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关键词： 角膜塑形术   后表面光学区直径   近视   眼轴长度   影响因素  

摘要： 目的: 探讨2种不同后表面光学区直径(BOZD)分别为5.5 mm及6.0 mm设计的角膜塑形镜对近视儿童青少年眼轴控制的效果, 并分析其影响因素。方法: 前瞻性队列研究。连续纳入2021年9月至2023年2月期间在南京中医药大学附属医院眼科首次适配角膜塑形镜行近视矫正的111例近视儿童青少年。通过计算机随机法将患者分为小光学区组和常规光学区组, 分别配戴BOZD为5.5 mm及6.0 mm的角膜塑形镜。采集患者的基线参数, 包括性别、年龄、散瞳后验光数据等, 并进行IOL Master700及Pentacam角膜地形图检查。记录适配时及随访3、6、9、12个月时的眼部参数, 包括中央区角膜厚度、前房深度、眼轴长度、瞳孔直径等。采用重复测量方差分析进行组间比较, 采用多因素Logistic线性回归分析2组内眼部参数对眼轴增长量的影响因素。结果: 最终共99例近视儿童青少年右眼数据被纳入统计分析。小光学区组(48例)和常规光学区组(51例)在基线数据上差异无统计学意义(P>0.05)。随访3、6、9、12个月时, 小光学区组眼轴增长量分别为(0.01±0.07) (0.05±0.09) (0.07±0.12) (0.11±0.13)mm, 而常规光学区组眼轴增长量分别为(0.05±0.05) (0.13±0.09) (0.20±0.10) (0.28±0.13)mm, 2组之间的差异有统计学意义(F时间=138.66, P<0.001;F组别=37.52, P<0.001;F交互=19.52, P<0.001。)。两组内相关性分析显示, 在配戴镜片12个月后, 2组眼轴增长与瞳孔直径、适配时等效球镜度以及初始眼轴长度和角膜厚度之间无明显相关性(P>0.05), 而常规光学区组眼轴长度的增加与配镜时年龄呈负相关关系(β=-0.373, 95%CI:-0.053～0.009, t=-2.81, P=0.007)。结论: 5.5 mm的BOZD角膜塑形镜对儿童青少年近视眼轴控制效果更好, 且有效性与角膜、瞳孔等眼部参数无明显相关性。

关键词： 点云   三维点云配准   形状直径函数   特征描述子  

摘要： 三维点云配准技术作为当今科学研究和工程应用的重要领域之一,具有广泛的应用前景。维点云配准技术已应用在虚拟现实、自动驾驶、逆向工程和三维重建等多领域中。激光雷达、结构光和双目摄像头等传感器技术的广泛应用已极大推动了点云数据的获取,然而,点云数据的多源融合和精确配准仍然是一项充满挑战的任务。通常需要多个传感器在不同时间或位置采集多组点云,将来自不同数据源或时间的多个点云数据集在同一坐标系内精确对齐,以创建全景的三维环境模型。通过点云配准,多源点云数据得以整合。然而点云配准算法在实际应用中面临多方面挑战。一些算法对大角度旋转的适应性较差,在处理具有较大姿态变化的点云数据时,可能产生不稳定或不准确的配准结果。一些算法的配准效率不够高,这限制了它们在精密测量和制造领域的应用。因此,克服这些缺陷并不断改进点云配准算法仍然是当前研究的重要方向。本文的工作主要有以下几点: 1.提出了一种基于点云八叉树的形状直径函数(Shape Diameter Function,SDF)算法,以弥补已有SDF算法的局限性。传统的SDF算法需要计算多条射线与物体表面的交点,而无法直接处理点云曲面或带洞的几何模型。基于点云八叉树的SDF算法克服了这一问题。同时,引入了基于高斯分布的离群值判定方法,对误差点的法向方向进行自适应纠正,提升了SDF算法的稳健性。 2.根据直径特征的刚体不变性原理,提出了一种基于形状直径特征的快速配准算法,用于点云的粗配准任务,通过快速提取相近SDF值的点云数据,可以降低点云采样率,同时保留了关键区域的局部特征信息,提升了点云特征稳定性。此外,提出了两个SDF加速算法,自适应射线速率算法和邻域点统计算法,进一步提升了点云SDF计算速率,同时提升了形状直径特征的快速配准算法效率。 3.通过研究基于局部特征描述子(符)点云配准算法,设计了一种新的基于直径的局部点云特征描述符DFH,旨在满足点云粗配准任务的要求。该描述符的设计受到刚体不变性原理的启发,在不同姿态下的三维点云中,对应区域计算得到的SDF直径总是相近的,将点和邻域点的SDF直径值统计为直径特征直方图,与传统的点云特征描述符相比,这一方法的显著优势在于其在大角度旋转的点云配准任务中,可获得较高的配准精度。 将本文方法与经典的基于局部特征的点云配准算法进行了比较分析。实验结果表明,引入SDF特征提取的点云配准算法运算效率提升22%～33%,基于直径的局部点云特征描述符的点云配准精度提升了43%～63%。

关键词： 直拉硅单晶生长   等径阶段直径模型   模型辨识   可视化研究  

摘要： 集成电路产业链的飞速发展,对硅单晶的品质、良率和尺寸等关键指标提出更高的要求,且使硅单晶生长控制技术面临巨大的挑战。直拉法是生长低缺陷、电子级、大尺寸硅单晶的常用方法,其工艺流程中等径阶段生产的单晶硅是可有效利用的主要部分,对该阶段晶体直径进行精确控制决定了晶体的品质与良率。由于频繁改变拉速会导致晶体缺陷增加,因此本文主要研究恒拉速生长工艺下等径阶段的加热器功率和晶体直径之间的关系,提出了一种改进模糊C均值(Fuzzy C-Means,FCM)算法用于晶体生长数据预处理,并结合长短时记忆(Long-Short Term Memory,LSTM)神经网络和T-S模糊模型的联合辨识,建立等径阶段晶体直径模型,提高晶体品质。 直拉硅单晶生长是一个非线性、大滞后、强耦合的时变过程,内部机理复杂多变,难以精确建立机理模型。本文基于数据驱动的建模思想,采集实际生产过程中的晶体生长关键数据,以晶体直径数据作为模型的输出,分析晶体直径和加热器功率之间的关系。为了获得更加精确的晶体生长数据,根据晶体数据特性,对FCM算法进行改进,结合局部动态搜索思想,可以实现对数据集的精确划分,并剔除因测量噪声等原因造成的晶体异常数据,为更精确辨识晶体直径模型奠定基础。 在晶体直径模型的结构辨识方面,针对模型的大滞后特性,采用LSTM神经网络结合支持向量回归等方法,可以有效利用过去和现在的数据时序信息,结合历史先验知识,通过多组实验对比确定模型输入输出阶次和滞后阶次;在晶体直径模型的参数辨识方面,针对模型的非线性和不确定性,基于T-S模糊辨识模型,结合直径模型阶次,通过改进FCM算法确定模型隶属度等前件参数、递推最小二乘法优化后件参数,分析晶体直径与加热器功率之间的关系。为进一步验证模型的有效性,建立BP神经网络等对比实验。仿真结果表明,本文提出的辨识策略可以有效地确定晶体直径模型滞后阶次,且预测输出与实际输出之间误差较小,从而验证了模型的有效性和优越性。 直径控制问题是晶体生长的关键问题之一,晶体生长过程中反映直径状态是十分重要的工艺要求。因此,结合国家大型仪器研制项目的数字孪生工作,针对数字孪生中的服务、孪生数据以及二者之间的连接部分,基于Web可视化技术搭建晶体直径模型的可视化界面。基于Vue等框架搭建了前端界面,并封装了相关的图表组件,用以更好的展示晶体生长数据之间的关系;通过Node和Flask搭建了后端服务,用于连接数据库和晶体直径模型,对前端界面提供数据支撑,并实现晶体直径的在线预测等功能。

关键词： 聚氨酯水凝胶   混合电荷   双网络水凝胶   温敏   智能窗  

摘要： 水凝胶是一种类软骨和肌肉等生物组织的软材料,通过对水凝胶分子网络结构的设计与调控,可以实现对水凝胶基本理化性质的调控,从而可以制备出高度功能化的医用水凝胶材料。而聚氨酯是一类在高分子主链上可设计性很强的高分子材料,通过改变原料可以调控结构,得益于其合成化学的高效性、分子结构的可设计性、性能的可调控性、加工成型方式的多样性以及优良的生物安全性等众多优异特性,聚氨酯材料在工业、日用、国防以及生物医疗领域等众多领域得到了广泛应用。本文利用聚氨酯分子结构高度可设计的特点,在聚氨酯主链中引入了羧酸阴离子基团、季铵阳离子基团和聚乙二醇链段,开发出一类混合电荷聚氨酯。基于该聚氨酯所构建出的水凝胶同时含有阴阳离子间相互作用力,氢键和疏水作用力,多重物理交联作用力的存在实现了对该水凝胶分子网络结构和性能的设计与调控。 本文第一部分是通过逐步聚合合成出含有羧酸阴离子、季铵阳离子和聚乙二醇嵌段的混合电荷聚氨酯。该嵌段聚氨酯在水中通过阴阳离子间作用力,与聚氨酯中氨基甲酸酯自带的氢键和季铵烷基侧链带来的疏水作用力共同作用,形成了多种非共价键集成作用的物理交联聚氨酯水凝胶。并且,该论文第一部分还重点研究了混合电荷嵌段比例和季铵化烷基链长度对该水凝胶的微观结构、粘弹性能和力学性能的影响。此外,实验发现,本文构建的混合电荷聚氨酯水凝胶具有温敏响应的性质。 本文第二部分使用第一部分所合成的混合电荷聚氨酯与甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)复合,制备出了一种具有化学和物理双重网络结构的水凝胶。研究表明,这种双网络水凝胶在改善传统聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)单网络水凝胶的力学性质方面表现出色,特别是在增强抗疲劳性能方面。此外,该水凝胶还展现了一定的导电性和低临界共溶温度特性,归类于温敏型水凝胶。考虑到该双网络水凝胶在不同温度条件下的透光率变化、视觉区分能力以及其导电性特点,我们对其在热敏变色和电致变色响应型多功能智能窗户的应用潜力进行了研究与探讨。 综上所述,本文通过调控混合电荷嵌段比例和季铵化烷基链长度得到了一系列混合电荷聚氨酯水凝胶;研究了混合电荷嵌段比例和季铵烷基侧链长度的调整对混合电荷聚氨酯水凝胶的微观结构的影响,并分析了微观结构的变化对其粘弹性能和力学性能的影响。进一步地,本论文制备了混合电荷聚氨酯(物理交联)-聚甲基丙烯酸羟乙酯(化学交联)双网络水凝胶;这种双网络水凝胶展现出了优异的抗疲劳性、温敏性和导电性,有望应用于热值变色-电致变色双响应多功能智能窗。