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基于深度学习的酵母复制寿命自检测算法研究

基于深度学习的酵母复制寿命自检测算法研究

作者：肖秦东南大学

学位级别：硕士

衰老是整个社会、科学界的重要研究主题,相关机制的研究进展可能永久改变人类的生活方式。鉴于人类等哺乳动物个体较为复杂,较多科研人员以酵母细胞作为衰老模型进行寿命研究。微流控芯片具有微型集成、精确可靠、灵活组合、规模集成等... 详细信息

衰老是整个社会、科学界的重要研究主题,相关机制的研究进展可能永久改变人类的生活方式。鉴于人类等哺乳动物个体较为复杂,较多科研人员以酵母细胞作为衰老模型进行寿命研究。微流控芯片具有微型集成、精确可靠、灵活组合、规模集成等优势,被广泛用于酵母细胞复制寿命检测,带来了大量待分析的图像数据。对于这些图像,现有的单细胞图像分析算法与软件侧重于提取细胞的轮廓等表型参数,无法有效提取并分析时序变化的酵母细胞出芽特征。因此,针对我们的高通量二倍体酵母长期培养芯片得到的数万图像数据,本文提出了一种基于深度学习的酵母细胞复制寿命自动化检测算法,包括单细胞图像分割、时序漂移校准、酵母出芽特征自动化提取、实验异常数据分析与基于出芽事件的复制寿命计算。图像分割通过基于阈值和连通域检测的种子检测方法实现,图像漂移校准通过霍夫曼变换检测芯片微流道边缘实现,结合这两个计算机视觉方法实现了对细胞培养阵列的整幅图像上单个酵母细胞时序图像的准确提取;酵母细胞出芽特征自动化提取则通过18个权重层的残差神经网络实现,在标注与网络学习过程中,算法对母细胞与芽的特征进行了编码与自动化提取;网络输出后,设计了特征数据优化算法,通过基于施密特触发器思想的“模数”信号转变方法分析了不同出芽特征数据,在三个出芽方向上对不完整出芽等异常情况进行特殊化的数据检测处理,识别了实验中多余捕获与出芽旋转异常出芽事件,对异常数据进行数据交换与数据剔除;最后绘制了出芽事件脉冲曲线,对所有出芽解剖事件进行统计,完成了酵母细胞的复制寿命自动化检测。在该算法基础上,本文在MATLAB软件中搭建了交互系统。本文提出的基于深度学习的酵母复制寿命自动化检测算法及交互系统,主要研究内容及创新点包括:1、设计了基于计算机视觉方法的图像分割与图像校准方法,实现了微流控芯片上单个酵母细胞的时序图像分割。算法利用微流控芯片上各个单细胞捕获结构的独立性,采用阈值与形态学操作,对首帧图像上的各捕获结构与细胞进行种子检测,得到初始分割位置,并利用K均值算法对所有待分割酵母细胞进行行列标记。随后算法利用霍夫曼变换检测芯片上微流道边缘,并比较不同时刻检测到的微流道边缘在图像上的坐标变换,计算每个时刻上分割位置的补偿量,有效解决了长时间成像过程中显微镜载物台上芯片夹具的漂移带来的图像偏移。2、利用捕获结构上酵母细胞的特殊出芽方式,提出了相应的数据标注方法。鉴于捕获结构与培养液流向,本文对酵母细胞的出芽方向进行分类,并以此对不同方向上是否出芽与芽尺寸进行标注编码;同时提出对母细胞的捕获状态与存活状态进行编码,以此监测图像上每个单细胞捕获结构内酵母细胞的出芽时间段。3、设计并训练了基于18个权重层的残差神经网络用于酵母细胞出芽特征的自动化提取,搭建了数据集,并采用平移、旋转、缩放等多种图像扩增方式增加训练集,防止网络过拟合,并利用Adam优化算法增加网络迭代速度。提出了基于施密特触发器原理的网络输出数据分析算法,将原始网络输出转换为易于分析的“数字”信号曲线。采用F-Measure测量方法评估网络,结果中每项任务的F1 score指标均达到90%以上,验证了网络在出芽特征提取过程中的高性能。4、定义了“异常块”获取不完整出芽过程,对实验中的多余捕获与出芽旋转现象进行数据处理后,算法对不同方向上的出芽特征曲线进行出芽事件提取,包括芽出与芽剪切事件,以此完成对复制寿命与出芽间隔的自动化统计,最后获得了微流控芯片上所有有效的酵母细胞的复制寿命,完成了高通量酵母细胞的自动化寿命统计。5、在MATLAB软件中设计了一套交互系统YRAS(Yeast RLS analysis system),作为微流控芯片酵母细胞复制寿命的自动化检测与信息统计的用户操作界面,完成了文件读取与存储、交互事件的设计,通过并行计算满足了用户的多任务需求。本文提出的算法与交互系统为高通量酵母细胞衰老分析与复制寿命检测提供了一种高效的工具,有望进一步完善与商业化,推动深度学习在生物医学领域内的应用与发展。

关键词：酿酒酵母微流控芯片单细胞分析深度学习神经网络算法

水稻冬闲田多花黑麦草氮磷钾配合施肥效果研究

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水稻冬闲田多花黑麦草氮磷钾配合施肥效果研究

作者：肖秦兰州大学

学位级别：硕士

为解决我国人畜争量问题,加速我国农业从传统的简单的粮食作物和经济作物为主的二元种植结构过渡到以粮食作物、经济作物和饲料作物相结合的高效农牧业三元种植结构,草田轮作种植模式的运用得到了广泛的赞同与推广 “多花黑麦草—水稻... 详细信息

为解决我国人畜争量问题,加速我国农业从传统的简单的粮食作物和经济作物为主的二元种植结构过渡到以粮食作物、经济作物和饲料作物相结合的高效农牧业三元种植结构,草田轮作种植模式的运用得到了广泛的赞同与推广 “多花黑麦草—水稻”草田轮作系统的种植模式是一种高效草田轮作模式。它利用水稻田冬季闲置种植黑麦草,既保证了水稻的高产,又能提供优质的家畜饲料。本实验主要研究氮、磷、钾三大营养元素不同配比对黑麦草各项指标以及产量的影响,系统研究高效的施肥方案。试验地选择在四川省资阳市响水村的四川农科院野外试验站,紫色土壤,肥力中等。实验设计为氮素4个水平,磷、钾各3个水平,共计36各处理,三个重复,总计108个小区。主要观测指标有物候期观测;黑麦草株高、密度、叶宽、叶绿素、产量的测量;地温、气温、地表20cm体积含水量、含盐量的测量。将取得数据经SPSS与Excel分析。研究结果表明： 1.轮作系统下氮、磷、钾肥对多花黑麦草干物质产量的影响通过36个处理对黑麦草产量的影响,得出在氮素300kg／hm2,磷小于75kg／hm2,钾Okg／hm2时黑麦草产量达最高的11858kgDM/hm2。线性回归方程为y=4211.77+23.218xl-1.154x2-4.202x3,R2=0.953。 2.黑麦草株高、密度、叶绿素对黑麦草产量的影响对黑麦草产量与株高、密度、叶绿素做线性回归分析,得方程y=125.526+60.541x1+6.295x2-42.591x3,R2=0.524,P=0.000。由方程看出株高对黑麦草产量起到决定作用,密度其次,高的叶绿素含量增加了黑麦草鲜草含水量，所以在干产中表现了负影响。 3.经济效益比较从经济角度看,在N4水平下的黑麦草平均投入产出比最高,N4水平中的28处理比值最高,达到2.8,即只施用氮300kg／hm2,不施用磷、钾的处理下经济效益最高。 4.其它因素对黑麦草产量的影响温度也能影响到黑麦草各项指标进而影响到产量。在越冬期(12月至次年2月),低温(2-5℃)对黑麦草的株高、密度、叶绿素都有负面影响,所以要考虑到越冬期的低温对黑草的影响。种植时间的提前可以减少第一茬黑麦草在越冬期的生长时间,减少负面影响。9月中旬种植黑麦草(比本实验提前20天),在越冬期前收割第一茬,能增加总的收割次数,可在本实验的基础上增产2300-2600kgDM/hm2。 5.每次收割下鲜干比和产量在的变化趋势由于第一茬黑麦草生长经历了越冬期,生长时间长(4个月),导致植株体内干物质量积累较高,所以第一茬黑麦草干物质产量最高,鲜干比最低。此后气温回升,干物质产量下降,鲜干比上升。随着黑麦草拔节期和孕穗期的到来,从第二茬开始,黑麦草干物质产量逐渐上升,鲜干比逐渐下降。

关键词：黑麦草轮作系统施肥技术经济效益

父母情绪社会化对青少年情绪调节和心理与行为适应的影响

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父母情绪社会化对青少年情绪调节和心理与行为适应的影响

作者：肖秦华东师范大学

学位级别：硕士

在人一生的发展历程中,青少年时期是备受关注的一个焦点时期之一。这一时期的青少年不仅迎来了各方面生理发育的变化,而且面临着更加深刻的心理发展。随着社会活动范围进一步扩大,青少年会产生一些强烈的情绪情感体验,他们难以对自己的... 详细信息

在人一生的发展历程中,青少年时期是备受关注的一个焦点时期之一。这一时期的青少年不仅迎来了各方面生理发育的变化,而且面临着更加深刻的心理发展。随着社会活动范围进一步扩大,青少年会产生一些强烈的情绪情感体验,他们难以对自己的情绪进行管理和调节,拥有比其他时期更多的产生心理和行为问题的风险。事实上,青少年的情绪能力很大程度上会受到来自父母的影响,青少年在家庭中习得了最初的情绪调节模式,他们的情绪调节能力和心理与行为适应结果会受到父母教养行为的影响。父母在对孩子进行教育的过程中,有时候会将自己的孩子和其他孩子进行比较。不论是在学业上,还是在生活中的方方面面,都会以“别人家的孩子”作为参照。中国的父母采用这样的教养行为,反映出了父母的一种态度和价值观,父母希望自己的孩子能跟这些优秀的人看齐,以激励自己的孩子。而常常被比较的孩子,更容易因为“不如别人”而变得自卑,因为希望变得优秀而更加焦虑。父母把孩子和孩子的同龄人进行比较,可能会影响孩子的情绪能力和心理与行为适应结果。本研究招募了80组11-15岁的初中生及其父母同来实验室参与研究。研究采用问卷的方法评估父母教养行为、青少年的情绪行为调节和心理与行为适应结果,并使用生理多导仪收集青少年在休息阶段、情绪事件讨论任务中的心电和呼吸数值,从而计算出RSA各阶段的基线值和反应值,测量青少年生理方面的情绪调节。研究探讨了父母支持性、非支持性教养行为和社会比较的教养行为对青少年的情绪调节和心理与行为适应结果的影响。结果发现:(1)父母对生气情绪鼓励的支持性教养行为能够正向预测青少年情绪行为调节中的情绪应对和情绪调节,负向预测青少年的情绪不稳定性;父母对生气情绪放大的非支持性教养行为能够负向预测青少年的情绪应对,正向预测青少年的情绪不稳定性;父母对伤心情绪放大的非支持性教养行为能够负向预测青少年的情绪应对和情绪调节。(2)父母对伤心情绪和生气情绪鼓励的支持性教养行为能够负向预测青少年情绪生理调节中相应情绪讨论事件的RSA反应值,父母对生气情绪放大的非支持性教养行为能够正向预测青少年生气情绪事件讨论的RSA反应值。父母的支持性与非支持性教养行为和各情绪讨论事件的RSA基线值无显著相关。(3)父母对生气情绪鼓励的支持性教养行为能够负向预测家长报告的青少年外化行为问题;父母对生气情绪放大的非支持性教养行为能够正向预测青少年报告的外化行为问题和父母报告的青少年内化心理问题。(4)父母社会比较教养行为和青少年情绪行为调节之间的关系不显著。感知社会比较和社会比较倾向与青少年的情绪应对、情绪不稳定性和情绪调节维度不相关。(5)父母社会比较教养行为中的社会比较倾向能够负向显著预测青少年情绪生理调节中伤心情绪事件讨论的RSA反应值。(6)父母社会比较教养行为能够显著正向预测青少年的心理与行为适应问题。感知社会比较能够正向显著预测青少年报告的内化心理问题;社会比较倾向能够正向显著预测父母报告的青少年内化心理问题。父母社会比较教养行为和青少年外化行为问题无关。本研究结果表明,父母的支持性教养行为能够使青少年有更好的生理和行为方面的情绪调节能力,青少年会有更少的心理和行为问题;而非支持性教养行为会使青少年有更差的生理和行为方面的情绪调节能力,有更多的心理和行为问题;社会比较教养行为会使青少年有更差的生理方面的情绪调节能力,青少年会出现更多的心理问题。

关键词：父母情绪社会化教养行为社会比较情绪调节心理与行为适应

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基于混合方法的柔性材料建模的研究与实现

基于混合方法的柔性材料建模的研究与实现

作者：肖秦西安电子科技大学

学位级别：硕士

柔性材料的大量应用，以及虚拟现实技术的蓬勃发展，迫切要求我们能对柔性物体，特别是布料等，和人紧密相关的柔性物体，在计算机上进行模拟。服装加工前就知道着装效果，对服装领域有着极为重要的作用。模拟穿着衣服的人以及放在台子... 详细信息

柔性材料的大量应用，以及虚拟现实技术的蓬勃发展，迫切要求我们能对柔性物体，特别是布料等，和人紧密相关的柔性物体，在计算机上进行模拟。服装加工前就知道着装效果，对服装领域有着极为重要的作用。模拟穿着衣服的人以及放在台子上的衣料，并且将它和计算机辅助设计联系起来，已经得到了越来越多的研究。本文通过对柔性材料的建模及算法的研究，为人体模型及人体着装的进一步研究做出了积极而有效的贡献，得到了陕西省自然科学基金(000X002)的支持。布料模型通常分为三种(1)几何模型(2)物理模型(3)混合模型。几何模型具有建模速度快的优点，但是不能产生精确的动态效果。物理模型可得到精确的动态效果，但比较耗时。目前的混合模型可以在几何和物理模型的基础上，在较短时间内达到动态的建模效果，但没有考虑到各个运动状态的连续型。因此，本文针对上述问题，从布料的组成，编织结构，受力情况，环境作用出发，充分考虑到布料的几何、物理(其中包括受力，能量)特性，并在此基础上对放置在桌面上的布料进行受力分析，运动分析、和能量分析。在此基础上进行实验，建模，并提出了一种自动的三角网格剖分算法，以及新的冲突检测算法。通过这项工作，基本解决了上述模型实时性差的问题。在微机上实现了对桌布的动态模拟，减少了运算时间。达到了动态模拟的精确性和实时性的统一。

关键词：模拟实时性柔性建模

稀土Er对1420铝锂合金组织和性能的影响

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稀土Er对1420铝锂合金组织和性能的影响

作者：秦肖北京工业大学

学位级别：硕士

摘要本文采用传统的铸锭冶金法制备了含不同量 Er 的 1420Al-Li 合金，借助各种测试分析手段，研究了不同含量 Er 对铝锂合金在不同状态（铸态、时效态）下的力学性能与微观组织的影响，深入分析了 Er 在合金中的存在形式、与合金元素... 详细信息

摘要本文采用传统的铸锭冶金法制备了含不同量 Er 的 1420Al-Li 合金，借助各种测试分析手段，研究了不同含量 Er 对铝锂合金在不同状态（铸态、时效态）下的力学性能与微观组织的影响，深入分析了 Er 在合金中的存在形式、与合金元素的交互作用、对合金的强化机理。此外，本文还初步探讨了 Er 对 Al-Li 合金各向异性的影响。结果表明：Er 含量低于 0.2%时，对 Al-Li 合金的铸态晶粒尺寸几乎没有影响，当 Er 含量达 0.2%及以上时，晶粒细化效果非常显著。不同量 Er 可不同程度地提高实验合金在时效状态下的的硬度与强度。当 Er 含量为 0.2%时，Er 能较大幅度地提高合金强度（5～40%）而塑性略有降低;继续提高 Er 含量，强度无明显提高但塑性下降较为明显。Er 对合金的强化机制主要有三种，即第二相析出强化、细晶强化和亚结构强化，其中前者的强化效应较大，后两者的强化效应相对较小。Er元素还可以降低 Al-Li 合金屈服强度的各向异性，这主要是因为添加 Er 元素生成的次生的 Al3Er 相对位错起到强烈的钉扎作用，影响了位错的运动，阻止严重的共面滑移，从而提高了合金的均匀变形能力，降低了合金的各向异性。总之，1420 合金添加稀土元素 Er 后会生成 Al3Er 相，这种相对合金凝固形核、位错运动、导致合金各向异性的共面滑移都将产生一定的作用。研究结果表明，Er 是 Al-Li 合金的有效微量元素，添加名义成分为 0.2%的 Er，可使实验合金具有较好的综合性能。

关键词： 1420 铝锂合金稀土元素 Er 力学性能微观组织各向异性

功能性便秘患者便秘症状和客观检查的一致性分析

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功能性便秘患者便秘症状和客观检查的一致性分析

作者：秦肖含华北理工大学

学位级别：硕士

目的分析60例功能性便秘患者的症状特点,比较症状学分型与客观检查分型的一致性,旨在对功能性便秘患者做出诊断分型,并提出指导性预防及治疗意见,提高患者的生存质量。方法回顾性收集2018年1月至2021年8月于河北省人民医院消化内科就诊... 详细信息

目的分析60例功能性便秘患者的症状特点,比较症状学分型与客观检查分型的一致性,旨在对功能性便秘患者做出诊断分型,并提出指导性预防及治疗意见,提高患者的生存质量。方法回顾性收集2018年1月至2021年8月于河北省人民医院消化内科就诊的功能性便秘患者(含门诊及住院)共60例,根据患者不同性别、年龄、体重指数(BMI)、学历、排便习惯、饮水量、进食量、是否定期运动以及是否合并焦虑抑郁等信息进行分组,分析功能性便秘患者的症状特点及影响因素,并比较便秘症状分型与客观检查结果分型一致性。结果1不同性别功能性便秘患者排便频率存在差异(男性1.53±1.42,女性2.34±1.47,P0.05)。2不同学历功能性便秘患者在便秘症状评分上未见明显差异(P>0.05)。3定时排便及未定时排便功能性便秘患者在症状总分(定时排便组11.80±4.73,未定时排便组15.84±4.38)、排便频率评分(定时排便组0.30±0.67,未定时排便组2.30±1.38)之间存在差异(P0.05)。6便秘症状分型与肛门直肠测压分型结果一致性较差(P=0.502,K=-0.123)。7便秘症状分型与排粪造影分型结果一致性较差(P=0.794,K=-0.04)。8症状分型与结肠传输时间分型结果一致性较差(P=0.215,K=-0.14)9症状分型与客观检查分型结果一致性较差(P=0.944,K=-0.005)。结论1功能性便秘患者女性每周排便次数少于男性。2定时排便及规律活动可改善功能性便秘患者的临床症状,增加患者的每周排便次数,减小患者的排便困难程度。3增加饮水量可以改善功能性便秘患者粪便干结、排便困难的临床症状;增加饮水量及进食量可以减少患者需要手法辅助排便的频率。4患者临床症状分型与客观检查分型一致性差。图 0 幅;表 10 个;参 139 篇。

关键词：功能性便秘临床症状结直肠肛门功能检查相关因素

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“双料喉风散”治疗宫颈糜烂50例

河北中医 1992年第2期 34-35页

作者：秦肖张希芹磁县中医院辛集市中医院

宫颈糜烂,是已婚妇女中的多发病、常见病。其临床主要症状为腰酸下坠,白带增多,或伴有腥臭味,严重者可夹有血丝,或呈脓性分泌物。笔者在临床上运用“双料喉风散”局部喷涂治疗宫颈糜烂50例,效果显著,现总结报告如下。 1 一般资料 1.1 ... 详细信息

宫颈糜烂,是已婚妇女中的多发病、常见病。其临床主要症状为腰酸下坠,白带增多,或伴有腥臭味,严重者可夹有血丝,或呈脓性分泌物。笔者在临床上运用“双料喉风散”局部喷涂治疗宫颈糜烂50例,效果显著,现总结报告如下。 1 一般资料 1.1 一般资料本组病例均为已婚已产妇

关键词：双料喉风散宫颈糜烂

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通车条件下预制小箱梁桥拼宽施工工艺研究

公路交通科技（应用技术版） 2014年第1期10卷 153-156页

作者：秦肖刘钱郭佳温州市交通投资集团有限公司浙江温州325003 温州市高速公路投资有限公司浙江温州325003 交通运输部公路科学研究院北京100088

为控制通车条件下预制小箱梁拼接施工过程中拼宽湿接缝两侧挠度差,防止混凝土早期开裂,介绍小箱梁桥拼接技术的两种优化施工方案。为分析老桥保持快车道通车对湿接缝两侧变形差的影响,建立小箱梁桥有限元模型,通过计算老桥通车条件下最... 详细信息

为控制通车条件下预制小箱梁拼接施工过程中拼宽湿接缝两侧挠度差,防止混凝土早期开裂,介绍小箱梁桥拼接技术的两种优化施工方案。为分析老桥保持快车道通车对湿接缝两侧变形差的影响,建立小箱梁桥有限元模型,通过计算老桥通车条件下最不利荷载效应,重点对设置夹具以控制湿接缝两侧挠度差的小箱梁数值模型进行了深入研究,并对不设置夹具、跨中设置3道夹具和满跨布置夹具的有限元计算结果进行了比较。研究结果表明:对于通车条件下的预制小箱梁桥,在新旧小箱梁之间设置施工夹具控制两侧挠度差效果有限,若不设置施工夹具,湿接缝两侧最大挠度差仅为2.32mm,属于微幅振动范畴。研究成果为同类型小箱梁桥拼宽施工提供技术指导。

关键词：预制小箱梁桥拼接技术夹具挠度差开裂