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应用于ET成像的肺部电导率特性研究

应用于ET成像的肺部电导率特性研究

作者：赵愉天津大学

学位级别：硕士

肺癌发生于支气管黏膜上皮,近50年来肺癌的发病率显著增高,在欧美工业发达国家和我国的一些工业大城市中,在男性所患的恶性肿瘤疾病中肺癌发病率已居首位,在女性人群中其发病率也迅速增高,占女性常见恶性肿瘤的第2位或第3位。肺癌成为... 详细信息

肺癌发生于支气管黏膜上皮,近50年来肺癌的发病率显著增高,在欧美工业发达国家和我国的一些工业大城市中,在男性所患的恶性肿瘤疾病中肺癌发病率已居首位,在女性人群中其发病率也迅速增高,占女性常见恶性肿瘤的第2位或第3位。肺癌成为危害人类生命健康的一种主要疾病。目前已经应用于临床诊断的医学影像技术有CT扫描、MRI等。CT扫描具有成像速度快、图像清晰等特点,在临床诊断中得到了广泛的应用。而ET技术由于安全性高、无损伤等特点,有望成为临床诊断的有效措施。结合CT图像研究人体肺部组织的电导率特性,可以为ET成像提供先验信息。本文的主要工作内容如下:1.从天津医科大学总医院获取天津市2014-2015年共81例有电导率信息的肺癌患者资料,并记录天津市环境监测中心发布的天津市15个观测站的空气污染物含量。利用MySQL数据库以及前后端技术构建了数据查询筛选的spa应用,更加方便、快捷的进行数据的存储、查询与修改。2.介绍人体肺部组成及肺部电导率特性变化原理,对已有的数据进行分析处理,利用MATLAB建立分析模型,对肺部电导率参数的分布进行可视化研究。按照有无CT图将病例数据分为两部分:有CT图部分将模型中的目标像素点按照测得的电导率赋值;无CT部分局部电导率的分配是由病例中所显示的癌变组织所在肺叶的中心衰减来处理的。在MATLAB中进行仿真,采用插值绘制方法大致描述人体阻抗分布,并用体绘制方法进行肺部模型三维重建。3.分别针对Tikhonov正则化算法和FCM-EIT算法中边界测量电压利用率低及未能充分考虑到将现有生物组织电导率信息作为先验值等方面提出优化方法,旨在改进该算法的成像精度,提高其在可视化领域的应用潜力。

关键词：肺癌数据处理电导率特性 ET成像算法

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栝楼籽粒的物理机械特性研究

栝楼籽粒的物理机械特性研究

作者：黄会明浙江大学

学位级别：硕士

栝楼有较大的药用价值和经济价值,栝楼籽粒物理机械特性的研究有很大的研究意义与社会经济效益,不但可为栝楼籽粒的采收、加工、贮运、分级、包装及检测等各种相关处理机械和设施的合理、可靠的设计提供理论依据,而且在栝楼新品的开发... 详细信息

栝楼有较大的药用价值和经济价值,栝楼籽粒物理机械特性的研究有很大的研究意义与社会经济效益,不但可为栝楼籽粒的采收、加工、贮运、分级、包装及检测等各种相关处理机械和设施的合理、可靠的设计提供理论依据,而且在栝楼新品的开发、品质的评定及质量控制等方面提供新的方法和途径。本课题利用现有的仪器设备与自制的试验装置,对不同含水率栝楼籽粒的基本物理参数、光学特性、压缩特性、散粒特性以及电导率特性进行了测定,分析了各种物理机械特性随含水率的变化规律,建立了各种物理机械特性与含水率之间的相关关系,并对其机理进行了探讨;同时,分析了试验因素对各种物理机械特性的影响显著性。主要研究结论如下: 1 栝楼籽粒的基本物理特性研究对不同含水率栝楼籽粒的各种基本物理参数进行了测定,栝楼籽粒含水率范围为6.67%～38.76%（w.b.）。研究表明,1)栝楼籽粒的三轴算术平均径、几何平均径与含水率之间存在较好的线性相关性,相关系数分别为R=0.855与R=0.822。但栝楼籽粒在含水率为30.71%（w.b.）时,各尺寸数值达到最大;2)在各种含水率下,籽粒的球度球度变化不大;3)栝楼籽粒的籽粒密度、千粒重与含水率之间存在显著的线性相关,随着含水率增大而增加,相关系数分别为R=0.988与R=0.999;4)栝楼籽粒的单粒体积、表面积与含水率之间存在较显著的线性相关,相关系数R=0.92与R=0.878;但在含水率为30.71%（w.b.）时,栝楼籽粒的单粒体积、表面积为最大;5)栝楼籽粒的容积密度、孔隙率与含水率之间存在显著的非线性相关,符合一元二次多项式回归,决定系数分别为R=0.99与R=0.985。 2 栝楼籽粒的压缩特性研究对不同含水率的栝楼籽粒沿X轴、Y轴与Z轴进行压缩。研究表明,1)轴向压缩时,载荷随着变形量的增加而增大;当栝楼籽粒的外壳在载荷作用下破裂,其载荷达到最大,随后压缩载荷急剧减少;2)栝楼籽粒沿X轴、Y轴、Z轴压缩时所得到的破坏变形量与含水率之间存在显著的线性相关,随着含水率的增大而增大,相关系数R分别为0.965、0.988与0.936;3)在各种含水率下,栝楼籽粒的破坏力、破坏能与刚性量沿X轴压缩最大,沿Y轴压缩最小;沿X轴、Y轴、Z轴压缩所需的破坏力与含水率之间存在显著的非线性相关,符合一元二次多项式回归,决定系数R分别为0.986、0.958与0.97;沿X轴、Y轴、Z轴压缩所需的破坏能与含水率之间存在显著的非线性相关,符合一元二次多项式回归,决定系数R分别为0.986、0.952与0.95;沿X轴、Y轴、Z轴压缩时籽粒的刚性鼙与含水率之间存在显著的非线性相关,符合一元二次多项式回归,决定系数R分别为0.979、0.979与0.954;4)籽粒破坏力、破坏变形量的复因素方差分析表明,含水率间、压缩方向间以及含水率与压缩方向的交互作用的差异达到极显著水平;5)表观检查发现,栝楼籽粒在各种含水率下,沿X轴、Y轴方向压缩,外壳破裂后其果仁不会破碎;而沿Z轴方向压缩,当栝楼籽粒含水率较高时,外壳破裂后容易引起籽仁的破碎。 3 栝楼籽粒的散粒特性研究对各种含水率的栝楼籽粒的静滑动摩擦角、动滑动摩擦系数、休止角进行了测定。研究表明,1)在不锈钢板、木板（或胶合板）与橡胶板上,栝楼籽粒静滑动摩擦角、动滑动摩擦系数以及休止角随着含水率的增大,先逐渐增大,在含水率为22.69%（w.b.）时数值达到最大,随后又逐渐下降;2)各种含水率的栝楼籽粒,静滑动摩擦角、动滑动摩擦系数以及休止角在橡胶板上最大,木板（或胶合板）次之,而在

关键词：栝楼籽基本物理特性压缩特性散粒特性光学特性电导率特性

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酸雨蚀变下云南红土的宏微观特性及机理研究

酸雨蚀变下云南红土的宏微观特性及机理研究

作者：张浚枫昆明理工大学

学位级别：硕士

根据云南酸雨特点配制模拟酸雨溶液,考虑硝酸含量、pH值两个因素,采用浸泡、干湿循环的试验方法,研究常硝酸比例酸雨、变硝酸比例酸雨作用下云南红土抗剪特性的变化,与此同时运用强度蚀变系数、平均强度蚀变系数比较常硝酸比例酸雨、变... 详细信息

根据云南酸雨特点配制模拟酸雨溶液,考虑硝酸含量、pH值两个因素,采用浸泡、干湿循环的试验方法,研究常硝酸比例酸雨、变硝酸比例酸雨作用下云南红土抗剪特性的变化,与此同时运用强度蚀变系数、平均强度蚀变系数比较常硝酸比例酸雨、变硝酸比例酸雨作用下红土蚀变系数的差异,最后对酸雨—红土间的作用机理进行分析。常硝酸比例酸雨试验结果表明:酸雨浸泡(干湿循环)降低了红土的抗剪强度及其指标。酸雨pH越小,浸泡时间(干湿循环次数)越大,红土抗剪强度折减越多;红土的抗剪强度及其指标随pH值增大而波动增大,质量随pH值增大而减小;浸泡第1d(干湿循环第1f)时,红土抗剪强度及其指标折减幅度最大,之后随浸泡时间(干湿循环次数)的增加而波动变化,质量随浸泡时间(干湿循环次数)增加而波动减小。变硝酸比例酸雨试验结果表明:变硝酸比例酸雨浸泡(干湿循环)降低了红土的抗剪强度。抗剪强度随硝酸比例的增加而波动增大;抗剪强度随酸雨pH减小而降低;抗剪强度随浸泡时间(干湿循环次数)的增加而波动减小;质量随硝酸比例的增加而波动增加。蚀变系数表明:红土抗剪强度的变化可用强度蚀变系数、平均强度蚀变系数表示;平均强度蚀变系数与垂直压力200、300kPa条件下的强度蚀变系数相近,可用200、300kPa下的强度蚀变系数代替平均强度蚀变系数。微结构试验结果表明:浸泡5d(干湿循环5f)时红土颗粒排列较为密实、孔隙较少,红土的抗剪强度较强,浸泡1、9d(干湿循环1、9f)时红土颗粒排列较为松散、孔隙较多,红土的抗剪强度较弱。孔隙比在浸泡5d(干湿循环5f)时较小,红土的孔隙较少,红土颗粒排列较紧密,其抗剪强度、强度蚀变系数都较大;浸泡1、9d(干湿循环1、9f)时较大,此时红土的孔隙比较多,红土颗粒排列较疏松,红土密实程度较低,其抗剪强度、强度蚀变系数都较低。电导率试验结果表明:电导率在浸泡5d(干湿循环5f)时较大,此时红土内部晶体含量较多,其密实程度较高,抗剪强度、强度蚀变系数都较大;浸泡1、9d(干湿循环1、9f)时,红土电导率较小,此时红土内晶体含量较少,孔隙较大,密实程度较低,其抗剪强度、强度蚀变系数都较低。酸雨—红土间的作用机理:将酸雨浸泡下酸雨—红土相互作用归结为:渗胀软化、蚀变、凝胶、蚀析、蚀换等作用,将酸雨干湿循环下酸雨—红土相互作用归结为:增湿、脱湿、干湿循环三个过程。这些过程主要发生水软化、水蚀变、酸蚀变、胶体生成、胶体破坏、生成物的结晶、生成物的迁出等。

关键词：常硝酸比例酸雨变硝酸比例酸雨剪切特性强度蚀变系数微结构特性电导率特性作用机理

干湿循环下云南红土的剪切特性及土-水特性研究

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干湿循环下云南红土的剪切特性及土-水特性研究

作者：程富阳昆明理工大学

学位级别：硕士

本文针对云南地区红土愈发严重的干湿循环问题,以云南红土为研究对象,以干湿循环为控制条件,以不同影响因素下红土的宏微观特性为基础,结合理论分析,研究干湿循环条件下饱和红土的剪切特性、非饱和红土的土-水特性及土-水作用机理,对于... 详细信息

本文针对云南地区红土愈发严重的干湿循环问题,以云南红土为研究对象,以干湿循环为控制条件,以不同影响因素下红土的宏微观特性为基础,结合理论分析,研究干湿循环条件下饱和红土的剪切特性、非饱和红土的土-水特性及土-水作用机理,对于有效解决红土地区日益严重的灾害问题具有重要意义。饱和红土的三轴剪切试验表明:随干湿循环次数和干湿循环幅度增加,饱和红土的应变软化现象增强,剪切峰值及其剪切破坏应变、黏聚力和内摩擦角、电导率都减小,初始变形模量、孔压峰值增大,微结构受损程度加深:结构变松散,红土颗粒破碎,孔隙变分散。随初始干密度增大,饱和红土的剪切峰值、初始变形模量、黏聚力和内摩擦角、电导率都增大,剪切破坏应变、孔压峰值减小,微结构受损程度减轻:结构变紧密,孔隙明显变小、变少。初始干密度对饱和红土剪切特性的影响最明显,干湿循环次数次之,干湿循环幅度的影响最小。随排水条件UU、CU、CD依次变化,饱和红土的应变软化现象越显著,剪切峰值、剪切破坏应变、初始变形模量、电导率都增大,黏聚力大小为:cuu>ccu≈ccd≈0,内摩擦角大小为:φcd>φcu>φuu≈0,有效黏聚力大小为:c’uu>c’cu≈c’cd≈0,有效内摩擦角大小为:φ’cd≈φ’cu>φ’uu≈0,孔压峰值大小为:uf,uu>uf,cu>uf,cd=0,微结构受损程度减轻:整体结构变密实,孔隙减少。非饱和红土的土-水特性试验表明:随初始干密度增大,红土的进气值增高,脱水及吸水斜率、残余含气量减小,残余含水量、电导率增大,微结构呈现出结构更密实、孔隙减少的特征。随初始含水率增大,红土的进气值降低,脱水斜率、电导率增加,微结构表面形态从粒状向板状转变,红土颗粒轮廓及孔隙边缘越模糊。随预固结压力增大,红土的进气值增高,脱水斜率减小,残余含水量、电导率增加,微结构受损程度减轻:结构越密实,微观界面越平整,红土颗粒排列越规则且轮廓越模糊。随粒径增加,饱和后红土的含水率增加,进气值降低,脱水及吸水斜率、残余含气量增加,残余含水量减小,电导率先增加后减小,微结构受损程度加深:微观界面越起伏不平,颗粒排列越不规则,孔隙越大且不均匀。干湿循环过程中存在滞后现象,粒径比干密度的影响更明显。初始干密度、预固结压力、粒径(d=0.5mm除外)不同时可统一采用幂函数作为云南红土的土-水特性拟合模型,初始含水率不同时采用线性函数。干湿循环下饱和红土与水的作用:包括脱湿过程中水的逃逸作用、红土颗粒的吸附作用、红土体的硬化作用及收缩作用和吸湿过程中水的楔入作用、润滑作用、软化作用及红土体的膨胀作用,干湿循环过程中上述作用不断加深加剧,严重损伤了红土体的微结构,红土导电能力也不断改变,最终改变了饱和红土的剪切特性。干湿循环下非饱和红土与水的作用除了与上述作用有关以外,还与毛细作用、气相的流动作用和扩散作用关系紧密,最终体现在基质吸力与含水率的变化关系中。

关键词：干湿循环云南红土剪切特性土-水特性微结构特性电导率特性土-水作用机理