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基于正电子发射断层影像的多模态医学影像合成任务

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基于正电子发射断层影像的多模态医学影像合成任务

作者：李庆能中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院)

学位级别：硕士

正电子发射断层成像（PET）是一种功能性成像,能直观地反映出人体病变组织的代谢水平和生物活性,对于许多疾病的早期检测和临床诊断有着重要的意义。但相比于计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）,PET影像通常有着空间分辨率低、图... 详细信息

正电子发射断层成像（PET）是一种功能性成像,能直观地反映出人体病变组织的代谢水平和生物活性,对于许多疾病的早期检测和临床诊断有着重要的意义。但相比于计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）,PET影像通常有着空间分辨率低、图像质量差的缺陷,因此常与CT和MRI成像联合使用,形成目前市面上流行的PET/CT或PET/MRI一体机。然而,这样的一体化成像系统却也为PET成像带来了新的问题,如CT成像的大量X射线辐射和MRI成像的漫长扫描时间等。近年来,随着深度学习在图像领域的广泛应用,众多学者尝试构建深度卷积神经网络来实现基于PET影像的跨模态图像转换,从而避免了病人的二次扫描。2019年,Xue Dong等人首次使用循环一致性生成对抗网络,成功地将PET图像转换为对应的CT模态图像;2020年,Changhui Jiang等人借助生成对抗网络,也顺利地将PET图像转换为对应的MRI模态图像。虽然前人的工作成功将神经网络引入到PET成像领域中,但这些工作大多局限于“一对一”的图像转换任务。而实际上,PET、MRI和CT在临床上都是被需求的。因为这三种模态能位临床医生提供不同方面的图像信息,从而达到信息互补。正因如此,如何实现基于PET的多模态医学图像合成,就成为了本文研究的主要内容。本文工作摒弃了传统的多解码器结构,提出了模态信号和开关层的概念,采取交替学习策略,以实现对不同目标模态的图像合成。相比于传统方法,本文网络充分利用了多个图像合成任务之间存在的重复信息和冗余参数,从而极大程度地减小了网络的参数规模,并有效地提高了网络模型的泛化性。在网络训练时,输入图像与模态信号进行绑定,然后送入神经网络。在开关层的编译下,神经网络将会输出输出与模态信号相对应的图像。通过不断切换输入的图像数据和模态信号,我们实现了对不同PET数据集的交替学习。本文实验表明该网络的实际表现符合设计预期,即便在缺少参考图像的条件下仍能产生高质量的多种模态图像。以PET-CT数据集为例,本文网络既能实现有监督的CT图像合成,又能实现无监督的MRI图像合成。实验结果表明,网络合成的CT图像对比度高,结构清晰,几乎不含噪声,有着与真实CT图像极高的相似度。在量化评价指标上,与真实参考图像的平均像素值误差小于25HU（Housfield unit）,峰值信噪比（PSNR）超过30分贝,结构相似度（SSIM）高达90%;而网络合成的MRI模态虽然因缺少对应的参考图像,而无法进行定量评估,但我们可以对合成图像进行主观性评估,根据图像在噪声抑制,细节恢复和整体质量三方面的表现来衡量其图像质量。这种主观性评估由多位具有放射学经验的专家做出。根据放射学专家的主观评估,由PET-CT数据集合成的MRI图像具有较好的视觉表现,符合人们对MRI图像的认知。本文工作成功实现了从PET影像同时合成CT和MRI等多种图像模态,有助于临床医生的疾病诊断,满足了临床需求。此外,本文网络提出的模态信号、开关层和交替学习策略,极大地降低网络的参数规模,且保证了网络的生成能力,这对于图像领域的其他多任务学习有着一定的借鉴意义,具有重要的实践应用价值。

关键词：正电子发射断层成像衰减校正图像合成交替学习神经网络

器测时期全球增暖趋势及其不确定性估计——基于IPCC科学评估的回顾与展望

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科学通报 2024年第26期69卷 3970-3983页

作者：李庆祥中山大学大气科学学院热带大气海洋系统科学教育部重点实验室广州510275 中国科学院中亚生态与环境研究中心乌鲁木齐830011 广东省南方海洋科学与工程实验室(珠海) 珠海519082

《巴黎协定》提出的温控目标未来还有多少升温空间?这是各国政府、科学家和公众所共同关心的问题.要准确回答这一问题,需要更高质量的基准气候观测数据集作为变暖事实检测的核心基础.针对近年来全球表面温度(global surface temperature... 详细信息

《巴黎协定》提出的温控目标未来还有多少升温空间?这是各国政府、科学家和公众所共同关心的问题.要准确回答这一问题,需要更高质量的基准气候观测数据集作为变暖事实检测的核心基础.针对近年来全球表面温度(global surface temperature,GST)偏差引起的讨论,政府间气候变化委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)第6次科学评估报告(AR6)在遴选用以评估工业化以来地球增暖幅度的器测时期全球基准温度数据集时,在数据集的时间覆盖范围和空间抽样方面采用了更为严格的标准.所收录的5个全球基准数据集中:HadCRUT5(英国气象局和东安吉利尔大学)、NOAAGlobalT-Interim(美国大气海洋局/国家环境信息中心)、BE(美国Berkeley Earth团队)被完全采纳;GISS(美国美国航天局/戈达德航天科学研究中心)只采纳了1880年以来的数据,最新发布的China-MST-Interim(中国中山大学)则只采纳了其全球陆地气温(global land surface air temperature,GLSAT)分量China-LSAT;此外,AR6还参考了几个基于新方法(统计插补、数据融合和人工智能)对HadCRUT4重建数据集的评估结果.基于上述数据集,AR6报告给出了迄今最优的工业化以来(用1850~1900年平均值表示)的增暖估计,即最近10年(2011~2020年)全球平均增暖了1.09℃(0.95~1.20℃).但毋庸置疑,要彻底厘清这个问题的确切答案,未来还有许多工作要做.

关键词：全球变暖器测时期基准数据增暖趋势不确定性

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流动聚焦型液滴微流控技术研究进展

高校化学工程学报 2024年第2期38卷 159-171页

作者：李庆张艳红华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

功能性微球具有比表面积高、性能稳定、形貌多样等特点,广泛应用于药物控释、生物医学、污染物吸附和催化剂等领域。微球的制备方法有喷雾干燥法、悬浮聚合法、离子交联法、乳液蒸发法和液滴微流控法。液滴微流控技术试剂消耗量低,安全... 详细信息

功能性微球具有比表面积高、性能稳定、形貌多样等特点,广泛应用于药物控释、生物医学、污染物吸附和催化剂等领域。微球的制备方法有喷雾干燥法、悬浮聚合法、离子交联法、乳液蒸发法和液滴微流控法。液滴微流控技术试剂消耗量低,安全系数高,制备的微球单分散性高,其中利用流动聚焦型微流控技术制备液滴时可以有效防止液滴与壁面剪切,液滴尺寸更易调控。以流动聚焦型液滴微流控技术为立足点,综述了流动聚焦型的实验和数值模拟、功能性微球制备和集成放大的研究进展,为后续新型功能性微球的制备以及产业化大批量生产提供参考。

关键词：流动聚焦型功能性微球微通道造粒流动

柱–孔复合微结构沸腾换热性能及强化机理的研究

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工程热物理学报 2024年第3期45卷 856-864页

作者：杨曦孙雪振李庆刘斌中南大学能源科学与工程学院长沙410083

本实验研究了9种不同的柱–孔复合微结构表面在HFE-7100中的池沸腾性能。实验结果表明,柱–孔复合微结构表面核态沸腾起始点的壁面过热度均降至0 K左右,显著低于光滑表面(SS)与普通微柱表面(PF-30-60),其核态沸腾换热系数(HTC)相比于PF-... 详细信息

本实验研究了9种不同的柱–孔复合微结构表面在HFE-7100中的池沸腾性能。实验结果表明,柱–孔复合微结构表面核态沸腾起始点的壁面过热度均降至0 K左右,显著低于光滑表面(SS)与普通微柱表面(PF-30-60),其核态沸腾换热系数(HTC)相比于PF-30-60和SS显著增加,且HTC的增幅随着微孔数量的增加而增大。柱–孔复合微结构表面的汽泡主要产生于微柱顶部的微孔,因此在高热流密度下,微通道中的汽泡堵塞得以缓解,使其临界热流密度(CHF)高于PF-30-60和SS。表面的HTC随着微柱高度(H)的增大而提高,但CHF却随着H的提高出现先提高后保持不变的趋势,这说明对于这种表面而言,柱高的提高不一定可以有效提升CHF。

关键词：沸腾传热微结构多尺度气泡动力学行为

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基于复杂环境条件下水环境系统治理方案研究

人民黄河 2024年第S1期 82-83页

作者：李庆上海勘测设计研究院有限公司

为提高复杂环境条件下水环境治理的系统性和科学性，实现河道水环境治理目标，以某河道水环境治理为例，介绍了该河道的现状，分析了其存在的点源污染、面源污染、内源污染、生态景观缺失、水动力不足等现实问题，认为应从减少入河污染... 详细信息

为提高复杂环境条件下水环境治理的系统性和科学性，实现河道水环境治理目标，以某河道水环境治理为例，介绍了该河道的现状，分析了其存在的点源污染、面源污染、内源污染、生态景观缺失、水动力不足等现实问题，认为应从减少入河污染和提升自净能力两方面设定治理目标，并提出全面开展控源截污、内源治理、生态修复、活水保质等水环境系统治理方案。

关键词：水环境系统治理控源截污生态修复

用“六个必须坚持”融入高考评价——例谈2024年高考政治试题

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思想政治课教学 2024年第10期 70-73页

作者：李庆重庆市巴蜀中学

坚持思政课建设与党的创新理论同步推进是打造新时代思政课新气象的基本要求。用好习近平新时代中国特色社会主义思想的世界观和方法论，引领高考政治试题的核心价值线、能力素养线和命题情境线。试题用“六个必须坚持”培养学生树立人... 详细信息

坚持思政课建设与党的创新理论同步推进是打造新时代思政课新气象的基本要求。用好习近平新时代中国特色社会主义思想的世界观和方法论，引领高考政治试题的核心价值线、能力素养线和命题情境线。试题用“六个必须坚持”培养学生树立人民至上的价值观、养成自信自立的人生观、善用守正创新的辩证法、秉承系统观念的演绎法、培育胸怀天下的认知论和践行问题导向的方法论，引导学生成为新思想的践行者，学以致用投身于中国式现代化建设之中。

关键词： “六个必须坚持” 高考试题立德树人

高校安全教育管理问题与对策——评《新时代高校文化安全教育研究》

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安全与环境学报 2024年第10期24卷 4117-4118页

作者：李庆丰郑州航空工业管理学院

伴随着高校开放程度不断提高,校园内外环境日趋复杂,各类安全隐患亦随之增多。高校安全教育管理是指通过一系列有组织、有计划的教育活动和管理措施,增强大学生的安全防范意识,培养大学生应对突发事件的能力,构建和谐稳定的校园环境。可... 详细信息

伴随着高校开放程度不断提高,校园内外环境日趋复杂,各类安全隐患亦随之增多。高校安全教育管理是指通过一系列有组织、有计划的教育活动和管理措施,增强大学生的安全防范意识,培养大学生应对突发事件的能力,构建和谐稳定的校园环境。可见,加强高校安全教育管理既是保障学生生命财产安全的迫切需要,也是维护高校正常教学秩序、促进校园和谐稳定的重要举措。《新时代高校文化安全教育研究》针对当前全球化背景下我国高校文化安全面临的严峻挑战,进行了全面而深入的分析与探讨。

关键词：正常教学秩序高校安全教育校园和谐安全防范意识应对突发事件生命财产安全校园环境管理问题与对策

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跨文化图像叙事及其生态美学视角

首都师范大学学报（社会科学版） 2024年第3期 49-57页

作者：李庆本杭州师范大学艺术教育研究院

由刘慈欣同名小说改编而来的科幻漫画《流浪地球》由法国、意大利、巴西和加拿大等国的艺术家共同完成,呈现出跨文化艺术特征,反映了来自不同国家的艺术家对人类未来跨文化主义生态伦理的共同诉求。在这部漫画作品中,图像并非简单地复... 详细信息

由刘慈欣同名小说改编而来的科幻漫画《流浪地球》由法国、意大利、巴西和加拿大等国的艺术家共同完成,呈现出跨文化艺术特征,反映了来自不同国家的艺术家对人类未来跨文化主义生态伦理的共同诉求。在这部漫画作品中,图像并非简单地复制外在可见的对象,而是通过为观看者呈现一种观察地球的方式而使不可见可见。这部漫画小说,将文字与图像结合,强化了使未来世界成为可见的这一可能性,显示出跨文化图像叙事的基本理路与生态美学的深刻意蕴,因而界定了比文学作品更多的生态环境的可见性。

关键词：图像叙事科幻漫画《流浪地球》跨文化主义生态美学

冻融循环作用下单裂隙红砂岩损伤及压剪断裂研究

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矿业研究与开发 2024年第5期44卷 157-165页

作者：李庆中铁建设集团有限公司北京100040

针对西部寒区工程中冻融循环对裂隙岩石的作用,采用TDS-300型冻融试验机,对单裂隙红砂岩开展冻融循环试验,裂隙倾角分别为0°、45°和90°,循环次数设为0,20,40,60次。利用伺服万能试验机对冻融损伤后的红砂岩进行单轴压缩试验,并借助... 详细信息

针对西部寒区工程中冻融循环对裂隙岩石的作用,采用TDS-300型冻融试验机,对单裂隙红砂岩开展冻融循环试验,裂隙倾角分别为0°、45°和90°,循环次数设为0,20,40,60次。利用伺服万能试验机对冻融损伤后的红砂岩进行单轴压缩试验,并借助核磁共振技术(NMR)检测红砂岩冻融损伤特征。试验结果表明:随着冻融循环次数增加,红砂岩的弹性模量、质量、峰值强度以及孔隙度损伤变量呈现不同程度的增大。通过核磁共振技术,发现T2谱图面积随着冻融循环次数的升高而增大,同时小孔发育缓慢,中孔前期较后期发育迅速,而大孔数量增加最多。此外,冻融循环次数越大,NMR图中白色斑点由边缘越向中心扩散,损伤面积逐渐增大,向内部深入。基于断裂力学,建立冻融-荷载耦合作用下单裂隙红砂岩压剪断裂判据,明确压剪系数与冻融循环次数、裂隙倾角的关系式。该研究可为探索寒区工程裂隙岩体力学行为以及机制提供一定的防灾减灾理论支持。

关键词：冻融损伤冻融循环单裂隙红砂岩 NMR 压剪断裂