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作者：蒙恬华东师范大学

学位级别：硕士

工作同盟是咨询过程中为共同参与有目的的工作,咨询师和来访者建立的合作关系,包括咨询师和来访者双方对治疗目标和任务的共同认可和投入程度;双方产生的积极的情感联结强度。以往研究发现,咨询师和来访者在心理咨询中能够产生行为同步... 详细信息

工作同盟是咨询过程中为共同参与有目的的工作,咨询师和来访者建立的合作关系,包括咨询师和来访者双方对治疗目标和任务的共同认可和投入程度;双方产生的积极的情感联结强度。以往研究发现,咨询师和来访者在心理咨询中能够产生行为同步,然而这类行为同步的神经机制尚不清楚。最近的研究证据表明,这类普遍的同步与脑间同步有关,并可能有助于积极的工作同盟的建立。为解决上述问题,本研究采用基于功能性近红外光谱成像的超扫描技术同时记录心理咨询过程中咨询师和来访者的大脑活动,试图阐明脑间同步与工作同盟之间的关系。实验一探讨了首次心理咨询中工作同盟的建立。实验中34名被试作为来访者随机分配到心理咨询组和普通聊天组,他们与3名女性专业心理咨询师的其中1名进行40分钟一对一的心理咨询或者普通聊天。结果发现与聊天组相比,咨询组建立了更高的工作同盟水平,同时咨询师和来访者之间在右侧颞顶联合区产生了更强的脑间同步,该脑间同步也与工作同盟的情感联结维度有着显著的正相关。实验一的结果说明首次心理咨询能成功建立工作同盟,咨询师和来访者建立的工作同盟与脑间同步存在密切的联系。实验二在实验一的基础上探讨了咨询师经验水平对首次心理咨询中工作同盟的影响。实验招募了咨询经验不足一年的5名新手咨询师和咨询经验在五年以上的3名专家咨询师,并将30名来访者被试随机分配到新手咨询师组和专家咨询师组,与咨询师进行40分钟的心理咨询。结果发现,与新手组相比,专家组能够建立更强的工作同盟,同时伴随着右侧颞顶联合区和额顶区域产生更强的脑间同步,咨询师既能更好地预测也能更好地追随来访者的大脑活动,专家组中咨询师追随来访者脑活动在颞顶联合区产生的脑间同步与工作同盟的目标一致性维度相关。实验二的结果说明咨询师的经验水平调节了首次咨询中工作同盟建立的强度及相应的神经活动,专家咨询师使用脑间同步建立了更强的工作同盟。综上所述,本研究结果表明首次心理咨询中,咨询师和来访者能建立良好的工作同盟,并且位于颞顶联合区的脑间同步的出现标志着工作同盟的建立。而相较于新手咨询师,来访者会与专家咨询师建立更强的工作同盟,产生更大的脑间同步;专家咨询师与来访者的脑间同步能预测工作同盟建立的强度。本研究借助超扫技术揭示了心理咨询中的咨询师和来访者的脑间同步能预测工作同盟的建立,咨询师的经验(专家vs.新手)会调节上述脑间同步对工作同盟的预测,促进了工作同盟内在机制的理解。

关键词：心理咨询工作同盟脑间同步咨询经验近红外成像

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皮下穿刺静脉检测算法研究

皮下穿刺静脉检测算法研究

作者：田媛媛重庆邮电大学

学位级别：硕士

静脉穿刺是临床医学上最基本的医疗手段,同时,静脉穿刺的作业场景多、时间不固定,穿刺成功率主要依赖医护人员的个人经验,但目前没有在可移动设备上对静脉进行检测定位的相关研究,因此迫切需要开发一种利用图像处理、计算机视觉、深度... 详细信息

静脉穿刺是临床医学上最基本的医疗手段,同时,静脉穿刺的作业场景多、时间不固定,穿刺成功率主要依赖医护人员的个人经验,但目前没有在可移动设备上对静脉进行检测定位的相关研究,因此迫切需要开发一种利用图像处理、计算机视觉、深度学习等先进技术的静脉穿刺辅助设备,实现最佳穿刺血管的快速精准定位。首先,详细阐述了静脉穿刺辅助设备的发展现状以及静脉检测技术,以及基于近红外成像技术的原理和近红外静脉图像的成像特点,研究了近红外静脉图像的预处理方法,并且对比分析了常用的目标检测方法。其次,设计了一套近红外静脉成像嵌入式系统,随机采集了80名实验对象的左右手手背静脉图像,经预处理和感兴趣区域(Region of Interest,ROI)提取后建立了手背静脉图像的数据库,并按7:3将数据库划分为训练集和测试集,随后进行标注和数据增强。再次,详细研究了Faster RCNN,YOLOv3和YOLO Nano三种目标检测算法的网络结构,在自建数据集上训练并不断优化网络参数,随后在提出的嵌入式设备上进行了测试,并且使用了平均准确率(Average Precision,AP)、参数量和检测时间等评价指标,结果表明YOLO Nano网络模型在检测速度上具有明显优势,但其检测准确率有待提升。为了进一步提升算法的准确率和检测速度,提出了一种改进的YOLO Nano网络模型,具体的措施包括:1)通过裁剪网络结构来减小模型大小;2)通过优化卷积通道数量进一步减少计算量;3)引入空洞空间金字塔池化(Atrous Spatial Pyramid Pooling,ASPP)结构提升模型的特征表达能力;4)缩减输出尺度以适应检测目标的尺寸,提升检测速度。最后,对改进的YOLO Nano网络模型在手背静脉检测系统中进行了测试和综合分析。结果表明:改进后的YOLO Nano的AP达到了93.23%;网络模型大小仅为3.4 M,检测耗时仅需542.254 ms,相比其它网络都有着明显的提升。改进后的YOLO Nano不仅提升了检测准确率而且有更高的检测效率,能够在嵌入式设备上实现穿刺静脉的快速准确检测与定位。

关键词：深度学习静脉检测 YOLO Nano 近红外成像嵌入式设备

氧化铁纳米复合材料制备及其双模成像引导化学光疗及免疫治疗三阴性乳腺癌的研究

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氧化铁纳米复合材料制备及其双模成像引导化学光疗及免疫治疗三阴...

作者：关秀红广州医科大学

学位级别：硕士

研究背景及目的:由于三阴性乳腺癌(Triple Negative Breast Cancer,TNBC)缺乏雌激素受体(Oestrogen Receptor,ER)、孕激素受体(Progesterone Receptor,PR)和人类表皮生长因子受体-2(Human Epidermal Growth Factor Receptor-2,HER2)的表达,对临床常规激素治疗、抗体治疗不敏感;因此,迫切需要开发新的更为有效的治疗策略。相比于正常组织,癌细胞异常代谢形成特殊肿瘤微环境如微酸、乏氧、高浓度过氧化氢(Hydrogen Peroxide,HO)而过氧化氢酶不足等,这些特点导致手术和放化疗的效果不佳。针对这些特点,我们设计了一种双模式成像纳米复合材料,拟通过对三阴性乳腺癌进行诊断和确定治疗时间窗,结合肿瘤微环境特点利用化学-光疗和免疫系统治疗来抑制肿瘤的生长和转移。研究方法:(1)超顺磁性氧化铁(Superparamagnetic Iron Oxide,SPIONs)基纳米复合材料(SPIO@Nanocomposites,SPIO@NC)的制备与理化表征:首先,采用高温溶剂热分解法合成SPIONs。其次,通过Pluronic P123大分子对SPIONs和IR-780小分子染料的自组装,获得纳米复合材料SPIO@NC。对SPIO@NC纳米复合体系的粒径、Zeta电位及其稳定性进行表征,并测试近红外成像效果及其磁共振成像特性。此外,测定其光热效应、光热转换率、类过氧化物酶及类过氧化氢酶催化活性。(2)细胞体外实验:首先,为了评价SPIO@NC的生物相容性,采用CCK-8试验测定SPIO@NC对细胞的细胞毒性,并通过普鲁士蓝染色、共聚焦显微镜和流式分析术测定细胞对SPIO@NC的摄取效果。然后,测定SPIO@NC对肿瘤细胞的光热杀伤与活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)催化效应。此外,还检测了SPIO@NC在激光照射下对M2型巨噬细胞转化为M1型巨噬细胞的性能。(3)动物体内实验:采用Balb/c小鼠(雌性,6周龄)构建4T1三阴性乳腺癌模型;通过NIR-Ⅱ/MRI双模态成像确定肿瘤部位和药物治疗时间窗,引导激光照射。通过测量经治疗后各组小鼠体重、肿瘤大小的变化,采集小鼠的血液、脾脏及肿瘤组织进行相关免疫细胞及血清细胞因子分析,以评价治疗效果;并测定治疗后小鼠的肝肾功能的血清生化指标,对重要脏器组织的病理切片行H&E染色(Hematoxylin-eosin Staining)以分析SPIO@NC在体内的生物相容性。研究结果:SPIO@NC纳米复合材料具有良好的NIR-Ⅱ和MRI成像效果,并可协助确定激光治疗时间窗,同时具有良好的光热效应,可通过类过氧化物酶和类过氧化氢酶特性催化功能在不同条件下催化HO产生ROS或O,并且,在体外细胞层面实验可以诱导M2巨噬细胞转化为M1巨噬细胞。将其通过尾静脉注射进入荷瘤小鼠体内后,可以通过增强渗透性和滞留(Enhanced Permeability and Retention,EPR)效应在肿瘤部位聚集;在小鼠体内经过激光照射治疗后,有效上调抗肿瘤免疫细胞(M1巨噬细胞和CD8T细胞)及抗肿瘤细胞因子数量,下调促肿瘤免疫细胞(M2巨噬细胞、调节性T细胞和骨髓源性抑制细胞)及促肿瘤细胞因子的数量,共同发挥了出色的抗肿瘤效应,且对小鼠无明显毒副作用。研究结论:我们研制了一种多功能SPIO@NC纳米复合材料,它可以通过NIR-Ⅱ/MRI双模式成像对肿瘤进行诊断定位和确定药物代谢时间窗,引导化学光疗和抗肿瘤免疫治疗,有效地抑制肿瘤生长。这种基于氧化铁的纳米复合材料为癌症的诊疗提供了一种安全、新型、有希望的策略。

关键词：超顺磁性氧化铁纳米粒子纳米酶磁共振成像近红外成像光热治疗免疫治疗

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近红外神经反馈提升个体冲突适应

近红外神经反馈提升个体冲突适应

作者：唐炎程西南大学

学位级别：硕士

面对复杂多变的环境,人经常需要根据环境的变化适时地调整自己的行为,而研究者往往通过研究冲突适应效应来研究个体是如何进行灵活性调整。冲突适应效应指的是,在个体执行一致性任务(例如Stroop任务等)时,在前一试次经历的冲突会使其在... 详细信息

面对复杂多变的环境,人经常需要根据环境的变化适时地调整自己的行为,而研究者往往通过研究冲突适应效应来研究个体是如何进行灵活性调整。冲突适应效应指的是,在个体执行一致性任务(例如Stroop任务等)时,在前一试次经历的冲突会使其在当前试次中更好的解决冲突。冲突适应效应由于其反映了个体面对复杂环境进行灵活调整的能力而受到研究者的广泛关注。但目前较少研究报告冲突适应可否通过已知的训练/干预方法进行提升,这可能是因为冲突适应是一个包含了完全不同认知过程(冲突监测与冲突解决)的复杂认知功能,使得其难以通过传统的方法进行提升(例如认知训练)。近些年来,基于神经影像学的神经反馈技术(neuroimgaing-based neurofeedback)由于其无创性,短周期性及有效性逐渐成为一种受人关注的训练方法。本研究着重考察了基于近红外的神经反馈能否有效提升个体冲突适应能力,同时结合磁共振成像技术,探索神经反馈训练对于个体静息态下脑活动有何影响。研究一旨在考察基于近红外的神经反馈训练可否提升冲突适应能力。在训练前后,实验采用传统的词色Stroop任务作为实验任务考察个体的冲突适应能力,要求被试忽略刺激的字义而对其字色进行按键反应。选择靶脑区时,考虑到冲突适应可能存在潜在的偏侧化现象,实验组包含两种不同的条件,一组以左侧背外侧前额叶为靶脑区,另一组以右侧背外侧前额叶为靶脑区。在训练时,要求被试按照给定的策略对其调节其脑活动,但只有实验组接收真正的反馈信号,对照组的反馈信号源于实验组的活动信号。经过8次的训练,研究发现实验组均能稳定的提升靶点的活动强度,但是只有以前测成绩将左侧背外侧前额叶为靶脑区的实验组区分为高低分组之后,其中低分组的被试经过训练之后显著的提升了个体冲突适应能力,这一结果说明了神经反馈训练确实能提升个体的冲突适应能力,但是仅对表现较差的个体产生了显著作用。不仅如此,该实验同样以因果性的证据说明了左侧背外侧前额叶确实是冲突适应过程中的核心脑区,不过对于右侧背外侧前额叶在冲突适应中的作用,考虑到该实验采用了Stroop任务,由于Stroop任务的加工本身可能存在偏侧化,而与冲突适应的偏侧化无关,故本研究也不能得出结论认为右侧背外侧前额叶并非冲突适应的核心脑区。研究一确认了基于近红外的神经反馈训练对于提升个体冲突适应能力的有效的,故在研究二想结合磁共振成像技术,探索神经反馈训练对于个体脑活动有何影响。为了避免实验范式对于偏侧化的影响,研究二的前后测任务改为Flanker任务对冲突适应能力进行测量,同时加入磁共振成像获得被试静息态下的脑活动数据。训练的设置和实验一相同。实验结果发现,经过训练之后,前测中表现较差的低分组经过训练之后得到了显著的提升,高分组和对照组没有显著变化。同时通过对静息态磁共振数据的分析,本研究发现经过训练后,个体腹侧注意网络和突显网络之间的功能连接得到了加强,腹侧注意网络的度节点度得到了显著提升,通过提取选择基于脑区的ROI,发现背外侧前额叶和脑岛的功能连接也得到了显著的提升,最终基于相关分析发现腹侧注意网络内的功能连接变化及腹侧注意网络和突显网络的功能连接与行为的变化有关。总体来说,基于近红外的神经反馈训练对个体静息态下多个脑网络的活动产生了诸多影响,从静息态角度说明了神经反馈训练对个体的影响及对其行为改变的机制。总体来说,基于近红外的神经反馈训练可以有效的提升个体冲突适应能力,同时给出因果性的证据证明了双侧背外侧前额叶都是冲突适应的核心脑区,不仅如此,通过磁共振成像,本研究发现了神经反馈训练对于注意、认知控制相关的神经网络的活动产生了影响,这为进一步了解神经反馈训练的应用及其机制打下了基础,后续研究可以从多个不同模态探究神经反馈训练对于个体的影响,同时探索神经反馈训练对于不同的认知能力是否都有效用,既可以促进我们对于神经反馈训练机制的理解,也能更好的应用神经反馈训练。

关键词：近红外成像神经反馈背外侧前额叶冲突适应

经济博弈中的人际信任 ——一项基于脑间同步的研究

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经济博弈中的人际信任 ——一项基于脑间同步的研究

作者：朱玉娇华东师范大学

学位级别：硕士

人际信任是指个体积极预期对方行为或意图后愿意被对方损害到某种程度的心理状态,它对启动、建立和维持社会关系至关重要。以往研究者发现人际信任包含认知、情感和意图的成分,研究也推测人际信任出现时,个体间存在大脑活动的同步关联... 详细信息

人际信任是指个体积极预期对方行为或意图后愿意被对方损害到某种程度的心理状态,它对启动、建立和维持社会关系至关重要。以往研究者发现人际信任包含认知、情感和意图的成分,研究也推测人际信任出现时,个体间存在大脑活动的同步关联现象。但人际信任的动态变化及潜在的神经基础仍需深入研究。本研究采用基于功能性近红外成像的超扫描技术同时记录互动双方的大脑活动。首先,在经济博弈中,人际信任是如何建立的呢?在实验一中,研究者招募了27对被试进行10轮信任博弈游戏,每轮游戏中每对被试(投资者和返还者)中的投资者投资金钱给返还者(投资阶段),返还者再返还金钱给投资者(返还阶段),投资者和返还者各自获得该轮收益(总收益阶段)。结果发现:随着任务的进程,投资者对返还者的投资金额逐步增加,并伴随着右侧颞顶联合区脑间同步的增强。相比任务中的投资阶段和返还阶段,该脑间同步增强的现象在总收益阶段最明显。在整个博弈过程中,投资比例的增加(后期的投资比例-前期的投资比例)会影响脑间同步的增强,而返还者返还比例的变化在上述影响过程中起着完全中介作用。实验一说明人际信任建立与脑间同步之间的紧密关联,初步揭示了人际信任的神经基础。在此基础上,人际信任是如何受到互动双方社会情境因素(如地位等级、社会经济地位等)的影响呢?实验二引入了地位等级的操纵(有地位差组17对vs.无地位差组19对)。结果发现:在无地位差组中,人际信任难以建立,也没有发现相应的脑间同步。但是,在有地位差组中,人际信任可以建立,并伴随着右侧颞顶联合区脑间同步的增强。在整个博弈过程中,投资比例的增加和返还比例的变化均能预测脑间同步的增强。实验二说明人际信任的建立及其神经活动会受到社会情境因素的影响。综合实验一和实验二,本论文发现在人际信任的建立过程中会出现位于右侧颞顶联合区的脑间同步,且和两个人的行为信任存在关联。而一个人在面对比自己地位高的人时,会与他之间存在更强的脑间同步,该脑间同步与两个人的行为信任也存在关联,同时高地位的投资者主导了信任博弈过程中博弈双方的关系。研究支持了解释人际信任动态变化的动机归因假说。

关键词：人际信任信任博弈脑间同步地位等级近红外成像

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遮挡和复杂光照条件下鲁棒人脸识别算法研究

遮挡和复杂光照条件下鲁棒人脸识别算法研究

作者：高秀洋山东科技大学

学位级别：硕士

人脸识别是生物特征识别领域的一个重要课题,在安防和身份认证领域得到了广泛的应用。虽然人脸识别技术已经取得了较大的进步,但是目前的人脸识别算法仍然无法克服由于应用环境不可控带来的识别困难。当人脸发生遮挡或出现较大光照变化... 详细信息

人脸识别是生物特征识别领域的一个重要课题,在安防和身份认证领域得到了广泛的应用。虽然人脸识别技术已经取得了较大的进步,但是目前的人脸识别算法仍然无法克服由于应用环境不可控带来的识别困难。当人脸发生遮挡或出现较大光照变化时,识别性能会受到严重影响。为了解决遮挡和复杂光照问题,本文所做的主要工作如下:针对人脸遮挡问题,提出了融合遮挡检测与HOG (Histogram of Oriented Gradient)特征协作表示的人脸识别方法。首先,设计了一种基于HOG特征,主成分分析和支持向量机的遮挡检测方法,根据常见遮挡的分布将人脸分块,在子块上检测遮挡。如果人脸存在遮挡,仅提取非遮挡部分的HOG特征作为人脸的特征表示;如果人脸未发生遮挡,则提取整幅人脸的HOG特征作为人脸的特征表示。最后,利用协作表示对降维后的人脸特征进行分类。在AR和Yale人脸库上进行了测试,对AR人脸库中遮挡图像的平均识别率达到95.2%。对AR和Yale人脸库中发生姿态和表情变化人脸的识别率分别达到97.3%和98.6%。与稀疏表示方法相比,计算复杂度有明显降低。实验结果表明,和现有的主要识别方法相比,该方法对人脸遮挡具有较强的鲁棒性。由于选用了强判别性的特征和高效的分类方法,对非遮挡人脸的识别性能也有一定程度的提升。针对光照变化问题,设计了基于局部二值模式和协作表示分类的近红外人脸识别方法。使用强度高于环境光线的主动近红外光源成像,配合相应波段光学滤片,便可以采集到和环境光照无关的人脸图像,从而避免了光照变化对识别的影响。因为人脸图像亮度会随着人与摄像头的距离不同产生单调变化,所以提取近红外人脸图像的局部二值模式特征以克服这种单调变化,得到完全光照无关的特征表达。最后,采用协作表示方法对降维后的特征进行分类。在PolyU-NIRFD近红外人脸库上进行了测试,识别率达到96.8%,优于其他对比方法。实验结果表明,该方法在近红外人脸的识别上能取得较优的识别性能。

关键词：人脸特征遮挡检测协作表示近红外成像人脸识别

近红外偏振去雾技术在轧线板坯温度分布监测中的应用研究

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近红外偏振去雾技术在轧线板坯温度分布监测中的应用研究

作者：王存钱安徽大学

学位级别：硕士

随着我国冶金行业的不断发展,各个钢铁公司之间的竞争也在日益加剧,提高产品质量同时控制生产成本成为各公司的追求目标。在板坯轧制过程中板坯的温度分布是一个重要的过程参数,因轧制工艺要求,需对板坯不断喷水,从而形成大量的水雾,这... 详细信息

随着我国冶金行业的不断发展,各个钢铁公司之间的竞争也在日益加剧,提高产品质量同时控制生产成本成为各公司的追求目标。在板坯轧制过程中板坯的温度分布是一个重要的过程参数,因轧制工艺要求,需对板坯不断喷水,从而形成大量的水雾,这将使得对板坯温度监测变得不准确。因此去除水雾干扰,实现在板坯生产过程中温度的精准监测对提高产品质量具有重要的意义。本文针对板坯生产过程中存在的水雾干扰的问题,通过近红外偏振技术设计了一套近红外偏振成像系统与改进后的偏振去雾算法相结合,解决了水雾对轧线板坯表面温度分布监测的影响。本文首先从红外成像技术和偏振去雾技术的角度出发,对这两种技术的国内外研究现状进行了调研。然后对红外成像特性和偏振成像特性的相关理论进行了深入分析,总结了近红外波段在大气传输及偏振成像在获取图像细节方面的优势。因此将两者结合起来,实现了对有水雾干扰情况下,红外目标温度的精准测量。具体流程如下:(1)近红外偏振成像系统的设计与实现。该系统通过一次曝光,可以实现在三个探测器上同时获取三个不同角度的偏振图像,具有反应速度快、成像稳定以及应用场景灵活等优点。并根据课题要求对系统的各个组成部分的器件进行比较选型。对系统的偏振器件进行偏振度精准测量以及三个探测器采集的图像进行配准,为后续去雾算法做准备。(2)红外图像偏振去雾算法的设计与实现。对传统的和当前的偏振去雾算法深入研究,并进行实验验证,实验结果表明这些算法确实具有去雾效果,但不符合课题要求。对当前去雾效果最好的斯托克斯算法进行优化,提出了基于偏振角特征参量的偏振去雾算法。(3)近红外偏振成像去雾系统的实验验证。在实验室条件下对板坯生产现场环境进行模拟,以黑体发射炉模拟800-1000℃的板坯,水雾发射器模拟动态水雾环境。在该环境下分别使用近红外偏振成像去雾系统和非偏振红外探测器对黑体炉进行采像处理和温度拟合,将两者测得的温度数据进行对比,相比非偏振红外探测器,近红外偏振成像去雾系统得到的黑体炉中心区域温度的平均绝对误差下降了73.4%,测温精度提高了,有效去除了测温过程中水雾产生的影响。实验结果表明,在模拟板坯生产环境下,近红外偏振去雾技术能够有效提高水雾环境下对板坯测温的精度,有望应用在实际生产中。

关键词：近红外成像偏振去雾温度分布在线监测

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双光束静脉成像系统研制

双光束静脉成像系统研制

作者：张飞武汉大学

学位级别：硕士

人的手部静脉成像技术在静脉穿刺等医学上应用广泛,随着计算机技术发展,其在生物识别领域成为新的技术研究重点之一。常用的单一的透射式和反射式近红外手掌静脉成像技术在不同手掌区域效果不一而使静脉成像效果低,不能有效在临床上使... 详细信息

人的手部静脉成像技术在静脉穿刺等医学上应用广泛,随着计算机技术发展,其在生物识别领域成为新的技术研究重点之一。常用的单一的透射式和反射式近红外手掌静脉成像技术在不同手掌区域效果不一而使静脉成像效果低,不能有效在临床上使用和难以满足特征识别技术的要求,针对这一情况,设计了一种采取反射和透射相结合的双光束成像来获取手部静脉血管图像的系统。本文基于人手的生理结构与光和生物组织的相互作用特点,根据近红外成像原理,创新的提出了一个基于反射法和透射法相结合成像的设计方案,技术思路即分别获取反射和透射两种手掌静脉图像,接着对得到的两静脉图像分别进行信号去噪和增强处理,最后进行图像融合得到清晰度和对比度都优的高质量手静脉血管图。本系统设计分为硬件和软件两大部分。首先,硬件系统由光照系统和图像采集器组成,即反射和透射光源及其对应的硬件控制电路、CCD相机。其中,选用STM32作为电路主控芯片、反透射光源近红外LED波长分别选择810nm和850nm、透射光源是基于近红外接收器模块的自适应光源;其次,软件系统是在VScode软件平台上,使用Python语言基于Open CV和PIL等库进行算法处理。算法主要有基于DCT域和基于中值滤波-形态学滤波结合的去噪、基于YCb Cr空间的肤色识别、基于局部均值-标准差和基于CLAHE算法的图像增强、基于SURF算法的图像配准融合和基于GLCM的质量评估;最后由Py Qt5设计软件界面使软件成型。本文以手静脉的近红外成像原理为基础,设计实现了一个功能完备、反射与透射相结合的双光束手静脉成像系统,在静脉穿刺等临床医用,生物身份特征识别上有很大价值。

关键词：反射法透射法手静脉近红外成像图像融合

七甲川花菁类荧光小分子IR-780对耐药肿瘤细胞杀伤作用的实验研究

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七甲川花菁类荧光小分子IR-780对耐药肿瘤细胞杀伤作用的实验研究

作者：汪洋第三军医大学

学位级别：硕士

研究背景与目的恶性肿瘤是目前严重威胁人类健康的主要的疾病之一。随着对肿瘤研究的不断深入，其诊断和治疗手段有了很大的发展。但是，由于肿瘤复发和转移等基本问题没有得到解决，其治疗效果的提高并不明显，以至于肿瘤的复发率和... 详细信息

研究背景与目的恶性肿瘤是目前严重威胁人类健康的主要的疾病之一。随着对肿瘤研究的不断深入，其诊断和治疗手段有了很大的发展。但是，由于肿瘤复发和转移等基本问题没有得到解决，其治疗效果的提高并不明显，以至于肿瘤的复发率和病死率居高不下。新近的研究认为，肿瘤是由不同类型以及分化程度不同的肿瘤细胞组成的异质性组织，其中包含一小部分具有耐药性的肿瘤细胞(Drug-resistant cancer cells)，它们具有自我更新能力，侵袭和迁移能力，并且能够形成不同分化程度的肿瘤细胞，也有研究称其为肿瘤干细胞(Cancer stem cells，CSCs)。耐药肿瘤细胞被认为是肿瘤复发和转移的根本原因。因此，针对耐药肿瘤细胞的靶向性治疗将使最终攻克肿瘤成为可能，受到了研究者的广泛关注。目前，针对肿瘤靶向性治疗的研究策略通常是通过化学连接的方法将不同的肿瘤靶向性配体(包括小分子物质、多肽、单克隆抗体和肿瘤特异性表面标志物)和抗肿瘤药物进行连接，或者采用纳米材料与抗肿瘤药物连接的方法，利用纳米材料的肿瘤组织透过性增强及滞留效应(EPR效应)，将化疗药物特异性地转运到肿瘤组织中而发挥抗肿瘤作用。然而，从目前的一些肿瘤靶向性治疗研究结果来看，由于在体内的反应性与体外试验条件下并不完全相同，且通过连接后各活性基团的功能可能发生改变。多数通过化学连接的抗肿瘤药物对肿瘤的靶向性并不强，且对耐药肿瘤细胞杀伤作用不显著，因此在体内的抗肿瘤效果往往都不太令人满意。本课题组前期的研究报道了具有近红外荧光特性的七甲川花菁类小分子化合物IR-780在体内对肿瘤组织具有特异性识别能力，包括在移植瘤模型和化学药物诱导成瘤的动物模型中对肿瘤组织均具有良好的靶向成像作用。IR-780是一种亲脂性小分子，能够选择性地在肿瘤细胞的线粒体中蓄积。本课题在前期的工作基础上，进一步研究IR-780对肿瘤细胞可能的杀伤作用，并探讨其相关机制。主要研究内容包括三部分： 1、IR-780对肿瘤细胞的杀伤作用。体外通过与临床抗肿瘤药物5-Fu和ADM比较研究IR-780对肿瘤细胞的杀伤作用，以明确IR-780对肿瘤细胞的杀伤活性，进一步研究其对敏感肿瘤细胞的周期分布，自我更新能力，迁移能力和细胞凋亡的影响及其在动物荷瘤模型中的抗肿瘤作用。 2、通过化疗药物联合无血清悬浮培养的方法分离并鉴定耐药肿瘤细胞。采用抗肿瘤药物ADM联合无血清悬浮培养的方法从人肿瘤细胞系A549中成功分离出了耐药的肿瘤细胞(A549/DR细胞)，并对其耐药性，细胞周期分布，迁移能力，自我更新能力及干细胞特异性标志物Sox2和Oct4的表达情况进行鉴定，以为后续研究提供细胞模型。 3、应用A549/DR细胞模型研究IR-780对耐药肿瘤细胞的杀伤作用。通过与化疗药物5-Fu、ADM比较，体外研究IR-780对A549/DR细胞的杀伤作用以及对细胞自我更新能力和迁移能力的影响;通过建立动物荷瘤模型，观察IR-780对肿瘤复发和耐药肿瘤细胞二次成瘤能力的影响;进一步探讨IR-780对A549/DR细胞选择性蓄积能力，及其对耐药肿瘤细胞线粒体功能和细胞凋亡的影响。主要研究结果包括： 1、检测了IR-780对A549、H460、HepG2、U251、MCF-7五种肿瘤细胞的半数致死剂量IC50，发现IR-780对肺癌细胞A549杀伤作用最为显著，并对细胞增殖周期，自我更新能力和迁移能力均有抑制作用，显著促进细胞凋亡。进一步观察到IR-780在较高浓度(20μM)时对常规抗肿瘤药物5-Fu和ADM耐药的肿瘤细胞也具有杀伤作用。本实验揭示IR-780在较高剂量下可对肿瘤细胞产生杀伤作用，特别是对耐药肿瘤细胞的杀伤具有潜在的意义。 2、通过低剂量ADM联合无血清悬浮培养的方法从A549细胞系中分离出呈悬浮球生长的A549/DR细胞。经鉴定A549/DR细胞具有耐药肿瘤细胞的特征，包括：对5-Fu和ADM的耐药性显著增强，其中90.11%的细胞处于G1期，具有较强的自我更新能力和迁移能力，同时表达干细胞特异性标志物Oct4和Sox2。本实验为后续研究IR-780对耐药肿瘤细胞的杀伤作用提供了细胞模型。 3、与化疗药物5-Fu和ADM比较，IR-780（20μM）对耐药肿瘤细胞A549/DR表现出更强的杀伤作用，且对A549/DR细胞的自我更新能力和迁移能力抑制作用更明显。在动物体内实验中进一步证明了IR-780对肿瘤生长的抑制作用比ADM和CTX更显著，并能够明显延缓肿瘤的复发，且IR-780治疗后的肿瘤细胞二次成瘤能力明显降低。通过机制探索，观察到IR-780在A549/DR细胞线粒体的蓄积比A549细胞更强，并通过影响线粒体功能，降低线粒体膜电位，提高细胞ROS的水平，促进耐药肿瘤细胞凋亡。结论：本课题在前期工作基础上通过体

关键词： IR-780 近红外成像肿瘤靶向耐药肿瘤细胞

基于自降解聚合物的近红外荧光纳米探针及树枝状聚合物的构筑

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基于自降解聚合物的近红外荧光纳米探针及树枝状聚合物的构筑

作者：周鑫中国科学技术大学

学位级别：硕士

自降解聚合物(self-immolative polymers,SIPs)在外部刺激作用(包括pH,温度,氧化还原条件,离子,酶和光等)下可通过链末端触发基元的裂解而迅速降解。与传统的刺激响应性可降解聚合物的不同之处在于,SIPs在脱去链端的触发基元后会通过一... 详细信息

自降解聚合物(self-immolative polymers,SIPs)在外部刺激作用(包括pH,温度,氧化还原条件,离子,酶和光等)下可通过链末端触发基元的裂解而迅速降解。与传统的刺激响应性可降解聚合物的不同之处在于,SIPs在脱去链端的触发基元后会通过一连串的类似于多米诺骨牌效应的串联解聚反应转化为许多小分子的碎片,因此能够对外界刺激显示出放大的响应性。此外,大多数荧光分子所具有的聚集诱导荧光猝灭特性,在某些特定情况下可以与刺激响应性聚合物相结合以更有效地发挥荧光分子的性能。本论文基于此设计合成了酸响应自降解聚合物近红外(Near Infrared,NIR)荧光纳米探针,对其酸性环境响应的自降解过程和荧光激活能力、光热和光动力学性能以及生物特异性成像功能进行了探索。此外,还基于自降解聚合物制备得到具有精准结构的两亲性树枝状聚合物,对其组装性能进行了探究。1.通过异氰酸酯基和羟基之前的高效反应聚合得到在侧基中悬挂有马来酰亚胺基团的聚氨基甲酸酯,以席夫碱结构封端,然后再以羟基一端和带有酰基叠氮端基的单甲氧基聚乙二醇mPEG-CON3通过一步法偶联,得到两亲性酸响应性两嵌段SIP,最后再通过巯基-马来酰亚胺的迈克尔加成反应后在聚氨基甲酸酯链段侧基中引入近红外荧光染料IR820基元,制得可降解的Tnbs-P(IR8200.67-co-MI0.33)6-b-PEG2k;氨基甲酸酯链段末端以苄醇酯结构封端的不可降解的两亲性两嵌段共聚物Tba-P(IR8200.5-co-MI0.5)6-b-PEG2k采用同样的过程合成得到;两种聚合物在在水溶液中均可自组装得到胶束结构的球形纳米粒子,IR820荧光基元位于由氨基甲酸酯嵌段构成的疏水性胶束内核中。由于聚集诱导荧光猝灭效应,在无触发条件下,组装体几乎不显示荧光发射。而当可降解的Tnbs-P(IR8200.67-co-MI0.33)6-b-PEG2k纳米粒子暴露在酸性环境下时,会触发链端席夫碱结构的解离,从而使氨基甲酸酯主链发生自发降解而导致胶束结构的解离,IR820基元的荧光发射性质被激活,而降解产生的亚甲基醌还可以捕获周边环境中含巯基或者氨基的蛋白质。同时,该纳米荧光探针具有光热和光动力学性能,细胞毒性实验结果表明该体系在癌细胞微酸环境触发下激活荧光的同时,对癌细胞具有较强的杀伤效果;动物体内成像结果表明,该纳米探针具有优异的肿瘤成像特异性和长时间的示踪能力。2.设计合成一端为羧基、另一端含两个醛基的枝化单体单元,在叠氮磷酸二苯酯(DPPA)和带有两个疏水烷基链的邻硝基苄醇存在下,通过一步法高效反应合成得到以氨基甲酸酯结构连接的一代树枝状聚合物,然后将醛基还原为两个羟基,再和枝化单元反应制得二代树枝状聚合物,最后分别将每一代末端为羟基的树枝状聚合物与带有两个甲氧基三甘醇链的苯基酰基叠氮反应,得到两亲性的树枝状聚合物。该类聚合物具有精确的分子量,且随着枝化代数的增加,组装形貌逐渐发生变化。

关键词：自降解聚合物自组装近红外成像荧光纳米探针树枝状聚合物