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miR-9c和miR-263a调控拟穴青蟹卵巢cyclins和CDKs基因的研究

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miR-9c和miR-263a调控拟穴青蟹卵巢cyclins和CDKs基因的研究

作者：刘嘉男集美大学

学位级别：硕士

细胞周期蛋白（cyclin）和周期蛋白依赖性激酶（cyclin dependent kinase,CDK）是细胞周期信号通路中关键的调控因子,同时也是调节卵巢发育的重要基因。micro RNA（miRNA）是一类非编码的单链RNA分子,可以通过与靶基因的3’非翻译区（3... 详细信息

细胞周期蛋白（cyclin）和周期蛋白依赖性激酶（cyclin dependent kinase,CDK）是细胞周期信号通路中关键的调控因子,同时也是调节卵巢发育的重要基因。micro RNA（miRNA）是一类非编码的单链RNA分子,可以通过与靶基因的3’非翻译区（3’-UTR）碱基互补配对,在转录后水平负向调控基因的表达。拟穴青蟹（Scylla paramamosain）是我国重要的养殖经济蟹类之一,但关于miRNA通过调控cyclins和CDKs相关基因进而影响卵巢发育的研究在蟹类中相对较少。在课题组前期研究的基础上,本研究通过生物信息学分析,从拟穴青蟹卵巢中鉴定的miRNA中筛选到可能参与调控cyclins和CDKs相关基因的miR-9c和miR-263a,并通过软件预测获得本研究的靶基因。同时结合质粒构建、细胞转染、实时荧光定量PCR等方法,从细胞水平和个体实验水平,验证了miRNA对靶基因的调控作用。具体结果如下:（1）通过在线软件预测,cyclin A、cyclin B、cyclin E、cyclin H、CDK1、CDK2均为miR-9c和miR-263a的靶基因。（2）将靶基因的双荧光素酶报告基因质粒和miRNA试剂共转染于HEK293T细胞中,并进行双荧光素酶报告基因检测。转染实验分为实验组和处理组,实验组分别转染miRNA增强剂（miRNA mimics）/抑制剂（miRNA inhibitor）与目的质粒,对照组分别转染miRNA打乱序列（miRNA mimics/inhibitor NC）与目的质粒。结果显示:转染了miRNA mimics与目的质粒的实验组的荧光活性显著低于转染miRNA mimics NC与目的质粒的对照组;转染了miRNA抑制剂与目的质粒的实验组的荧光活性显著高于转染miRNA inhibitor NC与目的质粒的对照组。结果初步验证了miR-9c可以调控cyclin A、cyclin B、cyclin H、CDK1、CDK2这5个靶基因,而miR-263a对6个靶基因均具有调控作用。（3）将人工合成的miRNA（agomiR-9c/263a）增强剂、miRNA抑制剂（antagomiR-9c/263a）、miRNA随机序列（miR-9c/263a-NC,经预测对靶基因无调控作用）和生理盐水分别注射到拟穴青蟹体内。每组9只青蟹,并通过实时荧光定量PCR实验验证miRNA对靶基因的调控作用。结果显示:在拟穴青蟹卵巢组织中,注射miRNA增强剂的实验组中靶基因的相对表达量显著低于对照组,而注射miRNA抑制剂的实验组中靶基因的相对表达量显著高于对照组。进一步验证了miR-9c对cyclin A和CDK1的表达具有调控作用,而miR-263a可以调控的cyclin A、cyclin B、cyclin E、cyclin H、CDK1和CDK2基因的表达。我们的研究结果为探索拟穴青蟹的生殖调控机制提供了新的思路,也进一步丰富了对无脊椎动物细胞周期对卵巢发育调控的认识。

关键词：拟穴青蟹 miR-9c miR-263a cyclin CDK 细胞周期卵巢发育

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设施农业对农田排涝模数影响的研究

设施农业对农田排涝模数影响的研究

作者：刘嘉男天津大学

学位级别：硕士

为研究设施农业发展对农田设计排涝模数的影响,以天津市西青区一封闭农田为对象,进行了农田排涝现场观测试验。在现场观测数据的基础上,构建了超渗-蓄满垂向耦合产流模型,用Sobol’法进行参数敏感性分析,甄别出模型的敏感性参数,并将SCE... 详细信息

为研究设施农业发展对农田设计排涝模数的影响,以天津市西青区一封闭农田为对象,进行了农田排涝现场观测试验。在现场观测数据的基础上,构建了超渗-蓄满垂向耦合产流模型,用Sobol’法进行参数敏感性分析,甄别出模型的敏感性参数,并将SCE-UA算法与人工率定相结合对模型参数进行综合率定,然后通过模拟分析方法,探讨了设施农业发展对农田设计排涝模数的影响。论文研究主要内容及成果如下:（1）首先,根据研究区实际水文气象条件建立适用于平原区的产流超渗-蓄满垂向耦合模型,利用水量平衡条件以及地下水位时段变化量和土壤含水量对模型的模拟精度进行评价,并与单一超渗产流模型、单一蓄满产流模型对比。结果表明,各项模型评价指标的相对误差在20%之内,Nash系数在0.6以上,与单一超渗模型和蓄满模型相比,有效性分别提高了0.869和0.912,因此所建立的超渗-蓄满垂向耦合模型是合理有效的,并具有较高的模拟精度。（2）其次,针对不同重现期下的设计暴雨,利用上述产流模型推求出产水量,进而给出相应设计排涝模数。在3年、5年、10年、20年一遇的重现期下,设计排涝模数与2003年《天津市平原地区农田除涝水文手册》中提供的排涝模数相比均有所增加,而且重现期越短,设计排涝模数增大幅度越大,分别为16.44%、8.63%、7.50%、3.77%。且通过降雨趋势分析,基准期与评价期的降雨没有显著线性变化趋势,因此设计排涝模数的变化,主要是由于设施农业占地比例增加造成的。（3）最后,为进一步研究设施农业对农田排涝模数的影响,假设不同设施农业占地比例,以及不同设施农业占地比例变化情景,计算不同重现期下的排涝模数。结果表明在短重现期下,排涝模数受设施农业占地比例的影响较大,且随着设施农业占地比例的增加,排涝模数增加。综合分析以上研究成果,鉴于农业现代化进程加快,近郊区设施农业占地比例逐年增加,在设施农业迅速发展背景下,重新修订农田小区排涝模数是必要的,这对有效控制农田洪涝灾害有重要现实意义。

关键词：超渗-蓄满垂向耦合模型敏感性分析排涝模数设施农业

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面向疾病诊疗的核磁影像分割与分类算法研究

面向疾病诊疗的核磁影像分割与分类算法研究

作者：刘嘉男南开大学

学位级别：硕士

膝关节是人体最大、最复杂和所受作用力最强的运动关节,膝关节伤病的发病率逐年呈上升趋势。对于常见的膝关节疾病,如前交叉韧带损伤和半月板撕裂等,医生人工分析核磁影像费时费力,迫切需要构建一种自动化的诊断方法用来辅助诊断。对于... 详细信息

膝关节是人体最大、最复杂和所受作用力最强的运动关节,膝关节伤病的发病率逐年呈上升趋势。对于常见的膝关节疾病,如前交叉韧带损伤和半月板撕裂等,医生人工分析核磁影像费时费力,迫切需要构建一种自动化的诊断方法用来辅助诊断。对于需要进行膝关节置换术的膝关节炎患者来说,构建融合多模态信息的膝关节模型可以进行个性化的假体设计和术前规划从而提高手术的成功率,同时膝关节软骨厚度是膝关节炎检测的关键指标之一,膝关节核磁影像的分割以及构建融合多模态信息的膝关节模型对膝关节炎的检测与治疗都起着关键作用。论文的主要研究内容如下:首先为临床核磁影像转化为算法的输入数据之间构建了一系列的预处理方法。通过提取DICOM数据的关键信息进行格式变换和重采样,对影像进行非线性滤波和偏差场校正,实验证明标准化的数据能够提高算法的性能。然后,基于深度学习,建立了面向膝关节疾病鉴别诊断的核磁影像分析方法,分析临床数据库中的核磁影像数据,构造了多输入的卷积神经网络。提取特征图最大元素解决核磁影像张数不固定的问题,通过损失函数加权和迁移学习解决样本不均衡和数据量少的问题,提高了分类的准确度,AUC值可达92.6%。进而,基于U-Net设计改进的核磁影像分割网络,融合残差连接、多尺度上下文特征提取模块、多输出融合的深监督模块及2.5D输入方法提高了分割网络的精度。实验结果表明,主要评价指标戴斯系数和豪斯多夫距离分别为93.19%和5.08mm。与其他现有模型相比,提出的DRD U-Net模型取得了更好的分割精度。在此基础上,建立了医院本地数据集,对比分析了本地数据集和数据库数据,探索利用生成对抗学习解决存在的域迁移问题,并设计了无监督的分割网络,对医院数据的骨骼区域的分割指标戴斯系数达到90.6%。最后,针对膝关节炎诊断和治疗的需求,对分割后的核磁数据进行了三维重建,并对软骨厚度进行了定量分析,为膝关节炎等级和进展情况提供了量化手段。基于骨骼对齐,对三维重建后的膝关节模型进行了三维配准,充分融合了多模态影像的信息。针对疾病的诊断和治疗,本文实现了核磁影像的自动分类和分割算法。构建了本地医院数据集,探索利用生成对抗学习解决存在的域迁移问题。经过配准最终建立了融合多模态信息的膝关节模型用于术前规划和个性化假体设计。

关键词：膝关节疾病卷积神经网络医学影像分割域迁移学习图像配准

功能性训练对110m栏二级运动员跨栏跑技术影响的实验研究

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功能性训练对110m栏二级运动员跨栏跑技术影响的实验研究

作者：刘嘉男吉林大学

学位级别：硕士

近年来,我国虽不断涌现出林雨薇、朱胜龙等年轻一代出色跨栏运动员,但国内运动员整体表现与世界优秀运动员对比仍有很大差距。作为对速度和技术要求极高的竞技田径项目,跨栏跑运动员亟需更加科学、高效的训练方法来提升技术水平,以期获... 详细信息

近年来,我国虽不断涌现出林雨薇、朱胜龙等年轻一代出色跨栏运动员,但国内运动员整体表现与世界优秀运动员对比仍有很大差距。作为对速度和技术要求极高的竞技田径项目,跨栏跑运动员亟需更加科学、高效的训练方法来提升技术水平,以期获得更好的竞赛成绩。功能性训练自诞生发展以来,陆续在康复、运动、保健等多领域展现出极高的应用效能,且已被证实在提高运动训练效率、提升专业竞技水平、预防运动损伤和延长运动员运动寿命等方面均有良好的表现。本研究将功能性训练应用到跨栏跑运动员的日常训练中,以功能性训练对跨栏跑技术的影响为研究对象,选取14名110m栏二级专业跨栏运动员为实验对象,开展为期16周的对比实验。实验根据运动员实验前测试结果进行实验分组,两组运动员尽量保证独立样本t检验不显著(p>0.05),减小变量因素对实验结果的影响。分组后,对照组采用常规训练手段教学,实验组则根据运动员在实验前测试中的表现,制定基于常规跨栏跑训练手段基础上添加的功能性训练方案。在训练第8周末,依据运动员在训练过程中的主诉感受、动作完成质量和阶段性测试成绩,优化调整训练方案的内容和强度。实验结束后,整理实验数据,对比两组运动员各自在实验前、中、后的测试指标变化及两组间运动员在实验前、后的差异,分析差异产生原因,探究功能性训练对跨栏运动员各项技术指标的影响,以期为日后建立更为高效的跨栏跑训练方法,丰富跨栏教学训练内容提供参考。本研究得出以下结论:1.经过16周实验后,实验组运动员在专项身体素质水平、功能性动作筛查(FMS)表现、跨栏步技术水平、栏间步技术水平、跨栏跑成绩及速度利用率上均有显著性提升(p<0.05),表明本研究制定的功能性训练方案能有效提高运动员的机体素质水平,优化跨栏运动员跑跨技术,提升运动员跨栏成绩。2.本研究制定的功能性训练法较常规训练手段更能有效提升运动员的专项身体素质水平,强化运动员的身体控制和协调配合能力,促进运动员跨栏技术水平和速度利用率的提升,对提高跨栏运动员110m栏跨栏跑成绩有更为积极的作用。3.功能性训练通过有效筛查手段和训练动作及时发现、弥补运动员的身体功能缺陷,从而提高运动员自身身体运动功能水平,延长运动寿命,为运动员在专项运动项目中竞技能力的优化和运动成绩的提升奠定坚实基础。4.功能性训练法中丰富的动作练习方式激起了运动员在面对新鲜事物时的好奇心,不仅增强了运动员的训练热情,更让运动员不断涌起挑战极限,征服困难的信念,让运动员在身体运动功能、专项技术能力和心理素质水平上得到全面提升。

关键词：功能性训练 110m栏功能性动作筛查跨栏步技术栏间跑技术

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盗窃虚拟财产行为的刑法规制路径之重构

盗窃虚拟财产行为的刑法规制路径之重构

作者：刘嘉男华东政法大学

学位级别：硕士

随着我国电子网络市场的进一步扩大,以网络游戏内道具为代表的各类网络虚拟财产的数量急剧增多,种类逐渐丰富,“网络虚拟财产”这一概念的提出虽然已逾10余年,但其外在表现形式却始终在变化与发展。在对传统财产犯罪概念带来新的挑战的... 详细信息

随着我国电子网络市场的进一步扩大,以网络游戏内道具为代表的各类网络虚拟财产的数量急剧增多,种类逐渐丰富,“网络虚拟财产”这一概念的提出虽然已逾10余年,但其外在表现形式却始终在变化与发展。在对传统财产犯罪概念带来新的挑战的同时,其自身更新和变化的速率也给刑事司法实务带来的不少难题。虽然我国在近年来对于刑法的修订当中加强了对计算机领域犯罪的法律规制,但针对网络虚拟财产的法律地位和侵犯该类客体的刑法评价仍未作出明确的规定,从而在刑事司法实务界容易引发较多的争议。笔者撰写该论文的主体思路,即是尝试分析刑法学界对于这一问题的传统分析方法以及探索路径转变,并试图在传统方法的基础上,探寻更为科学和新颖的解决路径。笔者以“网络虚拟财产”为核心,在中国期刊网(CNKI)上筛选了十余篇相关学术论文作为参考,并结合《刑法学》、《网络空间中虚拟财产刑法保护》等专著及相关互联网数据,作为论文写作的理论支撑。本文由导言、正文(四章)、结语组成。第一章:对虚拟财产性质进行概述。首先指出目前理论背景下,对于虚拟财产定性的问题产生的原因主要是刑民理论交错之下,对于“财物”的定义存在争论,主要是“有体说”与“无体说”之争。随后,总结多篇学术论文观点,归纳网络虚拟财产的几大特性。第二章:由于本文主要讨论盗窃虚拟财产行为的定性,因此在这一行为的前提下,对该问题产生的背景、原因即这一问题的发展趋势进行分析论述。即由于虚拟财产自身定性不明确且理论发展存在变化和波动,引发实务界判罚的不统一。第三章:针对前两章提出的问题,对于传统研究路径进行反思并试图重构。主要论述传统研究路径当中逻辑三段论无法合理确定虚拟财产的财产属性,因此试图转向对于社会关系的研究,借鉴民法理论思路,将问题核心由虚拟财产自身性质转变为对于盗窃行为所侵犯的社会关系的研究。第四章:在第三章的基础上,对于盗窃虚拟财产行为这一问题的解决思路进行具体的构建。主要是明确各网络参与者的性质定位于责任划分,主要分为:用户与第三人关系、用户与网络运营商之间的关系以及第三人与网络运营商的关系。

关键词：盗窃虚拟财产研究方法路径重构社会关系

无人机辅助动态物联网数据采集系统能效优化研究

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无人机辅助动态物联网数据采集系统能效优化研究

作者：刘嘉男北京邮电大学

学位级别：硕士

随着物联网的快速发展,设备节点数量大幅增加,数据采集迎来巨大挑战。移动灵活、可快速部署、成本低的无人机为此提供新的机遇,然而,受限于有限的电池容量,无人机通信系统在实际应用中遭遇瓶颈;同时,考虑到物联网中设备节点的工作状态... 详细信息

随着物联网的快速发展,设备节点数量大幅增加,数据采集迎来巨大挑战。移动灵活、可快速部署、成本低的无人机为此提供新的机遇,然而,受限于有限的电池容量,无人机通信系统在实际应用中遭遇瓶颈;同时,考虑到物联网中设备节点的工作状态与其支持的服务类型紧密相关,节点工作状态随时间动态变化使高效采集极具挑战性。基于此,本文对无人机辅助动态物联网数据采集的能效问题进行研究,针对现实应用情况的通信需求建立系统模型,并提出了对应的优化方案。本文的主要创新性工作和成果如下:(1)提出了一种面向动态物联网数据采集的无人机系统部署方案。以基于自由空间的无人机通信系统能量效率最大化为优化目标,在无人机对设备节点的实时工作状态未知的情况下,通过对无人机的调度方案、三维飞行轨迹规划和设备节点传输功率的联合优化,在满足无人机飞行高度限制、设备节点的数据传输要求以及信息因果关系约束条件下,利用粒子群算法、连续凸逼近算法、牛顿迭代法和Hooke-Jeeves算法进行优化求解,通过仿真并与其他基准方案进行性能对比,验证所提方案的有效性。(2)提出了一种多无人机辅助动态物联网进行数据采集的系统能效优化方案,为最大化系统能量效率,在满足设备节点的能量阈值、传输要求以及信息因果约束的条件下,联合优化设备节点的关联策略、无人机飞行轨迹和速度选择。首先,采用离散化技术将连续问题转化为等价的离散问题;然后,针对变量高度耦合的复杂非凸分数优化问题,提出一种基于连续凸逼近算法和Dinkelbach算法的高效迭代优化算法进行求解。通过仿真并与其他基准方案进行对比,验证所提方案的有效性。

关键词：无人机通信物联网数据采集能量效率

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基于深度学习的膝关节MR图像自动分割方法

仪器仪表学报 2020年第6期41卷 140-149页

作者：于宁波刘嘉男高丽孙泽文韩建达南开大学人工智能学院天津300350 南开大学天津市智能机器人技术重点实验室天津300350 北京大学第三医院运动医学研究所北京100083

膝关节磁共振图像的自动分割具有重要的临床需求,图像中分割目标的大小不同为精准分割带来了挑战。基于深度学习,提出一种端到端的DRD U-Net。以残差模块作为基本模块,增加了对特征的复用能力。利用并行的扩张卷积模块获取不同的感受野... 详细信息

膝关节磁共振图像的自动分割具有重要的临床需求,图像中分割目标的大小不同为精准分割带来了挑战。基于深度学习,提出一种端到端的DRD U-Net。以残差模块作为基本模块,增加了对特征的复用能力。利用并行的扩张卷积模块获取不同的感受野,克服了U-Net模型单一感受野的局限性,提高了对不同大小目标的分割能力。设计多输出融合的深监督模块,直接利用不同层次的特征实现了信息互补,提高了分割区域的连贯性和准确性。在OAI-ZIB数据集上测试,平均分割表面距离为0.2 mm,均方根表面距离为0.43 mm,豪斯多夫距离为5.22 mm,平均戴斯系数(DSC)为93.05%,重叠误差为3.86%。相比于基线U-Net和其他现有模型,所提方法在膝关节股骨、胫骨、股骨软骨、胫骨软骨的分割方面都取得了更高的精度。

关键词：医学图像分割膝关节磁共振图像深度学习卷积神经网络

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华北平原地区农田产流模型构建及检验

中国农村水利水电 2018年第8期 4-8,14页

作者：王现领刘嘉男天津市水利科学研究院天津300061 山东省水利勘测设计院山东济南250013

结合北方平原区农田产流特性,充分考虑在北方平原区可能同时发生超渗和蓄满产流现象,构建了超渗-蓄满垂向耦合产流模型,模拟结果的有效性系数均在0.6以上,相对误差均在±20%之内,模型具有较好的适用性。通过与单一模型对比检验,超渗-蓄... 详细信息

结合北方平原区农田产流特性,充分考虑在北方平原区可能同时发生超渗和蓄满产流现象,构建了超渗-蓄满垂向耦合产流模型,模拟结果的有效性系数均在0.6以上,相对误差均在±20%之内,模型具有较好的适用性。通过与单一模型对比检验,超渗-蓄满垂向耦合模型相对于超渗产流模型的有效性为0.869,相对于蓄满产流模型的有效性为0.912,说明超渗-蓄满垂向耦合模型相对单一模型具有更高的模拟精度。

关键词：产流模型敏感性分析率定适用性检验

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设施农业对农田排涝模数影响

中国农业资源与区划 2018年第4期39卷 90-102页

作者：刘嘉男李发文冯平王现领天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津市水利科学研究院

[目的]研究设施农业发展对农田设计排涝模数的影响。[方法]以天津市西青区一处封闭农田为对象,进行了农田排涝现场观测试验。在现场观测数据的基础上,构建了超渗—蓄满垂向耦合产流模型,用Sobol’法进行参数敏感性分析,甄别出模型的敏... 详细信息

[目的]研究设施农业发展对农田设计排涝模数的影响。[方法]以天津市西青区一处封闭农田为对象,进行了农田排涝现场观测试验。在现场观测数据的基础上,构建了超渗—蓄满垂向耦合产流模型,用Sobol’法进行参数敏感性分析,甄别出模型的敏感性参数,并将SCE-UA算法与人工率定相结合对模型参数进行率定。利用水量平衡条件、地下水位相对变化量以及土壤含水量变化量对模型的模拟精度进行评价,并与单一超渗产流模型、单一蓄满产流模型进行对比,进一步验证所建模型的适用性。最后针对不同重现期下的设计暴雨,利用耦合产流模型推求产水量,进而给出相应设计排涝模数。[结果]模型各项评价指标的相对误差在20%之内,Nash系数在0.6以上,模拟精度高;与单一超渗模型和蓄满模型相比,有效性分别提高了0.869和0.912,因此所建立的超渗—蓄满垂向耦合模型是合理有效的。在3年、5年、10年和20年一遇的重现期下,设计排涝模数与原排涝模数相比均有所增加,增大幅度分别为16.44%、8.63%、7.50%和3.77%。通过降雨趋势分析,基准期与评价期的降雨没有显著线性变化趋势,相较于降雨,设施农业占比增加对农田设计排涝模数有更大的影响。[结论]在设施农业迅速发展背景下,重新修订农田小区排涝模数是必要的,对有效控制农田洪涝灾害有重要现实意义。

关键词：超渗—蓄满垂向耦合模型 Sobol’方法敏感性分析 SCE-UA算法排涝模数