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人体组织介电特性测量感应范围研究及在乳腺组织中的应用探索

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人体组织介电特性测量感应范围研究及在乳腺组织中的应用探索

作者：刘永泓南方医科大学

学位级别：硕士

组织介电特性指生物组织在电磁场作用下,对电磁能的存储与耗散能力,通常以相对介电常数εr及电导率σ(S/m)表示,作为生物组织的基本物理参数,组织介电特性可以反映组织生理病理状态的变化。肿瘤组织与正常组织间介电特性普遍存在差异。... 详细信息

组织介电特性指生物组织在电磁场作用下,对电磁能的存储与耗散能力,通常以相对介电常数εr及电导率σ(S/m)表示,作为生物组织的基本物理参数,组织介电特性可以反映组织生理病理状态的变化。肿瘤组织与正常组织间介电特性普遍存在差异。通过测量组织的介电特性参数,可以为区分良恶性组织提供参考信息。现阶段在体测量组织间介电特性差异的临床应用包括:术中恶性组织边缘实时检测,磁共振电特性断层成像技术(MR EPT)、微波乳腺成像技术等。开端同轴探头法作为测量组织介电特性的常用方法,已经在相当多的组织介电特性研究中得到广泛应用。但是该方法的感应范围仍缺乏详细报道,本研究重点讨论开端同轴探头法的感应范围与影响因素,包括开端同轴探头尺寸、网络分析仪输出功率和被测物介电特性,并设计了乳腺组织介电特性在体测量方案。术中恶性组织边缘实时检测技术通过测量目标区域组织介电特性,辅助医生判断目标组织区域病理状态,进而判断切缘位置以及切除范围,为患者最大程度保留良性组织以期获得较好的预后,而人体组织介电特性测量范围直接影响测量结果的准确性,为此我们研究了影响测量范围的诸多因素。我们探索了输出功率与测量误差的关系,当网络分析仪输出功率小于-10dBm,其误差范围不能满足区分不同组织介电特性的要求,增加功率会一定程度地增加感应范围,理论分析和仿真实验表明感应范围与探头直径正相关,感应范围实际测量实验表明,对于直径3.58mm的开端同轴探头,15dBm下在去离子水和乙醇中的感应深度对比-10dBm下的感应深度分别提高7.9%、9.8%。我们探索了乳腺介电特性测量技术在体鉴别乳腺癌的可行性,以及乳腺介电特性在体测量系统的设计方案,并在COMSOL5.6中建立了多层组织复合介电特性模型,后利用一种可用于人体组织实现阻抗匹配的贴片天线,在宽频带上对含有正常乳腺组织和含有乳腺癌组织的模型进行了反射系数S11仿真。仿真结果表明当模型皮下脂肪中含有乳腺癌组织,其S11曲线与不含乳腺癌组织S11曲线相比,其谐振频率及对应峰值会发生变化,当贴片天线位于水平排列的乳腺模型上方时,S11曲线变化明显。为了满足乳腺介电特性在体测量的测试需求,我们设计并制作了一种与乳腺解剖结构相似的介电特性体模,用于乳腺介电特性在体测量及辅助乳腺癌电特性断层成像技术的开发。本研究成果可以应用到临床术中恶性组织边缘实时检测,也为乳腺癌早期筛查提供一种新的无创检测方法,并可为磁共振电特性乳腺断层成像技术提供支持。

关键词：组织介电特性开端同轴探头法感应范围介电特性在体测量组织介电特性体模

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开端同轴探头法测量组织介电特性的感应范围

南方医科大学学报 2020年第7期40卷 1036-1043页

作者：刘永泓黄云辛学刚余学飞南方医科大学生物医学工程学院广东广州510515 华南理工大学医学院广东广州510005

目的研究开端同轴探头法测量介电特性参数的感应范围。方法利用介电特性参数分层模型结合微距测量装置的方式建立开端同轴探头法感应范围的测量模型,以感应深度表示垂直方向感应范围,以感应直径表示水平方向感应范围。利用介电特性参数... 详细信息

目的研究开端同轴探头法测量介电特性参数的感应范围。方法利用介电特性参数分层模型结合微距测量装置的方式建立开端同轴探头法感应范围的测量模型,以感应深度表示垂直方向感应范围,以感应直径表示水平方向感应范围。利用介电特性参数存在差异的多种材料(特氟龙、去离子水、乙醇、梯度浓度氯化钠溶液),设置了介电特性差异化分层模型。为标定不同输出功率下介电特性测量系统的误差范围,我们测定了不同输出功率环境下的合成不确定度(TCU),确定测量实验最佳可变功率范围。感应范围测量实验中,根据可能对感应范围造成影响的测量参数设置对照组,包括功率(-10、-5、0、3、6、9 dBm)、频率(1~500 MHz)、特氟龙与去离子水、乙醇形成介电常数[ε]差异高低对比组、特氟龙与不同浓度氯化钠溶液形成电导率[σ]差异高低对比组,上述分组均被设置在感应深度与感应直径测量实验中。结果合成不确定度测量结果表明测量功率大于-10 dBm(0.10 mW)可以得到相对准确的测量结果(TCU<2%)。感应深度测量结果表明感应深度与功率正相关(P<0.05)随着测量功率上升感应深度在去离子水与乙醇溶液中逐渐增大,差异达到70μm;感应深度与被测物电导率负相关(P<0.05),随着氯化钠溶液浓度的上升,对应感应深度逐渐下降,差异达到270μm;高介电常数的去离子水测量组感应深度在不同测量参数环境下均大于低介电常数的乙醇测量组。测量参数变化对感应直径影响不显著,不同测量参数环境下感应直径稳定在固定范围内(1.0~1.8 mm),介于在探头内导体直径与绝缘层直径之间,小于探头直径。结论开端同轴探头法测量介电特性感应范围受测量参数与被测物介电特性参数共同影响,其中感应深度受影响较大。

关键词：开端同轴探头法组织介电特性感应范围微波成像

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毫米波电磁场辐照可诱导人黑素瘤细胞凋亡

南方医科大学学报 2019年第1期39卷 76-81页

作者：赵瑞亭刘永泓刘思达罗童钟广元刘安琪曾强辛学刚南方医科大学生物医学工程学院医学工程系广东广州510515 华南理工大学医学院广东广州510005

目的研究毫米波电磁场辐照对人黑素瘤A375细胞凋亡的影响。方法研究共分为两部分:电磁场计算实验和细胞实验。电磁场计算实验通过模拟毫米波辐照细胞这一生物物理过程,计算并对比分析比吸收率(SAR)的均匀性及强度,得出最佳辐照参数。细... 详细信息

目的研究毫米波电磁场辐照对人黑素瘤A375细胞凋亡的影响。方法研究共分为两部分:电磁场计算实验和细胞实验。电磁场计算实验通过模拟毫米波辐照细胞这一生物物理过程,计算并对比分析比吸收率(SAR)的均匀性及强度,得出最佳辐照参数。细胞实验中,A375细胞以35.2 GHz毫米波分别辐照15、30、60、90 min,非辐照组除不接受辐照外其他环境与辐照组保持一致,caspase-3抑制剂(AC-DEVD-fmk)组在毫米波辐照90 min前以10μmoL的AC-DEVD-fmk预处理1 h。用CCK-8法检测辐照组,非辐照组及AC-DEVD-fmk预处理组的细胞活性。用Annexin-V/PI双染法检测细胞凋亡情况,蛋白印迹法检测细胞内凋亡蛋白caspase-3的表达水平。结果电磁计算得出的最佳辐照方式为沿天线线极化方向,入射场垂直于塑料培养皿底部,自下而上辐照。CCK-8细胞活性检测法的结果表明,毫米波对A375细胞活性具有抑制作用(P<0.05),且呈时间依赖性。与非辐照组相比,15、30、60、90 min毫米波辐照组A375细胞的凋亡率显著升高(P<0.05)。辐照组A375细胞中caspase-3表达水平明显增加,应用caspase-3抑制剂后可以逆转毫米波辐照对细胞活性的抑制作用,细胞活性率由(36.7±0.09)%增加到(59.8±0.06)%,与对照组相比差异具有统计学意义(P<0.05)。结论 35.2 GHz毫米波辐照可以通过激活caspase-3诱导A375细胞凋亡。

关键词：比吸收率电磁计算凋亡辐照

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论苏轼“物我互证”的审美运思

东北师大学报（哲学社会科学版） 2025年第1期 117-122页

作者：杨一泓北京师范大学文学院北京100875

苏轼在与物相处中,呈现出“物我互证”的关系,蕴含着丰富独特的审美运思,并随生活实践不断深化。他鉴赏为人所忽视的物趣,自娱以示不凡的生活情致;共情于孤独流落的物喻,自托无意妥协的精神品性;雅化谪居饮食的物味,自颂苦难之中的超然... 详细信息

苏轼在与物相处中,呈现出“物我互证”的关系,蕴含着丰富独特的审美运思,并随生活实践不断深化。他鉴赏为人所忽视的物趣,自娱以示不凡的生活情致;共情于孤独流落的物喻,自托无意妥协的精神品性;雅化谪居饮食的物味,自颂苦难之中的超然心境。苏轼以其自身行为昭示出寻常、弃置、平淡之物所具有的独特生命力与审美价值,表明对自我的肯定。这一与物互证的过程,揭示出苏轼物我关系中我适的状态,也彰显了苏轼与俗不同的生活哲学。

关键词：苏轼物我关系审美

情感越多越好吗?——直播商务中主播情感诉求双重影响研究

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管理工程学报 2025年第1期39卷 78-94页

作者：霍佳乐郝辽钢彭宇泓张悦言南京农业大学经济管理学院西南交通大学经济管学院

情感诉求是直播商务中广受主播和商家追捧的营销策略,然而鉴于情感对于个体行为决策影响的复杂性,因此主播情感诉求对消费者购买行为的影响结果和机理尚不明确。为解决这一问题,本文通过真实直播商务数据和行为实验结合的方式构建了主... 详细信息

情感诉求是直播商务中广受主播和商家追捧的营销策略,然而鉴于情感对于个体行为决策影响的复杂性,因此主播情感诉求对消费者购买行为的影响结果和机理尚不明确。为解决这一问题,本文通过真实直播商务数据和行为实验结合的方式构建了主播情感双重影响模型。研究一获取了3万余条分钟级主播语言内容以及真实购买行为数据,运用文本情感挖掘和计量模型的方法,分析了直播商务中主播情感与消费行为之间的关系,结果发现情感与营销效果并非呈正线性关系,而是呈“倒U型”关系。为进一步探究非线性关系产生的内在机制,研究二运用行为学实验的方法,再次验证主播情感对消费者购买意愿的非线性影响,并进一步探讨情感如何通过积极和消极双重力量影响消费者购买。研究发现,主播情感诉求一方面会带来积极影响,即有利于消费者对主播态度的提升,进而带来高购买意愿;另一方面主播情感诉求也会带来消极影响,即不利于消费者对产品的信息识别,进而负向影响其购买意愿。进一步地,研究发现这一双重影响会受到产品类型的调节:对于享乐型产品,主播情感诉求带来的负向影响不再显著,但对实用型产品而言,情感诉求的双重影响依旧显著。

关键词：直播商务主播情感产品信息识别主播态度购买意愿

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亲生物城市理论与全球实践

生态学杂志 2025年

作者：杨文越叶泓妤华南农业大学林学与风景园林学院广州市城市规划勘测设计研究院有限公司

亲生物城市是一种旨在应对城市生物多样性锐减、满足人们亲近自然需求的新发展模式。它秉持人类与其他生物在城市中和谐相处共生的理念，致力于构建城市中“人”“自然”与“其他生物”的生命共同体。本文对亲生物城市的内涵、规划设计... 详细信息

亲生物城市是一种旨在应对城市生物多样性锐减、满足人们亲近自然需求的新发展模式。它秉持人类与其他生物在城市中和谐相处共生的理念，致力于构建城市中“人”“自然”与“其他生物”的生命共同体。本文对亲生物城市的内涵、规划设计原则与内容进行了系统梳理，并结合新加坡、温哥华、旧金山、惠灵顿的实践案例，从区域、城市、社区和建筑4个尺度分析它们的优秀经验，以期为中国亲生物城市的规划设计提供借鉴与启示。亲生物城市的建设将有助于丰富城市生物多样性，提升城市生态系统的整体性、稳定性和韧性，以及增加人们亲生物体验的幸福感。

关键词：亲生物城市生物多样性自然生命共同体规划设计

转炉烟气与炉口火焰光谱特征的相关性分析及应用

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现代电子技术 2025年第2期 162-168页

作者：张瑞成刘永龙韩阳华北理工大学电气工程学院华北理工大学冶金与能源学院

针对转炉烟气存在干扰性和滞后性的问题，利用与其同源产生的光谱信息，修正烟道安装环境对系统数据采集的扰动，研究转炉烟气的光谱分析新技术。为探究两者之间的相关性，首先利用多重分形理论对光谱数据的能量值、连续谱峰值、离散谱... 详细信息

针对转炉烟气存在干扰性和滞后性的问题，利用与其同源产生的光谱信息，修正烟道安装环境对系统数据采集的扰动，研究转炉烟气的光谱分析新技术。为探究两者之间的相关性，首先利用多重分形理论对光谱数据的能量值、连续谱峰值、离散谱峰值比和炉气数据的变化率特征进行运算，求取四者之间的关联性；然后使用粒子群算法优化支持向量机预测模型（PSO-SVM），以光谱数据的能量值、连续谱峰值和离散谱峰值比作为输入，以炉气数据的变化率特征作为输出，进行预测实验。结果表明：能量值、连续谱峰值等4个指标的多重分形谱最大值均接近于1.011 492，谱宽均接近于0.000 014 476，且实验曲线对称性相同，表明多重分形谱具有极强的自相似性和复杂性；同时，预测模型实验结果差异性的均方误差为0.012 5。

关键词：转炉烟气火焰光谱光谱特征分析相关性分析多重分形 PSO-SVM

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寒区湖泊冰封期与非冰封期蓝藻群落特征分析

湖泊科学 2025年第1期37卷 61-75,I0001,I0002页

作者：杨文焕梁俊泓李艳芳张明宇王志超李卫平内蒙古科技大学能源与环境学院包头014010 黄河流域内蒙古段生态保护与综合利用自治区协同创新中心包头014010

以蓝藻越冬的群落变化特征为基础,为揭示不同湖泊水生态变化,于2022年1月和7月在岱海、乌梁素海和南海湖共选取10个采样点采集上层水与底泥样品,开展了内蒙湖区不同类型湖泊冰封与非冰封时期蓝藻群落结构、丰度变化和多样性的研究。结... 详细信息

以蓝藻越冬的群落变化特征为基础,为揭示不同湖泊水生态变化,于2022年1月和7月在岱海、乌梁素海和南海湖共选取10个采样点采集上层水与底泥样品,开展了内蒙湖区不同类型湖泊冰封与非冰封时期蓝藻群落结构、丰度变化和多样性的研究。结果表明:蓝藻经历了湖泊冰封期与非冰封期,丰度和多样性都发生了较大变化,可以很好地解释湖泊水生态变化情况,乌梁素海和南海湖非冰封期蓝藻丰度显著高于冰封期,而岱海因其湖泊水质的特殊性,冰封期水体蓝藻丰度显著高于非冰封期水体,而非冰封期底泥蓝藻丰度显著高于冰封期。不同时期不同湖泊蓝藻优势属的生态位宽度不尽相同,非冰封期和冰封期岱海和南海湖优势蓝藻普遍可利用多种资源,而乌梁素海优势蓝藻实际可利用资源较少。根据中性模型和冗余分析可知,非冰封期的乌梁素海和南海湖水体和底泥更多地受到随机过程的影响,相比之下,岱海底泥和南海湖水体则更多地受环境因素的制约;寒区湖泊蓝藻群落的组成、结构及影响因素存在季节差异,水温、总氮、氨氮和pH起到了关键作用。研究结果可为寒区湖泊水生态保护治理提供参考。

关键词：寒区湖泊蓝藻群落结构生态位迁移

典型炸药对高海拔长直坑道内爆炸冲击波阵面温度传播特性的影响

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清华大学学报(自然科学版) 2025年

作者：雒泓宇胡宇鹏冯晓伟王峰军李明海中国工程物理研究院总体工程研究所

为了研究高海拔环境下不同类型炸药在长直坑道内爆炸的冲击波阵面温度的传播特征,该文基于Hugoniot原理与Sachs无量纲修正方法,建立了适用于凝聚态炸药的高海拔长直坑道内爆炸冲击波阵面温度与超压峰值的映射理论模型,并通过多介质流动... 详细信息

为了研究高海拔环境下不同类型炸药在长直坑道内爆炸的冲击波阵面温度的传播特征,该文基于Hugoniot原理与Sachs无量纲修正方法,建立了适用于凝聚态炸药的高海拔长直坑道内爆炸冲击波阵面温度与超压峰值的映射理论模型,并通过多介质流动数值计算进行了验证。理论与数值计算结果表明,海拔4 000 m处不同凝聚态炸药的平面波形成距离较海拔0 m处平均增加24.8%,冲击波阵面温度峰值平均升高27%;相同海拔下,随炸药单位体积内能的升高,平面波形成距离平均延长0.89 m/GPa,冲击波阵面温度峰值平均升高13℃/GPa。二者的偏差不大于10%。该成果可为研究高海拔环境下凝聚态炸药坑道内爆炸的冲击波阵面温度传播提供理论依据。

关键词：爆炸温度长直坑道传播规律海拔高度凝聚态炸药