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麦克纳姆轮农业机器人路径跟踪——基于改进野马算法

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农机化研究 2025年第2期47卷 1-8,18页

作者：穆占海艾尔肯·亥木都拉郑威强新疆大学智能制造现代产业学院乌鲁木齐830047

针对麦克纳姆轮农业机器人在智能大棚中的路径跟踪问题,建立了运动学模型和动力学模型,设计了一种新型的双环比例微分-分数阶比例积分导数(Proportional Derivative-Fractional Order Proportional-Integral Derivative,PD-FOPID)控制... 详细信息

针对麦克纳姆轮农业机器人在智能大棚中的路径跟踪问题,建立了运动学模型和动力学模型,设计了一种新型的双环比例微分-分数阶比例积分导数(Proportional Derivative-Fractional Order Proportional-Integral Derivative,PD-FOPID)控制器对全局路径进行动态跟踪控制。对于控制器参数多且整定困难的问题,首先采用帐篷映射初始化种群策略、精英主义记忆策略、动态余弦权重策略和柯西—高斯变异策略对原始野马算法进行改进,然后利用略改进野马算法(Improved Wild Horse Optimizer,IWHO)对控制器最优增益参数优化。实验结果表明:所开发的算法在探索和开发阶段方面性能优异,且PD-FOPID控制器在整定工作中表现突出。路径跟踪仿真证明,设计的双环PD-FOPID控制器比FOPID控制器更具显著的优势,能够避免动态误差累积,快速响应调整到规划路径,在提高农业大棚机器人路径跟踪控制质量方面具有巨大的潜力。

关键词：麦克纳姆轮农业机器人路径跟踪运动学模型动力学模型新型双环控制器改进野马算法

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桂花OfLCYB提高转基因烟草类胡萝卜素含量和低温胁迫的抗性

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农业生物技术学报 2025年第1期 1-14页

作者：彭琳王艺光董彬钟诗蔚方遒肖政邓金萍赵宏波浙江农林大学风景园林与建筑学院/浙江省园林植物种质创新与利用重点实验室/南方园林植物种质创新与利用国家林业和草原局重点实验室

番茄红素β-环化酶(lycopene β-cyclase, LCYB)是类胡萝卜素生物合成途径中的关键酶。桂花(Osmanthus fragrans)主要分布于我国南方。在深秋和冬季开放的桂花遇低温天气会出现颜色加深的现象。本研究通过相对低温处理桂花，发现桂花花... 详细信息

番茄红素β-环化酶(lycopene β-cyclase, LCYB)是类胡萝卜素生物合成途径中的关键酶。桂花(Osmanthus fragrans)主要分布于我国南方。在深秋和冬季开放的桂花遇低温天气会出现颜色加深的现象。本研究通过相对低温处理桂花，发现桂花花瓣颜色变深、类胡萝卜素含量显著增加、关键合成基因OfLCYB上调表达。为研究OfLCYB对类胡萝卜积累和低温胁迫的响应机制，本研究从桂花花瓣中克隆了OfLCYB基因(GenBank No. PP438593)，并构建过表达载体转化烟草(Nicotiana tabacum)。结果显示，过表达OfLCYB可以促进转基因烟草叶片中类胡萝卜素的积累和参与类胡萝卜素生物合成途径中相关基因的表达。低温(4℃)处理烟草之后，与对照植株相比，OfLCYB过表达的烟草叶片表现出更好的低温耐受性。在低温处理下，转基因株系叶片中相对电解质泄露率(relative electrolyte leakage, REL)和丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量显著低于对照植株，超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性、过氧化物酶(peroxidase, POD)活性、过氧化氢酶(catalase, CAT)活性和脯氨酸含量显著提高。此外，与对照植株相比，转基因烟草叶片中的2个冷应答转录因子NtDREB1(dehydration responsive element binding 1)和NtDREB3及2个冷诱导基因NtERD10A(early responsive to dehydration 10A)和NtERD10B的表达水平上调。推测OfLCYB可能通过促进类胡萝卜素合成提高植物的低温耐受性。本研究可为提高桂花耐寒性和扩大栽培范围提供参考。

关键词：桂花番茄红素β-环化酶(LCYB) 类胡萝卜素低温抗性

机器学习预测肱骨近端骨折钢板内固定后继发性螺钉切出的风险

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中国组织工程研究 2025年第15期29卷 3179-3187页

作者：徐大星涂泽松纪木强许伟鹏牛维广州中医药大学广东省广州市510006 佛山市中医院三水医院骨科广东省佛山市528100 佛山市中医院骨科广东省佛山市528000 广东省中医院关节外科广东省广州市510120

背景:继发性螺钉切出关节面是肱骨近端骨折锁定钢板内固定术后的主要并发症之一,切出的螺钉会磨损关节盂和引起肩峰撞击,影响肩关节功能。因此,准确的风险预测有积极的临床意义。目的:通过机器学习方法筛选肱骨近端骨折钢板内固定后继... 详细信息

背景:继发性螺钉切出关节面是肱骨近端骨折锁定钢板内固定术后的主要并发症之一,切出的螺钉会磨损关节盂和引起肩峰撞击,影响肩关节功能。因此,准确的风险预测有积极的临床意义。目的:通过机器学习方法筛选肱骨近端骨折钢板内固定后继发性螺钉切出的风险因素,开发并验证风险预测模型,便于临床医生早期甄别并干预高风险患者。方法:收集2013年6月至2022年6月接受锁定钢板内固定治疗的214例肱骨近端骨折患者的临床资料作为训练组建立模型,将同一时间段另一医院收治的同类患者61例纳入外部验证组。按照患者术后是否出现继发性螺钉切出,分为螺钉切出组和螺钉维持组。训练组利用随机森林、支持向量机、逻辑回归3种机器学习算法构建预测模型;采用递归特征消除法、10折交叉验证重抽样作为变量的筛选方法,并将3种模型准确度最高时纳入变量的交集作为与螺钉切出高度相关的可靠风险变量。通过R语言软件构建动态预测模型,以网页计算器形式展示,并对模型进行内、外部验证。模型内部检验采用Bootstrap法重抽样1000次,使用受试者工作特征曲线下面积、校准曲线、临床决策曲线评价模型的区分度、校准能力及临床应用价值。通过Youden指数确定预测模型的最佳风险分界值,据此将外部验证组患者分为高、低风险组,根据模型风险预测能力的准确度来评价其稳定性和外延性。结果与结论:①机器学习算法筛选出继发性螺钉切出高度相关的4个风险变量,分别为肱骨近端内侧柱皮质支撑、三角肌结节指数、骨折类型及术后复位情况;②构建的风险预测模型表现出良好的区分度和准确度[曲线下面积=0.874,95%置信区间(0.827,0.922)],校准曲线显示模型预测风险和实际发生风险有较好的一致性;③临床决策曲线提示风险阈值概率在0.1-0.75范围内时,模型具有较好的临床适用性;④风险概率为26%是模型风险分层的最佳阈值,外部验证组利用模型风险分层预测螺钉切出的总正确率为84%;⑤结果说明该风险预测模型准确度和外延性较好,可为指导临床治疗提供依据。

关键词：肱骨近端骨折继发性螺钉切出机器学习影响因素风险预测模型

基于Citespace对人工智能在骨创伤研究的可视化分析

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中国组织工程研究 2025年第3期29卷 493-502页

作者：宋浩然张玉强谷娜智晓东王伟锦州医科大学附属第一医院骨科辽宁省锦州市121000 锦州医科大学骨外科学研究所辽宁省锦州市121000 锦州医科大学附属第一医院放射科辽宁省锦州市121000

背景:人工智能在医疗领域的发展日益迅速,在骨创伤领域的应用研究不断增多。文章旨在通过文献计量学分析,分析近年来人工智能在骨创伤领域中的研究热点,并预测未来的研究趋势。目的:总结人工智能技术在骨创伤领域的应用发展历程、研究... 详细信息

背景:人工智能在医疗领域的发展日益迅速,在骨创伤领域的应用研究不断增多。文章旨在通过文献计量学分析,分析近年来人工智能在骨创伤领域中的研究热点,并预测未来的研究趋势。目的:总结人工智能技术在骨创伤领域的应用发展历程、研究现状、热点和未来发展趋势,以期为今后的研究提供新的见解。方法:选择Web of Science核心集数据库中,时间跨度设为自建库至2023年8月,检索人工智能、机器学习、深度学习应用于骨创伤相关的文献420篇。通过人工筛选,导出与文章相关的文献共202篇,采用Citespace软件进行国家、机构、被引期刊和引文分析等的合作和关键词的共现等可视化分析。结果与结论:①分析筛选后纳入的202篇文献,总体发文量呈上升趋势,且在未来研究潜力巨大。研究中心性最高和发文量排名第一的国家均为美国。加州大学(美国)是发文量最多的研究机构。②人工智能在骨创伤研究中最常用的前5个关键词是深度学习、人工智能、骨密度、机器学习、诊断,中心性最高的关键词为骨密度,关键词数量最多的为深度学习。③共被引频次前10位的参考文献分别从多个方面介绍了人工智能技术应用于骨创伤领域诊断的可行性研究,其中8篇涉及骨关节损伤与深卷积神经网络,1篇涉及深度学习在CT检查中检测骨质疏松从而预防脆性骨折,1篇通过人工智能识别皮肤纹理变的特征应用于骨的特征性识别的相关性研究。④今后,人工智能的研究热点将主要集中在骨关节创伤和骨质疏松引发的骨折特异性研究上,未来研究趋势主要集中在提升人工智能算法的性能上,使用人工智能新技术对骨损伤进行精准划分和快速高效诊断,尤其是针对复杂和隐匿性骨折的诊断,通过建立有限元分析模型,实现对骨创伤的更加标准化评估。

关键词：人工智能骨创伤骨折机器学习深度学习文献计量学 Web of Science 影像诊断 Citespace 可视化分析

NLRP3炎性小体在脊髓损伤后小胶质细胞中的作用

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中国组织工程研究 2025年第13期29卷 2849-2860页

作者：周文洋廖烨晖田明昊何宝强钟德君西南医科大学附属医院骨科四川省泸州市646000

背景:NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3,NLRP3)炎性小体与脊髓损伤后的神经炎症密切相关,小胶质细胞极化和焦亡在其中发挥关键作用,靶向调控NLRP3有利于诱导小胶质细胞... 详细信息

背景:NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3,NLRP3)炎性小体与脊髓损伤后的神经炎症密切相关,小胶质细胞极化和焦亡在其中发挥关键作用,靶向调控NLRP3有利于诱导小胶质细胞从M1促炎表型向M2抗炎表型极化和调节小胶质细胞焦亡,是一个有前景的治疗策略。目的:归纳NLRP3炎性小体在脊髓损伤后小胶质细胞中作用的分子机制以及治疗策略的研究进展。方法:检索PubMed、Web of Science和中国知网数据库,英文检索词为“spinal cord injury,NLRP3,microglia,polarization,pyroptosis”,中文检索词为“脊髓损伤,NLRP3,小胶质细胞,极化,焦亡,炎症”,按纳入和排除标准共纳入79篇文献进行总结。结果与结论:①目前,关于脊髓损伤复杂的发病机制尚未有统一定论,大量研究表明脊髓损伤与炎症因子和信号通路关系密切,以NLRP3炎性小体作为其发病机制和治疗突破口的相关研究也是当前的热点。②NLRP3炎性小体在脊髓损伤后的炎症反应、氧化应激和神经元恢复等起到关键作用。③小胶质细胞是脑和脊髓中的免疫细胞,是继发性脊髓损伤最重要的调节因子,脊髓损伤后小胶质细胞对内部环境作出调整,主要表现为极化及焦亡,产生大量炎症因子,阻碍脊髓损伤的神经再生和功能恢复,通过调控小胶质细胞表型变化,是治疗脊髓损伤的另一个关键因素。④NLRP3炎性小体与小胶质细胞密切相关,脊髓损伤后NLRP3炎性小体主要在小胶质细胞中表达,其会促进小胶质细胞向M1极化和促进促裂解蛋白D的产生,进一步破坏神经稳态,从而加重脊髓损伤的进展。⑤许多分子参与NLRP3炎性小体调控小胶质细胞,其中核转录因子κB及MAPK信号通路促进NLRP3炎性小体表达,其他信号通路抑制该炎性小体表达。⑥目前有大量的外源性分子及药物调控NLRP3炎性小体,临床应用前景广泛,已有相关药物处于临床试验阶段并取得良好疗效,如NLRP3特异性抑制剂MCC950,但如何精准控制靶向递送、减少对其他组织器官影响等关键问题亟需解决,随着研究的深入,未来有望在脊髓损伤治疗方式上作出新的突破。

关键词：脊髓损伤 NLRP3 小胶质细胞极化焦亡炎症非编码RNA 中药活性成分干细胞特异性抑制剂

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长离

今古文创 2025年第2期 137页

作者：王艺菲山东工艺美术学院

关键词：

基于有限元分析的大理、丽江地区穿斗式木结构山架抗震性能

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地震研究 2025年第1期48卷 100-111页

作者：叶阳杨健强明小娜周洋王杰刘绍昌高扬云南省地震局云南昆明650224 中国地震局昆明地震预报研究所云南昆明650224 德宏州防震减灾局云南芒市678400

通过实地调查,分析了大理、丽江地区木结构榫卯结构的配置情况以及二者结构上的差异。为了研究二者的抗震性能与受力特性,通过有限元软件对两个地区的典型穿斗式木结构山架进行低周往复荷载模拟。结果表明:丽江地区穿斗式木结构山架抗... 详细信息

通过实地调查,分析了大理、丽江地区木结构榫卯结构的配置情况以及二者结构上的差异。为了研究二者的抗震性能与受力特性,通过有限元软件对两个地区的典型穿斗式木结构山架进行低周往复荷载模拟。结果表明:丽江地区穿斗式木结构山架抗震性能优于大理地区,两地木结构的薄弱点均在横向构件与纵向构件的榫卯节点处,榫卯节点的薄弱点位于榫头末端,二者的抗侧刚度均不高,易在水平荷载下倾斜。

关键词：穿斗式木结构抗震性能大理丽江有限元分析

激素性股骨头坏死动物模型的造模方式和评价标准

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中国组织工程研究 2025年第21期29卷 4560-4567页

作者：吴秀丽阎晓霞任之强孙楠李金菊河南中医药大学河南省郑州市450000 河南省洛阳正骨医院(河南省骨科医院) 河南省郑州市450000

背景:激素性股骨头坏死是非创伤性股骨头坏死的关键危险因素,近年来发病率逐渐上升,但其具体发病机制尚不清楚,寻找一个合理的动物模型对于疾病研究及治疗至关重要。目的:综述近年来常用的激素性股骨头坏死动物模型,分析不同造模方式和... 详细信息

背景:激素性股骨头坏死是非创伤性股骨头坏死的关键危险因素,近年来发病率逐渐上升,但其具体发病机制尚不清楚,寻找一个合理的动物模型对于疾病研究及治疗至关重要。目的:综述近年来常用的激素性股骨头坏死动物模型,分析不同造模方式和评价标准的优缺点,为后续研究提供参考。方法:以“股骨头坏死,激素性股骨头坏死,动物模型,femoral head necrosis,osteonecrosis of the femoral head,steroid-induced osteonecrosis of the femoral head,animal model”为关键词,在中国知网、万方及Pub Med等数据库中检索2013-2023年发表的文献,根据纳入标准,纳入61篇文献进行综合分析,其中英文文献38篇,中文文献23篇。结果与结论:(1)兔子、大鼠和鸡是目前在激素性股骨头坏死模型研究中应用较多的动物;(2)激素联合脂多糖或马血清建模死亡率低,模型成功率高,稳定性强;(3)组织病理学是评价模型金标准,但需要终止实验,不利于后续实验研究,所以寻找一种无创替代方法仍是未来的努力方向;(4)目前尚未探索出一种理想激素性股骨头坏死动物模型,未来研究者需继续努力早日在该领域实现突破。

关键词：激素性股骨头坏死组织病理学动物模型造模综述

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春大豆合理播期确定动态知识模型构建

农机化研究 2025年第1期47卷 1-6页

作者：关丛鑫张伟亓立强石文强李金阳黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163319 黑龙江省保护性耕作工程技术研究中心黑龙江大庆163319 农业农村部大豆机械化生产重点实验室黑龙江大庆163319

为提高春大豆播种期确定的时效性和准确性,利用农田信息采集系统获取土壤墒情及环境信息,并根据大豆播种进程与适宜环境、土壤墒情同步原理,采用隶属函数方法,将播种农艺要求与播种影响因素间的关系函数化,建立春大豆合理播期确定知识模... 详细信息

为提高春大豆播种期确定的时效性和准确性,利用农田信息采集系统获取土壤墒情及环境信息,并根据大豆播种进程与适宜环境、土壤墒情同步原理,采用隶属函数方法,将播种农艺要求与播种影响因素间的关系函数化,建立春大豆合理播期确定知识模型;并利用2个不同生态点的气象与土壤温湿度等参数,结合模型决策日期与2年中各地实际播期及出苗情况,对春大豆合理播期确定模型进行了实例验证。结果表明:2021年北15、2022年北14两块试验地播期确定模型输出结果与农田实际播期分别为4月23日、4月24日与5月7日、5月10日,月度误差分别为3.33%和9.68%,模型结果准确率分别为96.67%和90.32%。模型设计结果与当前高产春大豆实际农作制度体现较好的一致性和适用性,可以为农业生产者应用信息化手段确定春大豆播种期提供技术参考。

关键词：春大豆播期知识模型农田信息决策

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