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Screening COVID-19 from chest X-ray images by an optical diffractive neural network with the optimized F number

Photonics Research 2024年第7期12卷 1410-1426页

作者： JIALONG WANG SHOUYU CHAI WENTING GU BOYI LI XUE JIANG yunxiang zhang HONGEN LIAO XIN LIU DEAN TA Academy for Engineering and Technology Fudan UniversityShanghai 200433China Center for Biomedical Engineering Fudan UniversityShanghai 200433China Department of Chemistry Fudan UniversityShanghai 200433China Department of Biomedical Engineering School of MedicineTsinghua UniversityBeijing 100084China

The COVID-19 pandemic continues to significantly impact people's lives worldwide, emphasizing the critical need for effective detection methods. Many existing deep learning-based approaches for COVID-19 detection offer high accuracy but demand substantial computing resources, time, and energy. In this study, we introduce an optical diffractive neural network(ODNN-COVID), which is characterized by low power consumption, efficient parallelization, and fast computing speed for COVID-19 detection. In addition, we explore how the physical parameters of ODNN-COVID affect its diagnostic performance. We identify the F number as a key parameter for evaluating the overall detection capabilities. Through an assessment of the connectivity of the diffractive network, we established an optimized range of F number, offering guidance for constructing optical diffractive neural networks. In the numerical simulations, a three-layer system achieves an impressive overall accuracy of 92.64% and 88.89% in binary-and threeclassification diagnostic tasks. For a single-layer system, the simulation accuracy of 84.17% and the experimental accuracy of 80.83% can be obtained with the same configuration for the binary-classification task, and the simulation accuracy is 80.19% and the experimental accuracy is 74.44% for the three-classification task. Both simulations and experiments validate that the proposed optical diffractive neural network serves as a passive optical processor for effective COVID-19 diagnosis, featuring low power consumption, high parallelization, and fast computing capabilities. Furthermore, ODNN-COVID exhibits versatility, making it adaptable to various image analysis and object classification tasks related to medical fields owing to its general architecture.

关键词： neural network offering

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适用于无人机搭载的轻小型成像光谱仪光学系统设计

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量子电子学报 2024年第5期41卷 713-728页

作者：李亮亮李新张允祥张权安徽建筑大学机械与电气工程学院安徽合肥230601 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

设计了一种适用于无人机搭载的轻小型成像光谱仪(Light and compact imaging spectrometer,LCIS)光学系统。该光学系统的工作波段覆盖400~1000 nm,F数为3.3,视场大小为11°,光谱分辨率优于3 nm。采用Zemax对该光学系统进行仿真和优化,... 详细信息

设计了一种适用于无人机搭载的轻小型成像光谱仪(Light and compact imaging spectrometer,LCIS)光学系统。该光学系统的工作波段覆盖400~1000 nm,F数为3.3,视场大小为11°,光谱分辨率优于3 nm。采用Zemax对该光学系统进行仿真和优化,优化结果表明,点列图均方根(RMS)半径最大值为4.221μm,小于单个像元尺寸的一半,谱线弯曲最大值为1.30μm,色畸变最大值为1.16μm,分别占像元尺寸的8.69%和7.73%,在33 lp/mm处的调制传递函数(MTF)值优于0.7,各项指标评价结果均表明该光学系统具有较好的成像质量。此外,该光学系统体积为190 mm×160 mm×90 mm,表明该系统不仅光谱分辨率高、成像质量好,还具有体积小、结构紧凑的优点。本研究为轻小型成像光谱仪的研制提供了核心技术支持,为基于无人机搭载成像光谱仪开展遥感器在轨辐射定标工作奠定了基础。

关键词：光学设计成像光谱仪凸面光栅光学系统

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肺腺癌常见驱动基因变异与临床病理分型的相关性

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中华病理学杂志 2024年第6期53卷 578-584页

作者：马夏林贾若楠韩凯张云香山东第二医科大学第一附属医院、潍坊市人民医院精准病理诊断中心潍坊261041 山东第二医科大学基础医学院潍坊261053

目的探讨原发性肺腺癌常见驱动基因变异与患者临床特征及病理分型之间的相关性。方法回顾性分析山东省潍坊市人民医院2015年1月至2021年12月首次确诊为原发性肺腺癌的病例4995例。因1983例标本病理分型评估局限,3012例进行了驱动基因变... 详细信息

目的探讨原发性肺腺癌常见驱动基因变异与患者临床特征及病理分型之间的相关性。方法回顾性分析山东省潍坊市人民医院2015年1月至2021年12月首次确诊为原发性肺腺癌的病例4995例。因1983例标本病理分型评估局限,3012例进行了驱动基因变异与病理分型相关性分析,分别分析其与浸润性非黏液性腺癌、浸润性黏液腺癌等病理分型的相关性及与形态学高、中、低分化的相关性。采用二代测序检测患者肿瘤组织样本表皮生长因子受体(EGFR)、KRAS、间变性淋巴瘤激酶(ALK)、RET、ROS1、MET、HER2、BRAF驱动基因变异情况。结果患者男性2384例,女性2611例。在临床特征分析中,肺腺癌EGFR、ALK变异多见于≥60岁女性患者,EGFR在临床分期Ⅰ期突变率(25.80%)高于其他分期突变率(P0.05)。在病理分型分析中,相较于其他7个基因,1899例腺泡型腺癌中EGFR突变率最高(67.30%),其中在浸润性黏液腺癌及浸润性非黏液性腺癌中外显子21 L858R、外显子19缺失为主要突变位点,在微乳头型中外显子20 T790M的突变率(11.63%)较高。在浸润性黏液腺癌中,KRAS总突变率检测最高(43.80%),其中外显子2 G12D、外显子2 G12V在腺泡型、实体型和浸润性黏液腺癌中突变率组间比较差异有统计学意义(P<0.05)。KRAS各位点在低分化组比高~中分化组突变率高(P<0.05)。HER2突变多发生在浸润性非黏液性腺癌的腺泡型、乳头型和微浸润性腺癌中。BRAF在微浸润性腺癌中突变率高于其他类型(P<0.05)。结论原发性肺腺癌中EGFR、ALK、KRAS、HER2、RET变异与患者年龄、吸烟史及临床分期有关,且在不同的病理亚型中驱动基因变异有所不同。在浸润性非黏液腺癌中以EGFR突变为主,在浸润性黏液腺癌中以KRAS突变为主。

关键词：肺肿瘤腺癌 DNA突变分析受体,表皮生长因子

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关帝山3个典型森林群落优势种的氮素利用策略差异

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林业科学 2024年第2期60卷 12-20页

作者：张芸香吕世琪刘泰瑞李晋芳郭晋平山西农业大学林学院太谷030801 山西文峪河国家级湿地公园管理局交城030599

【目的】研究关帝山林区华北落叶松林、白桦林和沙棘林3个典型森林群落优势种的新生枝叶氮含量、地上生物量和氮利用效率对5个土壤施氮梯度的差异化响应,阐明3个森林群落优势种不同的氮利用功能特性和氮利用策略,为氮沉降背景下的森林... 详细信息

【目的】研究关帝山林区华北落叶松林、白桦林和沙棘林3个典型森林群落优势种的新生枝叶氮含量、地上生物量和氮利用效率对5个土壤施氮梯度的差异化响应,阐明3个森林群落优势种不同的氮利用功能特性和氮利用策略,为氮沉降背景下的森林质量提升和精准经营提供理论依据。【方法】采用野外5梯度土壤氮(0、9、18、27和36 g·m^(−2) a^(−1))添加试验的方法,比较3个森林群落优势种和群落总体的新生枝叶氮含量、地上新增生物量和氮利用效率对土壤不同施氮量的响应;采用线性模型拟合地上新增生物量随新生枝叶氮含量、氮利用效率和土壤氮素供应水平的变化过程;通过构建结构方程模型,分析土壤氮添加影响地上新增生物量的作用路径。【结果】3个群落优势种的新生枝叶氮含量总体表现为华北落叶松华北落叶松>沙棘,生长盛期的枝叶氮含量都高于末期,生长期之间的差异也表现为白桦>华北落叶松>沙棘;新生枝和新生叶在生长盛期和末期的氮含量都有随施氮量增加而增加的趋势,但3个优势种的变化表现出显著不同的趋势,饱和施氮量和饱和氮含量均表现为华北落叶松沙棘林>白桦林;群落氮利用效率都随施氮量增大而降低,以华北落叶松林的降幅最大,沙棘林最小,也随优势树种枝叶氮储量的升高而降低,以白桦林降幅最大,沙棘林最小;群落优势种和群落类型对群落新生枝叶氮储量和氮素利用效率直接作用显著,也受施氮量的影响,进而正向驱动群落新增生物量积累。【结论】华北落叶松林、白桦林和沙棘林3个森林群落新增生物量的差异主要取决于群落类型及其优势种的差异,直接受群落优势种的氮利用效率和新生枝叶氮含量的影响,并受土壤供氮水平的调节;三者的氮利用策略分异表现在氮需求、氮利用效率、环境氮敏感性、饱和氮供应水平4个方面;依次表现为“低需求-高效率-高敏感-低饱和”、“较低需求-低效率-较高敏感-较低饱和”和“固氮型-高需求-低效率-低敏感-高饱和”3个氮利用策略类型,可为不同氮沉降情境或林地氮含量水平下的林分优势树种选择、结构调控和林地精准管理提供依据。

关键词：土壤氮添加氮利用效率氮利用策略优势树种典型森林群落关帝山林区

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配网带电作业中电缆不停电技术的应用研究

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云南电力技术 2024年第5期52卷 24-26,36页

作者：叶少帅张云相云南电网有限责任公司大理供电局云南大理671000

高压电缆作为电力传输和电能分配中关键的电力设备,其运行状态直接关系到配电系统和设备的安全性与稳定性。高压电缆的状态评估以及定期检修能够及时发现缺陷,及时进行维护,避免由于电缆故障对整个配电系统的安全运行造成危害。

关键词：配电网带电作业电缆检修不停电技术安全管理

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局减法和全减法对头颈CT血管成像图像质量及辐射剂量的影响

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河南医学研究 2024年第8期33卷 1373-1376页

作者：张红伟张云翔河南省人民医院医学影像科河南郑州450000

目的探讨局减法和全减法对头颈CT血管成像(CTA)图像质量及辐射剂量的影响。方法选取2022年8月至2023年4月医院收治的90例疑似脑动脉瘤或脑梗的患者,按扫描范围分为A、B两组。A组(45例)为局减组,B组(45例)为全减组,根据图像质量评分将图... 详细信息

目的探讨局减法和全减法对头颈CT血管成像(CTA)图像质量及辐射剂量的影响。方法选取2022年8月至2023年4月医院收治的90例疑似脑动脉瘤或脑梗的患者,按扫描范围分为A、B两组。A组(45例)为局减组,B组(45例)为全减组,根据图像质量评分将图像分为优、良、差3级,比较两组图像质量及辐射剂量。结果两组均能获得减影像,两组图像均能满足临床诊断要求,两组图像质量之间差异无统计学意义(χ2=0.155,P>0.05)。A组图像辐射剂量低于B组(t=6.834,P=0.041)。结论局减法可保证图像质量,同时也能降低辐射剂量。

关键词：头颈CT血管成像辐射剂量局减法

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Revision to Kowalskia from the Houhecun Fauna and a New Discovery of Tscherskia(Cricetidae, Rodentia) from the Youhe Fauna of Weinan, Shaanxi Province, China

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Acta Geologica Sinica(English Edition) 2021年第4期95卷 1073-1079页

作者： XIE Kun zhang yunxiang LI Yongxiang State Key Laboratory of Continental Dynamics Department of GeologyNorthwest University 229 North Taibai RoadXi'an 710069China

The fossil hamster(an isolated m1) from the early Early Pleistocene Houhecun fauna found in Dali, Weinan, Shaanxi, China, originally identified as Kowalskia dalinica, is reexamined. Its unique characters, including a high crown, very small degree of division of the anteroconid and relatively large size, is taken as evidence of its attribution to the genus Sinocricetus, instead of Kowalskia(junior synonym of Neocricetodon) suggested by the original author. Therefore, the specific name of the species established based on this m1 should be changed to S. dalinicus(Wang, 1988). S. dalinicus probably has a relatively close affinity with S. major Li, 2010, but there are still some obvious differences of characters between them. The discovery of S. dalinicus in the Houhecun fauna confirms that the genus indeed survived into the Pleistocene. A broken hamster mandible, which was found in Weinan, Shaanxi, China and belongs to the late Pliocene Youhe fauna, is also described here and identified as Tscherskia sp.. This specimen represents the earliest Tscherskia in Asia so far, but fails to refute the hypothesis that the genus originated in Europe during the early Pliocene.

关键词： Houhecun fauna Youhe fauna Sinocricetus Tscherskia Kowalskia Neocricetodon

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胃癌化疗后浆膜腔大B细胞淋巴瘤一例报道并文献复习

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中华诊断学电子杂志 2024年第3期12卷 183-187页

作者：杨麦青张云香潍坊市人民医院精准病理诊断中心 261041

目的探讨胃癌化疗后出现浆膜腔大B细胞淋巴瘤的诊断学特征。方法回顾性分析2023年1月1日潍坊市人民医院收治的胃癌化疗后出现浆膜腔大B细胞淋巴瘤1例患者的临床及病理资料,结合文献,总结其诊断学特征。结果患者女性,71岁,在胃癌化疗1.5... 详细信息

目的探讨胃癌化疗后出现浆膜腔大B细胞淋巴瘤的诊断学特征。方法回顾性分析2023年1月1日潍坊市人民医院收治的胃癌化疗后出现浆膜腔大B细胞淋巴瘤1例患者的临床及病理资料,结合文献,总结其诊断学特征。结果患者女性,71岁,在胃癌化疗1.5年后,出现咳嗽咳痰、活动后胸闷憋喘,患者于2022年9月行全胃切除加区域淋巴结清扫,术后病理示:全胃低分化腺癌,病理学分期:ypT4aN0Mx,肿瘤退缩分级:3级。行胸部CT示左侧胸腔积液。B淋巴细胞基因重排示B细胞受体出现单克隆性重排;淋巴瘤免疫分型(流式细胞仪法)示CD5-CD10-的单克隆B细胞占有核细胞的11.4%。根据临床资料、形态学特征、免疫细胞化学染色、基因重排和流式细胞术结果,病理诊断为以胸腔积液为主要表现的大B细胞淋巴瘤。患者确诊后5.5个月,仍以胸腔积液为主要表现,未出现全身淋巴结的肿大。结论癌症化疗后出现以胸腔积液为主要表现的大B细胞淋巴瘤需要注意鉴别。病理形态学和免疫细胞化学染色特征可用于诊断胸腔积液中的淋巴瘤细胞。

关键词：抗肿瘤联合化疗方案淋巴瘤,大B细胞,弥漫性胃肿瘤胸腔积液免疫细胞化学染色

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异常糖链糖蛋白水平与乳腺癌分子分型及临床病理特征的相关性

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临床与实验病理学杂志 2024年第3期40卷 273-278页

作者：李云婷董晓彤高建芳张云香山东第二医科大学第一附属医院/潍坊市人民医院精准病理诊断中心潍坊261041

目的探讨乳腺癌中肿瘤异常糖链糖蛋白(tumor abnormal protein,TAP)水平与乳腺癌分子分型、临床病理特征的关系,分析TAP在乳腺癌筛查、诊断和预后中的价值。方法收集357例乳腺癌患者的临床资料,采集患者肘部静脉血检测TAP凝聚物面积。... 详细信息

目的探讨乳腺癌中肿瘤异常糖链糖蛋白(tumor abnormal protein,TAP)水平与乳腺癌分子分型、临床病理特征的关系,分析TAP在乳腺癌筛查、诊断和预后中的价值。方法收集357例乳腺癌患者的临床资料,采集患者肘部静脉血检测TAP凝聚物面积。运用免疫组化EnVision两步法分析AR、ER、PR、HER2、p53、Ki67等表达,应用FISH检测HER2基因,分析TAP表达与乳腺癌临床病理特征、分子分型和临床分期的关系,并复习相关文献。结果357例乳腺癌患者中,TAP阴性9例(2.52%),TAP弱阳性36例(10.08%),TAP强阳性312例(87.40%),TAP阳性率为97.48%。免疫表型:AR阳性321例、阴性36例,ER阳性256例、阴性101例,PR阳性214例、阴性143例,HER2强阳性98例、弱阳性214例和阴性45例,p53阳性146例、阴性211例,Ki67增殖指数≥20%者276例、<20%者81例。FISH法:155例乳腺癌免疫组化HER2(2+)患者行FISH检测,其中140例阴性,15例阳性。≥50岁患者TAP表达水平明显高于<50岁患者(P<0.05),Ki67增殖指数高表达者的TAP表达水平高于Ki67低表达者(P<0.05)。不同分子分型乳腺癌患者的TAP表达差异有统计学意义(P<0.05);三阴型乳腺癌患者的TAP表达高于非三阴型患者(P<0.05),Luminal B型患者的TAP表达高于非Luminal B型患者(P<0.05);不同临床分期的乳腺癌患者TAP表达差异有统计学意义(P<0.05),在乳腺癌中TAP表达水平与临床分期呈正相关。结论TAP检测可提高乳腺癌诊断准确率,与乳腺癌患者生存率和预后有相关性。

关键词：乳腺肿瘤分子分型肿瘤异常糖链糖蛋白临床病理特征

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A New Model for Correlation between the Marine Benthic Oxygen Isotope and Red Clay Magnetic Susceptibility on the Chinese Loess Plateau

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Acta Geologica Sinica(English Edition) 2017年第3期91卷 1163-1164页

作者： GONG Hujun zhang Rui zhang yunxiang YUE Leping Institute of Cenozoic Geology and Environment State Key Laboratory of Continental DynamicsDepartment of GeologyNorthwest University

Objective Aeolian sediments on the Chinese Loess Plateau contain some of the best continental archives of palaeoclimate change in the Late Cenozoic. The consensus that alternating MS in loess-paleosols in China was due to the strengthening and weakening of the East Asian palaeomonsoon provides an excellent climate record when correlated with global ice volume. Significantly, new basal dates from the red clay underlying the loess-paleosol sequence indicate that wind-blown dust began to accumulate on the Chinese Loess Plateau at least 22 million years ago. There are differences of opinion,

关键词： ODP MS of from on A New Model for Correlation between the Marine Benthic Oxygen Isotope and Red Clay Magnetic Susceptibility on the Chinese Loess Plateau for

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