杆状物等地物类别上的分类效果。该方法能准确估算点云角分辨率,以较高精度实现点云分类,可为大规模地面激光点云的密度自适应处理提供参考。

X光弯晶成像金属薄膜面密度测量技术

针对靶用高Z金属薄膜的无损检测需求,提出了一种通过超环面弯晶聚焦型X光单能成像器件,实现金属薄膜均匀性及面密度等参数精确标定的测量技术。该技术即通过高通量、高单能性成像,定量获取薄膜X光透过率及其空间分布,有效提升了面密度测量的精度,同时实现了对其均匀性的高空间分辨评估。从总体方案设计、元器件制备和测试实验等方面开展了深入研究,并评估了各种可能因素对测量不确定度的影响。所发展的超环面弯晶成像系统针对20 keV级的高能X射线在mm尺度内实现了优于5μm的微区分辨,能谱分辨达到几eV。通过泡沫金样品面密度测量实验证明了技术可行性,相对不确定度优于2%。研究结果为激光惯性约束聚变高Z靶材料的精密无损检测提供了一种新的测量技术,并有望应用于其他需要大视场、高空谱分辨成像的需求领域。

眼眶异物DR角膜缝环定位法与CT三维重建定位法临床价值评估

【目的】探讨眼眶异物数字化放射摄影(DR)角膜缝环定位法与CT三维重建定位法临床价值。【方法】回顾性分析我院2016年1月至2020年12月收治的疑为眼部异物的患者作为研究对象,拟研究数量51例。同时做眼眶异物DR角膜缝环定位法和CT三维重建定位法,统计两种方法异物检出率,分析眼部异物的定位情况。【结果】采用眼眶异物DR角膜缝环定位法能分辨眼眶内异物者38例,采用CT三维重建定位法能分辨眼眶内异物者46例,CT三维重建定位法准确率90.20%高于眼眶异物DR角膜缝环定位法准确率74.51%(P<0.05)。眼眶异物DR角膜缝环定位法能分辨出球内异物23例,CT三维重建定位法能分辨球内异物25例,其中CT三维重建定位法能分辨的球内异物最大径为(2.65±0.14)mm,低于眼眶异物DR角膜缝环定位法能分辨的球内异物直径(2.94±0.36)mm(P<0.05)。眼眶异物DR角膜缝环定位法显示异物点钟位、异物到水平面距离、异物到矢状面距离及异物到两侧角巩膜缘连线距离与CT三维重建定位法结果相比无差异(P>0.05)。采用CT三维重建定位法能比较清楚地分辨出眼内、外的40例高密度影;采用眼眶异物DR角膜缝环定位法有23例确定为眼球内高密度影,有15例高密度影无法确定是眼球内外(P<0.05)。【结论】对于眼眶内异物定位来说,CT三维重建定位法分辨率高,定位准确,能检测眼球内部细微金属颗粒,可做眼部异物定位的常规方法,同时对于少数在虹膜根部、睫状体部、悬韧带外侧部的小异物定位,需配合眼眶异物DR角膜缝环定位法来定位。

期望空间分辨率的激光雷达扫描算法

普通激光雷达的扫描方式通常都是固定角分辨率,这样就导致了远距离物体表面上的扫描点变得稀疏,进而在点云配准时由于重合度不高造成配准精确度的下降,而且远距离的小物体容易被漏扫描;而与之相反,当满足远距离扫描要求时,近距离物体表面上的扫描点将异常稠密,造成了大量的数据冗余,需要进行点云压缩。为了解决采样不均带来的问题,一种基于核密度估计并根据期望空间分辨率自动调整激光雷达扫描角分辨率的算法被提出。在激光雷达原型系统上的实验表明了其能自动检测待扫描物体,并根据物体的距离调整扫描步进以达到期望的空间分辨率,并在扫描测量精度上超过了普通激光雷达系统。

Multi-resolution Analysis of Density Fluctuation of Coherent Structures About Supersonic Flow over VG

The density field around a vortex generator （VG） in supersonic flow is studied with a nanoparticle-based planar laser scattering （NPLS） method. Based on the calibration, i.e., the density distribution of the supersonic flow around a wedge, the density field of a supersonic VG is measured. According to movement characteristics of coherent structure in VG’s flow fields and the basic concepts of wavelet, the density fluctuating signals and multi-resolution characteristics of density field images are studied. The multi-resolution characteristics of density fluctuation can be analyzed with wavelet transformation of NPLS images. The wavelet approximate coefficients of density fluctuating signals exhibit their characteristics at different scales, and the corresponding detail coefficients show the difference of diverse layer smooth approximation in some way. Based on 2D wavelet decomposition and reconstruction of density field images, the approximate and detail signals at different scales are studied, and the coherent structures at different scales are extracted and analyzed.

车载分布式MIMO雷达原理与实测数据分析

文中分析了分布式构型多输入多输出(MIMO)雷达及其处理框架,并针对车载应用场景,结合超分辨测角算法给出了一套基于分布式MIMO雷达的成像、测速、跟踪处理流程。在此处理流程的基础上,文中创新性地提出了基于高斯混合概率假设密度(GM-PHD)跟踪算法的距离-角度-速度关联方案,并对GM-PHD算法进行了改进,增加了标签配对功能,同时实现了多维信息的快速关联和目标的航迹跟踪。最后,利用实测数据验证了相关算法的有效性和实用性,与单一雷达成像及跟踪结果对比并进行了详细分析,验证了分布式MIMO雷达具有更优的目标检测性能及目标跟踪效果。