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基于近红外光谱的脑组织氧监测系统研发与验证

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中国医学物理学杂志 2024年第7期41卷 876-882页

作者：蔡世杰李翰林沈昭于辉叶继伦张旭深圳市生物医学工程重点实验室广东深圳518060 深圳大学医学部生物医学工程学院广东深圳518060 广东宝莱特医疗技术研究院有限公司广东珠海519080

结合修正Lambert-Beer定律和空间分辨光谱技术,提出一种基于三波长的脑组织氧饱和度监测系统。搭建脑组织氧饱和度(rSO_(2))测量平台,从光谱稳定性和本底噪声验证系统可靠性,建立受控低氧试验并招募18名志愿者,研究rSO_(2)随吸入氧阶梯... 详细信息

结合修正Lambert-Beer定律和空间分辨光谱技术,提出一种基于三波长的脑组织氧饱和度监测系统。搭建脑组织氧饱和度(rSO_(2))测量平台,从光谱稳定性和本底噪声验证系统可靠性,建立受控低氧试验并招募18名志愿者,研究rSO_(2)随吸入氧阶梯平台变化的趋势以及rSO_(2)与动脉血氧饱和度之间的关系。结果表明,该测量系统可以有效监测rSO_(2),测试结果符合测量要求。受控低氧序列中,随吸入氧浓度下降,rSO_(2)均呈下降趋势,且个体rSO_(2)与动脉血氧饱和度具有较高的相关性。

关键词：脑组织氧饱和度动脉血氧饱和度近红外光谱空间分辨光谱法受控低氧实验

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基于大张角双频聚焦换能器的振动声成像

中国医学物理学杂志 2024年第5期41卷 554-562页

作者：曹琳娜罗婕妤确太降初周小伟李雁浩重庆医科大学生物医学工程学院/超声医学工程国家重点实验室重庆400016 超声医疗国家工程研究中心重庆401121

为提高振动声成像方法的空间分辨率,采用大张角双频聚焦换能器构建改进的振动声成像系统。基于该系统,以仿体为实验对象,探究振动声成像空间分辨率,测试该成像方法在不同声学特性仿体上的成像效果,研究接收水听器位置、差频对振动声成... 详细信息

为提高振动声成像方法的空间分辨率,采用大张角双频聚焦换能器构建改进的振动声成像系统。基于该系统,以仿体为实验对象,探究振动声成像空间分辨率,测试该成像方法在不同声学特性仿体上的成像效果,研究接收水听器位置、差频对振动声成像结果的影响,并使用k-Wave建立仿真模型探究换能器元件分布对振动声成像结果的影响。结果表明基于大张角双频聚焦换能器的振动声成像系统空间分辨率较高,对声学特性不同的仿体成像具有良好的对比度和特异性,接收水听器的位置和换能器元件分布对成像结果影响较小,差频的选取对成像质量至关重要。该研究有望为振动声成像技术的发展进步提供新思路,推动该技术进一步走向实际应用。

关键词：大张角双频聚焦换能器超声激发声发射振动声成像空间分辨率聚焦超声

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影像学检查在子宫良恶性病变鉴别诊断中的价值

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中国实用妇科与产科杂志 2024年第9期40卷 895-898页

作者：吕发金王璐重庆医科大学附属第一医院放射科重庆医科大学生物医学工程学院(超声医学工程国家重点实验室) 重庆400016

微无创治疗因其创伤小、恢复快等优势,在子宫病变治疗中应用广泛。超声、CT以及磁共振成像(MRI)等影像诊断手段能够在术前辅助确定病变的良恶性,有助于制定个性化治疗方案,确保治疗的精确性和安全性,对患者的康复和生活质量具有重要意义... 详细信息

微无创治疗因其创伤小、恢复快等优势,在子宫病变治疗中应用广泛。超声、CT以及磁共振成像(MRI)等影像诊断手段能够在术前辅助确定病变的良恶性,有助于制定个性化治疗方案,确保治疗的精确性和安全性,对患者的康复和生活质量具有重要意义。MRI具有高软组织及空间分辨率,在术前诊断中可作为首选的影像检查,文章主要阐述MRI的不同成像序列在子宫良恶性病变诊断中的应用及鉴别要点。

关键词：磁共振成像子宫疾病良恶性鉴别

构筑Bi纳米粒子负载BiOCl纳米片欧姆结用于光催化CO_(2)还原

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物理化学学报 2024年第7期40卷 54-57页

作者：刘高鹏李利娜王彬单宁杰董金涛季梦夏朱文帅朱剑豪夏杰祥李华明江苏大学能源研究院化学化工学院江苏镇江212013 香港城市大学物理学系材料科学及工程学系生物医学工程学系中国香港999077

煤炭、石油和天然气等能源的不断增长消耗,不仅导致不可再生能源逐渐枯竭,还使大气中的CO_(2)浓度显著上升,引发严重的能源危机和气候问题。因此,我们必须开发清洁、可持续的能源转换技术,以应对不断增长的能源需求和日益严重的环境危... 详细信息

煤炭、石油和天然气等能源的不断增长消耗,不仅导致不可再生能源逐渐枯竭,还使大气中的CO_(2)浓度显著上升,引发严重的能源危机和气候问题。因此,我们必须开发清洁、可持续的能源转换技术,以应对不断增长的能源需求和日益严重的环境危机。受到自然界光合作用的启发,光催化CO_(2)转化利用太阳能驱动,可以将CO_(2)和水转化为高附加值的化学品。经过多年的发展,人工光合作用已被认为是一种绿色、经济、可持续的方法,有望助力实现国家的碳中和发展目标。然而,现有的光催化剂存在着载流子分离效率低和活性位点不足的问题,从而导致CO_(2)光还原效率较低。为了应对这些科学问题,研究人员发现将金属纳米粒子负载到半导体材料上形成欧姆结,可以产生内建电场,有助于光生电子和空穴的分离。因此,本研究通过溶剂热法在BiOCl纳米片表面负载Bi纳米粒子,构建了Bi/BiOCl欧姆结光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)分析了光催化剂的成分和微观结构。利用紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)研究了催化剂的光吸收性能。通过瞬态光电流响应测试、电化学阻抗谱(EIS)和电子自旋共振谱(ESR)研究了光生电子和空穴的分离能力。由于Bi纳米粒子与BiOCl的功函数不同,二者形成的欧姆结具有优异的电荷转移特性,可以显著提高光生载流子的利用效率。此外,Bi纳米粒子还可以作为助催化剂,促进惰性CO_(2)分子的活化。光催化测试结果显示,经过300 W氙灯照射4 h后,具有最佳活性的复合材料(Bi/BiOCl-2)将CO_(2)还原为CO(34.31μmol·g^(-1))和CH_(4)(1.57μmol·g^(-1))的速率分别是BiOCl纳米片的2.55倍和4.76倍。同位素示踪实验证实,产物是CO_(2)和水分子经过光催化反应得到的。此外,根据原位傅里叶变换红外光谱(in situ FTIR)结果,发现在CO_(2)还原过程中形成了^(*)CHO、^(*)CH_(3)O、b-CO_(3)^(2-)、m-CO_(3)^(2-)、HCO_(3)^(-)、HCOOH、^(*)COOH和HCOO^(-)等中间体,并进一步提出了可能的光催化CO_(2)还原机制。经过25 h的CO_(2)光还,原反应后,CO和CH_(4)产量持续增加,同时结合XRD、XPS和TEM结果表明,制备的Bi/BiOCl-2材料具有良好的结构稳定性。这项研究为高效CO_(2)光还原催化剂的构建提供了有益的参考。

关键词： BiOCl纳米片 Bi纳米粒子 CO_(2)光还原欧姆结电子传输

水痘-带状疱疹病毒编码circRNA的鉴定与表征

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中国疼痛医学杂志 2024年第8期30卷 561-562页

作者：杨少敏(译) 肖礼祖(校) Cao D Jaijyan DK 深圳大学医学部生物医学工程学院医学超声关键技术国家地方联合工程实验室广东省生物医学信息检测与超声成像重点实验室深圳大学第六附属医院(南山医院)疼痛医学重点实验室不详

在真核生物中,环状RNA(circular RNA,circRNA)是一种重要的转录本。该研究证明了水痘-带状疱疹病毒(varicella-zoster virus,VZV)感染过程中可产生病毒来源的circRNA。该研究通过联合二代与三代深度circRNA测序,绘制了高分辨率的细胞和... 详细信息

在真核生物中,环状RNA(circular RNA,circRNA)是一种重要的转录本。该研究证明了水痘-带状疱疹病毒(varicella-zoster virus,VZV)感染过程中可产生病毒来源的circRNA。该研究通过联合二代与三代深度circRNA测序,绘制了高分辨率的细胞和病毒circRNA图谱。接着,在VZV感染的细胞以及带状疱疹病人组织样品中,通过多种实验技术手段进一步验证VZV感染可产生大量病毒circRNA。此外,该研究发现了许多与VZV潜伏相关转录本同源的circRNA(circVLTSlytic)。为了分析这些circVLTSlytic的生物学功能,利用细菌人工染色体系统在基因组DNA水平,对circVLT进行突变。结果发现,circVLT是VZV复制的非必需分子,但circVLTsSlytic外显子5下游的突变可导致VZV对阿昔洛韦敏感性增加。该研究首次证明了VZV感染可产生具有生物学功能的病毒来源circRNA,这为带状疱疹的防治提供了新的思路。

关键词：病毒来源带状疱疹病细菌人工染色体阿昔洛韦感染过程 zoster VZV 转录本

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基于***的大学物理在线仿真实验开发

实验室研究与探索 2024年第1期43卷 180-183页

作者：曲典严华刚张智河许莉莉黄晓清师炜首都医科大学生物医学工程学院北京100069

***是用JavaScript编写的基于WebGL的在线三维场景和动画的开发引擎。为了使学生能在线开展虚拟仿真实验,探索学生线上自主学习和线下课堂学习相结合的实验教学模式,提升学生实操实验课时的有效利用,采用***提供的JavaScript库函数来开... 详细信息

***是用JavaScript编写的基于WebGL的在线三维场景和动画的开发引擎。为了使学生能在线开展虚拟仿真实验,探索学生线上自主学习和线下课堂学习相结合的实验教学模式,提升学生实操实验课时的有效利用,采用***提供的JavaScript库函数来开发分光计实验和密立根油滴实验等在线虚拟仿真实验。通过该仿真实验,学生能在实验课之前对实验的原理和操作细节有具体了解,从而对实验中遇到的问题进行深入探究,提高实验教学效果。这些仿真实验也可以作为由于其他原因无法实现线下实验的一种替代教学实验方案。以***为开源开发的物理在线仿真实验平台可推广。

关键词：大学物理在线仿真实验自主学习

基于非分散红外法的呼气末二氧化碳检测技术研究进展

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中国医疗器械杂志 2024年第2期48卷 203-207页

作者：刘亚男李明月康富豪黄霖杭岩叶继伦张旭深圳大学医学部生物医学工程学院深圳市518060 深圳市生物医学工程重点实验室深圳市518060 广东省宝莱特创新研究院珠海市519080

呼气末二氧化碳浓度是评价人体呼吸系统是否正常的重要指标之一,实现呼气末二氧化碳的精确检测对临床实践具有重要意义。随着呼气末二氧化碳检测技术的国产化不断推进,近些年在国内临床的应用越来越广泛。该研究基于非分散红外法,对呼... 详细信息

呼气末二氧化碳浓度是评价人体呼吸系统是否正常的重要指标之一,实现呼气末二氧化碳的精确检测对临床实践具有重要意义。随着呼气末二氧化碳检测技术的国产化不断推进,近些年在国内临床的应用越来越广泛。该研究基于非分散红外法,对呼气末二氧化碳检测技术的检测原理、气体采样方法、技术关键、技术进展等进行综合阐述,较为全面地介绍了该技术目前的发展状况,为应用推广和改进提供参考。

关键词：气体检测呼气末二氧化碳非分散红外技术进展

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高频聚焦超声声场和温度场的仿真研究

应用声学 2024年第1期43卷 178-189页

作者：徐慧陈思幸柏成单天琪赵渊超声医学工程国家重点实验室重庆医科大学生物医学工程学院重庆400016 超声医疗国家工程研究中心重庆401121

为探究临床常用的7 MHz高频聚焦超声在多层生物组织中的声传播以及毫秒级时间内的生物传热规律问题,基于Westervelt方程和Pennes传热方程,使用有限元方法建立高频聚焦超声辐照多层组织的非线性热黏性声传播及传热模型。首先分析了线性... 详细信息

为探究临床常用的7 MHz高频聚焦超声在多层生物组织中的声传播以及毫秒级时间内的生物传热规律问题,基于Westervelt方程和Pennes传热方程,使用有限元方法建立高频聚焦超声辐照多层组织的非线性热黏性声传播及传热模型。首先分析了线性模型和非线性模型之间的差异,然后在非线性模型下探究换能器的参数对声场和温度场的影响。仿真结果显示:在7 MHz频率下,当换能器输出声功率超过5 W时,声波传播的非线性效应不可忽视(p<0.05);当声功率从5 W增大到15 W时,非线性模型与线性模型预测的温度偏差从20%增加到34.703%;高频聚焦超声波的非线性行为比低频更加显著,基频能量向高次谐波转移的程度增大,声功率为10 W和15 W时4次谐波与基波之比分别达到7.33%和12.12%;高频换能器参数的改变对组织中声场和温度场分布的影响较大,换能器焦距从12 mm减小到11.2 mm,焦点处最高温度增加了77%。结果表明,7 MHz聚焦超声的非线性声传播需要考虑到4次谐波的影响。该文提出的多层组织非线性仿真模型可为高频聚焦超声换能器参数优化及制定安全、有效的术前治疗方案提供理论参考。

关键词：高频聚焦超声多层生物组织温度场分布非线性声学换能器参数

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具有快前沿的固态Marx电源的研究

强激光与粒子束 2024年第2期36卷 19-25页

作者：李东升李孜王永刚姜松饶俊峰上海理工大学机械工程学院中国科学院苏州生物医学工程技术研究所

纳秒脉冲电场消融要求在100Ω负载上产生数千伏的纳秒脉冲，加快脉冲前沿有利于获得更窄的纳秒脉冲。提出了一种具有快速前沿的固态Marx发生器，在每级电路中插入一个电感，并且让放电管和充电管同时导通数十纳秒，等放电管完全开通后... 详细信息

纳秒脉冲电场消融要求在100Ω负载上产生数千伏的纳秒脉冲，加快脉冲前沿有利于获得更窄的纳秒脉冲。提出了一种具有快速前沿的固态Marx发生器，在每级电路中插入一个电感，并且让放电管和充电管同时导通数十纳秒，等放电管完全开通后，关断充电管，对负载进行放电，以消除放电管和放电回路杂散电感对脉冲前沿的限制，获得具有快前沿的高压脉冲。搭建了32级Marx样机，实验中通过调节直通时间，在100Ω的低阻负载上获得了电压上升沿35 ns、脉宽800 ns、电流186 A的高压脉冲。对比并分析了充电管和放电管直通时间对上升沿的影响，发现直通时间越长，脉冲电流的前沿越快。输出端的峰值电流最大可达186 A。表明该脉冲电压源可以有效地提高电流的输出，提高系统带载能力。该方案相比于传统的改进方法，提高了系统抗干扰能力的同时，也减少了所使用开关管的数量，降低了脉冲电源的成本。

关键词：全固态Marx发生器大电流方波脉冲上升沿