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液态金属冷却快堆子通道分析软件SACOS-LMR研发与工程应用

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原子能科学技术 2024年第3期58卷 581-592页

作者：王金顺陈荣华朱昕阳田家豪田文喜秋穗正苏光辉西安交通大学核科学与技术学院陕西西安710049

子通道分析方法是反应堆堆芯设计和热工水力分析的重要手段之一,对于我国提出的压水堆-快堆-聚变堆三步走核能发展战略,开发适用于液态金属冷却快堆热工安全分析的子通道分析程序具有重要意义。本文基于西安交通大学热工水力研究室自主... 详细信息

子通道分析方法是反应堆堆芯设计和热工水力分析的重要手段之一,对于我国提出的压水堆-快堆-聚变堆三步走核能发展战略,开发适用于液态金属冷却快堆热工安全分析的子通道分析程序具有重要意义。本文基于西安交通大学热工水力研究室自主开发的压水堆子通道程序SACOS,通过添加液态金属快堆特有的模型,如绕丝模型、盒间流模型、液态金属对流换热模型等,扩展至适用于液态金属快堆的子通道分析程序SACOS-LMR,该程序具备对液态金属快堆组件开展稳态和瞬态热工水力分析的功能。结合卡尔斯鲁厄开展的37棒钠冷瞬态实验,完成了SACOS-LMR程序的瞬态功能验证。基于验证后的SACOS-LMR程序,对欧洲铅冷快堆(ALFRED)堆芯开展了稳态工况和瞬态事故工况下的热工安全特性分析,计算结果合理,且与同类程序保持一致,表明SACOS-LMR程序可用于液态金属快堆的堆芯设计和热工水力分析研究。

关键词：液态金属冷却快堆堆芯热工水力分析子通道分析方法 ALFRED

氨基甲酸酯类农药活性预测建模及其与AChE作用机制分子模拟

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氨基甲酸酯类农药活性预测建模及其与AChE作用机制分子模拟

作者：田家豪军事科学院

学位级别：硕士

氨基甲酸酯类(Carbamates,CMs)农药作为农业生产中最常用的一类杀虫剂,其持续广泛的滥用对整个生态系统的生存安全造成了严重威胁。因此,实现CMs农药生物活性的快速评估和致毒机理的深入研究,对其潜在风险评估、科学监管决策、理性分子... 详细信息

氨基甲酸酯类(Carbamates,CMs)农药作为农业生产中最常用的一类杀虫剂,其持续广泛的滥用对整个生态系统的生存安全造成了严重威胁。因此,实现CMs农药生物活性的快速评估和致毒机理的深入研究,对其潜在风险评估、科学监管决策、理性分子设计改造及中毒事件有效处置等具有重大意义。随着现有化合物库规模的不断扩大、实验数据的大量积累及软硬件性能的飞速提升,计算机模拟已经为化合物性质预测和化学反应过程模拟的主流技术,为批量填补实验数据空白和探索发现化学反应机理提供了科学高效且稳定可靠的技术途径。然而,目前针对氨基甲酸酯类农药的活性预测和作用机理研究仍存在不少问题。主要表现在(1)现有的活性预测模型大多存在数据量少、多采用线性建模方法以及部分验证不足等问题,导致其模型应用范围受限且预测能力达不到实际应用要求;(2)建模终点多为对昆虫或动物的生物活性,缺乏对人体潜在风险的相关研究;(3)关于CMs农药与其主要靶标——乙酰胆碱酯酶(ACh E)之间的作用机理的理论研究较少,CMs农药作用机制的一般规律仍需进一步探讨。本文紧紧围绕上述问题,收集化合物信息数据、应用定量构效关系(QSAR)以及混合量子力学/分子力学的分子动力学模拟技术(QM/MM-MD),开展了CMs类农药的活性预测建模及其与ACh E反应机理模拟研究,主要成果如下:(1)基于开源数据库Pubchem和ChEMBL以及相关科研文献收集了CMs信息数据,并应用Java Web框架和My SQL数据库管理技术,自主开发了具有数据检索、导出和维护管理的氨基甲酸酯类农药信息数据库系统CMPBank V1.0。收录了包括现有CMs农药和其他CMs化合物的基本信息、理化性质、胆碱酯酶抑制活性和多物种多途径急性毒性等生物活性数据等。目前CMPBank V1.0数据库中共包含有503个CMs分子的906条生物活性数据和1000余条理化性质数据。该数据库系统的开发为后续开展其生物活性预测模型研究奠定了坚实可靠的数据基础,也为从事CMs研究的科研人员和致力于此类危险品监管的政府机构提供了充分的数据参考。(2)应用KNIME平台和随机森林、极端梯度提升和支持向量机三类算法,构建了QSAR回归模型建模流程。基于CMPBank V1.0中收录的信息数据和不同种类描述符集,开发了一系列CMs农药对昆虫ACh E抑制活性的回归预测模型,而后选取其中的三个高质量模型进行了一致性模型构建。所得一致性模型具有良好的内外部预测性能(Q=0.783,Q =0.828),可以为评估未知杀虫活性的CMs农药提供可靠的活性预测结果。此外,通过比较不同机器学习算法与不同种类描述符结合所得的QSAR模型性能,发现MOE类描述符能够以较少的描述符数量取得了与Pa DEL类描述符相近的内外部预测性能,而QC描述符所得模型的性能均较差。此外,三种非线性学习算法所训练得到的模型性能并无明显差异。这一定程度上表明,仅使用QC描述符不足以反映CMs农药分子结构与其ACh E抑制活性之间的关系,但模型性能对所选用的三种机器学习算法并不敏感。(3)应用KNIME平台和极限梯度提升算法,构建了CMs农药对人源AChE抑制活性的QSAR分类模型建模流程。基于该流程,结合三类不同描述符表征,并分别以1000 n M和100 n M为活性阈值,开发了一系列包含CMs农药分子及其他ACh E抑制剂在内的共3645个化合物的全局QSAR二分类模型。其中以1000n M为阈值的分类模型内外部预测AUC均能达到0.9以上,以100 n M为阈值的分类模型内外部预测AUC也能达到0.8以上,表明所开发的分类模型具有较为优秀的预测性能,可用于评估CMs农药对人类可能造成的潜在风险。此外,利用所开发的三种分类模型对Chem Div库中的未知活性的CMs分子进行筛选,分别得到了预测活性在100 n M以内的625、1378和1215个可能高活性分子。这些化合物可作为预警信息,提前识别新型候选农药中具有高人体毒性的高危分子。(4)基于QM/MM MD分子模拟技术,分别对三个典型的CMs农药分子与人源AChE之间的反应过程进行了模拟研究。从酶-底物复合物结构的稳定性上,发现底物分子侧链带的正电荷能够通过长程作用稳定复合物,会增加酶对该分子的亲和性,并诱导利于反应的构象。此外,通过对酶中毒和水解复活的机制模拟,发现三种底物分子的反应性都强于天然底物ACh。水解复活过程的机理研究表明,氨基甲酸酯分子与ACh E反应的决速步骤为第二步的脱氨酰化过程,活化能为8.7kcal/mol。此项研究解释了底物分子的化学结构和相关的电荷等因素对酶亲和性、活性的影响,对合理改造、设计靶向性更精确的CMs农药提供了更多的理论基础。本论文围绕着氨基甲酸酯类农药的相关问题,从数据集构建、QSAR模型构建、预警化合物筛选、毒性机制模拟等四方面对氨基甲酸酯类农药生物活性的快速评估和分子作用机

关键词：氨基甲酸酯类农药乙酰胆碱酯酶定量构效关系生物活性预测量子力学/分子力学机制模拟

体外膜肺氧合辅助下急性呼吸窘迫综合征俯卧位通气策略

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中国实用儿科杂志 2022年第3期37卷 185-189页

作者：陈震田家豪王义西安交通大学附属儿童医院儿童重症医学科陕西西安710003 西安交通大学医学部基础医学院陕西西安710061

静脉-静脉体外膜肺氧合(veno-venous extracorporeal membrane oxygenation, VV-ECMO)可以改善难治性低氧血症和(或)高碳酸血症急性呼吸窘迫综合征(ARDS)患者气体交换,从而使肺“休息”,并降低呼吸机诱导的肺损伤,常用于重度ARDS抢救治... 详细信息

静脉-静脉体外膜肺氧合(veno-venous extracorporeal membrane oxygenation, VV-ECMO)可以改善难治性低氧血症和(或)高碳酸血症急性呼吸窘迫综合征(ARDS)患者气体交换,从而使肺“休息”,并降低呼吸机诱导的肺损伤,常用于重度ARDS抢救治疗。俯卧位(prone positioning, PP)可改善中重度ARDS患者氧合、降低病死率,并被指南所推荐。对于俯卧位在VV-ECMO辅助期间的临床研究相对较少,缺少相关经验,VV-ECMO辅助期间患者往往处于仰卧位(supine position, SP)。近年来,越来越多的证据表明VV-ECMO辅助期间俯卧位可改善重度ARDS患者氧合、清除二氧化碳及改善呼吸系统顺应性,且无重大不良事件。该文结合相关文献证据对VV-ECMO辅助期间应用俯卧位进行相关综述。

关键词：体外膜肺氧合急性呼吸窘迫综合征俯卧位通气儿童

静脉-动脉二氧化碳分压差与动脉-静脉氧含量差比值对儿童腹膜炎相关脓毒性休克的预测价值

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中国实用儿科杂志 2022年第5期37卷 352-356,384页

作者：王莹田家豪王义杜彦强吴涛西安交通大学附属儿童医院重症医学科陕西西安710003 西安交通大学医学部基础医学院陕西西安710061 上海市奉贤区中心医院普外科上海201499

目的探讨静脉-动脉二氧化碳分压差与动脉-静脉氧含量差比值对儿童腹膜炎相关脓毒性休克的预测。方法回顾性分析2016年12月至2021年12月在西安交通大学附属儿童医院重症医学科收治的63例腹膜炎相关脓毒性休克的临床资料。数据分析采用S... 详细信息

目的探讨静脉-动脉二氧化碳分压差与动脉-静脉氧含量差比值对儿童腹膜炎相关脓毒性休克的预测。方法回顾性分析2016年12月至2021年12月在西安交通大学附属儿童医院重症医学科收治的63例腹膜炎相关脓毒性休克的临床资料。数据分析采用SPSS21.0统计学软件,根据不同预后将患儿分为存活组及死亡组,正态分布的连续性变量组间比较采用独立样本t检验,分类变量采用χ^(2)检验,应用二元Logistic回归对各变量进行预后预测评价,对具有预测价值的变量采用受试者工作特征曲线(ROC)进行预测分析,以曲线下面积(AUC)>0.5为具有预测价值。结果共纳入63例患儿,男性30例,女性33例。两组间性别、年龄、体重及病原菌分布差异无统计学意义;死亡组在呼吸机辅助通气、外科干预比率、血管活性药物应用比例,前降钙素原、血清乳酸、静脉-动脉二氧化碳分压差与动脉-静脉氧含量差比值、儿童序贯性器官功能障碍评分、活化部分凝血活酶时间、儿科危重症死亡危险评分指标较存活组升高,在血小板计数、纤维蛋白原、平均动脉压等指标较存活组降低,差异均具有统计学意义(P<0.05);通过二元Logistic回归分析筛选变量发现血清乳酸及静脉-动脉二氧化碳分压差与动脉-静脉氧含量差比值为可能影响预后的独立危险因素。通过ROC曲线发现乳酸AUC为0.745、敏感度75%、特异度71%;静脉-动脉二氧化碳分压差与动脉-静脉氧含量差比值AUC为0.876、敏感度85%、特异度87%;两者联合AUC 0.923;敏感度88%、特异度91%。结论静脉-动脉二氧化碳分压差与动脉-静脉氧含量差比值对儿童腹膜炎相关脓毒性休克预后具有良好的预测价值。

关键词：脓毒症腹膜炎呼吸商乳酸

TRPV1通道的功能、门控机制及其调节剂在药物研发中的应用

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生物化学与生物物理进展 2023年第3期50卷 421-436页

作者：魏鑫淼杨启帆田家豪杨行潘里丁俊杰国民核生化灾害防护国家重点实验室北京102205 四川轻化工大学物理与电子工程学院自贡643000

TRPV1(transient receptor potential vanilloid-1)是配体门控的非选择性阳离子通道,属于瞬时受体电位通道家族,能够被多种物理和化学刺激激活。TRPV1是药物研发的重要靶点之一,其异常刺激和表达与多种疾病的发病机制有关。一直以来,TR... 详细信息

TRPV1(transient receptor potential vanilloid-1)是配体门控的非选择性阳离子通道,属于瞬时受体电位通道家族,能够被多种物理和化学刺激激活。TRPV1是药物研发的重要靶点之一,其异常刺激和表达与多种疾病的发病机制有关。一直以来,TRPV1因其调节剂优异的镇痛效果而备受关注。2021年诺贝尔生理学奖对温度和触觉感受器研究工作的认可,使TRPV1再一次成为关注的焦点。TRPV1已有20多年的研究基础,但是其门控机制和药物研发仍然是研究的难点。本文从TRPV1的生理功能、门控机制和药物发现的角度出发,综述了TRPV1的表达分布、功能特点和结构特征,重点阐述了3种门控机制及TRPV1调节剂在药物发现上的进展,并对未来的TRPV1药物进行展望。

关键词： TRPV1通道门控机制调节剂激动剂拮抗剂

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建筑工程管理中的问题及优化措施分析

新材料·新装饰 2023年第18期5卷 187-190页

作者：田家豪贵州省清镇市建筑工程公司贵州贵阳550000

强化建筑工程管理可保证工程质量、保证工程施工安全、提高经济效益、促进工程建设的平稳发展。基于此,文章阐述了建筑工程管理的具体内容,分析了建筑工程管理的影响因素,探讨了建筑工程管理中存在的问题,并提出了相应的优化措施。

关键词：建筑工程管理施工现场进度管理

工程量清单计价模式下建筑工程造价管理策略分析

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新材料·新装饰 2023年第19期5卷 175-178页

作者：田家豪贵州省清镇市建筑工程公司贵州贵阳550000

随着我国经济的持续发展,建设项目技术日益完善,规模也在持续扩张。人们对控制费用和提高收益的工作提出了更高的要求。在目前的市场环境下,现行定额计价方式的弊端逐渐凸显,采用清单标价法进行成本核算,在提高项目整体效益方面具有很... 详细信息

随着我国经济的持续发展,建设项目技术日益完善,规模也在持续扩张。人们对控制费用和提高收益的工作提出了更高的要求。在目前的市场环境下,现行定额计价方式的弊端逐渐凸显,采用清单标价法进行成本核算,在提高项目整体效益方面具有很大的作用。基于此,文章对工程量清单计价模式进行了概述,分析了工程量清单计价与传统定额计价的差异,说明了工程量清单计价模式在建筑工程造价管理中的应用要点,对工程量清单计价模式下建筑工程造价管理的问题进行了深入探究,提出了清单计价模式下建筑工程造价管理优化策略和工程量清单计价模式在建筑工程造价管理中应用的优化措施。

关键词：清单计价模式建筑工程造价管理

Pv-aCO_(2)/Ca-vO_(2)联合血乳酸对儿童原发性腹膜炎相关脓毒性休克预后的预测价值

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中华危重病急救医学 2023年第1期35卷 77-81页

作者：马乐田家豪李艺佩王莹杜彦强王义西安交通大学附属儿童医院重症医学科陕西西安710003 西安交通大学医学部基础医学院陕西西安710061

目的:探讨静脉-动脉血二氧化碳分压差与动脉-静脉血氧含量差比值(Pv-aCO_(2)/Ca-vO_(2))对儿童原发性腹膜炎相关脓毒性休克预后的预测价值。方法:采用回顾性研究,选取2016年12月至2021年12月西安交通大学附属儿童医院重症医学科收治的6... 详细信息

目的:探讨静脉-动脉血二氧化碳分压差与动脉-静脉血氧含量差比值(Pv-aCO_(2)/Ca-vO_(2))对儿童原发性腹膜炎相关脓毒性休克预后的预测价值。方法:采用回顾性研究,选取2016年12月至2021年12月西安交通大学附属儿童医院重症医学科收治的63例腹膜炎相关脓毒性休克患儿作为研究对象。以28 d全因病死率为主要终点事件,根据预后将患儿分为生存组及死亡组,统计两组基线资料及血气分析、血常规、凝血、炎症状态、危重评分等相关临床数据。对影响预后的因素进行多因素Logistic回归分析,并通过受试者工作特征曲线(ROC曲线)对危险因素的预测性进行检验。根据各危险因素的截断值进行分层,通过Kaplan-Meier生存曲线分析比较各组预后差异。结果:共纳入63例患儿,男性30例,女性33例;年龄(5.6±4.0)岁;28 d死亡16例,病死率为25.4%。生存者与死亡组间性别、年龄、体重及病原菌分布差异无统计学意义。死亡组机械通气比例、外科干预比例、血管活性药物应用比例、前降钙素原、C-反应蛋白、活化部分凝血活酶时间、血乳酸(Lac)、Pv-aCO_(2)/Ca-vO_(2)、儿童序贯器官衰竭评分、儿科危重症死亡危险评分Ⅲ均较存活组明显升高,血小板计数、纤维蛋白原、平均动脉压较生存组明显降低,差异均具有统计学意义。通过多因素Logistic回归分析筛选出Lac及Pv-aCO_(2)/Ca-vO_(2)为影响患儿预后的独立危险因素〔优势比(OR)和95%可信区间(95%CI)分别为2.01(1.15~3.21)、2.37(1.41~3.22),均P<0.01〕。ROC曲线分析显示,Lac、Pv-aCO_(2)/Ca-vO_(2)及二者联合的曲线下面积(AUC)分别为0.745、0.876和0.923,敏感度分别为75%、85%和88%,特异度分别为71%、87%和91%。根据各危险因素的截断值分层,Kaplan-Meier生存曲线分析显示,Lac≥4 mmol/L组28 d累积生存率低于Lac<4 mmol/L组〔64.29%(18/28)比82.86%(29/35),P<0.05〕;Pv-aCO_(2)/Ca-vO_(2)≥1.6组28 d累积生存率低于Pv-aCO_(2)/Ca-vO_(2)<1.6组〔62.07%(18/29)比85.29%(29/34),P<0.01〕。将两个指标变量分层组合后分析显示,Pv-aCO_(2)/Ca-vO_(2)≥1.6且Lac≥4 mmol/L组28 d累积生存率明显低于其他3组(Log-rank检验:χ2=7.910,P=0.017)。结论:早期Pv-aCO_(2)/Ca-vO_(2)联合Lac对原发性腹膜炎相关脓毒性休克患儿的预后具有良好的预测价值。

关键词：脓毒症腹膜炎静脉-动脉血二氧化碳分压差与动脉-静脉血氧含量差比值乳酸

基于logistic回归模型构建预测新生儿早发败血症预后的相关模型

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中国医师杂志 2022年第3期24卷 415-419页

作者：王义田家豪唐小晶杨雪峰张慧平西安交通大学附属儿童医院新生儿重症医学科西安710003 西安交通大学医学部基础医学院西安710061

目的基于新生儿早发败血症预后的相关影响因素,构建临床预测模型。方法采用回顾性研究方法,选择2015年4月至2020年4月西安交通大学附属儿童医院新生儿重症医学科临床诊断为新生儿早发败血症的患儿为研究对象,收集患儿的人口学资料及入院... 详细信息

目的基于新生儿早发败血症预后的相关影响因素,构建临床预测模型。方法采用回顾性研究方法,选择2015年4月至2020年4月西安交通大学附属儿童医院新生儿重症医学科临床诊断为新生儿早发败血症的患儿为研究对象,收集患儿的人口学资料及入院8 h内的临床检验指标;以入院7 d病死为终点事件。比较存活组患儿及死亡组患儿各指标的差异,对可能影响预后的指标进行单因素分析后,行二元logistic回归分析,并建立预测模型。采用受试者工作特征曲线(ROC)分析相关模型的预测价值,并利用独立的临床病历资料进行模型验证。结果共入选139例患儿,7 d死亡41例,病死率29.50%。死亡组患儿白细胞(WBC)、血清前降钙素原(PCT)、乳酸(Lac)、肌酐(Scr)、D-二聚体(D-dimer)、儿科危重症死亡危险评分(PRISMⅢ)明显高于存活组{WBC(×10^(9)/L):24.15[4.36,29.36]vs 21.21[19.14,28.36],PCT:(67.32±40.36)ng/L vs(37.76±25.11)ng/L,Lac:(8.69±6.17)mmol/L vs(2.34±1.11)mmol/L,Scr:(239.99±68.46)μmol/L vs(65.31±34.34)μmol/L,D-dimer(mg/L):5.21[2.06,21.49]vs 0.34[0.26,0.45],PRISMⅢ:(19.52±6.25)分vs(10.63±2.05)分,均P<0.05};纤维蛋白原(Fib)、血小板计数(PLT)、血红蛋白浓度(Hb)明显低于存活组[Fib:(1.48±1.19)g/L vs(2.44±0.83)g/L,PLT:(154±58)×10^(9)/L vs(189±29)×10^(9)/L,Hb:(169±49)g/L vs(182±52)g/L,均P<0.05];死亡组胎盘/脐带病变、羊水污染、窒息史、早产、胎膜早破及病原学阳性、母源性感染等发生率均高于存活组,而胎龄、体重均低于存活组,差异均有统计学意义(均P<0.05);对单因素分析可能对预后有影响的因素行二元logistic回归,结果显示Lac、PCT、胎膜早破等是新生儿早发败血症预后的独立危险因素[优势比(OR)和95%可信区间(95%CI):Lac为1.23(1.00~2.05),PCT为1.05(1.03~1.85),胎膜早破为2.59(1.89~3.32),均P<0.05];ROC曲线分析显示,该模型预测患者预后的曲线下面积(AUC)为0.967、灵敏度为88.70%,特异度为78.20%;预测模型检验的准确率为91.03%。结论PCT、Lac、胎膜早破是影响新生儿早发败血症预后的独立危险因素,其联合PLT、胎龄、体重构建的临床预后预测模型具有良好的预测效能。

关键词： Logistic模型新生儿败血症预后