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宽能域γ成像探测器仿真设计及性能评价

中国科学：技术科学 2024年第1期54卷 31-42页

作者：张济鹏马新华张斌肖雄李京伦雷文明赵玮艾宪芸国民核生化灾害防护国家重点实验室北京102205

康普顿成像是直观感知核辐射的探测技术之一,但因受限于探测器体积和成像事例的类型,能量范围通常为0.3~3 MeV,难以在对天然核素γ成像的基础上同时兼顾能量分布在3~7 MeV的瞬发γ成像应用.覆盖0.3~7 MeV范围的宽能域γ成像是扩展核辐... 详细信息

康普顿成像是直观感知核辐射的探测技术之一,但因受限于探测器体积和成像事例的类型,能量范围通常为0.3~3 MeV,难以在对天然核素γ成像的基础上同时兼顾能量分布在3~7 MeV的瞬发γ成像应用.覆盖0.3~7 MeV范围的宽能域γ成像是扩展核辐射探测与成像应用领域的重要发展方向之一,基于两次散射的三层探测器结构是一种极具潜力的实现方案,其中探测器的设计与构建是该方案的基础与关键核心.考虑系统成本和扩展灵活性等因素,本文选用硅光电倍增管(SiPM)阵列和钆镓铝石榴石(GAGG:Ce)阵列作为探测器材料.根据三层探测器的成像事例要求,分析每层探测器内的作用事例类型特征;并基于Geant4蒙特卡罗模拟平台构建包含材料光学参数的仿真模型,通过设置物理过程与两种信息提取方式,对比研究了不同几何参数情形下的探测器位置散点图和探测器内作用事例类型统计结果.根据仿真设计,制备了由像素数为15×15,像素大小为3.2 mm×3.2 mm,厚度分别为3和10 mm的GAGG阵列和1.25 mm厚度光导组成的两种规格SiPM探测器模块,并基于电子学读出系统评估了探测器模块的性能.结果表明, 3 mm厚度的散射探测器与10 mm厚度的吸收探测器均可清晰分辨15×15像素上的作用位置,平均峰谷比分别为9.77和11.85;全部像素的662 keV平均能量分辨率分别可达7.21%和8.35%,具有较好的位置与能量分辨能力.本文所建立的仿真模型,分析结果以及所研制的探测器模块,为三层探测器系统构建提供了重要依据,并为实现宽能域γ成像奠定了科学技术基础.

关键词：宽能域康普顿成像蒙特卡罗仿真 SiPM探测器闪烁体阵列

前列腺混合性癌行机器人辅助根治性前列腺切除术后穿刺孔转移1例报告

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中华泌尿外科杂志 2024年第1期45卷 61-62页

作者：赵迪威安欣曹云周芳坚李永红中山大学肿瘤防治中心泌尿外科　华南肿瘤学国家重点实验室　肿瘤医学协同创新中心，广州　510060 中山大学肿瘤防治中心肿瘤内科　华南肿瘤学国家重点实验室　肿瘤医学协同创新中心，广州　510060 中山大学肿瘤防治中心病理科　华南肿瘤学国家重点实验室　肿瘤医学协同创新中心，广州　510060

前列腺癌种植转移罕见。本文报道1例前列腺混合性癌，于外院行前列腺穿刺活检示前列腺腺泡腺癌，行机器人辅助腹腔镜根治性前列腺切除术，术后病理示前列腺混合性癌，小细胞癌为主。术后5个月于外院发现穿刺孔转移。于我院行化疗联合免... 详细信息

前列腺癌种植转移罕见。本文报道1例前列腺混合性癌，于外院行前列腺穿刺活检示前列腺腺泡腺癌，行机器人辅助腹腔镜根治性前列腺切除术，术后病理示前列腺混合性癌，小细胞癌为主。术后5个月于外院发现穿刺孔转移。于我院行化疗联合免疫治疗6个周期，维持药物去势及免疫治疗。化疗结束后3个月，影像学检查评估肿瘤完全缓解。免疫治疗维持治疗10个月后因不良反应停药。免疫治疗停药后15个月肿瘤无进展生存。

关键词：前列腺肿瘤小细胞癌种植转移根治性前列腺切除术

宫颈癌腔内联合组织间插植近距离放疗施源器模板的应用

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中华放射肿瘤学杂志 2024年第2期33卷 137-144页

作者：欧阳翼黄晓丹陈佛平伍海莹叶伟军陈锴李珺芸刘红英麦苗青顾慧宽林焕新曹新平中山大学肿瘤防治中心放疗科、华南肿瘤学国家重点实验室、广东省恶性肿瘤临床医学研究中心广州510060

目的设计适用于局部晚期宫颈癌的腔内联合组织间插植近距离放疗(IC-ISBT)施源器模板,并评估其应用价值。方法收集2019年3月至2020年9月中山大学肿瘤防治中心收治的100例ⅡB-ⅣA期(国际妇产科协会2018分期)宫颈癌患者的外照射前后磁共振... 详细信息

目的设计适用于局部晚期宫颈癌的腔内联合组织间插植近距离放疗(IC-ISBT)施源器模板,并评估其应用价值。方法收集2019年3月至2020年9月中山大学肿瘤防治中心收治的100例ⅡB-ⅣA期(国际妇产科协会2018分期)宫颈癌患者的外照射前后磁共振影像资料,对宫颈原发病灶范围进行回顾性阅片分析对比。基于外照射后肿物残留情况,勾画近距离放疗高危临床靶区(HR-CTV),设计腔内联合组织间插植近距离放疗(IC-ISBT)的施源器模板,并进一步评估施源器模板插植组(37例)与徒手插植组(63例)治疗宫颈癌的剂量和疗效差异。分类变量采用卡方检验或Fisher精确检验,连续变量采用t检验或U检验。结果100例宫颈癌患者外照射后残留肿物边缘按顺时针3、6、9、12点方向与宫颈管中心的距离中位数为16.5、14.0、17.0、13.0 mm。将对应的HR-CTV叠加重建三维图,设计制作蘑菇头圆柱体式IC-ISBT施源器模板:头部长径为35 mm,短径为20 mm,中心适配宫腔管,内圈C1-C12为表盘式排列,两侧拓展B1-B5及A1-A4针道。在剂量方面,模板插植组与徒手插植组的HR-CTV D90%[(635.12±22.65)∶(635.80±25.84)cGy]、膀胱D_(2cm^(3))[(473.79±44.78)∶(463.55±66.43)cGy],直肠D_(2cm^(3))[(396.99±73.54)∶(408.00±73.94)cGy]及乙状结肠D_(2cm^(3))[(293.07±152.72)∶(311.31±135.77)cGy]无明显差异(P>0.05),但前者的HR-CTV D98%较高[(544.78±32.07)∶(536.78±32.04)cGy,P=0.007],直肠D1 cm3及D0.1 cm3较低[(438.62±69.65)∶(453.97±67.89)cGy,P=0.016;(519.46±70.67)∶(543.82±81.24)cGy,P=0.001]。两组的宫颈原发灶完全缓解率(86%∶83%,P>0.05)无差异。结论该IC-ISBT施源器模板设计合理,与徒手插植疗效相当,靶区剂量覆盖符合临床需求,可更好地保护危及器官。其使用操作简便,可重复性强,有望作为常规模板推广应用。

关键词：宫颈肿瘤,局部晚期近距离放射疗法腔内联合组织间插植施源器模板徒手插植剂量分析

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基于PAM4数字光标签的WDM光网络监测

中国激光 2024年第2期51卷 118-129页

作者：杨桃王雪李开宣张冰洁石屿陈舒阳陈昕培北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室北京100876

波分复用(WDM)光网络具有波长和节点数目众多、传输路径动态重构、业务/资源动态调度等特点,亟须发展低成本、高可靠的在线监测技术,以保障光网络的安全稳定运行。本文提出了一种基于四进制脉冲幅度调制(PAM4)数字光标签的低成本、高可... 详细信息

波分复用(WDM)光网络具有波长和节点数目众多、传输路径动态重构、业务/资源动态调度等特点,亟须发展低成本、高可靠的在线监测技术,以保障光网络的安全稳定运行。本文提出了一种基于四进制脉冲幅度调制(PAM4)数字光标签的低成本、高可靠、高效率监测方案,并创新设计了PAM4光标签加载、探测和处理等整套机制与方法,配合所提出的基于PAM4光标签序列特征的光功率监测误差修正方法以及基于频谱峰值的功率计算方法,所提方案可以准确高效地监测波长通道光功率、估计光信噪比(OSNR)并恢复数字标签信息等。搭建了16 GBaud偏振复用QPSK/16QAM WDM光传输仿真系统和离线实验平台,验证结果表明所提方案在25跨段长距离传输后的通道光功率监测误差不超过0.65 dB,OSNR估计误差不超过0.6 dB,性能略优于传统的基于差分相移键控(DPSK)低阶调制格式的光标签监测方案。

关键词：光通信波分复用光标签光功率光信噪比监测

组织仿体的光学特性对糖信号检测灵敏度的影响分析

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1262-1268页

作者：葛晴刘瑾韩同帅刘文博刘蓉徐可欣天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

由于经人体组织的传输光子携带的血糖信号非常微弱,近红外光谱法测量血糖的灵敏度不高,难以获得较高的准确度。因此通过优化测量波长、测量距离等尝试提高测量灵敏度的研究一直在进行。然而,这些研究多倾向于关注血糖引起的组织吸收系... 详细信息

由于经人体组织的传输光子携带的血糖信号非常微弱,近红外光谱法测量血糖的灵敏度不高,难以获得较高的准确度。因此通过优化测量波长、测量距离等尝试提高测量灵敏度的研究一直在进行。然而,这些研究多倾向于关注血糖引起的组织吸收系数和散射系数的变化,而忽视了不同部位组织本身的光学特性对灵敏度的影响,缺乏比较不同部位之间的灵敏度差异。实际上,组织本身的光学参数会通过影响光程来影响吸收变化、散射变化作用于光强变化的系数的大小,因此,综合考虑上述两方面的因素后确定出的血糖测量灵敏度是更合理的。为了探究这种综合作用,选取2%、5%、10%和20%四种浓度的intralipid溶液作为人体组织仿体,通过蒙特卡洛模拟的方法,探讨了在1000~1660 nm波段,四种溶液中糖的吸收作用、散射作用和两者综合作用下的糖灵敏度,以及各部分灵敏度与其本身光学参数的关系。结果表明,在散射系数最大的20%intralipid溶液中检测到的糖信号也最强。据此,该研究将为部位优选提供依据,以获得较大的糖灵敏度。同时,对1000~1660 nm波段内的糖信号进行分析,发现在1000~1350 nm波段,糖引起的吸收作用基本可以忽略,信号的差异主要来自于散射的变化;而在1350~1660 nm,散射和吸收共同作用,其中散射的贡献大于吸收,散射最优的测量波长在1450 nm附近;而考虑散射和吸收的共同作用时,最优的测量波长在1400 nm附近。最后,为了验证理论分析的有效性,对四种溶液进行了实验,采用了1000~1660 nm波段中的六个典型波长,结果表明四种溶液中糖信号最大的检测波长均为1409 nm,且在20%intralipid中的糖信号灵敏度最大,说明实验结果与理论分析吻合较好。综上,该研究可为人体无创血糖检测合适的测量部位、合适的波长选择提供借鉴。

关键词：近红外光谱法无创血糖测量散射介质蒙特卡洛模拟

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基于氯自由基链式反应的臭氧可见光消除研究

高等学校化学学报 2024年第9期45卷 81-89页

作者：赵子旺丛树睿王春宇周术元彭猛王磊许嘉钰国民核生化灾害防护国家重点实验室北京102205 华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室广州510640 清华大学环境学院北京100084

随着地球大气中臭氧(O_(3))浓度的逐年升高,臭氧已成为大气污染治理的一个重要污染物.羟基自由基光催化反应对臭氧消除性能偏低,仅提高羟基自由基产量的改性方法已不适用于臭氧光催化消除.本文以Bi_(2)WO_(6)为基础,先后进行了Fe掺杂以... 详细信息

随着地球大气中臭氧(O_(3))浓度的逐年升高,臭氧已成为大气污染治理的一个重要污染物.羟基自由基光催化反应对臭氧消除性能偏低,仅提高羟基自由基产量的改性方法已不适用于臭氧光催化消除.本文以Bi_(2)WO_(6)为基础,先后进行了Fe掺杂以及TiO_(2)负载,制备了一系列Fe-Bi_(2)WO_(6)@TiO_(2)复合材料,并对复合材料进行了物性表征及臭氧催化活性测试.结果表明,Fe-Bi_(2)WO_(6)@TiO_(2)材料具有典型的包覆结构,表现出可见光响应并激发了氯自由基的生成.氯自由基作为消除O_(3)的活性物种,驱动了一种类似“臭氧层空洞效应”的光化学反应机制,即表面氯化的TiO_(2)受光激发产生氯自由基,引发链式反应,大幅提升了臭氧分解的性能.Fe-Bi_(2)WO_(6)@TiO_(2)对O_(3)的消除率最大为93%.氯自由基的引入以及复合材料可见光响应的拓展,可大幅提升光催化臭氧消除能力.

关键词：氯自由基可见光响应光催化臭氧包覆结构

基于大涡模拟的CAARC模型角区开槽气动优化研究

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振动与冲击 2024年第7期43卷 126-133,167页

作者：徐洲洋罗凯文杨易华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广州510640

超高层建筑属风敏感结构,对建筑外形进行适当气动优化可有效降低结构风荷载及风致响应。基于大涡模拟(LES)方法,采用一种新的入口湍流生成方法——NSRFG(narrow-band synthesis random flow generation)方法,进行超高层建筑标准模型(CAA... 详细信息

超高层建筑属风敏感结构,对建筑外形进行适当气动优化可有效降低结构风荷载及风致响应。基于大涡模拟(LES)方法,采用一种新的入口湍流生成方法——NSRFG(narrow-band synthesis random flow generation)方法,进行超高层建筑标准模型(CAARC)角区开槽的气动优化研究。首先进行了CAARC高层建筑标准模型绕流模拟,并将模拟结果与风洞试验结果对比,以验证NSRFG方法的适用性;然后以CAARC模型为基础,设计了4种开槽气动优化方案,通过LES模拟得到基底弯矩功率谱,以估算建筑顶部位移响应和顶部峰值加速度响应。结果对比显示:对于矩形截面高层建筑标模,无论原型还是4种开槽气动优化方案,横风向脉动响应和峰值加速度响应整体比顺风向大;与全封闭原型相比,采取不同开槽方案均能降低顺风向和横风向风振响应,其中角区开槽对顺风向响应的优化效果最好,周向开槽对横风向响应的优化效果最好;4种开槽方案对于横风向响应的优化效果明显优于顺风向,其中相对而言周向开槽优化效果相对最好,使横风向脉动位移响应和横风向峰值加速度响应分别降低28.4%、32.8%。因此,从减小矩形截面超高层建筑结构横风向响应角度考虑,建议采用周向开槽方案。

关键词：大涡模拟(LES) NSRFG方法超高层建筑风致响应气动优化

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河口海岸沉积层理特征与形成机制

水科学进展 2024年第1期35卷 167-182页

作者：周曾刘瑶吴一鸣徐凡范代读张长宽河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210024 河海大学江苏省海岸海洋资源开发与环境安全重点实验室江苏南京210024 华东师范大学河口海岸学国家重点实验室上海200241 同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092

河口海岸地处海陆交界带,其沉积层理特征与形成机制是沉积动力学、动力地貌学和地层学等学科方向的研究热点,对评价海岸工程环境效应、重建沉积古环境等具有重要参考价值。通过梳理河口海岸区域径流、潮汐、波浪等多种动力因子作用的研... 详细信息

河口海岸地处海陆交界带,其沉积层理特征与形成机制是沉积动力学、动力地貌学和地层学等学科方向的研究热点,对评价海岸工程环境效应、重建沉积古环境等具有重要参考价值。通过梳理河口海岸区域径流、潮汐、波浪等多种动力因子作用的研究成果,归纳不同动力主导作用形成的沉积层理特征,剖析3种基本动力对沉积层理塑造的动力学机制,阐释洪水、风暴偶发动力因子以及生物扰动、海平面变化、围垦工程等其他影响因子对沉积层理形成和保存的作用机理。同时,总结了数值模拟手段在沉积层理形成和破坏机制解译方面的应用及取得的机理认知,提出在河口海岸沉积层理时空尺度认知、多因素耦合反演模型开发应用等方面有待进一步研究的科学问题。

关键词：沉积层理河口海岸动力地貌形成机制数值模拟

基于硅酸盐中磁性矿物包裹体的长江和黄河沉积物区分

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第四纪研究 2024年第2期44卷 540-550页

作者：汤佳冰张卫国华东师范大学河口海岸学国家重点实验室上海200241

环境磁学指标已被用来区分中国近海沉积物中长江和黄河物质来源,但是该方法会受到潜在的成岩作用影响。硅酸盐中的磁性矿物包裹体不受成岩作用影响,具有可靠区分物源的潜力。本研究将盐酸(10 mol/L)处理后样品的磁性特征视作硅酸盐中磁... 详细信息

环境磁学指标已被用来区分中国近海沉积物中长江和黄河物质来源,但是该方法会受到潜在的成岩作用影响。硅酸盐中的磁性矿物包裹体不受成岩作用影响,具有可靠区分物源的潜力。本研究将盐酸(10 mol/L)处理后样品的磁性特征视作硅酸盐中磁性矿物包裹体的贡献,以提供区分长江和黄河沉积物的新指标。结果表明,盐酸处理后样品中与磁性矿物含量有关的参数(χ、 SIRM、χARM、 HIRM)不到处理前样品参数值的10%;硅酸盐中的磁性矿物包裹体以低矫顽力的亚铁磁性矿物为主,相比原样中的亚铁磁性颗粒更细;盐酸处理后长江沉积物相比黄河,具有更高的SIRM、χARM、 HIRM值,表明前者包裹体中亚铁磁性矿物和不完整反铁磁性矿物含量更高。分粒级的磁学参数显示,两个河流沉积物磁性矿物包裹体SIRM与HIRM值随着粒级的增大而增大。由于长江支流众多,岩石类型复杂,包裹体磁性参数变化较大,而黄河物质主要来自于黄土高原的黄土,黄土由源区至高原的风力搬运过程中的分选和混合,使得包裹体磁性矿物含量较低,但磁性参数相对均一。本研究表明,利用硅酸盐中磁性矿物包裹体SIRM和S-100散点图、磁性参数主成分分析和热磁曲线,可有效区分长江和黄河沉积物。

关键词：包裹体环境磁学物源粒级分离长江黄河

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