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基于深度学习的医学图像分割与椎体标记算法研究

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基于深度学习的医学图像分割与椎体标记算法研究

作者：张梦斯杭州师范大学

学位级别：硕士

医学图像分割与检测定位是医学图像处理及分析领域的重要研究内容,同时也是对医学成像数据中感兴趣区域进行二次提取的关键技术。在自动化处理过程中涉及到分割和椎体的定位标号工作,可以极大地减少医务工作者重复且乏味的数据信息筛选... 详细信息

医学图像分割与检测定位是医学图像处理及分析领域的重要研究内容,同时也是对医学成像数据中感兴趣区域进行二次提取的关键技术。在自动化处理过程中涉及到分割和椎体的定位标号工作,可以极大地减少医务工作者重复且乏味的数据信息筛选过程,辅助医生完成病灶分析与定位,便于及时制定后续的治疗方案。由于人体的解剖结构具有一定的复杂性,同时医学成像设备种类繁多,在数据在成像过程中也易受外界环境的干扰。相对于自然图像而言,医学图像跨中心样本差异大、噪声高、对比度低等特点,导致分割出来的边界轮廓粗糙,模型整体性能下降,难以满足临床应用。因此本文提出了一种子“编码-解码”结构的全局多尺度图像分割网络,实现子网络对主干网络的二次提取与预先解析。同时为提升对边缘细节的关注,引入了由空洞卷积的多尺度结构和全局上下文信息提取结构组成的全局上下文多尺度特征提取模块,使用多分支注意力门机制,使得深层语义与浅层特征细节相互协调,保留了不同空间特征信息,加入辅助Loss对网络进行监督,实现端到端、快速、准确的医学图像自动分割。在公开的肝脏、脊柱和骨盆数据集上均取得了较好的精度,图像内部结构和边缘细节的分割上更准确。此外,由于CT呈现视野范围不同,局部视野中的椎骨间具有极高的外观相似度,椎体自动定位困难较大。而基于深度学习的椎体标号模型大多数都需要巨大的计算开销,无法直接应用于临床嵌入式设备中。针对以上问题,本文首先借助多目标分割任务,对常用作骨干网络的U-Net进行内部表征分析与信道压缩的可行性探究,深度剖析瓶颈模块作用以及信道压缩前后的变化与规律。其次,本文将以上的探究性结论迁移至椎骨标记,提出了一种卷积神经网络(CNN)与多层感知机(MLP)混合的Btrfly Xt网络结构。采用分组卷积与信道压缩降低模型的参数量,并在MLP阶段引入了注意力机制,完成了一种端到端、轻量级的椎体中心点定位与标号网络Btrfly Xt。该网络实现了在压缩90%模型参数后仍能提升8个百分点的椎体标记任务。

关键词：深度卷积神经网络 U-Net 子“编码-解码” 信道压缩多层感知机轻量级网络

京津冀地区碳排放因素分解及低碳经济发展路径研究

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京津冀地区碳排放因素分解及低碳经济发展路径研究

作者：张梦斯北京理工大学

学位级别：硕士

本文为了探究京津冀地区二氧化碳排放的影响因素，探寻低碳经济发展路径。文章从三个产业及居民消费的终端能源消耗量出发，构建了关于人口规模、经济发展水平、能源强度、能源消费比重、能源结构和CO2排放系数的恒等式。基于京津冀地区... 详细信息

本文为了探究京津冀地区二氧化碳排放的影响因素，探寻低碳经济发展路径。文章从三个产业及居民消费的终端能源消耗量出发，构建了关于人口规模、经济发展水平、能源强度、能源消费比重、能源结构和CO2排放系数的恒等式。基于京津冀地区2000-2012年终端能源消费的数据，通过LMDI法（对数平均迪氏分解法：Logarithmic Mean Divisia Index），分析了二氧化碳排放的各影响因素并测算了贡献度。因素分解结果表明，人口规模、经济规模起正向驱动效应，能源强度、能源结构和能源碳排放强度起负向驱动效应，能源消费比重的驱动效应以2006年为界，从负效应变为正效应。基于LMDI模型的分解结果，结合对京津冀地区低碳经济的定性分析，文章构建了京津冀地区的SD（系统动力学：System Dynamics）模型，并设计了自然发展型、经济持续高速发展型、能源节约型、碳税干预型、人口规模持续增长型、综合互补型等六种低碳经济发展路径。通过Vensim软件进行仿真模拟，对各路径的优缺点进行了比较分析。并且，选取了实际GDP、人口数量、不可再生能耗、碳排放量等四个变量，利用层次分析法对六种路径进行了综合评价。结果表明综合互补型路径是京津冀地区低碳经济发展的最优路径。最后，在LMDI模型和SD模型输出结果的基础上，针对京津冀地区低碳经济的发展提出了合理控制人口规模和提高经济发展质量，增加科技投入、大力支持新能源技术研究，加速实现区域经济一体化、优化产业结构，及时推出合理的碳税征收方案，调整能源结构、提高能源使用效率，植树造林、研发固碳技术，普及低碳概念、制订健全的法律保障体系，借鉴国外低碳经济发展的先进经验等建议。

关键词：碳排放量京津冀地区 LMDI法系统动力学低碳经济

琼玉膏通过sirt1/p53信号通路延缓H2O2诱导斑马鱼衰老的研究

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琼玉膏通过sirt1/p53信号通路延缓H2O2诱导斑马鱼衰老的研究

作者：张梦斯广州中医药大学

学位级别：硕士

目的:通过建立HO诱导斑马鱼胚胎氧化损伤模型,用琼玉膏进行干预,对斑马鱼胚胎ROS生成、SOD、GSH-px进行分析,从斑马鱼的成活率以及ROS的生成结果判定琼玉膏对斑马鱼胚胎氧化损伤的影响;对斑马鱼胚胎衰老相关蛋白sirt1、p53、p21及其基因... 详细信息

目的:通过建立HO诱导斑马鱼胚胎氧化损伤模型,用琼玉膏进行干预,对斑马鱼胚胎ROS生成、SOD、GSH-px进行分析,从斑马鱼的成活率以及ROS的生成结果判定琼玉膏对斑马鱼胚胎氧化损伤的影响;对斑马鱼胚胎衰老相关蛋白sirt1、p53、p21及其基因mRNA表达水平进行分析,比较正常斑马鱼胚胎组、HO诱导斑马鱼胚胎氧化损伤组以及不同浓度琼玉膏干预组之间衰老相关蛋白与基因表达的差异,探讨琼玉膏对抗斑马鱼氧化损伤通过sirt1/p53信号通路延缓衰老的分子机制。为琼玉膏抗衰老的可能分子机制提供试验参考和数据支持。方法:斑马鱼受精后4小时(4hpf),把斑马鱼胚胎分为A、B、C、D、E五组,A组为正常对照组,B组为0.5mMHO最终浓度孵育受精卵48h,C、D、E组分别HO诱导组采用生殖水制备的200,100,50ug/ml琼玉膏孵育1h,记录幼苗出壳发育率。分光光度法检测斑马鱼胚胎中超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性;SA-β-Gal染色分析。观察比较HO诱导斑马鱼胚胎氧化损伤衰老相关蛋白及其基因mRNA的表达水平:Western Blot检测Sirt1、p53、p21的蛋白表达水平;Real-Time PCR检测Sirt1、p53、p21基因mRNA的表达水平;使用SPSS19.0统计软件做统计学分析。免疫荧光法检测斑马鱼下丘脑sirt1的表达结果:1.与未处理的正常细胞(对照组)相比,HO诱导组显著降低了细胞存活能力。经过琼玉膏处理的的细胞(200,100和50μg/ml)细胞存活大量增加(p<0.05)。2.琼玉膏组在剂量依赖性下显著抑制了活性氧的生成,与HO诱导组反应的细胞相比,活性氧的生成量显著减少。3.琼玉膏组斑马鱼胚胎中的SOD和GSH-Px活性均显著提高(P<0.05),与正常组和H2O2诱导组比较,琼玉膏组中的SOD和GSH-Px含量均显著升高。4.与H2O2诱导组相比,斑马鱼β-半乳糖苷酶染色阳性率在琼玉膏50ug/ml浓度时无明显影响,在琼玉膏浓度为100ug/ml时染色阳性率下降,在琼玉膏200ug/ml浓度时能有效干预斑马鱼的衰老。***1的蛋白及其基因mRNA表达水平在琼玉膏组明显增强,与正常组和H2O2诱导组比较有显著性差异(p<0.05)。6.p53的蛋白及其基因mRNA表达水平在琼玉膏组明显降低,与正常组和H2O2诱导组比较有显著性差异(p<0.05)。7.p21的蛋白及其基因mRNA表达水平在琼玉膏组明显降低,与正常组和H2O2诱导组比较有显著性差异(p<0.05)。8.琼玉膏对于细胞存活量、活性氧的产生与剂量存在一定依赖关系,200μg/ml琼玉膏干预组与H2O2诱导模型组比较细胞存活能力显著恢复(p<0.05),200μg/ml琼玉膏干预组与H2O2诱导模型组比较活性氧的产生显著降低(p<0.05)。9.免疫荧光法检测到斑马鱼下丘脑sirt1有清晰的绿色荧光信号,表明sirt1在斑马鱼下丘脑中阳性表达。结论:1.正常细胞(对照组)和HO诱导组细胞以及琼玉膏组处理的细胞存活有明显差异,说明琼玉膏能增加斑马鱼胚胎细胞的生存率并呈剂量依赖。2.琼玉膏的干预治疗对于斑马鱼胚胎氧化损伤有很强的氧化保护作用,能有效降低斑马鱼胚胎组织中细胞氧化损伤。***1、p53、p21的蛋白及其基因mRNA表达水平在正常对照组和HO诱导组及琼玉膏干预组中有显著差异,p53、p21的蛋白及其基因mRNA表达水平在琼玉膏干预下呈现逐渐降低趋势。Sirt1蛋白及其基因mRNA表达水平在琼玉膏干预下呈现逐渐增强趋势。4.琼玉膏抗衰老的可能分子机制在于降低p53、p21的表达,增加sirt1的表达,从而调节sirt1/p53信号通路,降低细胞中活性氧的含量和增强对氧化损伤的保护作用。

关键词：琼玉膏延缓衰老斑马鱼 sirt1/p53信号通路

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基于国防科技园的产业集群效应研究

经营管理者 2013年第22期 12-13页

作者：张梦斯北京理工大学管理与经济学院

本文以中关村国防科技园为例,分析了国防科技产业集群的正负效应,并运用波特钻石模型对其竞争力进行了全面分析。指出国防科技园的建设不同于其他产业集群,需要考虑到国防科技产业的发展背景和特殊性,探寻和规避集群负效应不容忽视。并... 详细信息

本文以中关村国防科技园为例,分析了国防科技产业集群的正负效应,并运用波特钻石模型对其竞争力进行了全面分析。指出国防科技园的建设不同于其他产业集群,需要考虑到国防科技产业的发展背景和特殊性,探寻和规避集群负效应不容忽视。并从企业和政府两个角度,提出了一些建议。

关键词：国防科技园产业集群效应钻石模型

换位思考问题导向——基于案例的疫情期间家校协同探索与实践

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基础教育参考 2020年第10期11卷 78-80页

作者：徐小婷张梦斯北大附中西三旗学校北京100096

2020年的新冠肺炎疫情既是对学生、家长和教师的一次考验,也是家校协同共促学生发展的契机。为做好班级管理工作,北大附中西三旗学校的教师尝试巧用书信开启了有温度的家校沟通,基于家校合作设计班会,坚持问题导向全面了解学生居家状态... 详细信息

2020年的新冠肺炎疫情既是对学生、家长和教师的一次考验,也是家校协同共促学生发展的契机。为做好班级管理工作,北大附中西三旗学校的教师尝试巧用书信开启了有温度的家校沟通,基于家校合作设计班会,坚持问题导向全面了解学生居家状态,与学生进行心灵对话,促进家校之间形成教育合力,助力学生健康成长。

关键词：家校协同家校合作家校沟通班级管理工作问题导向换位思考心灵对话班会

琼玉膏抗衰老与下丘脑nf-kb炎症通路及GnRH1关系的相关性研究

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时珍国医国药 2018年第5期29卷 1080-1084页

作者：张梦斯廖茜珣曲卫玲刘焕兰广州中医药大学基础医学院广东广州510006 广州祈福医院广东广州510006

目的探索琼玉膏抗衰老以及下丘脑nf-kb炎症通路的激活与GnRH1基因甲基化相关性的可能分子机制。方法(1)观察比较6只24月龄自然衰老SD大鼠和6只2月龄青年SD大鼠下丘脑衰老相关蛋白及其基因mRNA的表达水平:Western Blot检测GnRH1、Sirt1、... 详细信息

目的探索琼玉膏抗衰老以及下丘脑nf-kb炎症通路的激活与GnRH1基因甲基化相关性的可能分子机制。方法(1)观察比较6只24月龄自然衰老SD大鼠和6只2月龄青年SD大鼠下丘脑衰老相关蛋白及其基因mRNA的表达水平:Western Blot检测GnRH1、Sirt1、DNMT1、DNMT3a的蛋白表达水平;Real-Time PCR检测GnRH1、Sirt1、DNMT1、DNMT3a基因mRNA的表达水平;使用SPSS19.0统计软件做统计学分析。MSP法检测老年鼠和青年鼠GnRH1基因甲基化情况。(2)通过分离新生SD大鼠下丘脑神经元干细胞,建立D-半乳糖诱导的下丘脑神经元干细胞衰老模型,比较正常神经元干细胞组、D-半乳糖衰老组以及不同浓度琼玉膏干预组之间炎性因子及NF-κB表达的差异。结果 (1)GnRH1、Sirt1、DNMT1的蛋白及其基因mRNA表达水平在老年鼠中明显降低,与青年鼠比较有显著性差异(P0.05);老年鼠中GnRH1基因出现部分甲基化,青年鼠中GnRH1基因未发生甲基化。(2)D-半乳糖诱导建立的神经元干细胞衰老模型呈现炎性指标高表达以及NF-κB信号通路激活;琼玉膏可抑制炎性因子、nuclear P65的表达水平以及NF-κB的转录活性;并且,随着琼玉膏浓度从45μg/ml增加到90μg/ml,其提前干预D-半乳糖诱导的神经元干细胞衰老的作用也相应增强。结论琼玉膏抗衰老的可能分子机制在于降低下丘脑神经元干细胞炎性因子表达和NF-κB转录活性,进而能够逆转衰老进程中GnRH1基因甲基化及其表达水平下降。

关键词：琼玉膏下丘脑nf-kb炎症信号通路甲基化抗衰老

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京津冀地区低碳经济发展路径研究

科技和产业 2015年第10期15卷 29-35,39页

作者：余晓泓张梦斯北京理工大学应用经济系北京100081

京津冀区域经济一体化是当前政策的讨论热点,从地理区位以及国家经济发展规划的角度,把京津冀地区作为一个整体进行研究,构建了京津冀地区的SD(System Dynamics)模型。并设计了自然发展型、经济持续高速发展型、能源节约型、碳税干预型... 详细信息

京津冀区域经济一体化是当前政策的讨论热点,从地理区位以及国家经济发展规划的角度,把京津冀地区作为一个整体进行研究,构建了京津冀地区的SD(System Dynamics)模型。并设计了自然发展型、经济持续高速发展型、能源节约型、碳税干预型、人口规模持续增长型、综合互补型等六种低碳经济发展路径。通过Vensim软件进行仿真模拟,对各路径的优缺点进行比较分析。选取了实际GDP、人口数量、不可再生能耗、碳排放量等四个变量,创新性地借用层次分析法的思想对六种路径进行了综合评价,结果表明综合互补型路径是京津冀地区低碳经济发展的最优路径。最后基于模拟结果,提出了京津冀地区低碳经济发展的适宜性策略。

关键词：京津冀地区系统动力学层次分析法低碳经济路径

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媒介技术视域下人工智能艺术的主体性之思

江西社会科学 2024年第6期44卷 72-79页

作者：张梦杨火箭军工程大学政治系陕西西安710025

学界虽对人工智能艺术的主体性进行过广泛探讨,但从媒介视角审视人工智能艺术主体性技术来源的研究少有。人工智能艺术的主体性在其物质基础、产生过程、创作形式三个方面有较为清晰地体现。从物质基础来讲,人工智能的本质是可计算的机... 详细信息

学界虽对人工智能艺术的主体性进行过广泛探讨,但从媒介视角审视人工智能艺术主体性技术来源的研究少有。人工智能艺术的主体性在其物质基础、产生过程、创作形式三个方面有较为清晰地体现。从物质基础来讲,人工智能的本质是可计算的机器,计算机借由软件的用户友好型特质对使用者进行隐秘操控,将人类由技术使用主体变为客体。从创作过程来看,人工智能的深度学习、可计算性模仿、自动的内容生成都具有明显的“类人”特征。就人工智能的艺术作品而言,与人类合作共创是人工智能艺术生产的主要形式,走向主体间性也因此成为人工智能艺术发展的新形态。

关键词：媒介技术人工智能艺术主体性

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BtrflyXt:基于MLP与CNN混合结构的脊柱椎体定位网络

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杭州师范大学学报（自然科学版） 2023年第6期22卷 581-589页

作者：张梦斯李金迪周迪斌张陶界杭州师范大学信息科学与技术学院浙江杭州311121

人体脊柱的椎体自动化定位是辅助医生进行病理分析、诊断及评估的重要步骤.但因个体差异、脊柱解剖结构复杂、CT呈现视野范围不同等原因,椎体自动定位困难较大.现有基于深度学习的椎体定位模型大多需要巨大的计算开销,无法应用于临床医... 详细信息

人体脊柱的椎体自动化定位是辅助医生进行病理分析、诊断及评估的重要步骤.但因个体差异、脊柱解剖结构复杂、CT呈现视野范围不同等原因,椎体自动定位困难较大.现有基于深度学习的椎体定位模型大多需要巨大的计算开销,无法应用于临床医学任务.文章提出一种卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)与多层感知机(multilayer perceptron, MLP)混合的BtrflyXt网络结构,使用分组卷积与通道压缩降低模型的参数量,同时在MLP阶段引入注意力机制,搭建了一种端到端、轻量级的椎体中心点定位(与标号)网络,实现了在压缩模型88%参数的条件下椎体识别率提高8%的任务.

关键词：椎体定位多层感知机卷积神经网络注意力机制