不同扫描条件下的小动物成像评估

为了评估在不同高压、滤光片厚度和管电流条件下的小动物成像,开发了一套动物成像微型CT装置,并在此装置上进行了不同高压、滤光片厚度、球管电流和曝光时间条件下的老鼠成像。以蒙特卡罗软件包PENELOPE为基础,开发了模拟本装置使用的X射线球管光谱的模型。同时,基于Matlab平台开发了计算X射线柬各种参数,包括平均能量、光强变化以及透射率变化等的软件平台。评估了各种影响微型CT成像的参数对信噪比（SDNR）的影响,并分析了成像参数选择与信噪比之间的关系。文中一系列针对小动物成像和图像质量评估的工具和方法可被广泛应用于小动物成像领域。     

纳米二氧化钛吸入对小鼠肺部和血清生化指标的影响

将成年健康的小鼠(每组8只)暴露在含有1 500 mg/m3纳米二氧化钛气溶胶密闭装置内,以暴露在空气中的小鼠作为对照,研究了纳米二氧化钛对小鼠肺部组织和血清生化指标的影响.经过不同时间的暴露后将小鼠处死,收集血样并取肺部组织进行生化指标分析和组织病理学检验.血清生化指标检测结果显示,在所有的试验组中,乳酸脱氢酶的活性均提高,丙氨酸氨基转移酶的活性和尿素氮在暴露28天组中增加,肌酐在暴露14天组和28天组中均增加,其他血清学指标未见明显异常.组织病理学检测结果显示,暴露28天的肺泡间隙有纳米粒子存在,并且肺部炎症逐渐增强.     

数控加工仿真和验证的关键算法

提出了一种快速显示数控加工仿真高质量真实感图形的近似方法。刀具运动扫掠体被划分成一些小区域，系统计算出每个小区域的法向量并将这些向量存储在一个件中。当显示加工动画时不必再计算毛坯表面小平面的法向量，仅仅需要计算是刀具的娜部分切削了该小平面，然后从件中读出对应的法向量。中还提出了一种高效率的NC加工代码验证方法。该方法先计算z方向的误差。如果发现某些点超差，在这些点附近系统自动对毛坯进行进一步细分，计算出表面法向量的误差。     

磁共振成像中刚体平移运动伪影校正

磁共振成像过程中,患者的轻微运动就会使扫描数据发生相位偏移,从而使重建图像含有运动伪影,降低成像的质量。严重的伪影会影响医生对病灶的精确定位。本文利用遗传算法高度并行、随机和自适应全局寻优的特点,提出了基于遗传算法的刚性平移运动伪影修正方法,逐次修正扫描信号在K空间中已偏移的相位。实验表明,基于遗传算法的修正方法,能有效校正扫描数据的相位偏移,达到抑制运动伪影的目的。     

岩心微流动的核磁共振可视化研究

岩心微流动可视化是研究化学驱油微观机理的一项重要流体实验新方法,重点介绍采用低场核磁共振成像技术研究天然岩心中流体分布可视化的新进展。提出和分析了国产低场核磁共振成像岩心驱替装置面临的图像不清、材料干扰等问题,通过合理选材、优化参数,从硬件和软件2方面进行了改进与优化,消除了干扰因素。开展了天然岩心的驱替实验,采集了油水的实时 NMR信号与 MRI 成像信号,以及不同驱替阶段油水的 NMR-T2谱,得到分辨率较高的油水分布图像。结果显示残余油随着驱替PV数的增加而减少,具有初期减少明显而后趋缓的特点,并发现岩心中存在端部油残滞现象,其范围距端部4mm左右。研究了通过获得的油水分布图像计算含油饱和度的方法,其结果与传统方法一致,误差在10%以内,这也说明了油水分布图像的可靠性。这不仅为计算饱和度提供了一种新方法,而且该方法的另一个优势是可以分析任意局部位置的油水饱和度。研究结果表明,在研究岩心微流动过程中流体分布的可视化方面,核磁共振成像技术是值得深入研究的新方法。     

电弧加热高温磁流体发电地面试验研究

针对航天器未来空间飞行任务对大功率电源的迫切需求,开展了基于电弧加热的高温气体磁流体（MHD）发电地面试验研究。利用长分段电弧加热器加热氩气试验工质,模拟MHD发电所需的温度和压力条件,通过注入铯种子的方式提高试验工质的电导率,成功进行了直通式和盘式MHD发电地面试验:在磁场强度1 T试验条件下,直通式发电机最大输出发电功率达到196 W;在磁场强度7 T试验条件下,盘式发电机最大输出发电功率达到10.5 kW。本研究工作验证了磁流体发电技术的前景,为更高功率的磁流体发电机研究及空间应用奠定了基础。     

三维CT图象自动分割法

计算机断层扫描图象（ＣＴ）和核磁共振图象（ＭＲＩ）是诊断疾病和制定治疗方案与手术方案的主要依据之一，而分割ＣＴ和ＭＲＩ图象是定量分析其平面与三维信息的关键之一。本文先采用三维自适应滤波，在保留图象细节的前提下滤除高斯分布噪声和脉冲噪声，然后根据ＣＴ或ＭＲＩ各断层多阈值二值化图象采用区域自动增长算法实现了三维ＣＴ图象和ＭＲＩ图象的自动分割。最后给出了腹部ＣＴ图象的分割结果，该方法分割精度高，速度快，具有广泛的临床应用价值     

基于CVAE的超高速碰撞碎片云运动过程的快速预测技术

在航天器防护构型设计中，需要快速、精确预测空间碎片超高速撞击防护屏产生碎片云的质量分布及其运动过程。采用深度学习方法，基于条件变分自编码器（CVAE）模型和大量铝球超高速正撞击铝板的光滑粒子流体动力学（SPH）方法的数值模拟结果，初步构建了碎片云空间质量分布与运动特征的快速预测模型。数值模拟中把铝球速度（3.00～8.00 km/s）、铝球半径（2.00～8.00 mm）、铝板厚度（1.000～4.000 mm）以及观测时间（1.0～12.0 μs） 4个变量作为输入控制参数，生成大量格式统一的训练集数据。模型隐藏层采用200个特征数据来描述碎片云质量分布，训练集参数范围内平均误差在0.6%以内，生成一个碎片云质量分布的平均时间小于7 ms。     

微型CT系统适用的心肺运动检测新方法

提出了一种非侵入式的心肺门控技术以改善图像分辨率。该方法基于动物的心肺运动实时地产生门控信号,并采用改进的零交叉数法实现对R波的检测,通过热电偶感受动物鼻气流的温度变化以判断其呼吸时相。该门控技术即使对0．03kg左右的小鼠,也能准确产生其在自由呼吸状态下的门控信号。除了非侵人性,与其他现存的门控技术相比,占用更少的空间和成本,可应用于微型CT系统和其他任何需要检测动物心肺运动的系统。几组测试结果表明,所提出的心肺门控能够产生所需信号,并改善图像分辨率。     

爆轰驱动激波风洞驻室温度测量的化学温标方法

为直接测定驻室温度,以预混于实验气体中微量四氟甲烷CF4在高温下热分解反应的动力学分析为基础,采用一个快速单向进样阀于喉道前部对反射激波后的气体进行采样,通过气相色谱方法检测反应终产物四氟乙稀C2F4的浓度作为温度指示,测量激波风洞中反射激波后驻室的温度。应用于最新研制成功的爆轰驱动激波风洞驻室温度测量的结果显示其采样技术及化学温标方法是适用的。讨论了用氢氧爆轰驱动产生的管壁凝结水对测量的影响。