融合双注意力机制3D U-Net的肺肿瘤分割

目的 精确的肺肿瘤分割对肺癌诊断、手术规划以及放疗具有重要意义。计算机断层扫描（computed tomography,CT）是肺癌诊疗中最重要的辅助手段,但阅片是一项依靠医生主观经验、劳动密集型的工作,容易造成诊断结果的不稳定,实现快速、稳定和准确的肺肿瘤自动分割方法是当前研究的热点。随着深度学习的发展,使用卷积神经网络进行肺肿瘤的自动分割成为了主流。本文针对3D U-Net准确度不足,容易出现假阳性的问题,设计并实现了3维卷积神经网络DAU-Net（dual attention U-Net）。方法 首先对数据进行预处理,调整CT图像切片内的像素间距,设置窗宽、窗位,并通过裁剪去除CT图像中的冗余信息。DAU-Net以3D U-Net为基础结构,将每两个相邻的卷积层替换为残差结构,并在收缩路径和扩张路径中间加入并联在一起的位置注意力模块和通道注意力模块。预测时,采用连通域分析对网络输出的二值图像进行后处理,通过判断每个像素与周围26个像素的连通关系获取所有的连通域,并清除最大连通域外的其他区域,进一步提升分割精度。结果 实验数据来自上海胸科医院,总共1 010例肺癌患者,每例数据只包含一个病灶,专业的放射科医师提供了金标准,实验采用十折交叉验证。结果表明,本文提出的肺肿瘤分割算法与3D U-Net相比,Dice系数和哈斯多夫距离分别提升了2.5%和9.7%,假阳性率减少了13.6%。结论 本文算法能够有效提升肺肿瘤的分割精度,有助于实现肺癌的快速、稳定和准确分割。     

浇铸尼龙新型有机复合催化剂的制备方法

作为一种重要的工程塑料,浇铸尼龙具有机械强度大、韧性良好、化学稳定性强等一系列的优点。然而,浇铸尼龙分子链间存在大量的氢键,结晶度高导致在低温或干燥环境状态下易脆、易裂、抗冲击及柔韧性差,极大的限制了其在某些领域的应用。为了改善此问题,本文以己内酰胺、氢氧化钠和六氢-2H-氮杂卓-2-酮为原材料合成制备了新型复合催化剂。研究结果表明采用新型的复合催化剂,浇铸尼龙具有更好的耐热性能(240℃)、更高的冲击强度(13.2 kJ/m~2)、更长的适应期(8.2 h),且微观结构致密规整,说明本实验制备的新型己内酰胺复合盐是一种良好的浇铸尼龙催化剂。     

厌氧条件下序批操作与连续操作对基质利用的影响（英文）

研究了在厌氧条件下以葡萄糖为基质的序批操作与连续操作反应器中微生物利用基质的不同途径.结果表明,在连续操作中,反应器内的VFA及污泥中的糖原含量保持不变,葡萄糖被用于产生甲烷和微生物增殖,两者分别占进水COD的79.34%和20.62%,氢分压在298Pa左右.在序批操作中,当进水结束时,50.17%的葡萄糖被转化为糖原储存于细胞体内,反应器内的VFA、产生的甲烷及微生物增殖分别占进水COD的25.05%、11.56%和13.22%;当反应结束时,葡萄糖转化为甲烷和微生物细胞的部分分别占进水COD的78.13%和20.6%,积累的VFA及储存的糖原被微生物代谢,最高氢分压为14.29Pa.两种不同操作模式下葡萄糖的代谢途径不同,序批式反应器中由于糖原储存的存在,减缓了VFA的积累,为厌氧系统的高效、稳定运行提供了保证.     

2D级联CNN模型的放疗危及器官自动分割

目的 精准的危及器官（organs at risk,OARs）勾画是肿瘤放射治疗过程中的关键步骤。依赖人工的勾画方式不仅耗费时力,且勾画精度容易受图像质量及医生主观经验等因素的影响。本文提出了一种2D级联卷积神经网络（convolutional neural network,CNN）模型,用于放疗危及器官的自动分割。方法 模型主要包含分类器和分割网络两部分。分类器以VGG（visual geometry group）16为骨干结构,通过减少卷积层以及加入全局池化极大地降低了参数量和计算复杂度;分割网络则是以U-Net为基础,用双线性插值代替反卷积对特征图进行上采样,并引入Dropout层来缓解过拟合问题。在预测阶段,先利用分类器从输入图像中筛选出包含指定器官的切片,然后使用分割网络对选定切片进行分割,最后使用移除小连通域等方法对分割结果进一步优化。结果 本文所用数据集共包含89例宫颈癌患者的腹盆腔CT（computed tomography）图像,并以中国科学技术大学附属第一医院多位放射医师提供的手工勾画结果作为评估的金标准。在实验部分,本文提出的分类器在6种危及器官（左右股骨、左右股骨头、膀胱和直肠）上的平均分类精度、查准率、召回率和F1-Score分别为98.36%、96.64%、94.1%和95.34%。基于上述分类性能,本文分割方法在测试集上的平均Dice系数为92.94%。结论 与已有的CNN分割模型相比,本文方法获得了最佳的分割性能,先分类再分割的策略能够有效地避免标注稀疏问题并减少假阳性分割结果。此外,本文方法与专业放射医师在分割结果上具有良好的一致性,有助于在临床中实现更准确、快速的危及器官分割。     

基于刚柔耦合模型的双螺杆压缩机动力学特性分析

针对双螺杆压缩机工作过程中振动剧烈以及噪声问题,基于模态叠加法建立螺杆转子的刚柔耦合模型,通过柔性化理论以及碰撞理论对螺杆转子进行动力学分析。得到转子变形、应力、啮合力以及转子质心的变化规律,对转子结构设计优化有一定参考价值。     

小麦脱皮机转子的轻量化设计

针对脱皮机转子的受力特点与工作要求,以转子结构参数作为输入变量,转子在工作载荷下的最大变形量、固有频率、最大应力为状态变量,以转子的设计重量为目标函数,采用响应面法和中心复合设计方法对转子进行轻量化设计。设计的试验涉及150个样本点(组)的数值计算,筛选得到了3个复合状态变量约束的优化候选点。通过该方法,在保证结构强度、刚度以及整机动态稳定性的条件下,转子最大可减重73.6kg,与原结构相比质量减少了35.16%,其最大应力降低了12 MPa。说明轻量化设计方法可在满足机器性能的前提下显著降低脱皮机转子的质量。     

基于新型增韧剂的浇铸尼龙工艺方法

浇铸尼龙机械强度大、韧性良好、化学稳定性强、刚度以及硬度高,是一种被广泛使用的重要工程塑料。然而,在高低温使用环境中浇铸尼龙的冲击强度差,韧性差并且易于脆性破坏。本文采用己内酰胺为单体,以内酰胺钠为引发剂,通过聚氧化亚甲基三胺对其增韧来改善浇铸尼龙的冲击强度和环境适用性。研究结果表明聚氧化亚甲基三胺增韧剂的加入有效提高了材料的塑性形变能力,其含量为60 g(CP5)的样品结晶能力强,结晶度高,热稳定性好,冲击韧性最优。     

流热固耦合下的双螺杆压缩机转子结构特性研究

针对双螺杆压缩机工作过程中转子的结构特性问题,综合考虑压缩机产生的压力场和温度场,对螺杆转子进行流热固耦合研究。通过有限体积法求解压缩机工作过程中产生的压力场和温度场,采用数值插值技术将其加载到转子的结构网格上,建立转子的真实受力模型。进一步求解转子的静平衡方程得到转子的位移场和应力分布,并利用L形大直径掩埋管道对所提出的方法进行验证。研究结果表明:温度场是螺杆转子产生较大变形和应力的主要原因,选择合适的转速可以降低转子的变形和应力。研究结果对压缩机的结构设计和优化有一定的理论意义。     

稀土环保材料及其应用进展

随着社会的发展,环境问题逐渐引起人们的注意,国家提倡建设"资源节约型,环境友好型"社会,所以要积极响应国家号召,在稀土材料方面也要追求环保,为环境的发展做出贡献,真正达到环境利益双丰收。所以主要探析稀土环保材料及其应用进展。     

基于线阵CCD的滚珠丝杠牙形参数测量系统的研制

针对目前国内滚珠丝杠几何参数检测主要依靠人工静态检测,测量效率低、精度低等问题,研制了一种基于线阵CCD(电荷耦合器件)、传感器融合的滚珠丝杠牙形几何参数测量系统。首先通过线阵CCD,工业相机对滚珠丝杠图片进行采集,通过对图像进行一系列的数学形态学处理,发现延伸螺旋面会造成牙形失真问题;然后推演出牙形失真后的轮廓曲线方程,计算出牙型角和中径的失真量,并提出牙形补偿的计算方法,实现对滚珠丝杠几何参数的高效率、高精度测量。