基于反向传播神经网络的阻抗断层图像重建新方法

电阻抗成像是通过对物体表面电压、电流的测量来重建物体内部阻抗分布或变化图像的一种新颖计算机断层成像技术。阻抗断层图像重建是一种病态的、非线性的逆问题。提出了一种全新的阻抗断层图像重建方法，它利用反向传播神经网络来表征物体内部阻抗变化位置与物体表面电压变化大小的非线性映射关系，从而可以根据对物体表面测量电压的变化先准确定位阻抗变化区域，再用线性近似方法重建阻抗变化图像，这种方法不仅具有一定的抗噪能力，而且成像精度和空间分辨率都大大好于逆投影方法。     

Liquid Nuclear Magnetic Resonance Implementation of Quantum Computation in Subspace

Based on the logical labelling method, we prepare an effective pure state in a subsystem of a three spin system via liquid nuclear magnetic resonance technique. Then with this subspace effective pure state we implement the Deutsch-Jozsa algorithm. The tomography for the subspace effective pure state and the corresponding spectrum of the output for the Deutsch-Jozsa algorithm agree with theoretical predictions, which shows that we have successfully implemented the Deutsch-Jozsa algorithm in a subsystem of a nuclear spin system and demonstrated a subspace quantum computation.     

白光干涉条纹变密的原因探讨

讨论了在测定透明介质折射率的过程中彩色条纹变密的现象，并在其基础上分析其成因：一是由于媒质折射率加大；二是由于平形板介质平行度不好造成楔形的倾角变大，最后在实验中验证了理论结果。     

倾斜层中的对流斑图及其临界条件

通过二维流体力学基本方程的数值模拟，探讨了Prandtl(普朗特)数Pr=6.99时，倾斜矩形腔体中的对流斑图和斑图转换的临界条件.根据倾角θ和相对Rayleigh(瑞利)数Ra_r的变化，倾斜矩形腔体中的对流斑图可以分为:单滚动圈对流斑图、充满腔体的多滚动圈对流斑图和过渡阶段的多滚动圈对流斑图.当θ一定时，随着Ra_r的减小，系统由充满腔体的多滚动圈对流斑图过渡到单滚动圈对流斑图.这时，对流振幅A和Nusselt(努塞尔)数Nu随着Ra_r的增加而增加.当Ra_r=9时，随着θ的增加，系统由充满腔体的多滚动圈对流斑图过渡到单滚动圈对流斑图，这时对流振幅A随着θ的增加而减小，Nusselt数Nu随着θ的增加而增加.在θ_c-Ra_r平面上对多滚动圈到单滚动圈对流斑图过渡的模拟结果表明， 在Ra_r=2时, 腔体中没有发现多滚动圈对流斑图.在Ra_r为2.5左右时，腔体中出现多滚动圈到单滚动圈对流斑图的过渡.当多滚动圈到单滚动圈对流斑图过渡的临界倾角θ_c<10°时，θ_{c随着Rar的减小而增加.当θc>10°时，θc随着Rar的增加而增加，在Rar≤5时，θc随着Rar的增加而迅速增加；当Rar>5时，θc随着Rar的增加而缓慢增加.θc与Rarθ的关系与Rar类似}     

IPET:测定独个生物大分子三维空间结构的实验方法

蛋白质的动态特性和结构活性对于蛋白质功能的调控具有根本意义。传统的结构确定方法(包括X射线和电子显微镜单颗粒分析技术等)往往需要成千上万不同蛋白质分子的平均信号,因此难以确定蛋白质分子的动态结构。而电子显微断层成像技术是一种对独个生物个体结构从不同的观测角度照相、并计算来恢复该个体的三维结构密度图的方法。传统的冷冻电子断层成像重构方法采用整个大尺寸电镜图像进行重构计算,通常用来研究细菌、细胞切片等大尺寸生物个体在较低分辨率下的结构;由于分辨率的限制,不足以获得小尺寸的蛋白质分子的结构细节。最近,任罡研究小组提出一种独个生物颗粒的电子显微断层成像方法(individual-particle electron tomography,IPET)。该方法通过减小图像尺寸(直至所选区域只包含单个蛋白质分子)的策略,运用提出的FETR(focused electron tomography reconstruction)算法来提高独个大分子重构的分辨率。此方法不需要初始模型和大量分子的平均信号,同时能够容忍一定的测角误差。本文综述了IPET/FETR方法在确定独个分子结构过程中的具体步骤以及如何应用该方法来研究蛋白动态特性和结构变化特征。期望通过该综述和国内同行交流,分享最新的前沿研究,为赶超世界科技前沿的建设添砖加瓦。     

新型核素~(64)Cu标记D-脱氧葡萄糖及其小动物正电子发射断层扫描显像

为拓展脱氧葡萄糖(DG)在肿瘤代谢显像中的应用,以新型核素64Cu标记葡萄糖胺-1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸(DOTA-DG).通过优化反应条件,于25℃反应30 min后得到高放化纯度和高比活度的标记化合物64Cu-DOTA-DG,标记产物经放射性高效液相色谱(Radio-HPLC)检测.体外稳定性实验结果表明,64Cu-DOTA-DG有良好的稳定性.将64Cu-DOTA-DG通过尾静脉注射入荷瘤肝癌细胞(Hep-G2)裸鼠体内,分别于注射后1和3 h进行小动物正电子发射断层扫描(Micro-PET)显像.结果表明,其在肿瘤部位有所富集.64Cu-DOTA-DG的合成及分子显像研究拓宽了以18F-氟代脱氧葡萄糖为代表的肿瘤代谢类显像剂的应用范围,为新型核素标记肿瘤代谢显像剂提供一种新途径.     

石墨烯嵌锂的拉曼成像

锂离子电池由于具有高能量密度,高循环寿命,低自放电率的优势,成为当前使用最为广泛的储能器件。层状材料是极为常用的负极材料,其微观嵌锂行为的研究对提高电池的能量密度和循环寿命有重要意义。本工作发展了一种新的平板微电池结构,可用于研究锂离子在各类二维层状纳米材料中的嵌锂行为。我们用机械剥离的单片少层石墨烯为正极,热蒸镀的锂金属为负极,构成石墨烯电池,用恒电压放电的方法进行嵌锂测试。采用拉曼成像技术收集石墨烯G峰信号的空间分布,实现对锂的嵌入过程的显微观测。发现了锂在石墨烯中沿层间扩散迁移,以及石墨烯断层对锂扩散的阻碍作用。这些结果有助于理解放电时锂在石墨烯电极中扩散过程,并且这项研究开发的平板微电池结构可用于多种材料的电化学过程中的微观过程表征,同时可实现与光学、电学、电子显微学等多种表征手段的兼容,具有较好的应用前景。     

18F标记吲哚苯醌衍生物分子探针的合成及正电子发射型计算机断层显像

基于2-苯基萘型结构,以2-甲基吲哚和四氯苯醌、1-二甲基胺-2-丙炔和碘甲基硼酸频哪醇酯分别作为起始底物,经5步反应合成了一种吲哚苯醌类分子探针的前体。其结构经¹H NMR, ¹³C NMR和HR-MS(ESI)表征。对该前体进行放射性标记,再经高效液相色谱分析纯化,最后将探针注入小鼠体内进行正电子发射型计算机断层显像（PET）。结果表明：探针分子进入小鼠体内后,在膀胱、胆和肠道聚集,随后经肠道和膀胱代谢排出体外。     

Micro-CT参数对骨质疏松性椎体压缩性骨折术后复发的预测价值

本研究探讨Micro-CT参数对骨质疏松性椎体压缩性骨折(OVCF)患者术后复发的预测价值。选取OVCF患者127例,根据术后6个月骨折复发情况分为复发组(n=41)与未复发组(n=86)。患者均接受Micro-CT检查,对比两组Micro-CT参数,即骨体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁间隙(Tb.Sp)、结构模型指数(SMI),以及骨密度(BMD)、骨矿含量(BMC),分析各参数与BMD、BMC及术后复发相关性,并评价各参数对术后复发的预测价值。结果显示,复发组骨体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)低于未复发组,骨小梁间隙(Tb.Sp)、结构模型指数(SMI)高于未复发组(P<0.05);BV/TV、Tb.Th与骨密度(BMD)、骨矿含量(BMC)呈正相关,Tb.Sp、SMI与BMD、BMC呈负相关(P<0.05);将年龄、BMD、BMC等其他因素控制后,BV/TV、Tb.Sp、Tb.Th、SMI与OVCF术后骨折复发显著相关(P<0.05);BV/TV、Tb.Sp、Tb.Th、SMI联合预测OVCF术后骨折复发的曲线下面积(AUC)最大,为0.888(P<0.05)。提示Micro-CT参数在OVCF患者中呈异常表达,采用Micro-CT检查可为临床预测OVCF术后骨折复发提供科学指导。     

透射电镜三维重构确定杂化嵌段共聚物两相空间分布

多金属氧酸盐(POM)簇-聚合物杂化物是一类兼有无机材料催化性能和聚合物可加工性的,具有优异应用前景的杂化材料。POM簇-聚合物杂化物中两相的空间分布对材料的性能有至关重要的影响。但该材料纳米尺度的3D两相空间形貌和结构无法用常规的透射电镜观察和表征。本文利用透射电镜的三维重构技术,选择合适的参数和方法进行二维图像的采集、图像匹配对中及重构,并完成立体模型的构建,从而通过构建的模型对三种杂化共聚物的两相空间分布进行了确认和分析。