X射线相位衬度显微成像的原理与进展

当前医学影像学的发展趋势是提高人体软组织成像的衬度分辨率及空问分辨率,由宏观影像学向微观影像学的方向发展。微观影像学能看见微米级的组织和细胞结构,能在活体上无损和动态地观察人体内部器官的微细病理变化,从而能早期做出准确的细胞病理学的定性和定位诊断,以及早期进行精确的定点清除治疗。在提高软组织成像的衬度分辨率方面,相位衬度成像技术是国内外关注的热点。据报道,软组织的X射线相位衬度的分辨率约为常规X射线CT吸收衬度分辨率的1000倍。本文以北京同步辐射装置产生的同步X射线束为光源,应用衍射增强成像（DEI）技术,对人和动物脏器的软组织进行相位衬度成像。结果表明：相位衬度显微成像可清晰显示肺泡、。肾小管、肝小叶等微细的组织结构,其空间分辨率可达20微米,这些在常规X射线CT吸收衬度成像是看不见的。医学相位衬度（简称“相衬”）显微CT成像将是医学显微影像学的未来发展方向。     

2017年四川九寨沟MS7.0地震及余震精定位研究

2017年8月8日21点19分四川省九寨沟县发生M_S7.0级强震,本文应用对相对位置和绝对位置都有较好约束的hypoRelocate精定位方法,对8月15日前M_L大于1.5的854个余震重新定位.重定位使用了6178个Pg走时、3363个Sg走时、158929个地震对的相对走时差以及74个M_L大于3.5的34个地震构造的SH尾波互相关走时.定位结果显示,余震区呈NW向分布,长度约35 km、宽度约12 km.以主震为中心,余震形成西北和东南两个丛集区,其中西北区的余震展布较东南区宽,发震断层近似垂直,与主震的震源机制解吻合.余震深度主要集中在5~15 km,主震深度为16 km.从沿断层走向的垂直剖面可见,主震周围一直延伸到地表的区域,余震相对稀少,出现明显空区,这种现象可能与主震发生时该区域的滑动位移较大,应力得到充分释放有关.另外,我们还发现震后60 h之后余震的深度明显变浅,且西北向的深度明显浅于东南向.通过对比分析流动台站布设前后余震深度的分布特点,我们认为这种时空演化差异主要是由流动台站陆续布设和使用造成的,对余震的主要分布特征影响不大.     

基于能量密度的自解耦互相关成像条件

基于能量密度构建的弹性波能量成像条件,可以准确提取弹性波场的能量信息,并可以有效压制背向散射.但是该成像条件得到的成像结果将所有弹性波场能量信息耦合在一起,难以区分纯波模式的能量信息.为此,我们从势能及动能两方面将能量场解耦,得到纯纵波（PP）、纯横波（SS）、转换波（C）能量场.根据能量守恒定律,基于Helmholtz原理对位移场的空间导数进行因式分解,将弹性势能自解耦得到纯纵波、纯横波及转换波势能;引入体应力构建得到P波及S波速度,将弹性动能分解为纯纵波、纯横波和转换波动能.从而,构建基于能量密度自解耦得到纯波能量互相关成像条件.数值实验表明自解耦成像条件可实现弹性波场能量的分解,并得到背向散射压制、振幅有效保持的PP波、SS波和C波成像结果.

     

应用CT技术研究瘦煤在不同温度下孔隙变化特征

应用µCT225kvFCB型高精度(µm级)CT试验分析系统,对直径1 mm的瘦煤从18 ℃到600 ℃高温下的热破裂过程进行了显微CT观测和分析.发现了瘦煤的热破裂规律:300 ℃煤样中大量小的孔隙贯通成大的孔隙团,因此瘦煤的热破裂阈值在300 ℃附近,从常温到300 ℃煤样的孔隙率增加了0.5倍左右.研究了煤样在100~600 ℃范围内热破裂孔隙分布的分形规律,研究发现:从100 ℃到600 ℃,煤样的分形维数D随温度升高呈现先减小、后增加的趋势.孔隙的演化规律:由初始较规则的小孔隙变形,过渡到大量较规则、小孔隙贯通成不规则的大的孔隙团,之后孔隙团缩合减小趋于规则.分布初值的对数随温度升高呈现先降低后增加的趋势;从18 ℃到600 ℃孔隙数量的演化规律为先减小后增加.     

高性能集群计算系统的构建

高性能集群计算系统因其具有强大的运算能力、 较高的I/O性能、 高性能管理和较强的系统扩展能力而广受关注。 本文简要介绍了高性能计算的发展现状和高性能集群计算系统构成, 比较详细地描述了系统环境、 系统性能及集群管理与应用情况, 对高性能计算的新技术进行展望。 并以一个实例阐述了集群系统构建等内容。 该系统由192个计算节点、 4个I/O节点、 1个登录节点、 1个管理节点、 1个Windows集群服务节点、 1组盘阵、 1组计算与I/O网络和1组管理网络组成。 系统计算能力在2009年和2010年中国高性能计算机性能TOP100排行榜分别为第36位和第63位, 具有相当的竞争力, 能够在近几年内为地震科研提供有力支持。     

新型框架结构弹塑性地震反应的等效线性化方法研究

等效线性化方法是计算结构弹塑性地震反应的实用方法.通过对几种等效线性化方法的比较分析,提出了基于FEMA440 （2005）计算等效刚度和等效阻尼比的等效线性化方法;分别采用静力弹塑性分析方法和等效线性化方法,分析了局部使用高性能纤维增强混凝土新型框架结构的弹塑性地震反应.结果表明,两种方法所得结构的地震反应均比较接近.因此,本文建议的等效线性化方法能够较好地预测新型框架结构的弹塑性地震反应.     

高分辨地电阻率探测与互联网络远程监测煤田火烧区

为发现、治理、监控煤田火烧区,将互联网的创新成果深度融合于传统地勘技术领域之中,开发了具有探测火烧区范围和中心温度、连续采集、高温传感、远程遥控等主要功能的永久性的无线传感器网络远程监测系统.研发出新型传感器节点,能够与单极-偶极装置互联储存并发送探测数据,同时将高温探头直接放置于地下火烧区巷道进行监测;通过带保护电路的太阳能供电装置,为现场数据采集网络提供了持续充足的能源;由移动通信网和互联网将信号传送到监测中心,实现远程控制监测;在新疆地区的12个火烧区同时部署了所研发的监测系统,至今已工作45个月,表明采取的技术措施可以保障监测系统的免维护长期稳定运行.乌鲁木齐监测中心收到110多万条现场信息,授权后可任意查询、永久保存,为新疆大面积煤田自燃火区的治理和保卫治理成果,提供基础数据.研究结果表明,充分发挥互联网在地球物理探测监测中的优化和集成作用,对提升煤田地质基勘查的创新和生产能力,具有重要的意义.

     

怀—涿地区深部孕震环境研究与涿鹿地震发震机制的讨论

怀-涿地区是我国首都圈重要地震活动区之一,为探析北京地区深部孕震环境及发震机制,布设并完成了NWW向横跨怀-涿盆地的大地电磁测深数据采集、处理与反演工作,并对已有的区域重磁数据进行了三维聚焦反演.基于以上二维电性结构剖面和重磁三维结构,结合区域地质、地震探测和水化学资料,取得以下认识：（1）怀-涿盆地中下地壳存在低密度、低磁性和高导性的同源物质异常体,该异常平面上呈NEE向椭圆形分布,在温泉屯一带埋藏最浅,约12 km.而盆地边缘岩体地球物理特征表现为高密度、中高磁性和高电阻率.震中多发生在盆岭交汇处,而震源位置则处在物性结构梯度带上,表明中下地壳不同物质的电性、密度、磁性及温度的差异是怀-涿地区深部重要的孕震环境.（2）怀-涿地区中下地壳高导异常体可能为上涌的地幔物质与沿断裂带进入地壳内部的地表水共同的反映.（3）在怀-涿盆地西北缘和东南缘形成的两大震区与盆地内部高温流体的运移有着密切关系,即两大震区为同一高温流体在中下地壳与围岩相互作用的结果.（4）本次涿鹿地震发生可能的机制为：在NEE向构造应力作用下,地下高温流体向NNW方向缓慢迁移,当遇到大海陀岩体阻挡后,转而从岩石结构稳定性较差的老君山亚口向东部延-矾盆地迁移,在高温流体迁移的过程中促使杏园村-万窑村一带的老君山体发生高倾角右旋走滑型断裂.

     

高分辨MRI双重造影结合DWI对直肠癌术前分期的研究

目的:采用高分辨率小FOV双重造影结合DWI扫描技术,探讨磁共振成像(MRI)对直肠癌术前分期的意义。方法:收集2013年1月至2016年1月直肠癌的病例250例,综合所有序列对直肠癌病灶进行术前MRI-TN分期,评估直肠系膜筋膜和环周切缘是否累及,并与手术病理结果进行对照分析。结果:MRI T分期准确率为88.8%(222/250),MRI诊断直肠癌各T分期的准确率、敏感性、特异性、阳性预测值及阴性预测值与术后病理T分期的一致性较好,Kappa值=0.712,P=0.000。N分期准确率为75.6%(189/250),MRI诊断各N分期的准确率、敏感性、特异性、阳性预测值及阴性预测值,与术后病理的一致性为中度一致,Kappa值=0.623,P=0.000。环周切缘准确率为97.6%(58/52)。敏感性100%、特异性97.0%、阳性预测值及阴性预测值分别为89.7%、100%。结论:1薄层、小FOV高分辨率MRI双重造影结合DWI可以多参数、多角度对直肠癌术前T分期做出准确的分期,对N分期做出较准确分期。2 MRI可以对环周切缘有无累及进行准确的预测。3矢状位能准确测量肿瘤下缘距肛缘的距离,为术前评估是否保肛提供直观信息。