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基于卷积神经网络的CT图像分割方法研究

基于卷积神经网络的CT图像分割方法研究

作者：康文瀚西南科技大学

学位级别：硕士

CT图像能够显示人体内部组织器官的解剖结构,CT图像分割旨在分割出CT图像中感兴趣器官,可为医生提供诊断参考,提高诊断效率。随着深度学习的发展,基于深度学习的CT图像分割方法能自动提取器官特征并取得较高分割精度和较快分割速度,其... 详细信息

CT图像能够显示人体内部组织器官的解剖结构,CT图像分割旨在分割出CT图像中感兴趣器官,可为医生提供诊断参考,提高诊断效率。随着深度学习的发展,基于深度学习的CT图像分割方法能自动提取器官特征并取得较高分割精度和较快分割速度,其中利用卷积神经网络进行分割已经成为主流方法。但基于卷积神经网络的CT图像分割方法仍然面临许多挑战,如卷积运算的空间距离限制造成CT图像中器官边界模糊部分的过分割问题,以及相邻器官之间相互贴近处器官间的误分割问题等。建立特征之间的长依赖关系并加强对重要特征的关注成为减少CT图像分割误差的关键。本文在详细分析基于卷积神经网络的CT图像分割算法基础上,重点对网络结构进行研究,并针对性地构建方案以缓解误分割问题。主要研究内容如下:1、为缓解CT图像分割中目标器官的过分割问题,提出一种具有双通路跳跃连接方式的CT图像分割模型AR-UNet,该模型在U型结构中采用注意力通路和残差通路并行的跳跃连接方式。注意力通路采用注意力机制利用特征间的关联关系为相似特征之间建立长依赖关系;残差通路通过残差块级联捕获更多样的特征信息,减少边界模糊造成的过分割问题。同时采用改进的瓶颈块填补丢失的浅层信息,进而提升器官分割效果。在MSDSpleen公共数据集中较EBP模型在DSC指标提高1.59%且过分割率降低2.39%,表明该算法可以有效减少CT图像过分割情况,提高分割质量。2、为缓解CT图像中相邻器官间相互贴近出现的误分割问题,改进了Trans UNet CT图像分割模型,在Trans UNet模型的Transformer结构中加入混合注意力与混合多层感知机构建混合Transformer层,其中混合注意力关注重要特征信息,混合多层感知机实现特征序列在空间域和通道域的信息交互。在Synapse公共数据集中较Trans UNet模型在DSC指标提升2.99%且豪斯多夫距离降低12.58%,表明该算法能够同时减少多个目标器官的误分割情况,提高分割准确度。

关键词： CT图像分割注意力机制过分割误分割

新疆糙米中γ-氨基丁酸富集与分离纯化及糙米咀嚼片的制备

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新疆糙米中γ-氨基丁酸富集与分离纯化及糙米咀嚼片的制备

作者：康文瀚石河子大学

学位级别：硕士

本论文以新疆地区生产的糙米为原料,以发芽作为富集其中γ-氨基丁酸的一种方法。利用纸层析法对其中γ-氨基丁酸含量进行测定。通过单因素实验和响应面分析法优化了糙米发芽富集γ-氨基丁酸的工艺参数;再利用超声波辅助磺基水杨酸的方... 详细信息

本论文以新疆地区生产的糙米为原料,以发芽作为富集其中γ-氨基丁酸的一种方法。利用纸层析法对其中γ-氨基丁酸含量进行测定。通过单因素实验和响应面分析法优化了糙米发芽富集γ-氨基丁酸的工艺参数;再利用超声波辅助磺基水杨酸的方法对发芽糙米中γ-氨基丁酸进行了提取,以高效液相色谱法对提取液中γ-氨基丁酸含量进行测定,通过单因素及响应面实验确定了发芽糙米提取γ-氨基丁酸的最佳工艺,对最佳工艺下的提取液进行分离纯化,计算了静态吸附率及解吸率,得到了纯度较高的γ-氨基丁酸纯化物;最后以发芽糙米粉为原料,添加红枣粉及相关辅料,制备发芽糙米咀嚼片。以感官评价得分高低作为指标通过单因素实验及正交试验确定了原辅料的最佳配比,得到了发芽糙米咀嚼片的最佳工艺及质量标准。具体研究结果如下:(1)新疆糙米经过浸泡法发芽过程当中γ-氨基丁酸的含量会有明显变化,影响糙米发芽率及γ-氨基丁酸含量的因素分别为浸泡温度,浸泡时间,发芽温度,发芽时间。在实验的基础上优化出糙米发芽富集γ-氨基丁酸最佳工艺参数:浸泡温度为30℃,浸泡时间24 h,发芽温度30 h,发芽时间28h。在此工艺下得到的γ-氨基丁酸含量为906.56 mg/kg。(2)对发芽糙米当中γ-氨基丁酸进行提取,在单因素实验的基础上,以提取率为响应值,超声功率,超声时间及超声温度为因素进行响应面实验,得到的超声波辅助磺基水杨酸提取发芽糙米中γ-氨基丁酸最佳工艺为:超声功率245 w,超声温度51℃,超声时间16 min,在该条件下γ-氨基丁酸提取率达0.74%。(3)对最优提取条件下的γ-氨基丁酸提取液进行分离纯化,采用732阳离子交换树脂进行吸附,测得静态吸附率为85.7%,以磺基水杨酸对吸附后的树脂进行解吸,测得解吸率为81.5%,该分离纯化方法下所得γ-氨基丁酸纯度为75.4%。(4)以发芽糙米粉为原料,添加红枣粉及相关辅料,制备发芽糙米咀嚼片。以感官评价得分为指标通过单因素实验及正交试验确定了原辅料的最佳配比为:糙米粉与红枣粉比例为3:7,植脂末添加量为14%,葡萄糖添加量为11%,麦芽糊精添加量为5%。

关键词：发芽糙米 γ-氨基丁酸响应面法分离纯化咀嚼片

桃主要过敏原蛋白Pru p 3的分离纯化及质谱鉴定

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食品科学 2021年第20期42卷 38-44页

作者：康文瀚张九凯邢冉冉孙秀兰陈颖中国检验检疫科学研究院北京100176 江南大学食品学院江苏无锡214122

选取水蜜桃、油桃、蟠桃及黄桃4种桃为原料,以ZipTipC18微量层析柱为纯化工具快速分离纯化果皮及果肉中的桃过敏原蛋白Pru p 3,并利用液相色谱-串联质谱对其进行鉴定。结果表明,该纯化方法获得的产物为桃过敏原蛋白Pru p 3,蛋白纯度为95... 详细信息

选取水蜜桃、油桃、蟠桃及黄桃4种桃为原料,以ZipTipC18微量层析柱为纯化工具快速分离纯化果皮及果肉中的桃过敏原蛋白Pru p 3,并利用液相色谱-串联质谱对其进行鉴定。结果表明,该纯化方法获得的产物为桃过敏原蛋白Pru p 3,蛋白纯度为95%。该方法为桃过敏原蛋白Pru p 3的研究提供了技术支撑。

关键词：桃过敏原脂质转移蛋白纯化质谱

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芝麻过敏原及其致敏性消减技术研究进展

食品科学技术学报 2022年第4期40卷 5-15页

作者：张九凯于悦于宁康文瀚胡风欣邢冉冉陈颖中国检验检疫科学研究院北京100176 吉林农业大学食品科学与工程学院吉林长春130118

芝麻是新的“8大类”过敏食物之一,芝麻过敏反应由于其潜在危害性及其日益上升的发病率而越来越引起全世界的普遍重视,因此研究芝麻致敏性消减技术在保障食品安全方面具有重要意义。概述了芝麻主要过敏原(Ses i 1~Ses i 7)的结构和免疫... 详细信息

芝麻是新的“8大类”过敏食物之一,芝麻过敏反应由于其潜在危害性及其日益上升的发病率而越来越引起全世界的普遍重视,因此研究芝麻致敏性消减技术在保障食品安全方面具有重要意义。概述了芝麻主要过敏原(Ses i 1~Ses i 7)的结构和免疫特性,及其致敏性消减技术原理和研究进展;已报道的芝麻过敏原有7种,属于2S白蛋白、7S类豌豆球蛋白、油质蛋白和11S球蛋白,其中11S球蛋白和2S白蛋白是主要的过敏原蛋白。利用热加工技术消减芝麻致敏性,主要通过煮沸、微波、烘焙等工艺引起过敏原的解聚、变性进而破坏致敏表位;高压、辐照、发酵、酶解等非热加工技术通过氢键、疏水键等化学键的变化、多肽链的断裂引起蛋白结构变化,从而掩盖或直接降解致敏表位。另外,结合其他食品过敏原,对芝麻过敏原的潜在消减技术,包括脉冲电场、冷等离子体、超声波、脉冲光、糖基化改性和复合加工技术等进行了阐述分析。未来需要进一步研究芝麻不同过敏原的致敏表位、不同加工工艺对过敏原结构及致敏性影响、开展血清学、细胞和动物模型等致敏性评价等,以明确芝麻致敏性消减的主要机制,以期为生产低敏或脱敏芝麻产品奠定理论依据与科学指导。

关键词：芝麻过敏原 2S白蛋白 7S类豌豆球蛋白油质蛋白 11S球蛋白消减技术

基于纳米材料的生物传感器检测食物过敏原的研究新进展

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食品科学 2023年第23期44卷 314-321页

作者：于宁李洋张九凯康文瀚邓婷婷邢冉冉黄文胜陈颖中国检验检疫科学研究院北京100176 天津科技大学食品科学与工程学院天津300457

食物过敏已成为食品安全和公共卫生领域的突出问题之一。食物过敏尚无有效的治疗方法,依据标签信息避免接触和摄入食物过敏原依然是过敏患者的最佳选择。开发灵敏、精准、高效的过敏原检测技术对于保障消费者安全和权益至关重要。生物... 详细信息

食物过敏已成为食品安全和公共卫生领域的突出问题之一。食物过敏尚无有效的治疗方法,依据标签信息避免接触和摄入食物过敏原依然是过敏患者的最佳选择。开发灵敏、精准、高效的过敏原检测技术对于保障消费者安全和权益至关重要。生物传感器作为一项多学科交融的检测技术,具有特异性高、反应速度快、操作简便等优点。纳米材料的飞速发展推动生物传感器不断向高灵敏度、高通量、可视化检测方向提升。近年来,基于纳米材料的生物传感器在食物过敏原检测领域得到一定应用。本文归纳了生物传感器检测食物过敏原的概况,分析了各种生物识别元件和基于不同纳米材料的生物传感器在食品过敏原检测领域的研究新进展,以期为生物传感器检测食品过敏原的深入研究和应用提供更多参考。

关键词：食物过敏原生物传感器生物识别元件纳米材料过敏原检测

超高效液相色谱-高分辨质谱分析比较油茶籽油与橄榄油的甘油酯组成差异

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分析测试学报 2021年第8期40卷 1119-1128页

作者：胡谦张九凯邢冉冉陈颖康文瀚苗金梁北京工商大学食品与健康学院北京100048 中国检验检疫科学研究院北京100176 江南大学食品学院江苏无锡214122

采用基于超高效液相色谱-高分辨质谱(UPLC-HRMS)技术的脂质组学方法,分析比较了油茶籽油和橄榄油中的甘油酯组成,并总结了不同甘油酯的液相色谱保留行为。利用提取离子流图、母离子谱图和子离子质谱图,依据中性丢失质量计算甘油酯的脂... 详细信息

采用基于超高效液相色谱-高分辨质谱(UPLC-HRMS)技术的脂质组学方法,分析比较了油茶籽油和橄榄油中的甘油酯组成,并总结了不同甘油酯的液相色谱保留行为。利用提取离子流图、母离子谱图和子离子质谱图,依据中性丢失质量计算甘油酯的脂肪酰基链组成。结果表明,油茶籽油和橄榄油中共检测到55种甘油酯,其中在油茶籽油中检测到全部55种甘油酯(43种甘油三酯和12种甘油二酯),橄榄油中检测到44种甘油酯(34种甘油三酯和10种甘油二酯),未检测到9种甘油三酯和2种甘油二酯。油茶籽油和橄榄油中最主要的甘油酯均为TAG 54∶3,但其相对含量在油茶籽油中更高。以55种甘油酯分子的峰面积作为变量进行多维变量统计分析,聚类热图分析、主成分分析和正交偏最小二乘法判别分析表明,油茶籽油和橄榄油具有显著的分类趋势。结合VIP值>1.0且p值<0.01筛选出油茶籽油的3种关键甘油酯和橄榄油的6种关键甘油酯。该研究揭示了油茶籽油与橄榄油中甘油酯的分子组成差异,可为解析油茶籽油的功能和营养提供基础。

关键词：油茶籽油橄榄油甘油酯超高效液相色谱-高分辨质谱

N/P共掺杂茶叶废弃物生物炭的制备及对水体中Cr(Ⅵ)污染物的修复评价

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化学研究与应用 2024年第5期36卷 980-989页

作者：那迪刘诚邵子真龚龙威朱琳阮琼康文瀚云南师范大学化学化工学院云南昆明650500 昆明理工大学津桥学院云南昆明650200 云南民族大学云南昆明650500

以茶叶废弃物为原料,采用NH_(4)H_(2)PO_(4)预处理热解制备了一种N/P共掺杂的茶叶废弃物生物炭,采用BET、SEM-EDS、XPS、FT-IR对样品进行了表征,并考察了活化温度对生物炭孔道结构及对水体中Cr(Ⅵ)污染物的修复评价。结果表明,活化温度... 详细信息

以茶叶废弃物为原料,采用NH_(4)H_(2)PO_(4)预处理热解制备了一种N/P共掺杂的茶叶废弃物生物炭,采用BET、SEM-EDS、XPS、FT-IR对样品进行了表征,并考察了活化温度对生物炭孔道结构及对水体中Cr(Ⅵ)污染物的修复评价。结果表明,活化温度达到500℃时,生物炭具有较高的比表面积及修复性能。在pH=2,投加量为1.2g·L^(-1)的生物炭可在30min内快速彻底除去30mg·L^(-1)Cr(Ⅵ)溶液。经过五次循环实验后,Cr(Ⅵ)去除率仍保持在80%以上。该吸附过程符合Langmuir等温模型和准二级动力学模型。

关键词： NH_(4)H_(2)PO_(4) 茶叶废弃物生物炭 Cr(Ⅵ)

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糙米发芽富集γ-氨基丁酸工艺优化的研究

食品工业 2016年第5期37卷 78-82页

作者：康文瀚田洪磊程卫东詹萍王军武强石河子大学食品学院石河子832000 石河子开发区合旭科技有限公司石河子832000

利用响应面分析法优化糙米发芽富集γ-氨基丁酸的工艺参数,分析得出最佳条件下糙米发芽富集γ-氨基丁酸的含量。糙米发芽是糙米富集γ-氨基丁酸的一种形式,通过单因素试验确定出糙米发芽的发芽率,利用纸层析法测量,测量γ-氨基丁酸的含... 详细信息

利用响应面分析法优化糙米发芽富集γ-氨基丁酸的工艺参数,分析得出最佳条件下糙米发芽富集γ-氨基丁酸的含量。糙米发芽是糙米富集γ-氨基丁酸的一种形式,通过单因素试验确定出糙米发芽的发芽率,利用纸层析法测量,测量γ-氨基丁酸的含量。最佳的富集条件是:浸泡温度为30℃,浸泡时间为24 h,发芽温度30℃,发芽时间为28 h。

关键词：发芽糙米 γ-氨基丁酸纸层析响应面分析

牛乳过敏原β-乳球蛋白分离纯化方法优化及IgG结合能力分析

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食品安全质量检测学报 2022年第19期13卷 6377-6384页

作者：杨艳于宁康文瀚张九凯孙爱东陈颖北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 中国检验检疫科学研究院北京100176

目的优化分离纯化方法,获得高纯度、高得率且具有良好IgG结合能力的β-乳球蛋白(β-lactoglobulin,β-Lg)。方法以超速离心脱脂、等电点沉淀、硫酸铵沉淀为前处理方法,通过Sephadex G-75凝胶柱层析、DEAE-Sepharose Fast Flow阴离子交... 详细信息

目的优化分离纯化方法,获得高纯度、高得率且具有良好IgG结合能力的β-乳球蛋白(β-lactoglobulin,β-Lg)。方法以超速离心脱脂、等电点沉淀、硫酸铵沉淀为前处理方法,通过Sephadex G-75凝胶柱层析、DEAE-Sepharose Fast Flow阴离子交换柱层析纯化β-Lg,并对纯化条件进行优化,结合十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)与液相色谱-串联质谱法(liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)对β-Lg进行鉴定,采用蛋白质印迹法(Western blot)对其IgG结合能力进行验证。结果凝胶层析最佳洗脱条件为0.02 mol/L pH 6.8 Tris-HCl+0.15 mol/L NaCl,流速0.4 mL/min;阴离子交换层析最佳洗脱条件为0.05 mol/L pH 6.5 Tris-HCl+0~0.5 mol/L NaCl,流速0.5 mL/min;结合SDS-PAGE与LC-MS/MS鉴定,该条件下获得的终产物为β-Lg;该方法获得的β-Lg得率为54.89%,纯度为100%(SDS-PAGE),且具有良好的IgG结合能力。结论本研究建立了一种简单、可重复的β-Lg分离纯化方法,在获得高纯度β-Lg的同时保持良好的IgG结合能力,为后续牛乳过敏及脱敏研究提供技术支撑。

关键词：牛乳过敏原 β-乳球蛋白分离纯化鉴定 IgG结合能力分析