基于微波热声层析成像定量重建生物组织电导率的改进方法

目的 生物电磁学参数中的电导率与组织的功能性信息直接相关,精准重建生物组织电导率在医学成像技术和医学诊断领域中有着重要意义。本文改进定量微波热声层析成像（microwave-induced thermoacoustic tomography,MTAT）算法,使组织电导率的重建精度提高。方法 本文在利用有限元离散法求解热声波动方程和亥姆霍兹方程的基础之上,提出了一种基于正则化牛顿迭代法（regularized Newton iteration method,RNIM）定量重建组织电导率的改进方法。结果 通过数值模拟实验和含不同浓度NaCl溶液的仿体实验,验证了算法改进的有效性。组织仿体实验结果表明,目标在不同位置、不同大小、不同对比度情况下,相比于定量微波热声层析成像采用拟合（fitting）的方法,采用正则化牛顿法定量重建的仿体电导率相对误差明显降低,重建目标精度提高。在仿体实验中采用RNIM方法重建相同浓度的单目标在不同位置的电导率变化幅度更小,以及重建多目标电导率的相对比值与实际更接近,实验结果验证了改进方法的稳定性。结论 研究结果表明优化算法能更加准确地定量重建组织仿体的电导率,...     

姜黄薄壁细胞原位拉曼光谱研究

用拉曼光谱原位分析姜黄橙黄色及黄色薄壁细胞中的物质。德宏、广西及西双版纳姜黄三种样品橙黄色细胞的拉曼光谱非常相似,较强峰出现在1 632/1 633/1 637、1 599/1 601/1 605、1 184/1 186/1 190 cm-1,中等强度的峰出现在1 529/1 528/1 534、1 425/1 426/1 430、1 306/1 308/1 311、1 235/1 235/1 239、1 167/1 168/1 173、1 122/1 125/1 130、967/969/975 cm-1。三种姜黄薄壁细胞中出现的强峰、次强峰位置、峰型都一致,说明三种姜黄橙色薄壁细胞中物质的主要成分相同。与姜黄素(curcumin)拉曼光谱的主要的19条谱线比较,在姜黄橙色细胞拉曼谱的17条谱峰中有16条与之对应。而黄色薄壁细胞中大部分谱线与支链淀粉的谱峰有较好的对应关系。用密度泛函理论计算了姜黄素的拉曼光谱,并对谱线进行了初步的归属。     

复苏促进因子研究进展

复苏促进因子是一类广泛存在于结核分枝杆菌等革兰阳性菌中的蛋白质,能促进休眠菌复苏。复苏促进因子的作用机制目前仍然是未知的,然而对此类蛋白的结构域预测及核磁共振分析显示其保守区具有溶菌酶样折叠。我们简要综述了国外对此类蛋白作用机制的研究进展。     

NIR-SERS技术结合统计分析结直肠癌氧合血红蛋白

基于一种新型、高效近红外表面增强拉曼散射(NIR-SERS)基底,检测了20例健康人和16例结直肠癌患者氧合血红蛋白NIR-SERS光谱。对比发现,结直肠癌患者和健康人氧合血红蛋白NIR-SERS光谱之间存在明显差异。通过谱峰归属分析,发现结直肠癌患者氧合血红蛋白中吡咯环和乙烯基团的振动模式、数量和构象发生了一定的变化,尤其是吡咯环的对称呼吸振动和乙烯集团的反对称伸缩振动模式的数量比健康人要少很多,这些变化很可能是结直肠癌患者组织出现变异以及体内杂乱的新陈代谢引起。利用统计分析方法诊断结直肠癌的特异性与灵敏度分别为85.0%和93.8%,为验证利用统计方法的可靠性,使用受试样品的工作特征曲线方法进行评价。研究表明NIR-SERS光谱技术结合统计分析方法有望发展成为一种新型的结直肠癌临床诊断工具。     

科尔沁沙地典型人工固沙植物群落土壤硝化活性

远取26年生的小叶锦码儿、山竹岩黄蓍、差巴嘎蒿、小黄柳和樟子松5种典型人工固沙群落及不同生长年限的小叶锦鸡儿群落为研究对象,对群落土壤养分、酶活性和硝化活性进行了对比研究.结果表明:26年生的小叶锦鸡儿群落土壤有机质、全氮、铵态氮和硝态氮含量均明显高于其他4种植物群落;小叶锦鸡儿群落土壤脲酶、蛋白酶活性和硝化活性最高,小黄柳群落土壤硝酸还原酶活性最高.土壤脲酶和蛋白酶分别与有机质呈显著正相关.随着生长年限的增加,小叶锦鸡儿群落土壤养分、酶活性和硝化活性逐渐升高,其中有机质、脲酶和蛋白酶活性与生长年限之间均存在显著正相关关系.     

一种提高乳腺扩散光学层析成像分辨率的方式

目的 扩散光学层析成像（diffuse optical tomography,DOT）在女性大尺寸乳腺检测时因信噪比低,导致其成像分辨率较低。本文基于计算机断层扫描激光乳腺成像系统（computed tomography laser mammography,CTLM）,提出一种提高乳腺扩散光学层析成像分辨率的方式。方法 本文首先通过仿体实验探讨仿体直径和目标深度对扩散光学层析成像分辨率的影响;其次,本文使用高透性的光敏树脂通过3D打印制作外壳定位件,在验证其对扩散光学层析成像分辨率无显著影响后,利用外壳定位件对被测物进行约束压缩,以减小被测物直径来提高信噪比,优化扩散光学层析成像分辨率。结果 本文通过仿体实验验证了仿体直径的增加和目标深度的变化均会在一定程度上影响成像分辨率,随着仿体直径的增加,其感兴趣区（region of interests,ROIs）宽轴和长轴半高宽基本属于上升趋势;随着目标深度的增加,也会对ROIs宽轴和长轴半高宽产生影响。同时发现仿体直径对ROIs长轴半高宽有显著影响,目标深度对ROIs宽轴半高宽有显著影响。另外通过仿体实验结果验证了外壳定位件对扩散光学层析成像分辨率无显著影响,利用外壳定位件约束压缩后ROIs长轴半高宽降幅明显,降幅达到30%以上,远大于宽轴半高宽的降幅,达到了提高成像分辨率的作用。结论 本文所提出的方式能够达到提高乳腺扩散光学层析成像分辨率的作用,且所使用的材料和方法简单,具有较强的可实施性,为提高乳腺扩散光层析成像分辨率提供了新思路。     

菜籽油中乐果农药残留表面增强拉曼光谱研究

本文以内壁吸附银纳米粒子的毛细玻璃管作为活性基底,以市售的乐果农药作为试验样品,用表面增强拉曼光谱技术在中性和酸性条件下对菜籽油中乐果农药残留进行检测。在中性条件下只能检测乐果农药浓度到200 mg/kg,而在酸性条件下可以检测乐果农药浓度到0. 1 mg/kg,已接近食品中最大农药残留量0. 05 mg/kg的国家安全标准。试验结果表明,在酸性条件下表面增强拉曼光谱可以作为检测菜籽油中乐果农药残留的一种有效方法。     

多波长光声层析成像技术用于人体气管探测

目的 通过多波长光声层析成像技术对气管结构进行重建成像.方法 基于阵列换能器的光声成像技术对7名志愿者的气管进行了多波长光声层析成像实验,研究光声层析成像技术对气管不同呼吸相、不同层面的高分辨率(高达150 μm)图像特征,并对该技术的成像优劣性进行评价.结果 光声层析成像技术能对人体气管进行清晰成像,能够真实反映气管...     

姜科植物的FTIR鉴别分类研究

红外光谱图峰形峰位大体一致,所含化学成分基本相同,是由碳水化合物、蛋白质、脂类等生物大分子振动谱带构成。该研究采用傅里叶变换红外光谱技术结合聚类分析,对姜科植物姜亚科2族6属29种植物进行光谱测试,分析比较姜科同族不同属和同属不同种植物在红外谱图上表现出的差异。将1800~1000 cm-1进行二阶导数处理,并对差异较大的1750~1400、1200~1000 cm-1两个波段分别进行比较分析,用吸光度比值A1516/A3424、A1449/A3424来反映二苯基庚烷和姜辣素的相对含量,再将二阶导数据进行系统聚类。结果表明：姜科植物的主要化学成分姜辣素与二苯基庚烷类化合物的相对含量在族属间和属种间有差异,两种化合物的相对含量在同族不同属植物中差别很大,在同属不同种植物中大体一致;姜科植物的糖类化学成分以单糖和多糖为主;在族属级的水平分类中,2族6属姜科植物的分类与传统分类结果基本吻合,并从光谱角度建议心叶凹唇姜的族级分类应该深入研究。通过研究可知,傅里叶变换红外光谱技术结合聚类分析法可以应用于姜科植物的分类。该研究结果为姜科植物的分类系统学提供了参考。     

水肥对汉源花椒幼苗抗逆生理的影响

以汉源花椒幼苗为试验材料,设置30%、50%、70%田间持水量(FWC)水平,施肥水平为全量NPK(肥料中纯N、P2O5和K2O用量分别为150、60和150kg·hm-2)、半量NPK和不施肥,并通过盆栽控制试验研究了不同水肥处理汉源花椒幼苗抗逆生理特性,运用隶属函数综合评价水肥处理对抗逆性的影响,探索汉源花椒抗逆性对水肥条件的响应机理,为实际生产提供最佳水肥管理技术。结果显示:(1)汉源花椒幼苗地径(D)和苗高(H)、叶片可溶性糖、可溶性蛋白、叶绿素和游离脯氨酸含量,以及过氧化物酶和过氧化氢酶活性及抗逆性隶属度均随施肥量的增加而增加,随土壤水分含量的增加呈先增加后降低的变化趋势,且50%FWC处理最高;叶片相对电导率和丙二醛含量均随施肥量的增加而降低,随土壤水分含量的增加呈先降低后增加的变化趋势,且50%FWC处理最低。(2)汉源花椒幼苗抗逆性隶属度与植株D、H和D2 H呈显著正相关;抗逆性隶属度(y)与土壤水分含量(x4)和施肥量(x5)的关系式为:y=-1.662-0.001 085x42-0.17x52+0.100 7x4+0.420 8x5(n=27,R2=0.989);最适宜于促进汉源花椒幼苗植株生长的土壤水分为46.4%田间持水量、并配合施用纯N、P2O5和K2O分别为185、74和185kg·hm-2的肥料组合。研究表明,适宜的土壤水分含量和肥料施用量对促进汉源花椒幼苗植株生长和抗逆性提高具有重要作用和意义。