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具有表面弛豫的液体自扩散的Monte Carlo模拟

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计算物理 2009年第1期26卷 42-48页

作者：蔡淑惠陈巧龙蔡聪波厦门大学物理系和通信工程系福建厦门361005

研究多孔介质中液体的自扩散行为能获得介质的微观结构信息,有助于了解介质中液体的传输性质.以具有不同孔隙大小的无限长圆柱体模型中的液体为对象,采用Monte Carlo随机行走方法,模拟存在表面弛豫时液体的自扩散系数和核自旋磁化强度... 详细信息

研究多孔介质中液体的自扩散行为能获得介质的微观结构信息,有助于了解介质中液体的传输性质.以具有不同孔隙大小的无限长圆柱体模型中的液体为对象,采用Monte Carlo随机行走方法,模拟存在表面弛豫时液体的自扩散系数和核自旋磁化强度随时间的变化,导出将NMR弛豫参数和随机行走参数联系在一起的表达式.结果表明:在快扩散区,液体的核自旋磁化强度随弛豫时间呈单指数衰减,且自扩散系数在短时情况下独立于表面弛豫率;在慢扩散区,液体的核自旋磁化强度衰减和自扩散系数在短时情况下均与表面弛豫率无关.模拟结果与理论分析相吻合,可用于求解介质的表面积与体积之比及孔径大小等结构信息.

关键词：自扩散表面弛豫磁化强度衰减 Monte Carlo模拟

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分形及其理论在医学中的最新研究进展

生物医学工程学杂志 2014年第5期31卷 1155-1159页

作者：蔡聪波王萍宁波大学医学院解剖组胚系、江省病理生理学技术研究重点实验室宁波315211

分形是一个数学概念,用来描述具有自相似性和标度不变性的图像。研究发现,机体内大脑皮层表面、视网膜血管网络、心血管、肿瘤血管网络及轮廓和骨小梁等都具有分形特征;分形理论参数可以反映机体内一些疾病发生发展过程中重要因素的变... 详细信息

分形是一个数学概念,用来描述具有自相似性和标度不变性的图像。研究发现,机体内大脑皮层表面、视网膜血管网络、心血管、肿瘤血管网络及轮廓和骨小梁等都具有分形特征;分形理论参数可以反映机体内一些疾病发生发展过程中重要因素的变化。对临床疾病分形理论的研究,有助于疾病初期的诊断和治疗,减轻患者的痛苦。此外,研究证实仿生分形表面可以改善体外培养细胞的三维立体结构。因此,对现有仿生分形表面的制备及其在医学领域的应用和分形理论在医学诊断中的价值进行回顾总结颇具意义。本文结合课题组实验室的研究成果,对分形及其理论在医学中的应用作一综述。

关键词：分形分形表面仿生分形维数医学应用

NMR中非线性梯度场下扩散行为的理论描述和蒙特卡罗模拟(英文)

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波谱学杂志 2003年第3期20卷 215-223页

作者：蔡聪波蔡淑惠陈忠厦门大学物理系

利用传播子方法研究了在一般非线性场梯度下NMR信号的扩散衰减 .在自由扩散和平板间的限制扩散情况下获得了扩散衰减因子的理论表达式 .该表达式适用范围宽 ,且具有较简单的数学形式和明确的物理意义 .文中还将理论预测与蒙特卡罗模拟... 详细信息

利用传播子方法研究了在一般非线性场梯度下NMR信号的扩散衰减 .在自由扩散和平板间的限制扩散情况下获得了扩散衰减因子的理论表达式 .该表达式适用范围宽 ,且具有较简单的数学形式和明确的物理意义 .文中还将理论预测与蒙特卡罗模拟结果进行了比较 .结果表明 :文中所采用的理论方法适合于表述自由扩散和短脉冲近似下的受限扩散 ;

关键词：核磁共振非线性场梯度场扩散行为理论表述 NMR 蒙特卡罗模拟传播子扩散衰减因子

混沌系统最大Lyapunov指数的计算及其在脑电数据分析中的应用

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混沌系统最大Lyapunov指数的计算及其在脑电数据分析中的应用

作者：蔡聪波厦门大学

学位级别：硕士

本文在第一章首先介绍了混沌科学发展的历史和现状，并介绍了混沌在神经网络和EEG方面的应用。第二章介绍了Takens的几个重构定理，其中的第一个定理是我们工作的理论基础，本文给出了它的详细证明。本文在第三章提出了一种新的从... 详细信息

本文在第一章首先介绍了混沌科学发展的历史和现状，并介绍了混沌在神经网络和EEG方面的应用。第二章介绍了Takens的几个重构定理，其中的第一个定理是我们工作的理论基础，本文给出了它的详细证明。本文在第三章提出了一种新的从一维实验数据序列计算最大Lyapunov指数的方法。我们首次提出了平均周期的概念，并利用它得到两个经验公式，这两个经验公式可用来帮助确定几个重要的重构参数：重构维、重构延迟和迭代次数，并使这些参数的选择具有确定性，减少了先验性。平均周期的提出还有助于确定合理的采样频率和采样精度。本文还对Wolf算法进行改进，克服了其在计算较复杂的混沌吸引子时所遇到的困难。这主要是通过扩展角度误差的允许范围来提高有限的实验数据的利用率。该方法经过许多复杂混沌吸引子的验证，并被证明是正确和有效的。本文在第四章讨论了对BP网络设置不同阈值范围混沌信号的初始权值对其学习效率的影响。首先论证了计算机所产生的伪随机序列实质上是混沌序列，对这个伪随机序列进行任意调整位置而不改变其混沌特性。我们用不同阈值范围的伪随机序列对BP神经网络设置初始权值，结果表明：对于XOR问题，同极性的小值混沌信号可明显提高该网络的学习效能，对于对称问题，同正极性的小值混沌信号也可提高该网络的学习效能。从另一角度揭示了混沌与神经网络间的关联。在第五章，我们把第三章所提的方法具体运用到脑电分析中去，我们认为应依据EEG数据的特点作一些预处理。这些预处理包括：利用FFT滤掉EEG数据的高频和低频部分，用关联维来代替EEG数据的原始拓扑维，最后根据平均周期来确定三个重构参数。对EEG的分析结果表明：对应人脑海马区的EEG数据的最大Lyapunov指数较其它区域稍大，表明这早的脑活动较活跃。另外，我们还首次提出利用主成份分析来抽取各个不同通道脑电波的共同特征，并指出其潜在的临床意义。

关键词：混沌李氏指数脑电分析

基于深度神经网络的时空编码磁共振成像超分辨率重建方法

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物理学报 2022年第5期71卷 357-365页

作者：向鹏程蔡聪波王杰超蔡淑惠陈忠厦门大学电子科学系厦门361005

单扫描时空编码磁共振成像是一种新型超快速磁共振成像技术,它对磁场不均匀和化学位移伪影有较强的抵抗性,但是其固有的空间分辨率较低,因此通常需要进行超分辨率重建,以在不增加采样点数的情况下提高时空编码磁共振图像的空间分辨率.然... 详细信息

单扫描时空编码磁共振成像是一种新型超快速磁共振成像技术,它对磁场不均匀和化学位移伪影有较强的抵抗性,但是其固有的空间分辨率较低,因此通常需要进行超分辨率重建,以在不增加采样点数的情况下提高时空编码磁共振图像的空间分辨率.然而,现有的重建方法存在迭代求解时间长、重建结果有混叠伪影残留等问题.为此,本文提出了一种基于深度神经网络的单扫描时空编码磁共振成像超分辨率重建方法.该方法采用模拟样本训练深度神经网络,再利用训练好的网络模型对实际采样信号进行重建.数值模拟、水模和活体鼠脑的实验结果表明,该方法能快速重建出无残留混叠伪影、纹理信息清楚的超分辨率时空编码磁共振图像.适当增加训练样本数量以及在训练样本中加入适当的随机噪声水平,有助于改善重建效果.

关键词：磁共振成像时空编码超分辨率重建深度神经网络

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EEG数据的李氏指数计算与主成份分析

厦门大学学报（自然科学版） 2001年第5期40卷 1034-1039页

作者：蔡聪波徐慎初陈振湘钟金水厦门大学物理学系福建厦门361005

采用新的经验公式计算 EEG数据的 L yapunov指数 ;其中在脑电低维假设下先求出关联维作为拓扑维以确定重构维数 ,计算结果以采样频率定标 .还对 EEG数据进行主成份分析。

关键词： EEG 最大Lyapunov指数关联维主成份分析脑电波数据混沌动力学

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时空编码核磁共振方法及其应用

厦门大学学报（自然科学版） 2021年第3期60卷 542-554页

作者：蔡淑惠蔡聪波陈忠厦门大学电子科学与技术学院福建省等离子体与磁共振研究重点实验室福建厦门361005

时空编码(spatiotemporal encoding,SPEN)技术自2002年提出以来以其独特的性质在核磁共振领域引起了广泛的关注.利用SPEN技术可以实现超快速采样,有效降低磁共振波谱和成像的扫描时间;SPEN还具有一定的抗磁场不均匀性影响的能力,可开发... 详细信息

时空编码(spatiotemporal encoding,SPEN)技术自2002年提出以来以其独特的性质在核磁共振领域引起了广泛的关注.利用SPEN技术可以实现超快速采样,有效降低磁共振波谱和成像的扫描时间;SPEN还具有一定的抗磁场不均匀性影响的能力,可开发应用于磁场条件较差的场合.本文简要介绍了SPEN磁共振波谱和成像原理,对本课题组近十几年来在SPEN核磁共振领域的研究进行了系统的阐述,包括对SPEN磁共振波谱和成像方法的开发及应用.

关键词：核磁共振磁共振波谱磁共振成像时空编码

缝隙连接蛋白在钙离子介导的乳腺癌细胞转移和侵袭中的作用

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解剖学报 2012年第5期43卷 647-653页

作者：王萍王维莉赵凯蔡聪波宁波大学医学院人体解剖学与组织学胚胎学系浙江宁波315211 浙江省中西医结合医院外科杭州310003

目的探讨缝隙接蛋白(Cx)在钙离子介导的乳腺癌细胞转移和侵袭中的作用。方法选用不影响细胞生长的缝隙连接蛋白阻断剂,辛醇100μmol/L处理高转移MDA-MB-231细胞和低转移MCF-7细胞。倒置相差显微镜下观察细胞形态,激光扫描共焦显微镜下观... 详细信息

目的探讨缝隙接蛋白(Cx)在钙离子介导的乳腺癌细胞转移和侵袭中的作用。方法选用不影响细胞生长的缝隙连接蛋白阻断剂,辛醇100μmol/L处理高转移MDA-MB-231细胞和低转移MCF-7细胞。倒置相差显微镜下观察细胞形态,激光扫描共焦显微镜下观察Cx43的位置、微丝纤维的排列和细胞内钙离子浓度变化,划痕和侵袭实验观察细胞的转移情况。结果辛醇处理细胞后,细胞的生长状态由大面积片状生长转变为单个或少数几个团状的独立生长;Cx43蛋白的形成和表达位置虽无改变,但相邻细胞间微丝纤维排列的平行同向性显著性降低;MDA-MB-231细胞穿过基底膜成胶和Transwell小室基底面的细胞数显著低于对照组;此外,细胞内钙离子浓度强度显著性降低,钙离子螯合剂(EGTA)处理显著性加剧辛醇对细胞转移和侵袭能力的抑制。但是,上述现象在低转移MCF-7细胞中效果不明显。结论缝隙连接蛋白阻断剂在干扰乳腺癌细胞Cx功能活性,而不影响Cx形成的情况下,能够显著性抑制高转移乳腺癌的恶性进展和侵袭转移,此机制与细胞内钙离子浓度降低有关。

关键词：乳腺癌缝隙连接钙离子转移倒置相差显微镜

Observation of intermolecular double-quantum coherence signal dips in nuclear magnetic resonance

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Chinese Physics B 2011年第10期20卷 190-197页

作者：沈桂平蔡聪波蔡淑惠陈忠 Department of Electronic Science and Communications Engineering Fujian Key Laboratory of Plasma and Magnetic Resonance State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces Xiamen University

The correlated spectroscopy revamped by asymmetric Z-gradient echo detection （CRAZED） sequence is modified to investigate intermolecular double-quantum coherence nuclear magnetic resonance signal dips in highly polarized spin systems. It is found that the occurrence of intermolecular double-quantum coherence signal dips is related to sample geometry, field inhomogeneity and dipolar correlation distance. If the field inhomogeneity is refocused, the signal dip occurs at a fixed position whenever the dipolar correlation distance approaches the sample dimension. However, the position is shifted when the field inhomogeneity exists. Experiments and simulations are performed to validate our theoretic analysis. These signal features may offer a unique way to investigate porous structures and may find applications in biomedicine and material science.

关键词： nuclear magnetic resonance distant dipolar field intermolecular double-quantum coher-ence signal dip