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基于深度学习的肺炎图像目标检测

中国生物医学工程学报 2022年第4期41卷 443-451页

作者：何迪刘立新刘玉杰熊丰齐美捷张周锋西安电子科技大学光电工程学院西安710071 中国科学院西安精密机械研究所中国科学院光谱成像重点实验室西安710119

肺炎是一种严重危害身体健康的疾病,通常使用肺部X光片进行检查。肺炎诊断是肺炎治疗前非常重要的环节,但是由于肺部其他疾病的干扰、医疗数据的爆发式增长以及专业病理医生的缺乏等,导致肺炎的准确诊断较为困难。深度学习能够模仿人脑... 详细信息

肺炎是一种严重危害身体健康的疾病,通常使用肺部X光片进行检查。肺炎诊断是肺炎治疗前非常重要的环节,但是由于肺部其他疾病的干扰、医疗数据的爆发式增长以及专业病理医生的缺乏等,导致肺炎的准确诊断较为困难。深度学习能够模仿人脑的机制准确高效地解释医学图像数据,在肺炎图像检测方面获得了广泛应用。构建了3种基于深度学习的图像目标检测模型,单发多框探测器(SSD)、faster-RCNN和faster-RCNN优化模型,对来自Kaggle数据集的26 684张带标签的肺部X光图像进行研究。原始X光图像经预处理后输入3种深度学习模型,分别对单处和两处病灶区域进行目标检测。随机选取500张测试图像,利用损失函数、分类准确率、回归精度和误检病灶数等指标对各模型的性能进行评估。结果表明,faster-RCNN的性能指标优于SSD;Faster-RCNN优化模型的性能指标均优于其他两种模型,其损失函数值小且可快速达到稳定,平均分类准确率为93.7%,平均回归精度为79.8%,且误检病灶数为0。该方法有助于肺炎的准确识别和诊断。

关键词：目标检测肺炎图像深度学习更快速区域卷积神经网络(faster-RCNN)模型单发多框探测器(SSD)模型

荧光寿命成像在癌症诊断研究中的应用(特邀)

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光子学报 2021年第10期50卷 267-289页

作者：刘立新齐美捷郜鹏薛平屈军乐西安电子科技大学物理与光电工程学院西安710071 中国科学院光谱成像技术重点实验室西安710119 清华大学物理系低维量子物理国家重点实验室北京100084 深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统实验室广东深圳518060

癌症是目前人类所面对的共同难题,降低癌症死亡率的关键是实现早期诊断。荧光寿命因对微环境的敏感性,不仅可以实现对早期癌症组织与正常组织的区分,还可以对药物治疗癌症进行监测,因此荧光寿命成像显微技术在癌症诊断方面具有巨大的应... 详细信息

癌症是目前人类所面对的共同难题,降低癌症死亡率的关键是实现早期诊断。荧光寿命因对微环境的敏感性,不仅可以实现对早期癌症组织与正常组织的区分,还可以对药物治疗癌症进行监测,因此荧光寿命成像显微技术在癌症诊断方面具有巨大的应用潜力。本文介绍了荧光寿命成像显微技术的基本原理及检测方法,总结了内源性和外源性荧光团的特征及其与癌症诊断的关系,综述了近年来荧光寿命成像显微技术在神经系统、呼吸系统、消化系统、生殖系统、泌尿系统、内分泌系统以及皮肤系统等癌症诊断中的应用,讨论了荧光寿命成像显微技术在癌症诊断中的应用优势、局限性以及未来发展趋势。

关键词：荧光寿命荧光寿命成像癌症诊断内源性荧光团外源性荧光团

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推扫式高光谱显微成像系统设计与实验

中国激光 2022年第20期49卷 39-46页

作者：齐美捷刘立新李艳茹刘玉杰张周锋屈军乐西安电子科技大学光电工程学院陕西西安710071 中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室陕西西安710119 深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室广东深圳518060

高光谱显微成像(HMI)是一种新型无损光学诊断技术,其光谱数据能够反映样本的内部微环境变化,图像数据可以反映样本空间结构信息,因此可以作为癌症诊断工具,在未来具有广阔的应用前景。但HMI数据量大且数据结构复杂,将其应用于癌症诊断... 详细信息

高光谱显微成像(HMI)是一种新型无损光学诊断技术,其光谱数据能够反映样本的内部微环境变化,图像数据可以反映样本空间结构信息,因此可以作为癌症诊断工具,在未来具有广阔的应用前景。但HMI数据量大且数据结构复杂,将其应用于癌症诊断领域需要进行系统详细的数据解译。设计并搭建了一套推扫式HMI系统,并编写了系统控制、数据采集和数据分析软件,可提供多种基于机器学习的数据处理方法。基于MATLAB编制了具有图形化用户界面的HMI数据采集和数据分析软件,该软件可给出分析结果,为医生病理诊断提供了便利。利用该系统和软件进行皮肤癌的分类与分期研究,验证了系统的性能。HMI系统的光谱范围为465.5~905.1nm,光谱分辨率约为3nm,视场尺寸为400.18μm×192.47μm,放大倍率为28.15,实际分辨率范围为1.10~1.38μm。分别采集基底细胞癌、鳞状细胞癌和恶性黑色素瘤组织的HMI数据,利用图像数据实现了三种皮肤癌的分类,准确率为85%;利用光谱数据实现了鳞状细胞癌的分期鉴别,准确率达到96.4%。

关键词：医用光学高光谱显微成像皮肤癌图形用户界面癌症诊断

荧光寿命成像在癌症诊断研究中的应用（特邀）

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光子学报 2021年第10期50卷 277-299页

作者：刘立新齐美捷郜鹏薛平屈军乐西安电子科技大学物理与光电工程学院中国科学院光谱成像技术重点实验室清华大学物理系低维量子物理国家重点实验室深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统实验室

关键词：荧光寿命荧光寿命成像癌症诊断内源性荧光团外源性荧光团

基于改进VGG19卷积神经网络的肺炎图像分类(特邀)

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光子学报 2021年第10期50卷 335-343页

作者：熊丰何迪刘玉杰齐美捷郜鹏张周锋刘立新西安电子科技大学物理与光电工程学院西安710071 中国科学院西安精密机械研究所中国科学院光谱成像重点实验室西安710119

将VGG19卷积神经网络与机器学习算法结合,构建了基于SVM(linear)和XGBoost的两种VGG19改进模型,并且分别利用VGG19模型和两种改进的VGG19模型对细菌性肺炎和病毒性肺炎图像进行分类。对三种网络模型的性能进行评估和比较,结果显示三种... 详细信息

将VGG19卷积神经网络与机器学习算法结合,构建了基于SVM(linear)和XGBoost的两种VGG19改进模型,并且分别利用VGG19模型和两种改进的VGG19模型对细菌性肺炎和病毒性肺炎图像进行分类。对三种网络模型的性能进行评估和比较,结果显示三种模型的平均准确率均在85.9%以上。改进的VGG19模型在准确率的稳定性方面优于传统VGG19模型,基于XGBoost的VGG19模型的综合性能最好,验证了深度学习模型结合机器学习模型的有效性。

关键词：肺炎图像分类卷积神经网络深度学习 VGG19 支持向量机极端梯度提升

植物重力感受:从淀粉体沉降到蛋白极性再定位

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科学通报 2024年第1期69卷 12-14页

作者：乐捷龙英强中国科学院植物研究所植物分子生理重点实验室北京100093 中国科学院大学北京100049

1880年Charles Darwin在The Power of Movement in Plants一书中曾详细记载对植物向性生长的观察结果,包括向重性、向光性、向水性等^([1]).重力是地球表面无时无刻不存在的一种环境因子,植物向重性生长是经过长期适应重力环境并演化形... 详细信息

1880年Charles Darwin在The Power of Movement in Plants一书中曾详细记载对植物向性生长的观察结果,包括向重性、向光性、向水性等^([1]).重力是地球表面无时无刻不存在的一种环境因子,植物向重性生长是经过长期适应重力环境并演化形成的植物生长和发育特性.

关键词：向光性向性重力感受地球表面环境因子向重性生长和发育

非均匀间歇采样转发干扰对脉内捷变雷达影响分析

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系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1544-1554页

作者：孙宗正刘智星肖国尧齐晗廷全英汇西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071 北京无线电测量研究所北京100854

脉内频率捷变雷达通过自身“主动”抗干扰特性,利用传统间歇采样转发干扰的不连续性和周期性的特点,结合抗干扰算法,可以有效抑制间歇采样转发干扰。为提高干扰机对脉内频率捷变雷达的干扰效能,本文提出采用非均匀间歇采样转发干扰对脉... 详细信息

脉内频率捷变雷达通过自身“主动”抗干扰特性,利用传统间歇采样转发干扰的不连续性和周期性的特点,结合抗干扰算法,可以有效抑制间歇采样转发干扰。为提高干扰机对脉内频率捷变雷达的干扰效能,本文提出采用非均匀间歇采样转发干扰对脉内频率捷变雷达进行干扰,首先对截获到的脉内频率捷变雷达信号通过时频脊线提取与小波变换进行参数估计,获取子脉冲宽度,然后根据子脉冲宽度约束干扰参数,构造非均匀间歇采样转发干扰。理论分析和结果表明,通过非均匀间歇采样转发使得脉内频率捷变雷达在时频域等多域难以抑制干扰,极大地提升了干扰机的干扰能力。

关键词：电子对抗脉内频率捷变时频脊线小波变换非均匀间歇采样转发干扰干扰参数

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股骨转子间骨折外侧壁薄弱状态研究进展

中国修复重建外科杂志 2024年第3期38卷 363-367页

作者：张雅淳付宇捷吴斗山西医科大学第三医院(山西白求恩医院山西医学科学院同济山西医院)骨科太原030032

目的对股骨转子间骨折外侧壁薄弱状态相关研究进展进行综述,为临床提供参考。方法查阅近年来国内外股骨转子间骨折外侧壁相关研究文献,从形态学、冠状面骨折线、骨密度等方面进行总结分析。结果外侧壁薄弱状态评估对股骨转子间骨折治... 详细信息

目的对股骨转子间骨折外侧壁薄弱状态相关研究进展进行综述,为临床提供参考。方法查阅近年来国内外股骨转子间骨折外侧壁相关研究文献,从形态学、冠状面骨折线、骨密度等方面进行总结分析。结果外侧壁薄弱状态评估对股骨转子间骨折治疗尤为重要。外侧壁厚度是评估外侧壁薄弱状态的主要方式,但仍存在问题。国内外学者从外侧壁宽度、高度、前皮质长度等多个方面展开研究,但目前尚缺乏综合评估方式。冠状面骨折会影响外侧壁形态,并且在X线片上难以发现,临床需要警惕。骨密度与外侧壁薄弱状态相关性亦有待进一步研究。小转子骨折块与外侧壁相互影响,小转子骨折会加重薄弱状态。外侧壁周围软组织也会影响薄弱状态,因此术中操作须重视对软组织的保护。结论外侧壁薄弱状态评估方法较多,但未形成统一标准。目前研究大多从单一角度评估薄弱状态,缺乏对影响因素的综合性评估研究。对于外侧壁部分骨折后残余外侧壁功能的评估研究较少,也需要进一步完善。

关键词：股骨转子间骨折外侧壁薄弱状态

明清时期的性别歧视：以江浙地区六个家族为例

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经济理论与经济管理 2024年第6期 125-140页

作者：胡思捷王珏中国人民大学经济学院

“消失女性”现象在中国由来已久，但关于历史时期“消失女性”的量化证据仍然比较缺乏。本文利用全新的族谱数据，重新估计了1350—1900年江浙地区六个家族中的性别歧视状况并分析了影响“消失女性”规模的因素。利用包括19 516位父亲... 详细信息

“消失女性”现象在中国由来已久，但关于历史时期“消失女性”的量化证据仍然比较缺乏。本文利用全新的族谱数据，重新估计了1350—1900年江浙地区六个家族中的性别歧视状况并分析了影响“消失女性”规模的因素。利用包括19 516位父亲和6 000位女儿的两个独立样本，本文发现约有21.4%的女儿“消失”是因为溺女或父母忽视等人为因素造成的女性后代相比于男性后代的超额死亡，而还有47.5%的女儿“消失”是因为族谱记录对于女性的歧视而造成的漏记。本文同时发现，父亲的经济社会地位和受传统文化的影响程度，都与女儿是否能够被族谱记录、女儿在家庭子女总数中的比例以及女儿的婚配状况显著相关。

关键词：消失女性性别歧视传统文化明清时期族谱