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一种基于夏普利值及油中溶解气体分析的可解释变压器故障诊断方法

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电网技术 2024年第4期48卷 1752-1761,I0099页

作者：廖才波杨金鑫邱志斌胡雄曾清霖黄智勇南昌大学能源与电气工程系江西省南昌市330031 国网江西省电力有限公司赣州供电分公司江西省赣州市341000

相比于三比值等传统方法,基于机器学习算法的变压器故障诊断方法在诊断效率及准确性等方面具有一定的优势,但“黑箱模型”的本质属性决定了其决策过程及诊断结果的不可解释性。针对该问题,该文提出了一种基于油中溶解气体分析的可解释... 详细信息

相比于三比值等传统方法,基于机器学习算法的变压器故障诊断方法在诊断效率及准确性等方面具有一定的优势,但“黑箱模型”的本质属性决定了其决策过程及诊断结果的不可解释性。针对该问题,该文提出了一种基于油中溶解气体分析的可解释变压器故障诊断方法,采用树形夏普利加法解释(tree Shapely additive explanations,TreeSHAP)方法实现了基于树结构概率密度估计优化极端梯度提升(tree-structured parzen estimator-extreme gradient boosting,TPE-XGBoost)的变压器故障诊断模型的可解释性分析。首先,构建了涵盖油中溶解气体含量、比值及编码等多结构数据的24维故障特征集合,并筛选得到10个有效特征量。其次,提出了基于TPE-XGBoost算法的变压器故障诊断方法,采用树结构概率密度估计完成XGBoost模型的多参数同步优化,实现对故障类型的准确判断。最后,引入TreeSHAP理论开展变压器故障诊断模型的可解释性分析,实现了故障诊断决策过程及其影响因素的可视化,并获取了不同故障类型的关键特征量。研究表明,该文所述变压器故障诊断方法的平均准确率为90.23%,同时可反映特征量对模型决策的影响过程及程度。该方法具有较好的准确性、鲁棒性及可解释性,可为变压器运维检修提供针对性的指导建议。

关键词：变压器故障诊断树结构概率密度估计极端梯度提升可解释性夏普利值

有限元法分析老年骨质疏松患者L_(3/4)椎板减压椎间融合的力学性能

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中国组织工程研究 2024年第6期28卷 847-851页

作者：张敏彭婧张强陈德旺南昌市洪都中医院江西省南昌市330000

背景:老年骨质疏松患者同时罹患高位腰椎间盘突出的发病人数逐年增加,行常规后入路椎板减压及椎间融合术后腰椎整体力学强度及邻近椎体的生物力学性能改变尚未明确。有限元分析方法以其无创、可重复性高、结果精确等优势在生物力学领域... 详细信息

背景:老年骨质疏松患者同时罹患高位腰椎间盘突出的发病人数逐年增加,行常规后入路椎板减压及椎间融合术后腰椎整体力学强度及邻近椎体的生物力学性能改变尚未明确。有限元分析方法以其无创、可重复性高、结果精确等优势在生物力学领域具有重要价值。目的:基于有限元分析方法,针对老年骨质疏松患者的特定人群,建立L_(3/4)椎板减压椎间融合的有限元模型,评估弯腰动作下骨骼内固定复合体的生物力学情况。方法:利用Mimics 21.0提取脊柱CT的DICOM数据建立腰椎(T_(12)-L_(5))三维骨性结构,导入Geomagic wrap 2017,通过重划网格、删除钉状物、剪切模型、填充空洞、探测并编辑轮廓线、构造曲面片及格栅、拟合曲面等操作建立L_(3/4)全椎板减压模型。利用Solidworks 2017构建椎弓根螺钉、连接杆、椎间融合器,将其组装于L_(3/4)全椎板减压模型,通过拉伸、等距曲面、移动与复制实体等操作建立椎间盘、关节突软骨等结构。应用ANSYS Workbench 17.0进行材料赋值、模拟脊柱韧带、网格划分、施加作用力及限定边界条件,建立完整骨质疏松性L_(3/4)椎板减压及椎间融合脊柱有限元模型。观察弯腰工况下L_(3/4)椎板减压及椎间融合全腰椎有限元模型的应力、应变及位移云图。结果与结论:(1)应力云图方面:T_(12)-L_(1)椎体平均应力值最高,L_(2)下降24%,L_(3)下降55%,L_(4-5)下降约80%;L_(4/5)关节突区域应力集中程度最高,L_(2/3)次之,L_(1/2)及T_(12)/L_(1)程度轻;螺钉与连接杆交界处应力集中明显,螺钉在椎弓根进出口处次之;(2)应变与位移云图方面:L_(4/5)及L_(2/3)关节突的应变程度最高,T_(12)/L_(1)及L_(1/2)的应变程度次之,L_(3/4)节段融合器、椎弓根螺钉及连接杆无任何可见变形;各节段椎间盘均出现较大变形;(3)提示多软件协同操作可顺利构建老年骨质疏松性L_(3/4)椎板减压及椎间融合脊柱有限元模型;老年腰椎术后患者可耐受前屈动作,证实L_(3/4)椎板减压及椎间融合能够维持脊柱形态并保证脊柱稳定性,但是需警惕胸腰椎应力性骨折及邻椎病的发生。

关键词：腰椎模型骨质疏松椎板减压椎间融合有限元模型生物力学

有限元方法在脑震荡领域的热点:脑损伤模型、测试方法与防护装备的改进

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中国组织工程研究 2024年第34期28卷 5487-5493页

作者：罗卫东邹丽华黄达江西科技学院体育学院江西省南昌市330098

背景:由身体接触性运动或交通事故造成的脑震荡远比人们想象的更为严重与常见,近年来引起了媒体、医学界及体育界的广泛关注与高度重视。目的:采用文献计量学方法对有限元方法在脑震荡领域的研究热点与趋势进行可视化分析,从而为中国在... 详细信息

背景:由身体接触性运动或交通事故造成的脑震荡远比人们想象的更为严重与常见,近年来引起了媒体、医学界及体育界的广泛关注与高度重视。目的:采用文献计量学方法对有限元方法在脑震荡领域的研究热点与趋势进行可视化分析,从而为中国在该领域的研究提供一定的参考。方法:基于Web of Science核心集数据库进行文献检索,检索主题词策略为(TS=(Concussion)) AND TS=(Finite element),利用CiteSpace 6.2.R4可视化工具对纳入文献的作者、国家、机构、关键词及被引文献等进行可视化分析。结果与结论:(1)共计纳入215篇文献,发文量与被引量总体上呈上升趋势;学科分布涉及生物医学工程、生物物理学、运动科学、临床神经学及神经科学等学科,呈现多学科交叉融合的趋势;发文量最多的作者是来自爱尔兰都柏林大学的Gilchrist M,发文量最多的机构是渥太华大学,发文量最多的国家是美国。(2)通过关键词分析发现研究的热点聚焦于脑损伤模型的建立用来模拟和预测脑震荡的损伤;脑震荡损伤机制的解析;防护设备和装置的优化设计。(3)通过文献共被引分析发现脑损伤的预测与评估是该领域的知识基础亦是研究热点。(4)有限元方法运用在脑震荡领域的研究热点主要围绕头部损伤预测为主题展开,结合探索大脑损伤机制以及防护装备的设计与改进。(5)随着人工智能与材料学的进步,未来有限元方法在脑震荡损伤领域的研究热点将集中于脑损伤模型、测试方法与防护装备的改进。

关键词：有限元模型头部撞击运动员橄榄球文献计量学脑震荡创伤性脑损伤有限元分析可视化分析有限元建模

基于V1区种子点应用静息态功能磁共振的功能连接技术分析正常眼压性青光眼患者脑部功能连接的变化

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眼科新进展 2024年第2期44卷 112-117页

作者：臧苗苗范彩媚姜建邵毅王丽君曾璐瑶易澄武天硕李汉林南昌大学第一附属医院眼科江西省南昌市330006 南昌大学第一附属医院影像科江西省南昌市330006

目的基于V1区种子点(ROI)应用静息态功能磁共振的功能连接技术研究正常眼压性青光眼(NTG)患者和健康志愿者的脑部功能连接变化,旨在探究NTG患者的发病机制及早期诊断方法。方法收集符合纳入标准的NTG患者14例(NTG组)及健康对照者14例(HC... 详细信息

目的基于V1区种子点(ROI)应用静息态功能磁共振的功能连接技术研究正常眼压性青光眼(NTG)患者和健康志愿者的脑部功能连接变化,旨在探究NTG患者的发病机制及早期诊断方法。方法收集符合纳入标准的NTG患者14例(NTG组)及健康对照者14例(HCs组),收集受试者的临床数据信息后对两组受试者行静息态功能性磁共振成像扫描。通过软件对磁共振数据进行预处理,以双侧V1区作为ROI,分别计算其与全脑体素时间序列的相关性并比较组间静息态功能连接的差异得到V1区ROI和全脑的功能连接值。采用Pearson相关分析探讨NTG组患者与V1区功能连接显著差异脑区功能连接值与临床变量之间的相关性。结果与HCs组受试者相比,NTG组患者年龄、性别、体重、杯盘比、24 h平均眼压差异均无统计学意义(均为P>0.05),两组患者间左、右眼最佳矫正视力(BCVA)及视盘周围视网膜神经纤维层厚度(RNFLT)差异均有统计学意义(均为P<0.05)。Pearson相关性分析结果显示,NTG组患者与V1区异常功能连接脑区功能连接值均与RNFLT具有相关性(P<0.05)。ROI1-左侧额上回、ROI1-右侧额上回、ROI2-左侧扣带回和ROI2-右侧额中回与RNFLT均呈显著正相关(均为P<0.05)。与HCs组受试者相比,NTG组患者与右侧ROI功能连接减低的脑区为左侧额上回及右侧额上回;与左侧ROI功能连接减低的脑区为左侧扣带回和右侧额中回。结论相较于健康人,NTG患者某些特定大脑区域与V1区的功能连接有显著改变,包括双侧额上回、左侧扣带回、右侧额中回。大脑功能活动的变化区域可能由NTG引起的视觉功能障碍导致视觉和认知情绪处理脑区的功能损伤,这可能是NTG患者潜在神经病理机制之一。

关键词：正常眼压性青光眼静息态功能磁共振功能连接技术 V1区种子点

健康教练技术联合可穿戴设备对2型糖尿病患者糖脂代谢及自我管理行为的影响研究

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中国全科医学 2024年第8期27卷 908-914页

作者：高媛周敏秦满粉许玄杨丽萍付亚红黄莹王薇南昌大学第二附属医院护理部江西省南昌市330000 南昌大学护理学院江西省南昌市330000

背景2型糖尿病(T2DM)已成为当前全球面临的公共卫生负担,随着互联网和数字技术的迅猛发展,智慧服务模式在T2DM患者管理中发挥重要作用。目的探讨可穿戴设备联合健康教练技术在T2DM患者中的应用效果。方法选取2020年6月—2021年6月在南... 详细信息

背景2型糖尿病(T2DM)已成为当前全球面临的公共卫生负担,随着互联网和数字技术的迅猛发展,智慧服务模式在T2DM患者管理中发挥重要作用。目的探讨可穿戴设备联合健康教练技术在T2DM患者中的应用效果。方法选取2020年6月—2021年6月在南昌大学第二附属医院住院的315例T2DM患者为研究对象,依据随机数字表法将患者分为对照组、干预A组和干预B组,对照组实施基于毛细血管血糖监测的常规管理措施;干预A组采用可穿戴设备进行常规管理;干预B组采用可穿戴设备联合健康教练技术进行管理。比较三组干预前及干预后3、6、9、12个月时的血糖、血脂控制状况及自我管理行为上的差异。结果研究实施期间共失访15例,最终纳入分析的研究对象共300例,三组各100例。三组在餐后2小时血糖(2 hPG)、糖化血红蛋白(HbA_(1c))、低血糖发生次数、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、2型糖尿病自我管理行为(2-DSCS)和糖尿病患者自我管理行为(SDSCA)评分上干预方法与时间存在交互作用(P<0.05)。干预方法对低血糖发生例数、总胆固醇(TC)、HDL-C、2-DSCS和SDSCA评分主效应显著(P<0.05)。除低血糖发生次数之外,时间在各项指标上的主效应显著(P<0.05)。各组干预后3、6、9、12个月时的HbA_(1c)、空腹血糖(FBG)、2 hPG、TC水平低于同组干预前,2-DSCS评分及SDSCA评分高于同组干预前(P<0.05)。干预3个月后:干预B组低血糖发生次数低于干预A组和对照组;干预B组HDL-C水平、SDSCA评分高于对照组(P<0.05)。干预6个月后:干预B组2 hPG、TC水平低于对照组;干预A组和干预B组的HDL-C水平、2-DSCS评分、SDSCA评分高于对照组;干预B组SDSCA评分高于干预A组(P<0.05)。干预9个月后:干预B组FBG、2 hPG、TC水平低于对照组;干预B组FBG、2 hPG水平低于干预A组;干预B组HDL-C水平、2-DSCS评分、SDSCA评分高于对照组;干预B组2-DSCS评分、SDSCA评分高于干预A组(P<0.05)。干预12个月后:干预B组FBG、2 hPG、HbA_(1c)、TC、LDL-C水平低于对照组;干预B组FBG、2 hPG、HbA_(1c)水平低于干预A组;干预B组的HDL-C水平、2-DSCS评分、SDSCA评分高于对照组和干预A组(P<0.05)。结论可穿戴设备联合健康教练技术在改善T2DM患者糖脂综合控制状况、提高其自我管理能力具有短期及长期效果。

关键词：糖尿病,2型可穿戴设备动态血糖监测健康教练技术血糖控制治疗结果

人工智能深度学习在眼眶病及眼肿瘤疾病诊疗中的应用研究现状

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眼科新进展 2024年第2期44卷 163-168页

作者：任章军余进海桑泽曦王耀华廖洪斐南昌大学附属眼科医院眼科江西省南昌市330006

近年来,深度学习作为人工智能机器学习的关键分支,在医学领域的应用取得了显著进展。它通过分析医学图像,实现了多种疾病的准确检测、诊断和预后评估。在眼科领域,深度学习技术已经广泛应用于甲状腺相关眼病、眼眶爆裂性骨折、黑色素瘤... 详细信息

近年来,深度学习作为人工智能机器学习的关键分支,在医学领域的应用取得了显著进展。它通过分析医学图像,实现了多种疾病的准确检测、诊断和预后评估。在眼科领域,深度学习技术已经广泛应用于甲状腺相关眼病、眼眶爆裂性骨折、黑色素瘤、基底细胞癌、眼眶脓肿、淋巴瘤、视网膜母细胞瘤等疾病的诊断和预测。这项技术利用计算机断层扫描、磁共振成像甚至病理切片等获得的图像,能够高度准确地进行眼眶病及眼肿瘤疾病的诊断、鉴别和分期分类,其准确度已足以与专业医师媲美。这一技术的应用前景巨大,有望提升相关疾病的诊疗水平,同时减少临床实践所需的时间和成本。本综述汇总了近年来关于人工智能深度学习在眼眶病及眼肿瘤疾病领域应用的最新研究进展,旨在为临床医师提供有关这一领域的最新信息和发展趋势,并进一步促进该技术的临床应用及普及推广。

关键词：眼眶病眼肿瘤深度学习人工智能

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腰椎间盘突出症模型大鼠疼痛的针刺干预

中国组织工程研究 2025年第5期29卷 936-941页

作者：支芳朱满华熊伟林星镇南昌市洪都中医院江西省南昌市330038

背景:针灸是缓解腰椎间盘突出症腰痛的有效方法,但其机制目前尚未明确。JAK2/STAT3信号通路相关因子可调节机体炎症反应,参与神经病理性疼痛的过程。目的:基于JAK2/STAT3信号通路研究针刺对腰椎间盘突出症模型大鼠的作用机制。方法:采... 详细信息

背景:针灸是缓解腰椎间盘突出症腰痛的有效方法,但其机制目前尚未明确。JAK2/STAT3信号通路相关因子可调节机体炎症反应,参与神经病理性疼痛的过程。目的:基于JAK2/STAT3信号通路研究针刺对腰椎间盘突出症模型大鼠的作用机制。方法:采用随机数字表法将40只SD大鼠分为假手术组、模型组、针刺组与针刺+激动剂组,每组10只。模型组、针刺组及针刺+激动剂组采用自体髓核移植法构建L5腰椎间盘突出症模型,造模3 d后,针刺组开始进行针刺治疗(作用于阳陵泉、肾俞、环跳、大肠俞等穴位),针刺+激动剂组造模后第6,12,18天针刺治疗前向L4/L5椎间隙鞘内注射JAK2激动剂香豆霉素A1,针刺治疗1次/d,20 min/次,连续治疗15 d。造模前及造模后3,6,9,12,15,18 d,检测大鼠机械缩足阈值;造模后18 d,检测血清炎症因子水平,苏木精-伊红染色观察L5-L6组织形态,RT-PCR检测L5-L6组织JAK2、STAT3 mRNA表达,Western Blot检测L5-L6组织JAK2、STAT3、p-JAK2及p-STAT3蛋白表达。结果与结论:①模型组大鼠造模后不同时间点的机械缩足阈值均低于假手术组(P<0.05),针刺组大鼠造模后9,12,15,18 d的机械缩足阈值均高于模型组(P<0.05),针刺+激动剂组大鼠造模后9,12,15,18 d的机械缩足阈值均低于针刺组(P<0.05);②与假手术组比较,模型组白细胞介素6、肿瘤坏死因子α、神经递质P物质、脑部神经肽Y水平均升高(P<0.05);与模型组比较,针刺组4种炎症因子水平均降低(P<0.05);与针刺组比较,针刺+激动剂组4种炎症因子水平均升高(P<0.05);③苏木精-伊红染色显示模型组大鼠腰椎退行性变化明显,针刺组与针刺+激动剂组大鼠腰椎退行性变化减轻,针刺组减轻更明显;④与假手术组比较,模型组JAK2与STAT3 mRNA表达、p-JAK2与p-STAT3蛋白表达均升高(P<0.05);与模型组比较,针刺组JAK2与STAT3 mRNA表达、p-JAK2与p-STAT3蛋白表达均降低(P<0.05);与针刺组比较,针刺+激动剂组JAK2与STAT3 mRNA表达、p-JAK2与p-STAT3蛋白表达均升高(P<0.05);⑤结果表明,针刺干预可通过降低腰椎间盘突出症模型大鼠的炎症反应来缓解疼痛,其作用机制可能与抑制JAK2/STAT3信号通路有关。

关键词： JAK2/STAT3信号通路针刺腰椎间盘突出症病理性疼痛机械缩足阈值炎症反应

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三单元不对称级联H桥调制策略及推广

电网技术 2024年第6期48卷 2613-2621,I0108,I0109页

作者：李宋陈韬叶满园李豪夏辉尧佳新华东交通大学电气与自动化工程学院江西省南昌市330013

3:1:1型不对称级联H桥多电平逆变器输出电压谐波性能优异,但是在传统的调制策略下,存在高低压单元间电流倒灌问题,且传统调制策略仅仅适用于3:1:1型不对称级联H桥,不能推广应用。该文基于部分区间上高低压单元控制信号互补和移相载波调... 详细信息

3:1:1型不对称级联H桥多电平逆变器输出电压谐波性能优异,但是在传统的调制策略下,存在高低压单元间电流倒灌问题,且传统调制策略仅仅适用于3:1:1型不对称级联H桥,不能推广应用。该文基于部分区间上高低压单元控制信号互补和移相载波调制策略提出了一种改进型混合频率载波调制策略。该文提出的调制策略不仅解决了传统调制策略下存在的高低压单元间的电流倒灌问题,而且可推广至n:1:1…型多电平逆变器的调制策略,同时给出各级联单元开关管控制信号的通用表达式,且可以实现所有低压单元间的功率均衡。仿真与实验结果证明了该调制策略的可行性,正确性与易推广性。

关键词：不对称级联H桥多电平逆变器改进调制策略电流倒灌功率均衡策略推广

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基于乐观行动-评判深度强化学习的含氢综合能源系统低碳经济调度

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电网技术 2024年第5期48卷 1873-1883,I0016,I0018-I0020页

作者：孙惠娟段伟男陈俐刘金祥彭春华华东交通大学电气与自动化工程学院江西省南昌市330013

“双碳”背景下,以氢能为能源载体的含氢综合能源系统是中国能源行业低碳化转型的重要支撑。为保证含氢综合能源系统中的氢能供给并提高用氢效率,该文提出了一种电气混合制氢及氢能综合利用的综合能源系统运行模式;并基于碳捕集装置和... 详细信息

“双碳”背景下,以氢能为能源载体的含氢综合能源系统是中国能源行业低碳化转型的重要支撑。为保证含氢综合能源系统中的氢能供给并提高用氢效率,该文提出了一种电气混合制氢及氢能综合利用的综合能源系统运行模式;并基于碳捕集装置和综合需求响应建立了源荷互补降碳机制,以充分挖掘系统降碳潜能,进一步提升可再生能源消纳率及系统低碳化水平;此外,为了对含氢综合能源系统中的源荷随机波动实现快速响应,提出基于乐观行动-评判深度强化学习方法对系统优化调度模型进行离线训练和在线优化求解,可高效实现含氢综合能源系统的低碳经济在线优化调度。最后通过算例应用验证了所提方法的优越性。

关键词：含氢综合能源系统互补降碳低碳经济调度深度强化学习氢能综合利用