径向基函数网络在近红外人体无创伤血糖浓度检测基础研究中的应用

在近红外无创伤血糖浓度检测的基础研究中，对于多组分的混合物的分析，常因光谱与样品浓度之间呈现非线性响应，使得基于线性模型的校正方法失效。本文讨论了非线性校正方法径向基函数神经网络( RBFN )的有效性，并与线性校正方法中的主成分分析和偏最小二乘法作了对比研究。验证实验所用样品为①葡萄糖水溶液②包含牛血红蛋白和白蛋白的葡萄糖水溶液，结果表明：在①实验中PLS模型和RBFN预测标准偏差分别为8．2、8．9；在②实验中分别为15．6、8．8。可见在样品组分增多时，RBFN算法较线性PLS方法建立的模型预测能力强。     

用于检测皮瓣移植术后血红蛋白浓度的多方位反射式无创测试系统

血红蛋白浓度作为衡量皮瓣移植手术部位恢复状 况的重要指标,能较好地反映血液流通状态。目前 常见的术后血运监测方法限于对皮肤温度、颜色和肿胀程度等物理观察和经验诊断,或仅通 过血氧饱和度 粗略判断,未见对血红蛋白浓度的实时监测。本文设计并搭建了一种用于检测皮瓣移植术后 血红蛋白浓度 的多方位反射式无创测试系统,通过对样本数据的采集分析引入修正系数,实现了血红蛋白 浓度的无创检 测。实验结果表明,6名志愿者连续10次测量结果的标准偏差较小; 40组测量值与真值的相关性良好;皮 肤加热后采集的血红蛋白浓度对温度变化灵敏,说明系统具有较好的稳定性、精确性和有效 性。项目组将 与河南大学淮河医院合作,对皮瓣移植术后患者的血红蛋白浓度进行临床检测,进一步校准 数据并研发小 型化便携式测量仪器,为术后护理提供更加可靠的依据。     

Mural Defects Detection with Enhanced Terahertz Images

In mausoleum murals, existing bubbles are one kind of the most harmful defects for the repair and protection of relics. For this reason, it is necessary to detect bubbles, especially the ones with small size. A method to detect the small bubbles with enhanced terahertz (THz) images is proposed. To simulate the bubbles in the mausoleum murals, circular grooves have been hidden in the plaster and then measured by the THz reflected time domain spectroscopy imaging system. To observe the small bubbles in murals, a comprehensive enhancement algorithm is adopted to process the obtained THz images. With the enhanced method, the circular grooves in the murals can be observed clearly, even for the circular groove with a diameter of 1.5 mm. The results indicate that the proposed comprehensive method can be used to detect the tiny defects of murals.     

温敏性磁共振成像造影剂的研究进展

磁共振成像（MRI）技术可实现对温度的非侵入式检测．温敏性MRI造影剂能够对温度变化做出响应,进而导致与其结合的水质子的弛豫速率、信号强度或化学位移等磁共振参数发生显著改变,已作为将温度信号转化为磁共振信号的传感器广泛应用于MRI测温技术中．本文介绍了温敏性MRI造影剂的种类、原理、研究现状及其应用前景．     

太平天国侍王府壁画表面修复材料的原位无损FTIR分析

太平天国侍王府壁画是中国南方壁画的典型代表,具有重要的历史、文化和艺术价值。历史上曾对多幅壁画进行过化学保护,部分壁画表面形成了一定厚度的有机物涂层,分析研究壁画保护修复材料成分对于文物保护具有重要的理论和现实意义。由于文物的珍贵性与不可再生性,原位无损分析技术的研究和应用是未来文物分析的发展趋势,基于便携红外光谱仪的反射红外光谱技术是对文物表面材质较为理想的无损分析手段。利用反射傅里叶变换红外(FTIR)光谱对侍王府壁画的地仗层和表面修复材料涂层进行了现场原位无损分析,这在我国古代壁画及其保护修复材料分析中属首次。首先测试了无涂层壁画白色背景位置反射FTIR光谱,并与标准无机矿物光谱比对确定了壁画地仗层成分主要为方解石和生石膏。在此基础上,分析了无涂层和有涂层壁画表面的红外反射特性及地仗层化学成分对表面涂层反射FTIR光谱测试的影响,探讨了应用Kramers-Kronig(K-K)变换处理数据的可行性,确定了K-K变换的应用范围,分析了壁画涂层K-K变换后反射光谱与衰减全反射(ATR)光谱的差异,并通过显微ATR FTIR光谱和热裂解气相色谱质谱联用(Py-GC/MS)技术分析验证了原位反射FTIR光谱测试结果的可靠性,扫描电子显微镜(SEM)测量了涂层厚度,证明不同厚度涂层均能得到可解析的高质量反射FTIR光谱。最终确定侍王府壁画曾使用过聚醋酸乙烯酯、聚二甲基硅氧烷和三甲树脂三种高分子材料进行过表面加固,并得出壁画保存现状和修复材料及涂层厚度有较大关系。证明了基于反射模式的FTIR光谱技术能准确有效地获取文物表面有机物和部分无机物成分信息。该方法对表面有机涂层尤为敏感,是壁画类文物较为理想的无损分析方法,在壁画保护研究领域具有十分广阔的应用前景。同时,该研究弥补了我国壁画类文物表面有机物原位无损分析的不足,为该领域研究提供了一条新思路。     

遗传算法在近红外无创伤人体血糖浓度测量基础研究中的应用

遗传算法（GA）应用在偏最小二乘法（PLS）校正模型的波长优化选择中具有显著的效果。将遗传算法作为模块循环运行，能更快达到最优解，有效提高测量精度，减少建模所用波长数。本文将该方法应用于无创伤人体血糖浓度光学检测的基础研究中，验证实验所用样品为：①葡萄糖水溶液；②包含牛血红蛋白和白蛋白的葡萄糖水溶液；③人血中的血浆（含葡萄糖）。结果表明：建模的波长个数可分别减少88%、86%、85%；预测标准偏差（RMSEP）分别减少56%、64%。这对无阶伤人体血糖浓度光学检测理论的进一步研究具有指导意义。     

组织血氧参数近红外无损检测技术及自主创新之路

用近红外光谱方法无损、实时、连续检测人体组织中的血氧参数,可直接得到大脑皮层、肌肉等组织中微细血管血液的氧饱和度、血红蛋白浓度的平均值.与有创血气分析和检测指端脉搏血氧饱和度等现有技术相比,具有不可替代的特色和优势.本课题组通过10余年的不懈努力,在原理算法、测试技术、临床应用等方面取得了大量创新性的成果.现已成功地将实验室样机转化为具有独立自主知识产权、达到国际先进水平的产品(TSAH-100).在新生儿医学、运动医学、组织移植、体外循环、药物疗效评定、基础研究等领域得到推广应用,已测试900余例受试者.在长期的工作中,建立了高校、医院、企业紧密合作的科研体制,为研发具有自主知识产权的先进医疗仪器提供了有益经验.     

新型近红外脑血氧监测设备的研制

文中研制了一种双光源双探头近红外脑血氧监测设备,实现对双侧脑组织局部血、氧参数的同时检测,两个光源通过脉冲序列信号控制分时发光,同时检测双侧脑组织局部血、氧参数,为临床通过对比来评价患侧脑血氧变化量提供了新方法,同时以四通道输出两侧脑组织的血容量和氧含量信息,供计算机进行功率谱、相关性等后处理,从而实现对病人双侧脑组织血、氧变化参数长时间实时、连续的监测。     

Evaluation of the oral 13C-bicarbonate tracer technique for the estimation of CO2 production and energy expenditure in dogs during rest and physical activity

For feeding of working dogs during their daily life, illness, routine jobs or sporting activities, an accurate determination of their nutritional requirements is essential to ensure their optimal health and performance. To predict the appropriate guidelines about how to feed dogs, it appears essential to determine the energy expenditure (EE) in a reliable and feasible way. In the present experiment, the non-invasive oral ¹³C-bicarbonate tracer technique (o¹³CT), i.e. collection of breath samples after oral administration of NaH¹³CO₃, was used for the estimation of CO₂ production and EE in dogs. Measurements were conducted during two days of rest, and during three days with 3 h of exercise per day. Average EE was 483 and 876 kJ kg^?0.75 d^?1 during rest and exercise, respectively. The o¹³CT seems appropriate to use as a minimal restrictive and non-invasive method to obtain reliable estimates of EE in dogs at different activity levels under near natural conditions.     

Temperature-Insensitive Measurement of Glucose Concentration Based on Near Infrared Spectroscopy and Partial Least Squares Analysis

Temperature-insensitive partial least squares analysis for glucose measurement is presented based on Near Infrared spectroscopy in the wavelength range from 1,250 to 1,800nm. Experiments are performed using aqueous glucose solutions. To create a temperature-insensitive prediction model, the glucose concentration and water temperature are varied independently. The results of the predicted glucose concentration agree well with the actual glucose concentration with an error of 4.4%.