肺腺癌CT影像分子分型研究进展

研究表明在明确驱动基因后进行特异性靶向治疗,肺癌患者的中位生存期显著延长。而除高通量测序技术和荧光原位杂交等分子生物学技术外,影像基因组学的出现,也为肺腺癌分子分型预测提供了一种无创的新方法。本文对肺腺癌计算机断层扫描（computed tomography,CT）影像分子分型的研究进展进行综述。首先,介绍肺腺癌分子分型的研究背景及肺腺癌主要的基因突变类型;然后,重点介绍两种主要的研究方法,即CT语义特征与肺腺癌分子亚型的相关性分析和基于机器学习的肺腺癌分子分型预测模型;最后,总结了该领域现阶段面临的主要问题,并对未来的研究方向做出展望。肺腺癌CT影像分子分型研究已经取得了一定成果,但仍存在很多问题。相关性分析与基于影像组学的预测模型研究由于样本各异且受过多人为干预,导致研究结果差异大,甚至有部分文献得到的结论截然相反。而基于深度学习的预测模型研究采用端到端的神经网络模型,人为参与极少,降低了研究难度,但尚处于起步阶段,构建的模型大多相对简单,远不能达到临床应用标准。今后的研究应聚焦于结合多种医学图像构建肺腺癌分子分型的大样本深度学习预测模型,同时结合临床信息、语义特征及影像组学特征,实现肺腺癌分子分型的无创、精准预测。     

羧基修饰石墨烯吸附SF6分解组分的DFT计算

为研制高灵敏度SF6气体分解组分检测传感器,利用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)方法,采用分子模拟软件对SF6主要放电分解组分(SO2,SOF2,SO2F2,CF4)在羧基修饰石墨烯表面的吸附特性进行了模拟计算,从微观角度研究了羧基修饰石墨烯检测SF6气体放电分解组分的气敏机理。理论计算了单分子吸附过程中表征吸附性能特征参量的吸附能、吸附距离、净电荷转移量、分子前线轨道以及态密度。结果表明:羧基的修饰能够有效提高石墨烯的吸附性能,且羧基石墨烯效果更好,对4种分子吸附效果强弱依次为SO2>SOF2>SO2F2>CF4,其中SO2在羧基石墨表面发生较为强烈的化学吸附效应。     

纳米SiO2增强脲醛树脂机械性能的分子模拟研究

介电材料广泛应用于现代电网,但容易出现开裂现象,引起局部放电、电树枝等危害。将芯材为双环戊二烯,壁材为脲醛树脂(PUF)的自修复微胶囊掺杂进介电材料,可实现材料的自修复。但PUF微胶囊硬度不足,其机械性能需要增强。文中采用分子模拟方法建立3组模型,每组分别包括一个纯PUF模型和一个掺杂纳米SiO2的PUF模型,经过计算后分析其密度、自由体积分数、机械性能,建立PUF/SiO2界面相互作用模型以挖掘其内部机理。结果发现,掺杂纳米SiO2有利于增大PUF材料的密度,减小自由体积分数、增强其机械性能。原因是PUF链上的极性原子和纳米SiO2表面的羟基、O原子之间存在氢键相互作用。文中采用分子模拟技术揭示了纳米SiO2增强PUF机械性能的内部机理。     

含能材料量子化学计算方法综述

概述了量子化学基础理论,详细综述了含能材料关键参数(密度、生成热、爆热、爆速、爆压和撞击感度)的计算方法,并比较这些方法的特点和适用范围。介绍了CHEET A、EXPLO5等计算软件在含能材料领域的应用。最后,为满足新一代材料高能稳定与绿色环保的综合要求,设计了20种新型高氮含能分子,运用上述量子化学方法估算了其物化和含能性质,并提出了新型含能化合物的设计原则:(1)高氮分子骨架;(2)零氧平衡;(3)基团调节修饰,以期促进含能材料的发展。附参考文献76篇。     

CL-20及其共晶炸药热力学稳定性与爆轰性能的理论研究

基于自主研发的第一性原理软件研究了六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)炸药五种晶相、苯并三氧化呋咱(BTF)炸药晶体及CL-20/BTF共晶炸药结构的热力学稳定性、力学性能和爆轰性能。研究表明,弱氢键的静电吸引作用使CL-20/BTF共晶的分子间结合能相对于无氢BTF晶体增加39%,提升了共晶结构的热力学稳定性并较大地改变了其体弹模量和声速等力学性能。CL-20/BTF共晶虽与纯BTF晶体有相近的密度,但由于共晶的氧平衡系数得到优化,因此其爆压、爆速分别相对提高约11%、5%;与β-CL-20晶体相比,共晶的密度与氧平衡均有所下降,因而其爆压、爆速分别相对下降约15%、6%。设计新型钝感共晶炸药应避免共价键强度极弱的分子和具有高密度振动谱特征峰的结构,应有效利用氢键对分子空间堆积的热力学稳定效应,同时适量控制氢元素含量以保障炸药的高能量密度。     

FOX-7团簇中分子间相互作用对其裂解影响的量子化学研究

采用色散校正密度泛函理论的RI-B2PLYP-D3和PW6B95-D3方法得到了1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)的四种气相团簇,以此模拟FOX-7分子在晶体结构中的存在状态。绘制了团簇形成过程中各分子相邻处的电子密度差图,从电子密度变化的角度解释了分子间相互作用的形成及来源,研究了凝聚相FOX-7分子间相互作用对FOX-7裂解机理的影响。结果表明,FOX-7团簇中分子间相互作用源于电子偏移形成的部分分子间共享电子,分子间相互作用形成的同时也使部分分子内的化学键被弱化,致使FOX-7的裂解通道发生改变。采用PW6B95-D3理论时,分子间相互作用使各团簇中FOX-7的C—NO_2键裂解活化能比单分子状态时普遍降低。不同团簇中分子间相互作用力角度不同,硝基异构反应的过程有所变化,与单分子FOX-7相比,团簇Ⅱ硝基异构通道的活化能下降了210.9 k J·mol~(-1),而团簇Ⅳ硝基异构通道的活化能升高了39.4 k J·mol~(-1)。     

液压支架立柱液压系统的节能研究

综合分析液压支架立柱液压缸液压系统的能耗,提出了一种新型节能型液压系统。该液压系统利用势能回收原理,将立柱下降的势能回收到蓄能器中,以供立柱上升时使用,从而节约能源。建立新系统和传统系统AMESim仿真模型,通过仿真结果分析,得出新系统比传统系统节省大约14%的能量。     

采用极限学习机预测优化的超高压输电线畸变电场屏蔽EI北大核心CSCD

为解决超高压输电工程所面临的电场环境超标和环境治理成本过高的问题,该文提出以屏蔽效果最优和屏蔽成本最低为综合目标对民居附近的畸变电场进行多目标优化屏蔽。鉴于屏蔽方式与屏蔽效果之间难以直接用数学函数准确描述,提出先利用有限元软件仿真数据建立基于新型加权正则化极限学习机算法的屏蔽效果预测模型,然后基于此预测模型,采用分子微分进化算法对屏蔽线架设条数及其架设位置进行多目标优化求解。研究结果表明,该文方法可合理优化屏蔽线架设参数,得到成本更少而屏蔽效果更好的屏蔽方案,同时也为超高压输电畸变电场的屏蔽提供了新思路。     

基于分子动力学的胶粉改性沥青中胶粉与沥青相容性研究

为了研究胶粉改性沥青中胶粉与沥青之间的相容性,采用Materials Studio分子模拟软件,构建了沥青四组分代表分子模型与橡胶代表分子模型;同时以四组分分析试验为基础,构建了沥青分子组,在不同温度下对沥青分子组模型和橡胶代表分子模型进行了分子动力学计算,得到了两者的溶解度参数和分子势能.结果表明:沥青体系溶解度参数随着温度的升高逐渐减小;在160℃下沥青溶解度参数与橡胶代表分子——丁苯橡胶(SBR)溶解度参数差值达到最小,沥青与橡胶分子之间的势能达到最大,表明在160℃下沥青与胶粉达到最佳相状态;胶粉改性沥青整体相容稳定.     

基于分子模拟技术的沥青自愈合性能研究

以分子模拟作为研究手段,对采用化学结构指标H/C和CH2/CH3值作为沥青自愈合性能评价指标的可行性进行了分析,研究结论表明,采用两种不同建模方法构建的沥青分子模型的CH2/CH3和H/C值都与沥青的自愈合性能表现出较好的线性关系,且与试验结论的趋势相同,因此认为可以用CH2/CH3和H/C值作为沥青自愈合性能的评价指标。