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Local adaptive segmentation algorithm for 3-D medical image based on robust feature statistics

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Science China(Information Sciences) 2014年第10期57卷 158-169页

作者： ZHUO ZiHan zhai weiming LI Xin LIU LingLing TANG JinTian Key Laboratory Particle & Radiation Imaging Ministry of Education Department of Engineering PhysicsTsinghua University State Key Laboratory of Intelligent Technology and Systems National Laboratory for Information Science and Technology Department of Computer Science and Technology Tsinghua University Department of Medical Imaging Tianjin Medical University

Medical image segmentation is of pivotal importance in computer-aided clinical diagnosis. Many factors, including noises, bias field effect, local volume effect, as well as tissue movement may affect the medical image, thus causing blurring or uneven characteristics when forming a picture. Such quality defects will inevitably impair the gray-scale difference between adjacent tissues and lead to insufficient segmentation or even leakage during tissue or organ segmentation. In the present investigation, a local adaptive segmentation algorithm for 3-D medical image based on robust feature statistics(LARFS) was proposed. By combining segmentation algorithm principles for traditional region growing(RG) and robust feature statistics(RFS), the location and neighborhood image information of input seed point can be comprehensively analyzed by *** show that, for different segmentation objects, under controlling the input parameter of growing factor within certain range, LARFS segmentation algorithm can adapt well to the regional geometric shape. And because the robust feature statistics is applied in the contour evolution process, LARFS algorithm is not sensitive to noises and not easily influenced by image contrast and object topology. Hence, the leakage and excessive segmentation effects are ameliorated with a smooth edge, and the accuracy can be controlled within the effective error range.

关键词： medical image adaptive segmentation region growing robust feature statistics contour evolution

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热籽介导磁感应热疗稳态温度场仿真

清华大学学报（自然科学版） 2014年第5期54卷 638-642,648页

作者：卓子寒王婕翟伟明王亨唐劲天清华大学工程物理系、粒子技术与辐射成像教育部重点实验室北京100084

热籽介导肿瘤磁感应热疗前,为确定有效治疗区域及防止正常组织热损伤,需要建立三维治疗模型,进行温度分布的数值计算。该文采用毫米级的铁磁热籽作为植入材料,对其升温和传热过程进行空间数学模型建立,使用有限体积法对生物传热方程进... 详细信息

热籽介导肿瘤磁感应热疗前,为确定有效治疗区域及防止正常组织热损伤,需要建立三维治疗模型,进行温度分布的数值计算。该文采用毫米级的铁磁热籽作为植入材料,对其升温和传热过程进行空间数学模型建立,使用有限体积法对生物传热方程进行求解,研究不同热籽排布状态下的三维温度稳态分布情况,且在此基础上针对不同血液灌注率下磁感应热疗的组织温度分布和有效热疗区域进行了分析。研究表明:不同热籽排布对治疗温度分布影响较大,选用合适的热籽排布方案可以保证磁感应热疗良好的适形性;此外,血液灌注率较大的生物组织会显著降低治疗温度分布,在术前计划制定时应当综合考虑。该文结果对于制定合理的磁感应热疗术前计划、预测靶区热籽空间排布和有效治疗区域具有一定参考意义。

关键词：铁磁热籽磁感应热疗稳态温度分布有限体积方法三维仿真

快堆带绕丝棒束组件低雷诺数下的水力特性分析

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原子能科学技术 2019年第8期53卷 1424-1432页

作者：程道喜齐晓光杜开文翟伟明中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究部

低雷诺数(Re)流动存在于正常运行或事故停堆工况的各类组件中,对于快堆的安全运行具有重要意义。利用CFX程序对低Re下的中国实验快堆不同类型的带绕丝棒束组件的水力特性进行了分析。结果表明,通过利用1个螺距的带绕丝棒束组件计算得到... 详细信息

低雷诺数(Re)流动存在于正常运行或事故停堆工况的各类组件中,对于快堆的安全运行具有重要意义。利用CFX程序对低Re下的中国实验快堆不同类型的带绕丝棒束组件的水力特性进行了分析。结果表明,通过利用1个螺距的带绕丝棒束组件计算得到的低Re下的水力特性与实验结果以及Engel关系式符合较好。通过利用4个螺距的带绕丝棒束组件计算结果表明,绕丝产生的横向流动使组件6个壁面上压力分布有所不同,但在流动充分发展时,每个面轴线方向的压降按螺距均匀分布,从而进行带绕丝棒束组件水力特性测量时,需在组件同一面上按照整数倍螺距来布置测点,才能避免由于横向流动对测量带来的影响。

关键词：中国实验快堆带绕丝棒束低雷诺数水力特性

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激光诱导间质热疗中血流冷却效应的模拟

清华大学学报（自然科学版） 2005年第12期45卷 1688-1691页

作者：高翔段玉生翟伟明高上凯清华大学生物医学工程系北京100084 清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084 清华大学计算机科学与技术系北京100084

为研究激光诱导间质热疗过程中血管冷却对于生物组织内温度场和损伤度的影响,建立了包含单根血管的双层模型。由M on te C arlo模拟方法得到组织内的激光能量分布,采用有限差分法求解Pennes生物传热方程和血流换热能量方程得到组织内温... 详细信息

为研究激光诱导间质热疗过程中血管冷却对于生物组织内温度场和损伤度的影响,建立了包含单根血管的双层模型。由M on te C arlo模拟方法得到组织内的激光能量分布,采用有限差分法求解Pennes生物传热方程和血流换热能量方程得到组织内温度场,通过A rrhen ius速率过程方程得到组织损伤度。利用此模型,比较研究了不同血管情况下组织的温度场和损伤度。模拟结果表明,血管直径及血流速度是影响热疗中血管附近组织温度场和损伤度的重要因素。在模拟的5W功率条件下,当血管直径大于1mm时,如果仍采用与无血管情况下相同的治疗方案将可能导致无法完全杀死肿瘤而使热疗失去疗效。

关键词：肿瘤生物传热血管激光诱导间质热疗 Monte Carlo模拟 Arrhenius方程

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核级阀门流体阻断试验技术研究

原子能科学技术 2018年第11期52卷 2013-2019页

作者：齐晓光程道喜翟伟明杨兵毕可明王炜中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究部北京102413

在试验装置上开展了压水堆运行参数范围内动力驱动阀门的流体阻断试验研究和止回阀的动态逆流与静态逆流试验研究。试验结果表明:开展动力驱动阀门流体阻断试验时,在设施能力不足的情况下可将阀门开启度适当减小,也能验证阀门阻断流体... 详细信息

在试验装置上开展了压水堆运行参数范围内动力驱动阀门的流体阻断试验研究和止回阀的动态逆流与静态逆流试验研究。试验结果表明:开展动力驱动阀门流体阻断试验时,在设施能力不足的情况下可将阀门开启度适当减小,也能验证阀门阻断流体的能力;止回阀静态逆流试验相较于动态逆流试验能更苛刻地考验止回阀的阻断性能。本文结果可为开展同类验证试验在试验方法的选取上提供依据。

关键词：压水堆运行参数流体阻断试验动力驱动阀门止回阀

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纳米NiWO_4硫化行为的实验研究

石油学报（石油加工） 2017年第5期33卷 849-857页

作者：翟维明李会峰张乐李明丰中国石化石油化工科学研究院北京100083

采用固相反应法和共沉淀法,通过改变水热处理温度和时间制备了一系列纳米NiWO_4,考察了不同条件下制备的纳米NiWO_4的硫化行为。分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、程序升温硫化(TPS)、N2吸附-脱附(BET)、高分辨透射电镜(HRTEM)和... 详细信息

采用固相反应法和共沉淀法,通过改变水热处理温度和时间制备了一系列纳米NiWO_4,考察了不同条件下制备的纳米NiWO_4的硫化行为。分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、程序升温硫化(TPS)、N2吸附-脱附(BET)、高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对硫化实验前后的样品进行了表征。结果表明,随着水热处理温度的升高或时间的延长,纳米NiWO_4晶粒逐渐长大;TPS结果发现,在硫化过程中晶粒较小的纳米NiWO_4仅在低温区间出现H_2S吸收峰,晶粒较大的纳米NiWO_4在低温区间和高温区间均出现H_2S吸收峰,而晶粒尺寸增大后对扩散的影响是出现不同硫化行为的主要原因。

关键词：纳米NiWO4 水热处理硫化行为晶粒尺寸程序升温硫化(TPS)

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加氢催化剂器外真硫化技术开发与工业应用

石油学报（石油加工） 2021年第6期37卷 1258-1266页

作者：刘锋翟维明李明丰晋超习远兵中国石化石油化工科学研究院北京100083

分别采用不同硫化方法制备器外真硫化态加氢催化剂,采用XPS、HRTEM、C-S分析等方法对催化剂结构进行表征,并对器外真硫化态催化剂脱硫活性进行评价,筛选优异的真硫化方法;对硫化后的催化剂进行表面钝化,开发了加氢催化剂器外真硫化技术... 详细信息

分别采用不同硫化方法制备器外真硫化态加氢催化剂,采用XPS、HRTEM、C-S分析等方法对催化剂结构进行表征,并对器外真硫化态催化剂脱硫活性进行评价,筛选优异的真硫化方法;对硫化后的催化剂进行表面钝化,开发了加氢催化剂器外真硫化技术,并将器外真硫化态加氢催化剂进行工业应用。结果表明,采用器外真硫化技术制备的真硫化态催化剂的硫含量和金属硫化度更高,碳含量更低,脱硫活性优于器内硫化催化剂。器外真硫化态催化剂的工业应用结果表明,器外真硫化技术对不同类型加氢催化剂的普适性强,采用器外真硫化态催化剂开工可为企业节省开工时间、简化开工流程、减轻环保压力、降低安全风险、减少开工费用,并提高企业经济效益。

关键词：加氢催化剂安全与环保器内硫化器外真硫化

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基于影像引导的计算机辅助肝癌微波消融

计算机研究与发展 2011年第2期48卷 281-288页

作者：翟伟明盛林宋亦旭赵雁南王宏贾培发清华大学计算机科学与技术系智能技术与系统国家重点实验室北京100084 清华信息科学与技术国家实验室北京100084 清华大学玉泉医院肿瘤消融中心北京100049

为了方便临床医生使用医学影像进行手术的规划和引导,提出了一种新颖的计算机辅助肝癌微波消融手术方法.采用基于GPU加速的三维可视化技术实时重构影像的三维模型,显示出患者器官的解剖关系;采用基于生物传热学的三维热场计算技术,规划... 详细信息

为了方便临床医生使用医学影像进行手术的规划和引导,提出了一种新颖的计算机辅助肝癌微波消融手术方法.采用基于GPU加速的三维可视化技术实时重构影像的三维模型,显示出患者器官的解剖关系;采用基于生物传热学的三维热场计算技术,规划手术路径及消融设备的作用时间和功率.经过大量的临床应用以及手术影像对比,表明该方法能够有效计算消融手术的作用效果,并在手术的引导过程中发挥了重要的作用,提高了手术的临床精度和效果.

关键词：计算机辅助手术微波消融手术计划三维重构热场模拟

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肿瘤磁感应治疗计划系统适形热疗方法

清华大学学报（自然科学版） 2014年第6期54卷 706-710页

作者：卓子寒翟伟明蔡东阳王婕张晓冬唐劲天清华大学工程物理系粒子技术与辐射成像教育部重点实验室北京100084

磁感应热疗在临床实施时,需要达到适形杀灭肿瘤和保护正常组织的治疗目标,因此要求在术前治疗计划系统中对靶区的温度分布情况进行数值模拟,以指导医生制定合适的治疗计划,确保治疗的安全性和有效性。该文基于VTK/ITK等医学影像开源算... 详细信息

磁感应热疗在临床实施时,需要达到适形杀灭肿瘤和保护正常组织的治疗目标,因此要求在术前治疗计划系统中对靶区的温度分布情况进行数值模拟,以指导医生制定合适的治疗计划,确保治疗的安全性和有效性。该文基于VTK/ITK等医学影像开源算法工具包,采用医学CT影像3维重建数据场信息,对磁感应热疗过程中治疗区域内的肿瘤及其周围组织进行可视化和适形分割,以确立治疗靶区和植入热籽;基于电磁学和生物传热学的理论方法,以及肿瘤内的适形热籽排布方案,对治疗时热籽磁热效应产生的能量场分布和热量扩散形成的温度场分布进行理论建模和仿真;并将适形热疗方法实际应用于肿瘤磁感应热疗计划系统中。结果表明:磁感应治疗计划系统的适形热疗方法可以辅助医生直观地分割肿瘤和组织器官,进而准确计算靶区的温度场分布,制定合理的适形热疗计划。

关键词：肿瘤热疗磁感应治疗术前计划建模仿真