经导管缘对缘修复二尖瓣的体外流体力学性能评价

目的建立一套适用于离体二尖瓣体外测试的方法,定量评价国产经导管缘对缘修复术(TEER)对功能性二尖瓣反流(FMR;非A2-P2反流)的修复效果。方法本研究通过对离体猪二尖瓣瓣环扩张和乳头肌非对称移位建立模拟真实解剖结构的FMR病理模型(非A2-P2反流)。使用离体二尖瓣脉动流测试系统,测试6个FMR病理瓣膜经国产TEER器械修复前、后,不同生理和病理条件下的流体力学特征。结果病理瓣膜由修复前的中-重度及重度反流下降到修复后的轻度及轻-中度反流[反流分数(60.2±17.5)%比(34.7±12.0)%,P<0.001],差异有统计学意义。表征瓣膜正向流性能的EOA[(3.8±1.6)cm^(2)比(2.2±0.5)cm^(2),P<0.001]和正向跨瓣压差[(1.8±1.3)mmHg比(3.8±1.8)mmHg,P<0.001]修复前、后比较,差异均有统计学意义。修复带来一定程度上的瓣膜狭窄,有效孔口面积降低约40%,正向跨瓣压差升高约110%,但瓣膜正向流性能仍处于正常生理范围内,未造成医源性狭窄。结论证实国产TEER器械对于治疗FMR(非A2-P2反流)具有良好的修复效果。本研究为TEER器械的设计、优化及可靠性和有效性的验证、评价提供了全面的数据和有效的测试方法,同时也为该类产品测试相关标准的制订提供了可参考的资料。

社区参与型学术的理论溯源与推进路径

学术发展的自我选择和社会需要促使学术研究范式从外展型向参与型转变,并逐渐演变为社区参与型学术。社区参与型学术对社区组织的边界、学术参与的方式以及学术发展的路径都进行了革命性的拓展和变革,并相应地在学术评价上反映出来。社区参与型学术更看重社会问题的解决和伙伴关系的形成,更加强调学术成果的交流性和传播性。社区参与型学术是高校在学术合作和学术发展模式上的探索与创新,契合了我国学术改革的方向,在坚持学术研究方向的基础上与社会组织关系实现重构,使教学、研究和社会服务在学术范畴内整合统一,对我国高校处理与社区关系、科研与教学关系、科研评价问题、科研导向问题等具有一定的启示。

基于类名引导的弱监督文本分类

针对弱监督文本分类过于依赖专家生成种子词的局限,提出一种基于类名引导生成种子词的弱监督文本分类方法。使用Skip-Gram模型学习单词的向量表示,借助vMF(von Mises Fisher)分布对用户提供的类名与语料库之间的关系进行建模,综合考虑语义相关性和语义特异性,由此生成一组高质量的种子词,无需依赖专家经验;迭代使用种子词生成伪标签和文档分类器;扩展种子词,进一步提升模型性能。在NYT和20 Newsgroups两个公开数据集上的实验结果(F1-score)表明了所提弱监督文本分类方法的有效性。

用于经导管二尖瓣置换术的支架有限元评估

目的:提出一种经导管二尖瓣置换术支架设计,评估支架与瓣叶植入后在体内相互作用产生的变形情况并分析其力学行为。方法:应用有限元方法,建立支架瓣叶组合模型,在瓣叶上施加压强载荷模拟其在人体内闭合的过程,分析其变形情况和应力应变结果以及受此影响的疲劳寿命。结果:本支架受瓣叶牵拉产生的最大顶端位移为0.24 mm,周期性应变的疲劳寿命约为2.05×108次。结论:变形程度可接受但不可忽视,瓣叶的周期性牵拉对支架的影响可使其在人体内正常工作5~9年。

基于二尖瓣时变电阻模型的左心血液循环系统建模与仿真

改善传统血液循环系统数值仿真研究中关于二尖瓣流量的模拟仿真,充分考虑二尖瓣反流的客观存在性,并对二尖瓣动力学特性及二尖瓣运动在血液循环中的影响作用进行深入研究.根据血液动力学和电学网络的等效关系,提出基于时变电阻的二尖瓣电路模型,同时考虑血液在左心室的惯性及二尖瓣闭合的滞后性,建立改进型的左心血液循环系统等效电路模型.根据电学分析原理,求得该等效电路的状态微分方程数学模型.应用Matlab对数学模型进行建模仿真,结果得到更加符合生理要求的二尖瓣流量仿真曲线.二尖瓣流量分为3部分：舒张期的正向流量、收缩期关闭反流量和泄漏反流量.并且,二尖瓣流量充满心脏舒张的整个时期.在收缩期,可以明显看到正常反流延迟二尖瓣跨瓣压差,时间为50-80 ms.该研究揭示了二尖瓣在收缩期闭合速度和闭合质量对二尖瓣反流流量的影响.

环形燃烧室点火过程的实验与数值研究

对多喷嘴旋流环形燃烧室的周向点火过程进行实验研究和数值模拟.数值方法采用非稳态雷诺平均(RANS)、自适应网格加密(AMR)方法和加州大学圣迭戈分校(UCSD)详细反应机理.将数值模拟所得的火焰周向联焰、合焰和放热率与实验结果进行对比.结果表明,数值计算所得的火焰周向传播过程与实验中高速相机记录的火焰传播过程整体相符.计算所得的火焰面积和放热率变化与实验所得的积分亮度变化曲线较符合.实验和数值结果均表明,在点火过程中存在拱形火焰、周向传播模式以及不对称的火焰汇合.所采用的数值方法能够基本模拟环形燃烧室中的火焰传播过程.与实验相比,数值计算能揭示更多流场和火焰传播的细节,但是数值结果依赖于实验的标定.

轴流血泵最佳左心辅助下的速度变化及内流场分析

为解决轴流血泵恒压或恒转速辅助时产生的抽吸或反流现象,以自主研发的主动脉瓣轴流血泵为研究对象,建立“轴流血泵-血液循环系统”串联耦合多尺度参数模型,得到血泵变转速辅助时在各级心衰条件下达到最佳辅助状态时的转速变化曲线.相比恒转速辅助,变转速辅助的血流动力学结果与正常心脏的拟合度更高,也符合人体生理.采用CFD技术对Ⅳ级心衰下2种辅助状态在1个心动周期中的内流场进行比较分析,发现变转速辅助下,轴流血泵在等容收缩期、等容舒张期、充盈期会产生明显的涡流,过流时间较长,但剪切应力较小,不会造成溶血;在射血期,变转速辅助的流动更加稳定,没有涡流现象产生,但其剪切应力在0.10 s内高于临界值500 Pa,会产生溶血现象.

可控关闭体积心脏瓣膜模型

为了准确描述心脏瓣膜血流动力学特性及其在心血管系统中的应用,根据电液比拟,将其建模为1个变电阻和1个电流源并联然后和1个恒电感串联的瓣膜模型,并建立了左心循环系统的电路图及数学方程.并联元件把流经瓣膜的血流量分成2部分:流经瓣膜孔口的流量和瓣叶运动过程中排挤的血流量.流阻依赖瓣叶位置,另外给定符合关闭体积和时间的瓣叶关闭过程.以二尖瓣为例进行Matlab数值模拟,结果表明:该模型能准确模拟瓣膜关闭反流和泄漏体积的反流特性,正常情况下心脏每搏输出量63.60 m L,心输出量4.58 L/min,二尖瓣关闭体积为3.30 m L,二尖瓣泄漏体积为2.30 m L,反流分数为7.56%;反流病理条件下,二尖瓣关闭体积为14.70 m L,泄漏体积为25.40 m L,反流分数为40.48%.该模型可以模拟瓣膜正常功能和反流病理的血流动力学.

一种减少竞争的内存划分方法

多核系统中内存被越来越多地核共享,因此,日益加深的内存竞争和内存干扰导致了越来越严重的核间不同程度的性能下降、不公平的资源共享和优先级翻转甚至饿死等问题.首先分析内存共享引发的问题,接着提出伪共享(pseudoshare)方法减少内存竞争。伪共享的框架包含3个部分:1)将所有的线程、处理器核以及内存分别划分成线程组、处理器核组以及内存组,1个线程组运行在1个核组上同时使用1个内存组,从而形成一个个相互独立的子系统,子系统间互不干扰;2)分析线程的内存行为特征,获取线程所需的内存带宽;3)给每个线程分配内存带宽.伪共享的方法通过内存的划分减少核间对内存的干扰和竞争,同时通过内存带宽划分提高了公平性.实验结果显示,伪共享的方法降低了9.8%的内存干扰,提高了22.5%的公平性,并且降低了5.3%的能耗.

铁钙离子共存体系对MBR运行影响研究

本文针对了膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)污泥混合液在铁钙离子共存情况下对MBR运行的影响进行研究。实验结果表明:不同比例的铁钙离子共存时,COD、NH3-N、TP的去除率分别高达94%、98%、98%以上;进一步研究发现,对于调控MBR混合液存在最佳的铁钙离子比,当铁钙离子比为1∶3时,最大程度延缓了膜污染速率;钙离子的加入,MBR混合液中溶解性微生物产物(soluble microbial products,SMP)浓度降低明显,其中SMP中多聚糖含量与钙离子浓度密切相关;在铁钙离子共存体系,钙离子含量对松散结合态EPS(loosely bound EPS,LB)浓度影响较大,对紧密结合态EPS(tightly bound,TB)影响不显著。

执行控制研究方法概述

抑制控制、注意转换和工作记忆是执行控制的最主要的要素。本文概述了这些要素的主要实验范式。

基于二阶伏特拉级数模型的心脏运动信号快速最小二乘估计

心脏手术辅助机器人动态地消除心脏表面手术点与手术工具之间的相对运动,帮助医生在心脏不停跳的情况下完成手术并且极大减小病人术后并发症的影响。由于心脏运动的高带宽、非平稳、非线性的特点,机器人很难快速准确跟踪心脏运动。针对这一问题,该文首先通过双谱分析了解到心脏信号具有明显的源于心跳与呼吸运动相互耦合的非线性特征。接着提出基于非线性二阶伏特拉(Volterra)级数模型心脏运动快速预测算法,为控制算法提供参考信号的超前预测值。采用非线性模型描述心脏运动更加精确地表达了心脏运动的物理本质,快速最小二乘算法保证了系统的实时性。对比实验结果表明,非线性预测算法在均方误差方面优于以往的线性预测算法,大大减小了预测误差,提高了手术机器人相对运动消除能力。

铕掺杂SiO2复合凝胶在手印显现中的应用

采用溶胶-凝胶法合成了铕掺杂SiO2复合胶体材料,制备了可用于潜在汗液手印显现的磁性粉末(简称EMO),实验了该粉末显现刑事现场常见的渗透性和非渗透性客体表面潜在手印的效果,考察了手印遗留时间、显出手印荧光稳定性等因素对应用的影响,给出了复合凝胶的紫外可见吸收光谱和荧光光谱,解释了显现手印的基本原理。实验证明,该功能型材料可作为潜在汗液手印的良好显现粉末。

大尺度稳态强风地区考虑建筑风效应方向性的新方法

首先,介绍了美国、新西兰和日本风荷载规范中关于方向性处理方法的优劣。其次,基于多元极值和条件概率理论,提出了一种按不同风向平均风速极值相互独立处理风荷载/效应方向性的新方法。再次,以哈尔滨、北京和济南为例,分析了我国大尺度稳态强风地区不同风向平均风速极值的相关性特征。最后,以一鞍型屋盖为例,分析了其在大尺度稳态强风地区(以哈尔滨、北京和济南为例)不同建筑朝向下风荷载/效应极值的方向性特征,阐明了美国、新西兰和日本规范中方向性处理方法的局限性,验证了新方法的有效性。研究结果表明:(1)我国大尺度稳态强风地区不同风向平均风速极值趋近于相互独立;(2)所提新方法可以方便、准确的考虑方向性,合理确定风荷载/效应极值;(3)建议该方法作为我国风荷载规范处理风荷载/效应极值方向性的一个方案。

冷冻储藏对心肌力学性能的影响

为了研究冷冻贮藏对心尖组织力学性能的影响,将心尖组织冷冻48 h并对冷冻后的组织样本和新鲜无冷冻的样本分别进行双向拉伸,讨论并分析在纤维方向和交叉纤维方向上新鲜无冷冻样本和冷冻样本的力学特性有无显著性差异.试验研究的力学参数有在纤维方向和交叉纤方向上的峰值拉伸比、力学拉伸比、预加载拉伸比、低应力区域的弹性模量、高应力区域的弹性模量、各向异性指数和延展性指数.研究结果显示,新鲜无冷冻的样本组织与冷冻组织的峰值拉伸比、力学拉伸比、预加载拉伸比、低应力区域的弹性模量、高应力区域的弹性模量、各向异性指数和延展性指数均无统计学差异.另外,试验发现冷冻组织比新鲜组织的各向异性略强,但新鲜无冷冻组织比冷冻组织略硬.冷冻贮藏对心尖组织的力学性能无显著影响.

容迟网络广义k选播路由资源分配模型

针对移动网络频繁中断和网络分割场景下的容迟网络(DTN)路由资源分配问题,提出广义k选播,其集合由接入路由器信息矩阵决定,以减弱DTN路由算法在接入时间上的概率不确定性,进而提出路由资源分配模型,据此在许可时间段内对k个接入路由器集合元素进行路由和资源分配,从而实现对未来k个目的地进行托管传送。NS2平台仿真实验表明,在业务流量过饱和区域,可获得延时和吞吐量等性能的近线性变化,总有效带宽利用率超过DTN多播路由方案的18%～20%,说明在拥塞环境下有较好的整体传输性能和鲁棒性。该模型适用于公共交通和物流等移动路径确定的车载网络环境,如搭配有效的路径预测算法,可扩展到一般环境。

用于多宿容迟移动网络的实时资源分配算法

多宿容迟移动网络适用于物流业物联网等误码率高、频繁中断的环境.然而由于其多宿的特点,其资源分配复杂,难以保证实时性.针对接纳控制过程的资源分配,以效用差分法设计资源分配算法,能够保证过程中的每一步效用单调增加,同时该算法时间复杂度降低到O(n),可以保证实时性.最后将容迟网络协议框架代码DTN2和LTP植入网络模拟软件NS2,就节点稀疏的场景进行仿真.实验结果说明算法能够提供较好性能,并同时具有良好的实时性.

无土栽培远程灌溉控制系统

针对无土栽培灌溉控制方式人工劳动强度大、精度低,智能化程度不够的问题,设计了一套无土栽培远程灌溉控制系统.以MSP430单片机为检测与控制核心,进行灌溉部件驱动控制,并结合相应传感器实时采集营养液监控参数.基于Qt编程设计了配套的上位机软件,对作物灌溉状况进行可视化监控,具有监测值设定、灌溉方式选择、监控参数实时显示、数据保存与历史数据查询等功能.使用GPRS无线传输技术实现上位机与下位机之间的数据同步通信,将BP神经网络应用于营养液电导率EC和pH值的调控中,经监测值调控试验表明,该系统能实现远距离稳定监测与控制,EC调控误差不超过0.11 mS/cm,pH值调控误差不超过0.08.

心衰脉动过程两级轴流血泵溶血数值模拟

为了理解血泵脉动运行时流动对血液造成的损伤,建立了血泵和心血管循环系统多尺度模型.多尺度模型将零维尺度的心血管循环集中参数模型和三维尺度的轴流血泵内部流动分布式参数模型相结合.以两级轴流血泵为例,用Matlab仿真得到一个心动周期中两级轴流血泵的动态进出口压差和流量变化.其次,根据血泵内血流动力特性,将动态工况分段划分,并以这些流量作为准静态工况进行溶血程度计算.最后,将一个心动周期中准静态工况的溶血程度做时间加权平均,得到平均溶血程度值.结果表明,在一个心动周期中,由于血泵本身惯性的影响,使瞬态进出口压差-流量特性曲线呈一闭合的环状.同时,溶血程度大小在一个心动周期的变化规律和流量变化趋势相反,和进出口压差变化趋势相同.综上所述,多尺度模型的计算方法可以预估血泵在心衰脉动运行时的平均溶血程度.

应用于零维左心血液循环的二尖瓣模型的研究

提出一个可以准确合理地模拟二尖瓣动力学特性的瓣叶运动流阻模型。考虑影响二尖瓣瓣叶运动的跨瓣压差和血流推力,建立二尖瓣运动的控制方程,提出依赖于瓣叶打开角度θ的瓣叶运动流阻模型,把该模型应用于零维左心血液循环系统,得到血液动力学特性。在保持心输出量和反流分数一致的条件下,比较该模型、瞬态关闭的阶梯流阻模型和经验指定的时变流阻模型。结果发现,瓣叶运动流阻模型能反映瓣膜关闭过程中的血液动力学,如压差和流量的滞后性以及关闭流量,同时该模型可以通过调整单位转动惯量跨瓣压差影响系数Kp和血流影响系数Kb的大小,改变瓣膜打开过程和关闭过程所需时间,瓣膜打开和关闭时间分别为50.0和40.2 ms。该模型可弥补阶梯流阻模型中忽略瓣膜运动过程的瞬态关闭的缺点,同时也能避免时变流阻模型中关闭起始时间的不合理性。此模型较为合理准确地模拟二尖瓣关闭过程的动力学特性,且简单易控制。