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面向脊柱手术导航的深度学习3D/2D配准方法研究

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面向脊柱手术导航的深度学习3D/2D配准方法研究

作者：弥佳南方医科大学

学位级别：硕士

由于神经根、血管等重要解剖结构的存在,相对于传统开放手术的直接视觉反馈,基于间接图像反馈的脊柱微创手术对定位提出了更高的要求。手术导航系统通过术前图像坐标系与术中参考坐标系的配准实现术中引导,有望更好地指导脊柱微创手术... 详细信息

由于神经根、血管等重要解剖结构的存在,相对于传统开放手术的直接视觉反馈,基于间接图像反馈的脊柱微创手术对定位提出了更高的要求。手术导航系统通过术前图像坐标系与术中参考坐标系的配准实现术中引导,有望更好地指导脊柱微创手术。本文研究了其中的关键技术——术前3DCT图像与术中2DX射线投影图像的3D/2D配准。为将待配准的3D/2D数据统一到同一维度,多数方法使用投影策略,将问题转换为2D/2D配准。但是投影造成图像中3D解剖结构的空间信息丢失,后续配准中存在捕获范围小、迭代过程耗时等问题。通过重建可以从本质上将问题转换为3D/3D配准,有效地集成多视角X射线图像的信息,增加捕获范围。在此基础上,本文研究了基于重建的3D/2D配准方法,具体工作如下:1)分割引导的正交视角X射线图像与CT图像配准:为了缓解前向投影策略对空间信息的损失,本文提出从正交视角的X射线投影图像重建3D表达,然后在流形空间中进行3D/3D配准。其中,以3D椎体分割任务引导3D表达重建,关注内在的刚性解剖结构,为配准提供更为显著的、精确的形状和位置信息。通过共享分割网络和位姿估计模块之间的多尺度特征,将维度对应与位姿估计集成到统一的端对端框架中,促进相互之间的监督和提升。使用流形测地距离的损失函数,更好地适应位姿的参数空间,进一步提升模型的鲁棒性。实验证明,基于重建的策略能充分利用3D空间信息,缓解3D/2D配准中的歧义性,同时利用分割任务引导特征提取,实现了更为鲁棒和精确的3D/2D配准,且配准速度满足实时要求,可进一步推动脊柱手术导航。2)集成几何模型的新视角X射线投影图像生成:多视角X射线投影图像的获取会增加辐射剂量,使临床工作流程复杂化。我们研究了一种从给定视角投影获得新视角投影的策略,作为仅有单视角投影可用时,对1)的补充和扩展。假设不同视角的投影具有共同的纹理特征,但其几何特征具有视角特异性,对投影图像进行特征解耦,以更好地建模不同视角的投影之间的关系。然后根据X射线成像的物理模型,将2D几何特征反投影到3D空间中,再重新以目标视角投影。最后结合目标视角的几何特征和共享的纹理特征生成目标视角投影。将物理世界的几何关系整合到深度学习模型中,约束了几何信息在3D空间的一致性,增加了模型的可解释性。实验证明,该方法能较好地建模源-目标视角的几何关系,反映投影图像中的几何结构。为后续仅有单视角X射线图像可用时的基于重建的3D/2D配准建立了基础。

关键词： 3D/2D医学图像配准手术导航深度学习新视角投影生成

应用于原代T细胞酪氨酸磷酸化蛋白质组的高灵敏度分析方法

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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色谱 2024年第7期42卷 693-701页

作者：梁富超柯弥田瑞军南方科技大学理学院化学系广东深圳518055

酪氨酸磷酸化在T细胞的信号转导过程中发挥着重要的作用,然而其丰度较低,鉴定困难。生物组织样本中分离获得的原代T细胞数量较少,培养和扩增的难度较大,因而常使用永生化细胞系来研究T细胞的酪氨酸磷酸化介导的信号转导过程,这通常会导... 详细信息

酪氨酸磷酸化在T细胞的信号转导过程中发挥着重要的作用,然而其丰度较低,鉴定困难。生物组织样本中分离获得的原代T细胞数量较少,培养和扩增的难度较大,因而常使用永生化细胞系来研究T细胞的酪氨酸磷酸化介导的信号转导过程,这通常会导致获得与原代T细胞相差较大的结论。因此,本研究发展了一种解析原代T细胞酪氨酸磷酸化修饰信号的高灵敏度的蛋白质组学方法。首先,针对原代T细胞数量有限的问题,本研究优化了一套从小鼠脾脏中分离、活化和扩增T细胞的完整流程,第4天时T细胞数量扩增到7倍以上;其次,针对酪氨酸磷酸化修饰丰度较低、不易被质谱检测的难题,本研究利用SH2超亲体(SH2-superbinder)亲和富集和固定化钛离子亲和色谱(Ti^(4+)-IMAC)技术对抗CD3和抗CD28单克隆抗体共刺激条件下的原代T细胞多肽样品进行了酪氨酸磷酸化多肽富集,并结合纳升液相色谱-串联质谱(nanoLC-MS/MS)进行解析。最终成功从1 mg蛋白质中鉴定到282个酪氨酸磷酸化位点,其中包含T细胞受体膜蛋白CD3胞内区的免疫受体酪氨酸激活序列(ITAM)上的多个酪氨酸磷酸化位点,以及信号转导相关蛋白ZAP70、LAT、VAV1等的重要位点信息。综上,本研究发展了一套深度解析原代T细胞中的酪氨酸磷酸化修饰的高灵敏度蛋白质组学分析流程,有望应用于绘制更接近生理状态下的信号转导网络。

关键词：纳升液相色谱-串联质谱酪氨酸磷酸化原代T细胞共刺激信号转导

国家自然科学基金光学和光电子学学科项目申请资助分析和规划展望(特邀)

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中国激光 2024年第1期51卷 419-431页

作者：唐华张丽佳国家自然科学基金委员会信息科学部北京100085

本文从国家自然科学基金申请与资助的角度,总结回顾了自“十三五”(2016—2020年)以来至“十四五”开局之年(2021年)期间国家自然科学基金委员会信息科学部光学和光电子学学科(F05)自由探索类项目、引导类项目以及人才类项目的申请资助... 详细信息

本文从国家自然科学基金申请与资助的角度,总结回顾了自“十三五”(2016—2020年)以来至“十四五”开局之年(2021年)期间国家自然科学基金委员会信息科学部光学和光电子学学科(F05)自由探索类项目、引导类项目以及人才类项目的申请资助情况,从项目数量、资助额度、依托单位、学科领域等角度分析了该领域基金资助的总体特征、结构性变化以及发展趋势,依据这一时期的优秀科研成果分析了基金资助的成效,并结合“十四五”发展规划对光学和光电子学学科未来的优先发展领域与基金管理工作进行了展望。

关键词：光学和光电子学资助趋势优化布局

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西班牙的情报监督机制及其借鉴

情报杂志 2024年第1期43卷 50-56页

作者：马国洋王子弥北京交通大学法学院北京100044 对外经济贸易大学法学院北京100029

[研究目的]有效的情报监督机制有助于规范情报工作,保障公民权利。20世纪70年代后,西班牙逐渐形成了系统性的情报监督机制。就西班牙情报监督机制进行研究对于我国相关机制的建设具有重要借鉴意义。[研究方法]通过历史分析、规范分析的... 详细信息

[研究目的]有效的情报监督机制有助于规范情报工作,保障公民权利。20世纪70年代后,西班牙逐渐形成了系统性的情报监督机制。就西班牙情报监督机制进行研究对于我国相关机制的建设具有重要借鉴意义。[研究方法]通过历史分析、规范分析的方法,发现西班牙情报监督机制的发展历程是一个不断改革和优化的过程。现阶段西班牙的情报监督机制包括内部监督、议会监督和司法监督在内的正式监督机制以及以媒体监督为主的非正式监督机制。[研究结论]借鉴西班牙情报监督机制建立过程中的经验和教训,我国应构建多元主体情报监督体系,优化情报监督机制的立法并动态化调整情报监督机制。

关键词：西班牙情报监督监督机制国家安全情报机构情报工作

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传统聚落景观基因的本体模型及其构建

地球信息科学学报 2024年第6期26卷 1407-1425页

作者：卢慧佳胡最衡阳师范学院地理与旅游学院衡阳421002 传统村镇文化数字化保护与创意利用技术国家地方联合工程实验室衡阳421002

传统聚落集聚了大量的古代建筑和民俗等传统文化资源,以其突出的历史、文化和艺术等价值而备受关注,提取其丰富的历史文化信息并服务于现代产业发展具有积极的意义。针对当前尚缺乏从地理知识提取和表达视角对传统聚落丰富的历史文化信... 详细信息

传统聚落集聚了大量的古代建筑和民俗等传统文化资源,以其突出的历史、文化和艺术等价值而备受关注,提取其丰富的历史文化信息并服务于现代产业发展具有积极的意义。针对当前尚缺乏从地理知识提取和表达视角对传统聚落丰富的历史文化信息进行知识抽取、组织和表达,进而实现“数据-信息-知识-智慧”转换这一问题,本文提出传统聚落景观基因本体(Geographic Ontology of Cultural Landscape Genes of Traditional Settlements,GeoOnto-CLGTS),并探索传统聚落景观基因的内在关联特征。首先,结合地理信息本体和传统聚落景观基因特征分析了GeoOnto-CLGTS的概念及表达方法,并提出GeoOnto-CLGTS模型的构建方法。其次,结合七步法的地理信息本体建模方法,梳理景观基因概念、关联关系和数据属性特征,自顶向下构建GeoOnto-CLGTS的概念层。并以123个中国传统聚落为案例,通过protégé工具进行实例补充,实现了GeoOnto-CLGTS模型的实例层构建。最后,通过Neo4j图数据库对本体数据进行存储,构建传统聚落景观基因知识图谱,实现了景观基因信息的查询。结果表明,本文构建的GeoOnto-CLGTS可以为今后开展传统聚落文化资源的知识发现及促进传统聚落的数字化保护提供有益的借鉴。

关键词：本体知识表示景观基因传统聚落知识图谱 Neo4j图数据库知识表达模型地理信息

基于全局位置信息和残差特征融合的SAR船舶检测算法

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系统工程与电子技术 2024年第3期46卷 839-848页

作者：方小宇黄丽佳中国科学院空天信息创新研究院北京100190 中国科学院空间信息处理与应用系统技术重点实验室北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像船舶目标尺度不一且易受海面、地面杂波和相干斑噪声的影响,难以提取目标多维特征且特征融合过程中易产生语义歧义,造成船舶目标检测率低,虚警率高的问题,提出一个基于全局位置信息... 详细信息

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像船舶目标尺度不一且易受海面、地面杂波和相干斑噪声的影响,难以提取目标多维特征且特征融合过程中易产生语义歧义,造成船舶目标检测率低,虚警率高的问题,提出一个基于全局位置信息和残差特征融合的SAR船舶目标检测算法。基于Faster区域卷积神经网络(region convolutional neural network,R-CNN)目标检测算法,在特征提取网络和特征融合网络中进行改进:在特征提取网络中使用高宽注意力机制提取目标在图像中的全局位置信息,增强目标的多维特征提取能力;在特征融合网络中使用带有残差连接的双向特征金字塔网络削弱特征融合过程中的语义歧义,降低复杂背景下的船舶目标虚警率,同时进行不同层级的多尺度特征双向融合,增强高低层特征的联系,提升多尺度船舶目标的检测能力。在SAR船舶数据集上达到98.2%的均值平均精度,超过部分算法2.4%以上。实验表明,所提算法有效提取了目标的多维特征,显著缓解了语义歧义问题,具有较好的检测能力和泛化能力。

关键词：合成孔径雷达船舶检测注意力机制特征金字塔网络残差连接

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双资源约束的柔性作业车间鲁棒调度方法

机械工程学报 2024年第6期60卷 114-126页

作者：梁志珍王晓佳合肥工业大学管理学院合肥230009

针对考虑工人技能水平差异和加工时间随机性的设备、工人双资源约束的柔性作业车间调度问题(Flexible job shop scheduling problem,FJSP),构建双资源约束的柔性作业车间鲁棒调度模型(Dual resource constraint flexible job shop robus... 详细信息

针对考虑工人技能水平差异和加工时间随机性的设备、工人双资源约束的柔性作业车间调度问题(Flexible job shop scheduling problem,FJSP),构建双资源约束的柔性作业车间鲁棒调度模型(Dual resource constraint flexible job shop robust scheduling problem,DRC-FJRSP)。将粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)的学习机制引入差分算法(Differential evolution,DE)的交叉部分,设计PSO-DE混合求解算法,实现问题的加速求解并有效避免搜索停滞的窘境。选取DE算法、遗传算法(Genetic algorithm,GA)、PSO算法作为对比算法进行仿真试验,试验结果显示,所提出的PSO-DE混合求解算法平均鲁棒性为5.331,在三个仿真算例调度makespan求解中表现最好。验证了DRC-FJRSP模型的合理性以及PSO-DE混合求解算法的鲁棒性。最后,以一个制造企业的FJSP为例进行求解,给出调度甘特图。研究解决了设备、工人资源不足给FJSP带来的加工冲突,降低了加工时间的随机扰动,优化了调度的makespan。

关键词：双资源约束柔性作业车间鲁棒调度 PSO-DE混合求解算法

一种双有源桥变换器单侧非对称占空比调制策略

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电源学报 2024年第2期22卷 64-72页

作者：王弥新潘三博上海电机学院电气学院上海201306

针对双有源桥变换器在单移相调制策略中宽电压范围情况下的低效率问题,文中提出了一种单侧非对称占空比调制策略,显著的提升了双有源桥变换器的效率,尤其是在轻载情况下。首先描述了单侧非对称占空比调制方式的原理,并根据控制自由度的... 详细信息

针对双有源桥变换器在单移相调制策略中宽电压范围情况下的低效率问题,文中提出了一种单侧非对称占空比调制策略,显著的提升了双有源桥变换器的效率,尤其是在轻载情况下。首先描述了单侧非对称占空比调制方式的原理,并根据控制自由度的关系得到了两种工作模式。第二,基于时域分析,推导了两种工作模式的稳态特性,包括电感电流以及传输功率。第三,为了寻求控制自由度的最优组合,选择电感电流峰峰值作为优化目标,应用KKT条件得到了最优的单侧非对称占空比调制策略。最后,搭建了一台基于碳化硅器件的双有源桥变换器实验平台,实验验证了单侧非对称占空比调制策略的有效性。

关键词：双有源桥非对称调制策略效率 KKT条件

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从“言文一致”视角看瞿秋白的语言文字观

中国现代文学研究丛刊 2024年第1期 114-127页

作者：薛凡佳山东大学(威海)文化传播学院 264209

对于瞿秋白的语言文字观,以往研究多从左翼的政治诉求与苏联的语言学理论及政策影响方面加以分析,由此强调汉字拉丁化与国语运动的不同。然而瞿秋白对于拉丁化方案的设计、对“普通话”的阐释,同样也是晚清、五四以来诸多语言文字改革... 详细信息

对于瞿秋白的语言文字观,以往研究多从左翼的政治诉求与苏联的语言学理论及政策影响方面加以分析,由此强调汉字拉丁化与国语运动的不同。然而瞿秋白对于拉丁化方案的设计、对“普通话”的阐释,同样也是晚清、五四以来诸多语言文字改革方案的一部分。笔者从“言文一致”如何实现的视角出发,讨论瞿秋白对五四白话文的批判、对汉字为何需要拉丁化的阐释,以及对“普通话”的构想,从而发现瞿秋白语言文字观的丰富性与复杂性。

关键词：瞿秋白言文一致汉字拉丁化普通话