磁共振弹性成像在宫颈癌诊断中的初步应用研究

目的探究磁共振弹性成像(Magnetic resonance elastography,MRE)在宫颈癌的临床价值。材料与方法本研究前瞻性地招募39名病理诊断为宫颈癌的患者(宫颈癌组),并招募39名年龄、体质指数(body mass index,BMI)相匹配的健康女性志愿者(健康对照组)进行宫颈常规磁共振扫描和频率为60 Hz的MRE检查。测量两组受试者宫颈的弹性值以及宫颈癌组肿瘤的体积及浸润深度,收集宫颈癌组患者的肿瘤分期。选择配对样本t检验比较宫颈癌组和健康对照组的弹性值,采用Spearman秩相关系数及受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线分析弹性值、肿瘤体积和浸润深度与宫颈癌分期间的相关性及诊断宫颈癌分期的效能。结果宫颈癌患者组的平均弹性值[(5.76±0.99)kPa]显著高于健康对照组[(2.94±0.25)kPa;P<0.001]。弹性值、肿瘤体积及浸润深度在早期(≤ⅡA期)、晚期(≥ⅡB期)宫颈癌之间差异存在统计学意义,且与宫颈癌分期呈正相关(r=0.439、0.384、0.322;P均<0.05)。弹性值的诊断效能优于肿瘤体积和浸润深度,ROC曲线下面积(area under the curve,AUC)分别为0.754、0.722、0.687。结论MRE技术可以作为一种非侵入性的辅助检查手段,帮助宫颈癌的诊断和分期评估,在宫颈癌研究和治疗策略的制订中具有潜在的临床应用前景。

4D-Flow MRI在肥厚型心肌病左室流出道血流评估中的价值探索

目的 探索四维血流(four-dimensional flow,4D-Flow)磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)技术在左心室腔内应用的可行性。材料与方法 本研究为前瞻性、横断面研究,纳入2022年8月至2023年1月于我院接受心脏MRI检查的21例肥厚型心肌病患者,采用3.0 T MRI扫描仪进行二维血流(tow-dimensional flow,2D-Flow)及4D-Flow成像,收集患者一周内进行的超声心动图检查结果。采用组内相关系数(inter-class correlation coefficient,ICC)、变异系数(coefficients of variation,COV)及Bland-Altman分析比较2D-Flow、4D-Flow评估左室流出道峰值流速的可重复性及一致性,并通过Pearson相关性分析探究二者与超声心动图测量结果的关系。结果 2D-Flow和4D-Flow观察者内/观察者间的ICC分别为0.999/0.999和0.995/0.992,COV分别为0.5%/0.5%和2.4%/2.6%。4D-Flow与超声心动图的测量结果呈中度相关,相关系数r值为0.574(P=0.006),但一致性较差,ICC为0.375(P=0.013)。2D-Flow与4D-Flow和超声心动图间无显著的一致性及相关性。结论 4D-Flow技术能够可视化心腔内血流模式,对左室流出道峰值流速的测量具有高度可重复性,且与超声心动图的测量结果具有显著的一致性。

轴径向静态偏心故障下外转子永磁发电机电磁转矩特性分析

对外转子永磁发电机轴径向静态偏心故障下的电磁转矩特性进行了理论解析、仿真计算和实验验证。首先,在考虑齿槽效应影响条件下,引入磁导修正系数ε(θ),推导出轴径向静态偏心前后气隙磁密表达式,并考虑绕组分布情况,构建一种新型的永磁发电机轴径向静态偏心故障下相电流数学模型,在此基础上得到轴径向偏心下电磁转矩解析表达式。其次,通过有限元仿真计算得到外转子永磁发电机轴径向静态偏心下的电磁转矩波动特性。最后,在一台外转子永磁发电机上通过故障模拟实验实例印证了解析分析和仿真计算结果。结果表明:相较于正常情况,径向偏心时,电磁转矩以直流、二倍频、四倍频成分为主,随着偏心程度的加剧,电磁转矩的直流、二倍频、四倍频成分幅值将随着增大;轴向偏心时,电磁转矩谐波成分不变,随着偏心程度的加剧,各谐波成分幅值将随着减小。对外转子永磁发电机气隙偏心故障分析的一个重要补充,对此类问题的现场检测和鉴定具有参考价值。

基于金属磁记忆的弯曲工字钢梁的力-磁效应

目前,基于金属磁记忆检测技术的受力状态表征及损伤评估应用广泛,但在受弯构件的检测中,弯曲长度及荷载作用位置对检测结果的影响尚不明确。为研究受弯构件的力-磁效应,本工作基于四点弯曲工字钢梁的磁记忆检测,采用考虑初始平面外弯曲和应力与磁化作用角度的力-磁耦合方法,通过COMSOL多物理场仿真软件进行了数值模拟研究,并结合有效场理论分析了钢梁弯曲长度对磁信号的影响,提出了表征损伤及荷载作用位置的磁特征参数。结果表明:检测线磁信号峰-峰值S在钢梁接近屈服状态时显著增大,并在钢梁处于承载能力极限状态时达到最大值;腹板检测线磁信号峰-峰值S_(w)在钢梁屈服和达到最大承载能力时分别随有效段长度的增加呈线性减小和以二次函数的规律减小,而下翼缘检测线磁信号峰-峰值S_(f)在钢梁屈服和达到最大承载能力时均随有效段长度的增加以二次函数的规律减小;根据磁特征参数S_(w)和S_(f)定义了磁损伤指数D和荷载作用系数S_(r),当钢梁所受外加荷载超过其最大承载能力的80%时,可根据D>0.5的特征对钢梁不安全的受力状态进行预警;荷载作用系数S_(r)与钢梁的剪跨比λ近似线性相关,可以表征荷载的作用位置。

YASA轴向磁通永磁电机定子槽漏感计算

定子槽漏感是定子无轭模块化(yokeless and segmented,YASA)轴向磁通永磁电机电感的主要分量,会降低电机的功率因数和最大输出转矩。该文提出定子槽内微小单元磁场能量法计算YASA电机的定子槽漏感,通过建立计及铁心饱和影响的二维等效磁网络模型准确计算槽内微小单元储存的磁场能量,进而计算定子槽漏感。基于所提出的方法,进一步研究定子结构参数以及极槽配合对YASA电机定子槽漏感的影响规律。有限元仿真和实验结果表明,该文所提出的YASA电机定子槽漏感计算方法的可行性和准确性。

磁性生物炭合成及其对重金属吸附机制的研究进展

磁性生物炭(Magnetic biochar,MBC)因其磁分离能力和广阔应用前景而受到研究者广泛关注。MBC中碳基结构特征(如形貌、比表面积、官能团等)和铁氧化物形态及分布受多因素影响,如原料来源、热解温度、合成方法等。然而,MBC特性与合成条件的关联性以及MBC对重金属的吸附机制有待进一步研究。本文通过阐述合成条件对MBC特性的影响及其吸附重金属机制,提出关于未来MBC吸附重金属研究的一些科学问题,这将为认识MBC的环境效应提供重要的基础信息。

磁约束核聚变托卡马克装置研究进展与展望

本文围绕磁约束核聚变实验阶段的重点科学问题以及聚变工程化过程中面临的主要挑战,重点介绍了国内外托卡马克装置的发展历程及现状,概述了主要在役托卡马克装置的基本参数、主要任务、重要里程碑、当前重点研究方向及相关发展规划等。国际磁约束聚变研究已由等离子体物理实验为主逐步迈向重点聚焦聚变堆核工程与技术研发阶段,加快建立聚变能开发产业体系是推动受控核聚变技术发展的关键。本文还对磁约束核聚变托卡马克的未来发展方向和技术路径进行了分析和展望,并归纳提出加速聚变发展需尽快布局的核工程与核技术重点方向。

微分求积法分析碳纳米管磁流体输送系统的稳定性

基于磁流体动力学方程及非局部欧拉-伯努利(Euler-Bernoulli)梁模型,建立了轴向磁场作用下单壁碳纳米管磁流体输送系统的振动微分方程.应用微分求积法(DQM),在固支边界条件下,求解此高阶偏微分方程,着重研究管内磁流体效应、轴向磁场、小尺度参数(磁流体克努森数Kn与碳纳米管小尺度系数)对该系统振动与失稳特性的影响.数值计算结果表明,轴向磁场提升系统刚度及系统稳定性,而小尺度参数降低系统稳定性.更重要的是,固支边界系统中磁流体在磁场作用下,降低输送系统的刚度,但能提升输送系统的稳定性.

飞轮储能用永磁同步电机温度场分析

针对飞轮储能用永磁同步电机散热困难的问题,以某额定功率为300 kW、转速为10000 r/min的永磁同步电机为研究对象,利用磁热耦合的方法,对永磁同步电机的损耗和温度场进行模拟及测试分析,研究永磁同步电机的损耗及电机热分布;利用热仿真模型,研究电机关键部件散热的影响因素。结果表明:高温主要集中于永磁体及绕组区域;减小流道宽度、增大流道数目以及增大流道圆角半径可有效提高定子散热性能;辐射率越高,永磁体散热性能越好;改进电机结构后,永磁体最高温度下降10.5%。研究结果可为永磁同步电机的设计及散热优化提供参考。

偏头痛脑代谢物改变及与认知情绪关系的MRS研究

目的探讨利用MRS技术分析偏头痛患者大脑中的神经递质变化及其与认知、情绪改变的关系。方法选取31例偏头痛(MA)患者为MA组,28例健康受试者作为对照组。使用MRS分析前扣带回皮层(ACC)、小脑齿状核(DN)及左侧岛叶(LINS)的γ氨基丁酸(GABA)、谷氨酸(Glu)和谷胱甘肽(GSH)水平的变化,并观察其与认知、情绪及偏头痛特征的相关性。结果与对照组比较,MA组表现出认知损害和焦虑症状;ACC中GSH水平增高(P=0.010),DN中GABA(P=0.043)和LINS中GABA(P=0.029)水平降低;DN中GABA与连线试验呈负相关(r=-0.542,P=0.002),LINS中GABA与MSQ(r=-0.441,P=0.017)、PHQ-9(r=-0.400,P=0.031)呈负相关。结论本文为偏头痛患者认知、情绪变化的分析提供了新的视角。

心脏磁共振对房颤患者左心房/左心耳血栓诊断价值的系统评价与Meta分析

目的 通过系统评价与Meta分析评估心脏磁共振(cardiac magnetic resonance, CMR)对心房纤颤(atrial fibrillation, AF)患者左心房/左心耳(left atrial/left atrial appendage, LA/LAA)血栓的诊断价值,并分析不同的成像序列下所形成的诊断效能之间的差异。材料与方法 从Pub Med、Embase、Web of Science、Cochrane Library、中国知网、万方和维普数据库查找关于经食道超声心动图(transesophageal echocardiography, TEE)或外科病理活检的方法检测AF患者LA/LAA结构内是否存在血栓的研究,同时比较CMR成像与其诊断效能上的差异,检索的时间为2000年至2022年。将这些文献分为四个类别:(1)CMR电影(cine-cardiac magnetic resonance, cine-CMR)成像;(2)对比增强磁共振血管造影(contrast enhanced magnetic resonance angiography, CE-MRA);(3)对比增强CMR(contrast enhanced CMR, CE-CMR)成像;(4)CMR。分别进行统计分析,提取相关的临床数据,利用Stata 17.0、Review Manager 5.3及Meta-Di Sc 1.4等专业数据分析应用软件对患者的医疗记录进行详细统计,并进一步对合并敏感度、特异度、阳性似然比、阴性似然比及诊断比值比的具体数值进行运算,最后绘制了受试者工作特征曲线,同时对曲线下面积(area under the curve,AUC)进行计算得出诊断效能大小。结果 共纳入11篇文献,包含868例患者。Meta分析结果显示,各成像方式的合并敏感度、特异度、阳性似然比、阴性似然比、诊断比值比、AUC值如下:cine-CMR分别为92%、93%、12.8、0.08、154、0.93;CE-MRA分别为91%、100%、476.4、0.09、5 044、0.99;CE-CMR分别为96%、100%、247.5、0.04、6 656、1.00;CMR分别为99%、99%、95.1、0.01、7 357、1.00。结论 CMR对AF患者LA/LAA血栓的诊断具备较高的诊断效能。

基于径向气隙磁密和定子电流的永磁同步电机均匀退磁故障诊断研究

该文提出一种基于径向气隙磁密和定子电流的永磁同步电机均匀退磁故障诊断方法。首先,建立电机的d轴等效磁路模型,分析均匀退磁故障后径向气隙磁密的变化规律;然后,获取电机的径向气隙磁密和定子电流信号,对各极下径向气隙磁密幅值进行归一化处理,并绘制雷达图,根据雷达图和比较相同定子电流幅值下健康电机和故障电机的各极下径向气隙磁密幅值的平均值,来诊断均匀退磁故障;利用空载各极下径向气隙磁密幅值的平均值计算故障程度。最后,仿真和实验结果均验证所提均匀退磁故障诊断方法的有效性。

基于磁心与线圈参数优化的非侵入式磁场取能系统功率密度提升方法

非侵入式磁场取能系统具有结构简单、供电稳定等优点,是解决变电站母排环境中状态监测传感器电池供电寿命有限的有效手段,但因功率密度较低制约了其应用。对于非侵入式磁场取能系统,磁心与线圈参数对其功率密度的影响非常显著。然而,现有方法对磁心与线圈参数的分析相对独立,优化磁心时仅以互感为指标,忽略了该过程线圈参数变化对功率密度的影响。对此,该文考虑磁心尺寸对线圈参数的影响,以功率密度为指标,详细分析线圈匝数、线圈线径、磁柱侧面边长与叠片厚度对系统功率密度的影响。并在此基础上,提出一种优化磁心与线圈参数的功率密度提升方法,即设计线圈匝数、线圈线径、磁柱侧面边长与叠片厚度的最优值,以获取更高的功率密度。最后,基于所提出的方法制作了系统样机并进行测试。实验结果表明,对于限定磁心尺寸为30 mm×30 mm×40 mm的系统,在100 A母排电流下,系统经磁心与线圈优化后功率密度可达4.18 mW/cm~3,提升至系统优化前功率密度的35倍,验证了所提出方法提升功率密度的有效性。

基于不同机器学习算法的影像组学模型预测浸润性乳腺癌Ki⁃67表达的价值

目的:基于动态增强磁共振成像(DCE⁃MRI)探究不同机器学习算法的影像组学模型预测浸润性乳腺癌Ki⁃67表达状态的价值。方法:回顾性分析于本院行双乳磁共振检查患者,按照纳入排除标准最终纳入患者156例,按照7∶3比例分为训练集和测试集。通过单因素分析、最小绝对收缩和选择算子法和递归特征消除进行特征筛选,筛选出不同数量特征分别通过5种机器学习算法建立影像组学模型来预测浸润性乳腺癌Ki⁃67表达状态。比较不同模型的受试者工作特征曲线下面积(AUC)并计算准确率和F1度量值评估其性能,校准曲线评估模型拟合度,并应用DeLong检验比较不同模型间的差异性。结果:同一分类器在不同的特征数下预测性能不同。在基于DCE⁃MRI提取的3个特征下,5种模型的预测性能相对较好,其中支持向量机的整体性能最优,AUC、准确率和F1度量值在训练集分别为0.95、0.95、0.90,在测试集分别为0.88、0.79、0.74。DeLong检验显示,在基于3个特征的5个模型中,支持向量机与逻辑回归的性能差异有统计学意义(P<0.001),与其余3个模型无统计学差异。结论:基于DCE⁃MRI所构建的影像组学模型可以预测浸润性乳腺癌Ki⁃67表达状态,该方法有望为临床医生对浸润性乳腺癌的术前干预和预后提供指导。

基于高频正交方波注入法的永磁同步电机控制研究

针对传统高频注入法解调过程复杂和观测精度受非理想因素时延影响的不足,提出一种基于高频正交方波注入法的零低速位置估计方法。首先,考虑估计旋转轴系注入的低可靠性,选择将高频信号注入静止轴系,采用简单代数运算提取出高频响应电流,通过解调正向虚拟高频响应电流初步估计转子位置;然后,针对主要非理想因素进行影响分析,在此基础上,通过解调负向虚拟高频响应电流提取出相位滞后角,完成补偿;最后,为避免启动阶段位置收敛错误,通过获取电感变化趋势判断出磁极极性。实验结果表明,所提算法在各类工况均能稳定收敛,且最大平均误差不超过1°,说明了算法的抗扰性以及准确性。

日地L5太阳探测工程概述

南京大学联合中国气象局、上海航天技术研究院等单位共同建议的日地L5太阳探测工程——“羲和二号”,将在国际上首次发射一颗人造探测器至日地系统第5个拉格朗日点,通过精测矢量磁场、揭示三维爆发和精准预警预报,解答“活动区磁场的产生演化及其与太阳爆发的物理联系”和“太阳爆发的传播规律及其与灾害性空间天气的关系”这2个太阳物理和空间天气领域亟待解决的重大科学和应用问题。本文重点阐述“羲和二号”的科学与应用目标,简要介绍其科学载荷和初步方案。联合日地连线方向上的太阳探测,“羲和二号”的实施将开启我国太阳立体探测时代,拓展人类对太阳爆发机制的理解,为空间天气预警预报带来革命性突破。

颞下颌关节紊乱病的MRI临床应用进展

随着颞下颌关节影像检查手段的发展,磁共振成像逐渐成为颞下颌关节紊乱病的首选检查方法,由于其无电离辐射暴露风险且为非侵入性检查,可清晰显示关节盘、关节腔积液、髁突水肿、咀嚼肌、双板区及滑膜病变,在临床有较大应用价值。本文从关节盘位置及形态改变、关节腔积液、髁突水肿和翼外肌的磁共振成像表现及其相关性研究现状进行探讨,以期为颞下颌关节紊乱病影像诊断提供思路。

冠状位T2⁃weighted Dixon成像在棘间韧带退变分型中的应用价值

目的:探讨基于磁共振冠状位T2⁃weighted Dixon成像在下腰痛人群中对棘间韧带退变分型的应用价值。方法:前瞻性收集2022年1月—2023年8月因下腰痛行腰椎磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)检查的60例患者的影像及临床资料。研究组依据冠状位T2⁃weighted Dixon序列的脂像和水像把整条棘间韧带分为A型、B型、C型、D型和混合型。混合型包括B⁃C、D⁃B、D⁃B⁃C、D⁃C 4个亚型。对照组采用矢状位T1WI/T2WI序列把棘间韧带中间部分分为A型、B型、C型和D型。比较两组棘间韧带退变分型的差异。结果:两组分型方法结果的一致性分析显示,研究组Kappa系数:观察者内部为0.852~0.916,观察者间为0.747~0.753;对照组Kappa系数:观察者内部为0.801~0.823,观察者间为0.689~0.703。两组相匹配的122条棘间韧带分型结果存在统计学差异(P<0.05),其中研究组C型的发生率为54.1%,明显高于对照组9.0%。新增的混合型在研究组中发生率为46.7%,以B⁃C型和D⁃C型多见。结论:基于磁共振冠状位T2⁃weighted Dixon成像的棘间韧带退变分型方法可靠且可重复,提高了棘间韧带的可识别率和C型的检出率,还可进一步区分混合型及其亚型。

基于永磁体间磁力作用的不倒杆

利用永磁体间的同极相斥作用,构造一个磁力势阱,设计制作高度可调、底部防滑的不倒杆装置。该装置抗干扰能力强、稳定性好,结构简单、设计巧妙,永磁体间磁力约束不需要外界提供电源,具有无接触控制、节能低成本等优势。

磁刺激翳风穴联合针灸治疗面瘫的临床研究

目的 观察翳风穴体表重复磁刺激联合针灸治疗面瘫的临床疗效。方法 选取瑞金医院康复科门诊收治的80例首发中重度面瘫患者,分为治疗组和对照组,每组40例。治疗组给予翳风穴重复磁刺激联合针灸治疗,对照组则仅给予针灸治疗,观察其临床疗效。治疗前后选用肌电图及House-Brackmann(H-B)分级量表、Sunnybrook面部评分系统(SFGS)评价面神经功能恢复情况。结果 治疗组的治疗有效率为85.00%,明显优于对照组60.00%。干预后两组的面神经功能均较前改善(P<0.05),且治疗组的面神经功能及H-B、SFGS评分优于对照组(P<0.05)。结论 重复磁刺激翳风穴联合针灸是治疗中重度面瘫的一种安全有效的治疗方法,可加快面神经功能恢复,为进一步改善面瘫患者预后提供了新的治疗思路。