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线粒体细胞外囊泡研究进展及临床应用

中国生物工程杂志 2024年第6期 11-24页

作者：韩玥刘博文北京航空航天大学生物与医学工程学院大数据精准医疗高精尖创新中心北京航空航天大学医工交叉创新研究院香港中文大学(深圳)医学院中国科学技术大学

细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)是细胞衍生的具有单层膜结构的纳米囊泡，在细胞和组织间传递生物活性物质，如蛋白质、核酸、代谢分子等。线粒体细胞外囊泡(mitochondrial contents-containing EVs, mitoEVs)是近期发现的EV... 详细信息

细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)是细胞衍生的具有单层膜结构的纳米囊泡，在细胞和组织间传递生物活性物质，如蛋白质、核酸、代谢分子等。线粒体细胞外囊泡(mitochondrial contents-containing EVs, mitoEVs)是近期发现的EV新亚型，以线粒体组分为主要内容物，如线粒体DNA、线粒体RNA、线粒体相关蛋白质及损伤的线粒体颗粒或活性线粒体。MitoEVs外排有助于维持自身细胞的线粒体稳态、恢复靶细胞的代谢状态及参与免疫微环境调节。MitoEVs携带的生物学信息可能成为疾病诊断的重要靶点，其中的活性线粒体成分在多种疾病治疗中展现出潜在效用。综合而言，对mitoEVs的形成机制、功能及提取鉴定技术进行综述，并对其未来临床应用前景进行展望，可为疾病诊断标志物的开发和治疗提供潜在靶点和思路。

关键词：线粒体细胞外囊泡线粒体细胞外囊泡线粒体质量控制

PET/CT、SPECT/CT影像组学:沟通宏观影像和微观分子的桥梁

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中华核医学与分子影像杂志 2024年第2期44卷 65-67页

作者：牟玮田捷北京航空航天大学医学科学与工程学院、大数据精准医疗工信部重点实验室北京100191

PET/CT、SPECT/CT作为典型的多模态成像方式,既能反映病灶的解剖形态学信息,又能反映细胞分子水平的功能信息,为临床肿瘤、心血管疾病等的诊断、疗效监测和预后评估提供了重要参考依据。目前,基于PET/CT影像的疾病诊断主要依靠大小、形... 详细信息

PET/CT、SPECT/CT作为典型的多模态成像方式,既能反映病灶的解剖形态学信息,又能反映细胞分子水平的功能信息,为临床肿瘤、心血管疾病等的诊断、疗效监测和预后评估提供了重要参考依据。目前,基于PET/CT影像的疾病诊断主要依靠大小、形态、位置、密度等形态学征象以及SUV、肿瘤代谢体积(metabolic tumor volume,MTV)和病灶糖酵解总量(total lesion glycolysis,TLG)等半定量功能参数进行判断。然而,这些指标无法定量评估病灶的结构及代谢异质性,难以量化疾病的微观结构及代谢改变。近年来,随着人工智能算法的不断发展,新的模式识别技术和图像处理技术不断涌现,影像组学应运而生,并快速应用于PET/CT、SPECT/CT影像的量化分析中[1-2]。

关键词： SPECT/CT 细胞分子水平代谢改变影像组学 PET/CT 解剖形态学心血管疾病模式识别技术

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基于非对称多项式拟合的光谱波纹系数算法

光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1283-1290页

作者：孙胜琳徐宏杰杨晟旻方佳豪梁佳辉北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191

在光纤陀螺中,常采用超辐射发光二极管(SLD)或放大自发辐射(ASE)光源,其较宽的光谱可有效抑制偏振噪声及背向反射、瑞利散射等影响。在SLD及ASE光源中,波纹系数是一项重要指标,其主要来自于宽带光源中未完全抑制掉的激射部分,会对光纤... 详细信息

在光纤陀螺中,常采用超辐射发光二极管(SLD)或放大自发辐射(ASE)光源,其较宽的光谱可有效抑制偏振噪声及背向反射、瑞利散射等影响。在SLD及ASE光源中,波纹系数是一项重要指标,其主要来自于宽带光源中未完全抑制掉的激射部分,会对光纤陀螺的精度产生影响。目前在国军标中对波纹系数的定义是:光谱曲线峰值波长附近的模式幅值的极差,单位为dB。目前对波纹系数还是采用人眼观察的方法,人眼观察具有一定的主观性和偶然性,不能排除人们主观因素以及外界干扰带来的测量误差,并且经过处理后得到的对数光谱不能准确反映原始光谱特性。针对宽带光源非对称光谱中的波纹系数进行分析,对比多峰高斯拟合和多项式拟合各自的优缺点,选择多项式拟合的方式;通过理论分析及实验验证,采用五次多项式拟合满足要求。基于三倍标准差原理提出了一种新的波纹系数计算方法,可以准确反映波纹系数大小。采用AQ6370D光谱仪和自制的“光谱波纹系数测试”软件对ASE光源和SLD光源进行实验,计算结果与人眼观察数据基本吻合。在此基础上进行重复性验证实验,采集同一光源的五次实验数据,分别计算其波纹系数,并与人眼观察结果比较,结果表明人眼观察只能估算到小数点后两位,而光谱波纹系数算法精度较高,分辨率可达0.0001。自制的“光谱波纹系数测试”软件可以在交互界面上得到测试光谱的平均波长、峰值波长、中心波长、谱宽、波纹系数、线性坐标和对数坐标下的光谱及其拟合曲线表达式,使实验分析更加方便快捷,大大提高了实验效率。提出的基于非对称多项式拟合的光谱波纹系数算法可以更有效地对光源波纹系数进行判断,提高了计算效率,消除了主观性和偶然性的影响,对国军标进行了补充,有较为广阔的应用前景。

关键词：波纹系数多项式拟合光谱拟合光源

基于人工智能和医疗大数据的肿瘤荧光手术导航与量化评估策略

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中华消化外科杂志 2024年第4期23卷 536-542页

作者：田捷王坤董迪刘振宇张泽宇方梦捷北京航空航天大学医学科学与工程学院大数据精准医疗高精尖创新中心北京100191 中国科学院分子影像重点实验室中国科学院自动化研究所北京100190

分子成像历经20余年发展,大量新型技术被提出,但仅有小部分成功实现临床转化,进入临床实践应用并取得显著效果.基于荧光分子成像的术中导航和基于医学影像大数据的定量分析技术,正在开展越来越多的临床试验并逐步赢得广泛认可.这两项技... 详细信息

分子成像历经20余年发展,大量新型技术被提出,但仅有小部分成功实现临床转化,进入临床实践应用并取得显著效果.基于荧光分子成像的术中导航和基于医学影像大数据的定量分析技术,正在开展越来越多的临床试验并逐步赢得广泛认可.这两项技术通过与人工智能的深入融合,在消化系统肿瘤的术前诊断、术中导航和术后预测中取得系列研究成果,为消化系统疾病患者的个体化诊断与治疗提供了医学影像领域的新技术支持.

关键词：人工智能荧光分子成像手术导航医学影像大数据影像组学

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基于路径和算法的飞行器集群分布式相对定位

航空学报 2024年第4期45卷 213-227页

作者：赖玮清万九卿北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

根据飞行器集群中各节点的惯性测量以及节点间数据链给出的相对距离测量,利用集中式卡尔曼滤波可以实现集群节点间的相对定位,包括相对位置和相对姿态的估计。集中式算法将集群内全部数据汇聚到中心节点集中处理,系统的可扩展性和可靠... 详细信息

根据飞行器集群中各节点的惯性测量以及节点间数据链给出的相对距离测量,利用集中式卡尔曼滤波可以实现集群节点间的相对定位,包括相对位置和相对姿态的估计。集中式算法将集群内全部数据汇聚到中心节点集中处理,系统的可扩展性和可靠性受到制约。以信念传播为代表的分布式相对定位算法,通过集群各节点对局部信息的处理以及相邻结点间的信息交互,可实现节点间相对位置和相对姿态的全局估计。然而,在集群相对定位问题中,数据链拓扑包含大量环状结构,此时信念传播算法存在收敛性问题。本文提出一种集群相对定位分布式精确推理方法,可适用于任意集群拓扑结构。分别在高斯标准型和规范型描述下,设计集群各节点误差状态的分布式时间更新和量测更新算法,基于路径和原理给出标准型和规范型参数的分布式转换算法。在线性高斯模型假设下,本文方法等价于集中式卡尔曼滤波,可实现相对定位的最优估计。设计基于集群分解的分布式近似推理算法,进一步提升算法运行速度。在六自由度长航时仿真数据上的计算结果表明,基于路径和的分布式近似推理的相对定位精度与集中式卡尔曼滤波接近,明显优于现有的分布式高斯信念传播算法。

关键词：分布式推理相对定位信念传播路径和导航系统

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一种无锚旋转框遥感图像船只目标检测算法

北京航空航天大学学报 2024年

作者：李露陈科研刘辰阳史振威北京航空航天大学宇航学院图像中心

精准高效的船只目标检测在确保海洋利益和构建海洋强国中发挥着重要作用，其现实价值显著。然而，现有的基于可见光遥感图像的船只检测算法大多依赖于锚框，计算量大、超参数且算法的泛化能力有限。尽管自然图像目标检测算法通过采用无... 详细信息

精准高效的船只目标检测在确保海洋利益和构建海洋强国中发挥着重要作用，其现实价值显著。然而，现有的基于可见光遥感图像的船只检测算法大多依赖于锚框，计算量大、超参数且算法的泛化能力有限。尽管自然图像目标检测算法通过采用无锚的方法改进了这些问题，但它们仅能实现水平框检测，无法应对船只目标形状狭长、角度分布不同和排列紧密等特点。针对这些问题，本文设计了一种无锚旋转框遥感图像船只目标检测算法。具体来说，本文在CenterNet的基础上，针对遥感图像船只检测任务，提出了一种基于分布先验的置信度系数预测分支来产生更高质量的正样本；一种基于双曲激活的角度预测分支来限制角度的输出空间，得到更准确度旋转角度表示;同时，该方法采用柔性正负样本标签分配策略，以提供动态的精细化的监督信息，加速网络的收敛。在HRSC2016数据集上的实验验证了本文方法相比与其他先进对比方法的优越性，并证实了各模块的有效性。

关键词：遥感图像光学遥感图像船只目标检测无锚检测器旋转框目标检测

低转速航空发动机滚动轴承故障深度异常检测方法

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振动与冲击 2024年第7期43卷 186-195页

作者：康玉祥陈果盛嘉玖王浩尉询楷南京航空航天大学民航学院南京210016 南京航空航天大学通用航空与飞行学院江苏溧阳213300 北京航空工程技术研究中心北京100076

针对航空发动机滚动轴承在低转速状态下故障难检测的问题,提出了一种基于Transformer框架的深度支持向量描述方法用于检测低转速滚动轴承的故障。首先,构建了基于Transformer模型的振动特征提取主干网络。然后,将所提取的特征输入一个... 详细信息

针对航空发动机滚动轴承在低转速状态下故障难检测的问题,提出了一种基于Transformer框架的深度支持向量描述方法用于检测低转速滚动轴承的故障。首先,构建了基于Transformer模型的振动特征提取主干网络。然后,将所提取的特征输入一个三层自编码器结构,用于计算网络模型的损失函数。为减少网络计算量,提高训练速度,在预处理中将滚动轴承的振动加速度时域信号通过快速傅里叶变换(FFT)得到的频谱结果作为网络的输入,且仅依靠正常数据完成模型的训练。最后,在带机匣的航空发动机转子试验器和某型真实的航空发动机上分别进行了试验验证。结果表明,所提方法能够准确的实现对低转速滚动轴承故障的检测,且检测精度分别为93%和100%,充分表明该方法具有很好的异常检测能力及应用价值。

关键词：低转速滚动轴承深度异常检测 Transformer 航空发动机

基于溴化亚汞晶体的声光可调谐滤波器中声场模型与衍射效率研究

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光学学报 2024年

作者：赵慧洁孙竖敬王诗杰郭琦北京航空航天大学“空天光学-微波一体化精准智能感知”工业和信息化部重点实验室北京航空航天大学人工智能研究院北京航空航天大学青岛研究院北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院

声光可调谐滤波器（Acousto-optic tunable filter,AOTF）具有波段切换快、中心波长连续调谐、灵活切换等优点，广泛用于光谱分光探测。目前商用AOTF产品采用二氧化碲晶体作为声光介质，工作谱段受晶体透光范围所限，仅到4.5μm。溴化... 详细信息

声光可调谐滤波器（Acousto-optic tunable filter,AOTF）具有波段切换快、中心波长连续调谐、灵活切换等优点，广泛用于光谱分光探测。目前商用AOTF产品采用二氧化碲晶体作为声光介质，工作谱段受晶体透光范围所限，仅到4.5μm。溴化亚汞晶体在可见光至远红外波段（0.5μm-30μm）透过率较高，且声光性能优异。因此，开展溴化亚汞晶体内的声场及光场建模研究具有重要意义。二氧化碲和溴化亚汞晶体声学和光学各向异性强，目前声光器件中光学各向异性对衍射效率影响的理论分析已逐步完善，然而声学各向异性的影响仅考虑了声能方向的走离。声学各向异性引起的声场强度及相位分布变化对衍射效率的影响不可忽略。因此，本文提出了一种利用角谱法进行声场建模的方法，然后利用耦合波法计算声场分布下的光学衍射效率。通过与实验数据对比验证，证明了该建模方法可作为计算工具，为溴化亚汞晶体在中长波谱段声光互作用计算提供声场数据。

关键词：声光可调谐滤波器中长波红外溴化亚汞声场分布

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空地网联集群协同模式识别方法

北京航空航天大学学报 2024年

作者：曲桂娴周建山司杨刘晓静袁奇雨马清琳天目山实验室北京航空航天大学交通科学与工程学院北京航空航天大学能源与动力工程学院北京物资学院物流学院北京航空航天大学航空发动机研究院北京航空航天大学未来航空发动机协同设计中心

空地网联集群在智慧城市、智慧农林、智慧交通等国民经济生产领域具有巨大的应用潜力，同时在战场态势感知、空地协同打击等军事领域展现出极大的应用价值。本文面向空地网联集群准确感知与识别复杂环境目标的需求，建立了基于模式分类... 详细信息

空地网联集群在智慧城市、智慧农林、智慧交通等国民经济生产领域具有巨大的应用潜力，同时在战场态势感知、空地协同打击等军事领域展现出极大的应用价值。本文面向空地网联集群准确感知与识别复杂环境目标的需求，建立了基于模式分类概率的全局似然函数最小化模型，提出了空地网联集群的分布式学习与自适应信息融合算法，该算法包括基于梯度下降的信息扩散和基于自适应加权的信息融合两个主要步骤，形成了空地协同的模式识别方法。此外，推导出了空地网联集群协同模式识别算法的平均误差递归方程，理论证明了算法的误差收敛性。通过建立空地网联集群网络信息交互拓扑模型，利用雷达实测数据集进行仿真测试。仿真结果表明，集群分布式融合算法对信息估计的平均均方偏差和系统误差可有效逼近理论最优水平。当节点数由10上升至40时，集群分布式融合算法的平均均方偏差由-48.70 dB下降至-53.96 dB，系统误差由-27.42 dB下降至-30.22 dB，接近于误差的理论值。对比实验表明本文算法较传统方法具有良好的精度，可有力支撑空地网联集群对复杂环境目标的感知与识别。

关键词：空地网联集群协同模式识别信息交互拓扑模型分布式融合算法雷达实测数据