弥散实验论文（通用7篇）
弥散实验论文 篇1
脑水肿是闭合性脑创伤 (traumatic brain injury, TBI) 后常见的病理改变, 与预后密切相关。弥散加权成像 (diffusion-weighted imaging, DWI) 可在活体水平反映水分子的活动规律。本研究尝试以猫为对象, 建立TBI模型, 应用DWI技术与病理学对照观察TBI后的水肿变化规律。
1材料和方法
1.1 动物分组与TBI模型的建立
22只成年家猫, 平均体重2.8kg。致伤前及致伤后3、6、24、48和72h 6个时相点连续动态常规MRI及DWI扫描共10只猫, 编号1～10。上述各个时相点HE染色、嗜银染色光镜观察共6只猫, 透视电镜病理学观察共6只猫。3%戊巴比妥钠溶剂, 1ml/kg, 肌注麻醉。自制瞬间旋转加减速致伤装置, 使猫头颅瞬间于冠状位旋转90°, 并实时记录损伤过程。
1.2 MRI扫描方法
西门子Avanto型 1.5T 超导磁共振成像仪, 采用柔性关节线圈。于致伤前、致伤后3h、6h、24h、48h、72h 6个时相点连续扫描, 扫描序列包括冠状位T1WI/SE、T2WI/TSE、T2WI/FLAIR、T2WI/FLASH及DWI (单次激发SE-EPI序列, 层厚5mm, 层间距0mm, TR 3000ms、TE 101ms, FOV 10cm×15cm, 矩阵128×128, X、Y、Z轴三个方向施加弥散梯度, b值0s/mm2、1000s/mm2) 。
1.3 ADC数据处理
数据导入西门子 Leonardo工作站, 由DWI序列自动生成表观弥散系数 (apparent diffusion coefficient, ADC) 图, 分别对称选取两侧额叶、内囊区、顶枕叶测量ADC值, ROI大小0.25cm2, 两侧对称部位多次测量取平均值。
1.4 病理制作
(1) 光镜组织学检查: 分别于上述6个时相点, 麻醉后左心腔4%中性甲醛灌注固定, 取额叶、内囊区及顶枕叶脑组织制作HE染色及嗜银染色病理标本。 (2) 电镜组织学检查: 分别于上述6个时相点, 麻醉后活体钻孔开颅, 16G穿刺针经皮层、大脑白质及内囊区穿刺取材, 制电镜标本, 透射电镜下观察。
1.5 统计学分析
实验数据以均数±标准差undefined表示, 采用统计软件SPSS 13.0, 使用重复测量方差分析与配对t检验。
2结果
2.1 实时记录的数据结果
猫颅脑瞬间90°加减速旋转运动, 由它计算出最大加速度为6.43±0.15 105rad/s2。
2.2 常规MRI结果
蛛网膜下腔出血1例, 硬膜外或硬膜下出血2例, 脑挫裂伤2例, 脑室内出血1例, 同时显示蛛网膜下腔出血和脑挫裂伤2例、硬膜下出血和脑实质内点状出血2例。但常规MRI均未能直接显示脑水肿 (图1) 。
2.3 ADC值分析结果
10只猫致伤前及致伤后各个时相点两侧对称额叶、内囊区、顶枕叶多次测量ADC值取其平均值 (图2) , 两侧之间无统计学差异 (P>0.05) , 故取两侧平均值进行分析。连续动态观测致伤前后6个时相点, 各个时相点ADC值均与致伤前比较, 结果显示其中7只猫 (编号: 2、3、4、6、7、8、10) ADC值伤后即表现为降低趋势, 24h达最低 (P<0.01) , 48h及72h轻度升高 (但仍低于损伤前, P<0.01, 表1) ;另3只 (编号: 1、5、9) 损伤后表现为ADC值先升高后降低趋势的, 额叶3h达最高 (P<0.05) , 顶枕叶及内囊区6h达最高 (P<0.05) , 随后均于48h达最低, 72h轻度升高 (但仍低于损伤前;表2) 。
2.4 病理学观察结果
2.4.1 HE染色
TBI后小血管通透性增高, 毛细血管周围间隙水肿, 3h时最为明显, 神经细胞肿胀, 细胞淡染, 24h及48h时最明显 (图3) 。
2.4.2 嗜银染色
TBI后3h细胞及轴索肿胀、迂曲、部分断裂及轴索球形成, 48h时最明显 (图4) 。
2.4.3 透射电镜
TBI后3hBBB明显开放, 磁共振增强剂Gd粒子通过开放的BBB, 血管内皮细胞明显肿胀;3h～72h均可见胶质细胞及神经轴索肿胀, 线粒体肿胀、脊消失, 内质网肿胀、脱颗粒, 神经纤维轴索髓鞘分层 (图5, 6) 。
3讨论
3.1创伤性脑水肿形成机制的研究
TBI无论平时还是战时都很常见, 常伴有不同程度的脑水肿, 其发生机制复杂, 主要与BBB破坏和细胞缺血缺氧有关[1]有关TBI后脑水肿的研究中, Baldwin[2]以辣根过氧化物酶作示踪物观察BBB通透性后, 发现创伤后BBB存在双期破坏。Cernak[3]观察创伤后BBB开放的时间和脑水肿形成的过程, 脑水肿在创伤后24h时达到高峰, 伊文思兰染色提示损伤后4hBBB开放最明显, 说明脑水肿的最高峰迟于BBB的最大开放。刘海鹏[4]应用电阻抗法对创伤性脑水肿的在体研究中, 发现早期电阻抗的明显下降, 提示血管源性脑水肿为主, 伤后6h电阻抗升高, 表明细胞毒性脑水肿为主, 而24h～72h此改变达高峰, 伤后7d基本恢复, 反映了脑创伤后存在血管源性及细胞毒性脑水肿两类脑水肿, 早期以BBB开放引起的血管源性脑水肿改变为主, 而后期细胞毒性脑水肿改变明显。
3.2创伤性脑水肿的DWI研究
DWI是近年发展成熟的磁共振检查技术, 不仅反映组织内水分子含量, 而且更能敏感观测水分子在微观结构中的活动规律及分布, 如细胞毒性水肿及血管源性水肿DWI图像高信号提示细胞毒性水肿, 而低信号提示血管源性水肿, 由DWI重建出的ADC图可定量反映水分子的弥散程度, 常可以显示T1WI和T2WI无法显示的异常改变。DWI用于脑梗塞的研究已经比较成熟[5,6], 现在用于脑创伤的研究越来越多[7,8], 并显示出其独特的优越性。Barzo[9]应用撞击致大鼠闭合性TBI模型中发现致伤后早期出现ADC值短暂升高, 随后降低。Marmarou[10]在一组TBI患者DWI研究中亦发现, 在无脑肿胀的患者中, ADC值无明显改变, 而脑肿胀的患者中, ADC值明显降低, 以细胞性脑水肿为主, 其认为脑肿胀主要是由于细胞性脑水肿引起。以上的报道表明, TBI后血管源性脑水肿和细胞毒性脑水肿都存在, 从发展规律来看, 早期往往存在短暂的BBB开放, 以形成血管源性脑水肿, 其后在各种病理因素作用下, 以细胞毒性水肿改变为主。本实验10只猫连续动态观测TBI前后ADC值变化, 其中7只致伤3h后即表现为降低趋势, 提示细胞毒性脑水肿, 24h达最低, 而48h、72h轻度回升 (但仍低于致伤前) , 可能是部分损伤恢复的原因;另3只猫 (30%) 致伤后3h、6h表现为ADC升高趋势, 提示血管源性脑水肿的存在, 后24h、48h趋向于ADC降低, 提示脑水肿类型逐渐向细胞毒性水肿改变为主, 72h轻度回升 (但仍低于致伤前) , 可能是部分损伤恢复。病理学观察亦证实TBI后3h存在BBB明显开放, 而后各个时相均未见BBB明显开放, 而神经细胞明显水肿并持续存在。提示TBI后既存在血管源性脑水肿, 也存在细胞毒性脑水肿, 并以细胞毒性脑水肿为主, 本实验病理学检查证实了DWI观测的结果。
TBI后脑水肿的研究, 对临床诊断评估及治疗很有意义, 如通过BBB的药物用药时机的选择, 脑水肿治疗效果的评估。本研究验证DWI技术可以作为观测TBI后脑水肿的一种无创性检查技术。
摘要：目的:建立猫急性闭合性脑创伤 (TBI) 模型, 并应用弥散加权成像 (DWI) 探讨伤后脑水肿类型及演变规律。材料和方法:选取22只猫, 以最大角加速度6.43±0.15×105rad/s2制成TBI模型, 其中10只用于常规MRI及DWI扫描, 连续观察伤前及伤后3、6、24、48和72 h6个时相点, 另于上述相同6个相点, 分别选取6只猫用于HE及嗜银染色、6只猫用于透射电镜观察。结果:常规MRI显示蛛网膜下腔出血1例、硬膜外/硬膜下出血2例、脑挫裂伤2例、脑室内出血1例、同时显示蛛网膜下腔出血和脑挫裂伤2例、同时显示硬膜下出血和脑实质内点状出血2例。10只猫致伤前后各时间点ADC值显示细胞毒性及血管源性两种类型脑水肿, 其中7只猫以细胞毒性脑水肿改变为主, 24 h达峰值;3只猫早期以血管源性脑水肿改变为主, 6h达峰值, 而后期以细胞毒性脑水肿为主。HE、嗜银染色及透射电镜显示血管通透性增加、细胞肿胀, 轴索肿胀、断裂、轴索球形成。结论:猫急性闭合性创伤性脑水肿包括细胞毒性及血管源性两类, 以细胞毒性水肿为主。弥散加权成像是观测脑水肿的一种可靠方法。
关键词：脑创伤,脑水肿,弥散加权成像,表观弥散系数
参考文献
[1]许川.创伤性脑水肿的发生机制及治疗研究进展.创伤外科杂志, 2004, 6 (5) :381
[2] Baldwin SA, Fugaccia I, Brown DR, et al.Blood-brain barrier breach fol-lowing cortical contusion in the rat.J Neurosurg, 1996, 85 (3) :476
[3] Cernak I, Vink R, Zapple DN, et al.The pathobiology of moderate diffusetraumatic brain injury as identified using a newexperimental model of in-jury in rats.Neurobiol Dis, 2004, 17 (1) :29
[4]刘海鹏, 王正国, 张可成, 等.创伤性脑水肿的在体研究.中华创伤杂志, 2000, 1 (16) :29
[5] Mascalchi M, Filippi M, Floris R, Fonda C, et al.Diffusion-weighted MRof the brain:methodology and clinical application.Radiol Med (Tori-no) , 2005, 109 (3) :155
[6]刘国红, 李良顺, 周强, 等.急性脑缺血再灌注DWI及PWI的实验研究.中国医学影像学杂志, 2007, 15 (6) :428
[7] Schaefer PW, Grant PE, Gonzalez RG.Diffusion-weighted MR imaging ofthe brain.Radiology, 2000, 217 (2) :331
[8] Hergan K, Schaefer PW, Sorensen AG, et al.Diffusion-weighted MRI indiffuse axonal injury of the brain.Eur Radiol, 2002, 12 (10) :2536
[9] Barzo P, Marmarou A, Fatouros P, et al.Contribution of vasogenic andcellular edema to traumatic brain swelling measured by diffusion-weightedimaging.J Neurosurg, 1997, 87 (6) :900
[10] Marmarou A, Signoretti S, Aygok G, et al.Traumatic brain edema in dif-fuse and focal injury:cellular or vasogenic?Acta Neurochir Suppl, 2006, 96:24
情感弥散在语言活动中 篇2
关键词：情感体验,语言活动
一、途径多样, 浸润幼儿的情感
幼儿的情感体验不是与生俱来的, 需要经验的积累, 我们如何在日常生活或者集体活动中丰富幼儿的情感体验呢?
(一) 文学作品
语言活动的魅力一部分也是因为文学作品的美感染了幼儿。诗歌、散文、故事, 每一种都让幼儿的审美情感无限铺展。文学作品正是一个为幼儿提供情感体验的绝妙场所。
(二) 亲近自然
大自然的美丽是幼儿在幼儿园无法亲身接触的, 在生活中, 带幼儿接触自然, 如公园、动物园、海洋馆, 都能让幼儿感受到大自然的美, 萌生热爱生活的美好情感。幼儿在表达的过程中升华情感的体验, 在体验的过程中发展语言的表达, 相互交融。
(三) 图画影像
幼儿对画面的刺激敏感度远远超过对语言的刺激敏感度, 绘本和视频动画给幼儿留下的直观印象更能有效促进语言活动的进行。绘本在幼儿园的教学中所占比重越来越大, 绘本所能达到的效果也远远超过单纯的文学作品, 幼儿在观察画面的过程中, 更能准确地把握主人公的情感, 得到身临其境的情感体验。
二、声情并茂, 感染幼儿的情感
幼儿教师不光是一名老师, 也是一名出色的演员。每一次的活动, 我们都需要用夸张的表情和激昂的肢体语言来感染幼儿, 让幼儿和老师一同沉静其中, 感受语言活动的情感魅力。
(一) 夸张的动作
用夸张的动作来呈现和放大语言所表达的语境, 使幼儿感受更真切。在语言活动《大脑门儿小猪种鸡蛋》中, 幼儿总是很坚定的告诉我:“小猪是不可能种出鸡蛋的”。我扮演了白脑门儿小猪, 扛着一把锄头, 昂着头, 叉着腰, 脚抬得高高得往前走, 幼儿从老师夸张的肢体动作表演上, 感受到小猪不同于别人的自信, 有幼儿说:“小猪他自己觉得能够种出鸡蛋。”又有幼儿说:“小猪有特殊鸡蛋?”他们通过我的表演感受到了小猪的自信, 开始对自己的想法产生怀疑。
(二) 生动的表情
教师通过面部清晰的表情来表达语言中所蕴含的语意, 使幼儿在教师的表情中感受到作品所表达的情感。在语言活动《鞋子秋千》中, 为了让小朋友们感受到小乌龟不愿意和大狮子做朋友这一情感, 我运用了生动的表情, 翘起了嘴巴, 头抬得高高的, 脸转向一边, 问道:“你们觉得小乌龟愿意和大狮子做朋友吗?”幼儿马上高声回答我:“不愿意!”他们已经从老师生动的表情上感受到了小乌龟不愿意的情感。
(三) 巧妙的语言
运用连环式套问的语言引导幼儿, 使幼儿在一个个渐渐深入的问题中体验感受语言的生动和精彩。在绘本活动《我真的喜欢你》中, 我运用一步步引导的方式, 让幼儿感受小姑娘对大熊生气的情感, 幼儿开始很难发现, 我引导孩子观察:“小姑娘的眼神是怎样的?”“为什么会这样?”“她在对小熊说什么呢?”这些动作和对话的引导, 让幼儿感受到了小姑娘生气的情感, 幼儿的体会便更加深入。
三、教材斟酌, 激发幼儿的情感
教师对教材的斟酌越是到位、清晰, 就越能把握好整个教材所带来的情感价值, 幼儿更能融入其中, 真切的体会。
(一) 故事跌宕起伏突出情感点
故事的内容丰富, 情节跌宕起伏, 情感丰富多彩, 在故事的引领下, 幼儿能得到多种情感体验, 这一点在小班语言活动《不听话的小黄鸡》这一活动中得到了较好的诠释。小班幼儿对于出游时与爸妈走散的应对方式接触甚少, 让幼儿通过故事的情节体会害怕、难为情的情感, 并且在情感的铺垫下学习如何处理, 整个活动在丰满的情感体验中进行, 幼儿得到情感和想象的多方位快乐体验。
(二) 诗歌抒情言志展现情感点
弗罗斯特认为, “诗歌创作源于情, 汇于思, 表于词”正是这样一种饱含丰富思想情感的诗歌, 在语言活动中更适宜情感的激发。在大班语言活动《摇篮》中, 诗歌的前半段都为母爱做铺垫, 蓝天是星宝宝的摇篮, 大海是鱼宝宝的摇篮, 花园是花宝宝的摇篮。这些对应关系都让幼儿从一个侧面了解到妈妈的手与宝宝的关系, 幼儿对妈妈的爱油然而生, 体会到浓浓的母爱。
(三) 散文表现多样洒下情感点
散文的表现手法、修饰手法多样:欲扬先抑、烘托渲染、对比、象征、联想等, 都在恰到好处的表现方式中洒下点点情感。在散文《找家》中, 甜甜用她的画笔为汶川的小朋友们画下了美丽的家。甜甜为小鱼画下美丽的大海, 为小鸟画下绿色的森林, 为星星画下黑色的夜空, 这些都是它们的家。最后用哭声牵引出失去家园的汶川小朋友们, 在这个哭声的铺垫下, 幼儿感受到了他们失去家园的痛苦和难过, 最后甜甜为他们画下美丽的新家, 让她们和爱住在一起, 共同体验快乐的情感。
四、智慧引导, 升华幼儿的情感
(一) 创编活动, 让情感延续
语言活动的创编环节, 能够让幼儿更加熟悉诗歌的内容和句式, 进一步领悟到诗歌所要表达的情感。在诗歌《摇篮》中, 幼儿对结尾**是**的摇篮, 进行创编, 不仅让幼儿了解是事物间的相互关系, 更加体会到妈妈与宝宝的亲密关系, 更加萌生对妈妈的爱。
(二) 表演互动, 让情感外显
故事表演是幼儿最直观熟悉故事内容和体验故事情感的方式。幼儿演一演, 可以从动作和神态上加深对故事的理解, 直接地真切地体验主人公的情感。
(三) 交流表达, 让情感释放
幼儿在一个想说的环境中, 给予幼儿说的机会是至关重要的。同伴交流、小组讨论的方式能够让幼儿充分交流, 让幼儿释放在文学内容中得到的情感体验。
(四) 绘画创作, 让情感定格
艺术是对情感的最好表达, 对于幼儿来说, 最能直观表现情感的方式, 便是绘画创作, 真正从情感才出发, 把自己的理解表现在画纸上, 突破了创编的局限, 突破了表演的拘束, 突破了表达的严谨, 用艺术的方式表达自己, 表达对文学作品情感的理解, 展现了文学活动与美术活动的整合。
弥散斑验光仪的设计 篇3
弥散斑在日常生活中很常见,在夜晚中看远处的路灯,人们会发现,戴和不戴眼镜所看到的路灯形态不同,这是因为屈光状态的不同而造成眼底弥散斑形态、大小的改变。利用这个原理,弥散斑验光仪能让医生半定量地了解到患者眼中的弥散斑,并利用计算机分析患者的屈光状态,从而有助于临床诊断和开具处方。
如图1所示,j为视网膜上弥散斑大小,g为瞳孔大小,K为近(远)点屈光度,K'=Fe+K。由Zemax模型眼计算得NO'=16.58 mm,fe=16.56 mm,因此Fe=1000fe≈1000/NO',其中NO'为节点到视网膜的距离,fe为眼球前焦距。
1 弥散斑验光仪的原理和结构
1.1 弥散斑的计算原理
1.1.1 用emsley标准简化眼来进行理论分析
根据简单的三角形相似和公式L'-L=Fe(L'为像方屈光度,L为物方屈光度,Fe为眼屈光度),可得
把该视网膜上的弥散圆直径换算到5米远处相应的光斑直径ja,如图2所示,即有
式中,-l为物距,r为角膜曲率半径,NO'为结点到视网膜的距离。
当物是一定大小的物体时,则应将ja值再加上该物体的高度h,即
这里jh即为患者所见屏上光斑的大小[2],我们通过测量jh,可获得患者的K,即屈光度数。
1.1.2 Zemax光学设计软件仿真
由于上述(1)～(3)式由简化模型眼推导而来,未必符合复杂的人眼。因此,利用Liou&Brennan 1997 eye model进行Zemax计算机仿真,以验证公式的合理性。
在此,我们主要关注视网膜弥散斑的大小是否符合公式(1)的推导结果。由于患者所见为周边有毛刺干扰的弥散斑,而在实际测量中我们让患者忽略毛刺的影响;因此在Zemax中我们选择RMS RADIUS,而非GEO RADIUS来代表人眼视网膜上的弥散斑大小。利用轴性近视的原理,通过改变视网膜的前后位置来模拟不同的屈光度。如图4所示,低度近、远视患者的眼底弥散斑很不规则;而随着屈光不正程度的上升,弥散斑能量分布越来越均匀。这和我们临床试用时的结果一致,即低度近视患者看到的毛刺很长、很明显,而高度近视患者的毛刺不太明显。
将公式(1)和Zemax中RMS进行比较(如图5),结果比较接近;而在高屈光不正区,两者差别相对比较大,这和RMS(均方差)的原理有关。当数据分布均匀,如呈正弦函数分布,则RMS=A/1.414(A为振幅),比实际的振幅A小。由于高度近、远视所看到的弥散斑更均匀,因此RMS比实际尺寸小。
由此可知,公式(1)虽然是由简化眼模型推导而来,但具有较高的准确性。下文中的临床测试结果也证实了这一点。
1.2 弥散斑验光仪的结构
如图6所示,HE-NE激光发出波长632.8 nm光束,经过半反半透镜分为两束,透射的光束经过两面偏振片打到散射屏上,反射的光束经过平面反光镜达到散射屏上,形成两个光点。偏振片的作用是调节投射光的光强,使屏幕上的两个光点亮度相同。
被测者距离散射屏5 m远,前置直径4 mm光阑,看到的光点为弥散斑。由上述理论推导可知,近、远视患者看到圆形弥散斑,散光患者看到椭圆。通过控制反射镜的上下左右摆动,被测者可以二维移动反射的光点,直至其认为两个弥散斑相切。此时测量两个光点的距离,两点连线和水平线的夹角,就可以通过公式来计算患者的屈光度数。如图7,对于散光患者,两个椭圆弥散斑短轴相切的结果为球镜度数,长轴、短轴相切结果之差为散光度数,长轴的夹角经过互补、转90o两步换算即为散光轴向。(说明:患者所见和验光师所见为镜面对称,验光处方中的轴向以验光师的角度为准,因此需要互补;对于柱镜来说,轴向和有屈光力的方向成90o,因此需要转90o)
1.3 弥散斑验光仪的参数设计
由于个体差异,每个人的瞳孔大小,节点位置等参数与模型眼有所不同,为了验光的准确,我们需要设计这些参数,减少个体差异带来的验光误差。
1.3.1 瞳孔直径的设计
瞳孔大小是影响弥散斑的重要因素,我们将其设为4 mm。其理由如下:当瞳孔太大,球差增大,即患者所见毛刺增多,影响判断;当瞳孔太小,屏上点距离jh的测量误差造成的验光误差增大,节点位置的不同(个体差异)造成的系统误差也增大。
像差分析:对于无散光患者,由Zemax--Prescription分析得(表1所示),像差主要为球差和位置色差(无散光患者)。由于采用He-Ne激光,消除色差。对于散光患者,本质是不同子午线的屈光程度不同,像散的结果已经在测量长、短轴之差中反映,从而不再赘述。
图8为Zemax中视网膜面Fan像差分析,x轴为相对瞳孔直径,Px和Py分别为水平和垂直方向的瞳孔直径。由图可知,瞳孔增大,像差(球差)显著增大。由于球差大,患者所见的弥散斑毛刺增多,影响判断,从而不宜选用大瞳孔。
图9为不同屈光度下,瞳孔改变0.1 mm对验光结果的影响。由图9可知,验光结果对瞳孔的变化比较敏感,并且近视度数越大,对瞳孔变化越敏感。如近视-8D,瞳孔改变0.1 mm,造成0.25D的验光误差,因此患者需要前置光阑来控制瞳孔直径。
图10为屏上两光斑距离jh的测量误差敏感性分析。可知瞳孔直径越大,测量误差引起的验光结果改变越小。如瞳孔直径取2.5 mm,则1 mm测量误差造成0.1 D的验光误差。而若瞳孔直径取5.0 mm,则1 mm测量误差只导致0.05 D的测量误差。这体现了大孔径的优势。
图11和12为孔径取4 mm时的误差敏感性分析。由图可知,当瞳孔取4 mm,节点位置的改变或测量误差对验光结果影响相对小,且屈光不正度数越低,验光误差越小。如近视-8D,测量误差或节点改变3 mm,验光结果变化小于0.25D,而近视-3D的结果变化为0.03D。
综上所述,瞳孔取4 mm,不仅有利于改善弥散斑像质,而且能允许较大的个体参数差异和测量误差。
1.3.2 NO'长度的选择
Gullstand模型眼中眼轴长度为23.89 m m,节点大致位于晶状体后表面,NO'为16.53 mm。但不同个体眼轴长度不同,节点位置也不同。国内大多数数据表明[3,4,5],成人眼轴长度在22～28 mm之间,按比例计算,NO'大致在15.2～19.4 mm之间。在计算中,统一取NO'=20 mm,接近高度近视患者的NO',因为由图11可知,近视程度越高,节点位置变化越敏感。当患者为近视-9D,节点变化3 mm。引起0.25 D的验光误差;而当患者为近视-3D,节点变化3 mm。引起0.03 D的验光误差。因此NO'=20 mm可以有效地减少个体节点位置不同引起的测量误差。
2 仪器初步临床应用和评价
2.1 对象
近视数据21眼(42例),为在校学生和教师,矫正视力大于0.8;散光数据35眼(59例),轴向数据26例,均为温州眼视光医院视光部就诊患者,矫正视力大于0.6,散光度数大于0.75 D,年龄12～38岁,有认知能力,能判断椭圆相切。
2.2 方法
在室内光照度小于20 lx下,利用自行搭建的仪器进行测量,并将结果和医院的综合验光处方进行比较。
2.3 统计学方法
采用spss13.0,wps office 2005统计软件。将近视、散光度数、轴向数据和医院验光处方进行对照t检验,令P<0.05为具有统计学差异;将散光度数和医院验光处方差值按<0.25D、<0.5D、<0.75D、>0.75D共4组进行百分比分析。
2.4 结果
近视组和轴向组t检验结果阴性(P=0.3 3;P=0.086),无统计学差异;散光组对照t检验有统计学差异(P=0.041)。散光度数组比率如图12所示,<0.75D组为80%。散光组数据和医院结果偏离较大,可能和年幼患者配合有关。表2为对照t检验结果。
3讨论
早在几十年前,人们已经认识到屈光不正会导致眼底弥散斑的形态改变,并由简化眼推导出计算公式[1]。在90年代,我国学者也曾提出利用弥散斑进行验光的设想[2]。但由于简化模型眼精度有限,而复杂的眼模型又需要测量大量的个体参数,因此不利于临床应用。笔者希望通过系统的理论分析、计算机仿真及临床试验,减少个体眼球参数差异引起的测量误差,提高弥散斑验光的精度,并通过后续的设备改进实现自主、快捷验光,使其能够运用于临床筛查乃至专项检查。
3.1 误差分析和改进措施
系统误差源于简化模型眼和个体眼轴、节点参数的差异。在上述分析中,选用4 mm瞳孔直径和20 mmNO长度使理论精度相对于前人的研究[6]有了较大的改进。后续的改进包括收集临床屈光不正患者的个体化参数,利用多因素线性回归修正表达式,提高验光准确度,并扩大适用人群范围。
患者的主观判断误差也不可避免。由于球差的存在,弥散斑周围有毛刺,这在一定程度上干扰了两个弥散斑相切的判断。瞳孔直径的选择是解决这个问题的关键,4 mm瞳孔直径可有效地减少、缩短毛刺,同时又能提供较大的误差允许范围,每3 mm判断误差只影响0.25 D。不得不提的是,由于现有的设备不能实现自动化,患者需要指挥验光者移动反光镜来移动弥散斑,这样医患配合不佳也是误差的来源。后续的工作是利用光点自动控制装置,使患者能自己控制弥散斑的移动,这样不仅能提高精度,也提高了效率。
如何放松调节是所有自动验光仪必须面对的问题。弥散斑验光仪利用暗环境和远距离视标,有效地减少了调节[7]。这在测量中也有体现,即患者不会出现弥散斑忽大忽小的情况。但我们不可能消除调节,因此调节的存在也是误差的来源之一。
在实际应用中,测量误差往往难以避免。由上所述,瞳孔参数的选择提供了3 mm的测量误差允许范围,因此影响较小。若能实现自动化,通过步进马达的转动量来计算距离,精度更高。
3.2 应用前景
国内目前的验光设备绝大多数是进口产品,动辄10来万元,需要高精度的机械传动和精密的光电转换系统,这使专业的验光流程在我国很难普及。弥散斑验光仪的主要构建只包括一个激光光源和控制反射镜二维移动的传动系统,在成本上很有优势。此外,由于原理简单,验光师只引导患者判断相切即可,不需要专业的培训,这一点在普通眼镜店尤为方便。综上所述,由于经济性和简便性,弥散斑验光仪十分适用于初级验光,为后续的验配提供可靠的依据。
对于弱视患者,弥散斑验光仪还有独特的优势。主觉验光中,验光师根据患者对精细视标的判断来进行下一步的验配。如果患者为弱视,主觉验光就比较难进行下去,需要额外的专业知识或设备,如检影、照相等。而弥散斑验光仪由于采用激光光源,即使是高度屈光不正患者也可以在视网膜上获得较大的光照度。理论上,患者此时只需要局部视野具有一定的空间分辨力即可判断相切。
由于不同屈光介质的不同程度的损害,患者眼底的弥散斑会呈现各种形态。我们可以尝试通过绘制患者眼底的弥散斑的具体形态来分析其哪个部分出现了损伤。
由于患者需要主观判断眼底弥散斑,我们还可以利用弥散斑验光仪对患者进行视觉分辨功能的分析和测定,如分析患者的视觉系统对模糊像的判断能力,从而得出患者潜在的最佳视力。
我们相信,随着研究的深入,弥散斑验光仪一定会在临床、科研中发挥作用。
参考文献
[1]Obstfeld H.Optics in vision[M].London:Butterwortth&Co Ltd,1978,58-99.
[2]李欣茹,黄学平,陶育华,等.屈光不正眼弥散斑变化的实验研究[J].眼科研究,1992,01,30.
[3]张勇,潘红飙,万川.角膜中央厚度与眼轴长度及眼屈光度的关系分析[J].安徽医药2009,13(8):931.
[4]李辉,阎洪欣,刘玉华.青少年单纯性近视眼屈光度与角膜曲率及眼轴的相关性[J].眼视光学杂志,2005,7(2):105-106.
[5]陈玉冰,赵刚平,潘美容等.近视眼角膜中央厚度、角膜中央屈光力及眼轴长度的测定分析[J].现代医院,2004,4(6):8-9.
[6]陶育华,黄学平,林冰,等.非正视眼离焦弥散斑的变化与特征[J].温州医学院学报,1995,2:93-95.
让课堂弥散语文味的芬芳 篇4
一、创设情境, 熏染语文味
新课标认为, 语文教学应激发学生兴趣, 注重培养学生自主学习的意识和习惯, 为学生创设良好的自主学习情境。笔者也以为, 语文教师应该有一种能创设作品情境、唤起学生情感体验的能力。
如学习《天净沙·秋思》时, 可以创设这样的一个情境, 点燃学生的学习热情。教者深情地说:“若你是一位漂泊异乡的游子, 在日幕黄昏时独自一人在狭长悠远的小道上乘着马儿缓缓游走。眼前满是藤蔓缠绕的沧桑的树木, 阵阵萧瑟的秋风吹过, 落叶片片在空中飞舞。耳畔不时传来栖息在树上的乌鸦的啼叫。看到眼前暮色笼罩下的静静的河水, 古朴的小桥, 河两旁的人家屋顶上飘着袅袅的炊烟, 这时你的心情会是如何呢?就让我们走进马致远的《天净沙·秋思》, 去感受词人那漂泊异乡的游子的情怀吧!”教者用激情的语言创设了这样一个特定的情境, 让人身临其境地去体验作者通过情境传递的情感, 定能掀起他们心底的情感波澜, 唤起他们阅读的期待。而浓浓的语文味自然在课堂中流淌。
二、注重诵读, 读出语文味
古人早就提出关于诵读的精辟见解, 以读为本, 读中领悟文章之精髓应成为语文教学之根本。“书读百遍, 其义自见”就是这个道理。《中学语文课程标准》也在各个学段强调了诵读的重要性。要求在读中体味作品的内容, 读中体验情感, 读中感受语言之美。而在当下的语文教学中, 许多教师为了教学目标的尽早实现, 教学内容的及时呈现, 往往留给学生阅读的时间偏少。只是蜻蜓点水地让学生粗略地读一下然后就让学生回答问题。以致于学生没有充足的时间来阅读、思考, 也就很难领会文章的深意了。笔者以为教师应从以下几方面努力。
1、做好范读, 榜样引领
教者自己应将文章读熟读透, 深入理解文章的内容和情感, 这样上课时方能游刃有余。范读时, 教师应该饱含感情、把握节奏, 读出抑扬顿挫, 给人带来美的享受:或深情柔婉, 或慷慨激昂, 或缓慢低沉。只要老师深情投入, 势必让学生受到影响。鲁迅多年后依然记得私塾里寿镜吾老先生在诵读时将头拗过来拗过去的细节。黄厚江老师在读《白雪歌送武判官归京》时, 他的普通话虽然不是很标准, 夹杂着方言。但他读得投入, 读得深情, 读得荡气回肠, 留给人无穷的震撼和回味。相信他的独具特色的朗读一定会让学生深受感染, 也会让学生爱上朗读的。
2、指导诵读, 读出情味
学生在读一篇新的课文时, 文章的字音、节奏、情感常常把握得不是很准确。这时教者应该认真指导, 教他们读准字音, 语气、读好停顿, 读出感情。如五言诗可以分为二三拍或者二一二拍, 像七言诗一般分成二二三或二二一二拍。读准节奏、停顿诗文都能读得顺畅, 而能揣摩文章的语气则在诵读上更进一步。如《散步》一文, “今年的春天来得太迟太迟了”。两个“太迟”需引导学生要读得缓慢一些, 在读中体会作者的盼望春天到来的急切心情。读书还要读出感情。如《将进酒》一文, 在反复诵读中就能读出作者情感的变化, 由一开始的苦闷抑郁到不甘沉沦再到最后希望冲破阻力, 施展自己抱负的豪迈和乐观。教者充分引导学生朗读, 在朗读、体验、感悟中激发学生的思维, 让优美的语言在学生心中生根、发芽, 让学生在从作品中获得享受和熏陶, 让学生在读中真正品出香醇芬芳的语文味。
三.体验想象, 彰显语文味
新课标认为, 教师应该关注学生的独特的感受和体验。的确, 一千个读者就有一千个哈姆雷特, 每个学生在阅读作品时都会有不同的感受。因此, 语文教师应该让课堂成为学生语文学习的美好体验, 让学生从中体会到表达的快乐并幸福的成长。既能关注学生个体的体验, 又能借助想像让学生将自己的感受及时的表达出来, 这样的课无疑是充满“语文味”的好课。
笔者上课的时候, 喜欢通过用课本剧的形式让学生在创作课本剧、表演课本剧中得到深刻的体验, 从而加深对文中内容的理解。记得教《晏子使楚》一文, 我就让全班同学写课本剧, 然后挑两组同学表演。由于准备充分, 学生表演的惟妙惟肖, 师生的表扬鼓励又激发了他们的热情, 而他们通过角色的扮演对文中人物的性格和文章的主题自然有了更深切的把握, 而语文味也在学生的表演中凸显出来。这样既关注学生的体验既能激活课堂, 又能锻炼学生的能力, 达到牢记课文的目的, 真是一举多得。
黄厚江先生在教《白雪歌送武判官归京》一文时, 在整体感知课文内容之后, 直接发问:“有人说文章只写‘忽如一夜春风来, 千树万树梨花开’和‘山回路转不见君, 雪上空留马行处’就够了。你们觉得呢”, 一石激起千层浪, 这个问题引发了学生的思考, 然后黄老师让学生用文字将这两幅画面描绘出来。在学生大胆想像之后再去细细引导, 让学生互相激发, 互相补充, 依据诗歌特点带领学生走进了诗歌的意境, 让人品味到语文味的“真淳”。
在教学过程中, 教者注重学生的体验, 善于引导学生想像, 往往能带来意想不到的精彩, 而语文味也会浓郁芬芳。
四、读品融合, 品出语文味
英国著名的评论家莱辛曾说过这样的话:“不要让人一看了事, 应让人品味, 反复地品味。”的确, 文章只有细细地品味, 才能读出其中的滋味和深意, 才能让学生的思维向纵深处发展。
我校倪育华老师在上《美猴王》一文时, 在品味语言上花了一番功夫, 让课堂弥散着“语文味”的芬芳。教者首先设计了这样一个问题:比较以下两句哪句说法好前一句“我进去!我进去”, 后一句“我进去吧!我进去吧”。教者请了三位同学来读, 让学生读出石猴的语气, 在读中体会石猴的性格特点。当学生能够将语气准确地读出来了, 老师并没有立刻跳过, 而是让学生带着动作来读。在老师的启发引导下, 学生终于能够理解石猴说话时急促的语气和自信果敢的性格, 而后一句则不能凸现石猴的这一特点。之后教者让学生继续找出类似的显示猴性的语言加以朗读品味。一节课因为老师充分注重品味语言而使得这节课的语文味浓浓郁郁。
特级教师王君在上《散步》一文时, 也非常注重语言的品味和训练。以下是《散步》实录片段:
投影:妻子呢, 在外面, 她总是欢听我的。
师:大家琢磨一下这句话的言外之意。
师:可不可以这样表达:
投影显示:妻子呢, 她总是听我的;妻子呢, 她总是在外面听我的。
生:不好。我觉得作者是在强调“在外面”。
生:妻子总是很给我面子。
生:妻子很贤惠。
师:“在外面”可以删掉吗?
生:不能。妻子只有“在外面”才总是听我的, 在家里不一定。
教者抓住“在外面”一词引导学生去品读, 发现, 让学生在读中揣摩文字背后的涵义, 从而对文本有了深刻而全面的认识。
铸钢件弥散分布皮下气孔的消除 篇5
普通砂型铸造的铸件由于受型砂透气性、水分、集中率以及钢水质量、季节、环境等因素的影响, 容易产生性质不同、特征各异的气孔缺陷, 此类缺陷常以多种不同性质的气孔混合形式出现, 给分析和解决问题增加了难度。
图1所示为南车石家庄车辆有限公司 (以下简称石家庄公司) 生产的某铸钢件, 是欧洲货车底架的重要部件。该铸钢件材质与ZG230-450近似, 轮廓尺寸为825 mm×270 mm×230 mm, 壁厚在15～20 mm之间, 属于薄壁框形结构铸件。为稳定控制产品质量, 减少铸件尤其是弯角部位的裂纹倾向, 石家庄公司采取水平分型、两箱造型工艺, 浇注系统设在远离薄壁位置, 并在弯角等热节部位放置冒口, 工艺示意如图2所示。
在一段时期内, 该铸钢件出现弥散分布皮下气孔缺陷, 造成铸件大幅返工, 严重影响了产品质量。为此, 我们从工艺技术入手, 对气孔成因进行了深入研究, 用试验研究的方法逐一排查, 最终成功解决了此类问题。
2 缺陷分析
2.1 气孔的位置、特征及属性
气孔缺陷出现在铸件下箱 (见图2) , 位置不固定, 缺陷区域内存在单个和局部聚集的大孔径气孔缺陷 (ϕ3～5 mm) , 形状呈梨形, 细颈指向铸件表面, 其他缺陷尺寸较小 (ϕ2 mm以下) 并呈弥散分布, 气孔呈针形;除个别缺陷表面可见外, 其他缺陷均位于皮下2～4 mm范围内。经解剖, 铸件断面其他部位未发现缺陷, 孔壁光滑, 部分气孔表面呈氧化色, 还有部分气孔表面呈蓝色。根据气孔的上述特征, 初步判断该缺陷为侵入气孔和反应气孔的混合缺陷。
2.2 气孔成因分析
侵入气孔是外部气体源 (砂型、砂芯等) 发生的由于气体侵入型腔内的金属液中形成气泡而产生的气孔, 应为外部气体侵入压力在产生缺陷位置增大所致。压力增大有两种原因:一种是该位置外部气体总量增加;另一种是该位置透气性变差, 导致气体无法顺利排出, 进而使气体压力增大。
反应气孔可分为内生式反应气孔和外生式反应气孔两种。金属本身化学成分元素同溶解于金属液的化合物或化合物之间发生反应产生气体, 形成气泡而出现的气孔为内生式反应气孔。外生式反应气孔是金属液与砂型、砂芯、冷铁、渣滓或氧化膜等外部因素发生化学反应, 生成气泡而产生的气孔。
参照上述气孔的形成机理, 结合公司的实际情况, 认为气孔缺陷的形成原因主要有以下4个方面:
(1) 钢液质量。石家庄公司采用的是传统炼钢工艺, 钢中含氧量主要依靠还原期精炼进行控制。如果还原期脱氧质量欠佳可能导致气体含量和夹杂物偏多, 形成气孔。
(2) 钢包质量。按照规定, 钢包内应保持干净、无杂物, 使用时钢包应加盖烘烤至红色。如果钢包内残钢、残渣清除不彻底或烘烤不良, 残留的富氧物质和水分会在出钢时进入钢液, 浇注过程中造成铸件内局部氧含量富集, 或超过钢液中气体溶解度析出, 或在金属-铸型界面发生反应, 导致铸件形成析出气孔和反应气孔缺陷。
(3) 原砂质量。铸造用原砂按要求含泥量应小于1%, 40～70目之间原砂集中率应不低于75%, 如果集中率偏低或含泥量过高, 砂粒尺寸差别过大会造成型砂混碾过程中水玻璃无法均匀覆盖砂粒表面, 使得砂型表面局部水玻璃和水分富集, 透气性变差, 浇注时气体含量过大、无法及时排出型腔, 使得外部气体侵入压力增大形成侵入气孔。
(4) 操作质量。本公司采用面背砂工艺造型, 背砂全部采用回收旧砂混碾, 水玻璃量较大, 由于采用硬化后起模, 砂型表面硬度不易控制, 因此要求面砂厚度应在50 mm以上, 震实后应用风锤紧实。如果面砂厚度偏薄或砂型紧实度不足, 会导致钢水在凝固过程中, 背砂中水分扩散后透过面砂层与钢水反应形成气孔。
2.3 气孔成因排查
(1) 钢水质量检测
根据气泡的位置及特征, 基本能够排除钢水脱氧质量差、气体富集形成气孔缺陷的可能。为验证这一判断, 我们从存在气孔缺陷的铸件中, 挑选出缺陷严重铸件所在炉次的试棒, 送交有钢中含氧量检测能力的单位进行检测, 同时对相应炉次的炉渣中FeO的含量以及钢水中的残铝量 (酸溶铝) 进行检测, 结果如表1所示, 所有炉次的含氧量和渣中FeO含量均符合技术条件的要求, 证明钢水质量并非铸件出现气孔缺陷的原因。
(2) 钢包质量检查
通过采用不定期抽查和跟班监督两种形式对钢包修砌及烘烤质量进行了调查, 钢包修砌基本按工艺要求执行, 除个别炉次因设备故障造成钢包烘烤质量欠佳外, 钢包基本能够达到烤红烤透的要求。
(3) 原砂质量分析
从现存原砂中随机采集原砂样品10个, 进行比对试验 (见表2) , 比对结果显示:原砂含泥量检测结果基本一致, 但集中率差别明显, 再对筛砂机进行鉴定, 发现振幅偏小, 部分筛网有破损现象, 造成工作时无法对各筛号原砂准确计量, 致使化验结果出现误差, 无法满足检测要求。
(4) 操作质量检查
通过调阅相关产品的质量记录, 并对现场操作进行了跟踪检查, 发现现场操作过程中存在加入面砂量偏少的问题, 原因是公司为降低员工劳动强度, 新增了一台背砂上砂设备, 背砂采用机械上砂;面砂仍采用人工上砂、沟槽部位塞实的操作方式。操作者私自减少了面砂的加入量, 造成模具表面尤其是模具下箱凸出部位覆盖面砂厚度过薄。为验证面砂厚度对砂型表面硬度的影响, 我们对部分砂型进行软起模试验, 检测结果表明面砂厚度偏薄的部位砂型表面硬度很低, 远小于铸钢件表面硬度要求。
2.4 主要诱因判定
为确定气孔形成的主要原因, 在制定解决措施的同时, 进行了单一条件的工艺试验:
(1) 原砂质量试验
选取近似模具为模型进行试验, 公司剩余的不合格原砂按原生产工艺进行混碾, 面砂厚度严格按工艺要求执行, 利用每炉注余钢水进行浇注。试验产品检查后发现, 铸件表面及皮下均有大孔径气孔存在, 但未发现弥散分布针状皮下气孔, 缺陷呈局部富集分布, 与铸钢件中相似, 孔壁同样为氧化色。该气孔缺陷符合由于原砂粒度不均局部透气性差导致外部气体压力增加产生气孔的形成机理, 应为侵入性气孔。
(2) 面砂厚度试验
在选用合格原砂混碾的基础上, 针对下箱凸出部位覆盖的面砂厚度不同进行了试验, 分别选取了面砂厚度为40 mm、30 mm、20 mm的砂型进行浇注。检查结果显示, 3种条件下生产出的铸件均存在气孔缺陷, 缺陷的严重程度明显不同。40 mm面砂厚度条件下生产的铸件, 气孔出现在铸件表面, 孔径很小 (1 mm左右) , 深度约2 mm, 缺陷也呈弥散分布, 面积较小;30 mm面砂厚度条件下生产的铸件, 气孔出现在皮下, 孔径、深度及缺陷面积与铸件上出现的缺陷近似;20 mm面砂厚度条件下生产的铸件, 表面与皮下均存在气孔缺陷, 皮下气孔的孔径更大 (4 mm左右) 、深度可达10 mm, 缺陷面积也更大, 表面气孔直径5 mm左右, 缺陷均呈弥散分布。为确定缺陷类型, 我们对缺陷部位周围的含铝量进行了检测, 检测结果与外生式反应气孔的结论一致, 含铝量均接近于零, 确定该气孔缺陷为外生式反应气孔。
通过上述实验可以确定:原砂检测仪器不能满足工艺要求, 导致原砂化验结果失真, 原砂质量出现波动是形成侵入气孔缺陷的主要原因;造型过程中, 面砂加入量少, 厚度小是形成反应性气孔缺陷的主要原因。
3 气孔缺陷的消除及预防措施
(1) 更换筛砂机, 并将该设备列入维修人员巡检范围, 出现故障及时维修, 确保筛砂机状态良好。
(2) 对公司库存所有原砂进行复验, 不符合工艺要求的原砂严禁使用。
(3) 临时设立专职检查人员对原砂抽样、复验过程进行监控, 并增加对每车原砂的抽样复验频次, 杜绝供货商以次充好现象。
(4) 增加面砂上砂设备, 设定最低加砂量控制程序, 确保面砂用量符合要求。
(5) 检查人员对所有砂型的面砂厚度进行全检, 厚度不符合要求的砂型不得进入浇注工序, 技术人员进行抽检。
(6) 技术人员每周进行不少于一次的软起模试验, 对砂型表面硬度进行检测。
4 效果验证
四○四厂06厂房地下水弥散试验 篇6
四0四厂拟建一高放废液贮存厂房 (06厂房) , 为了评价放射性核素在厂房邻近地区地下水中的迁移行为, 进行了地下水弥散试验工作。试验研究区位于祁连山西段山前冲洪积倾斜平原地带;位于祁连山冲洪积扇的中间过渡地带。地形平坦、开阔, 地势呈西南高、东北低的变化趋势。
区内气候属典型的内陆干旱气候, 风多雨少, 气候干旱。据玉门镇气象站1953～1982年观测资料, 年平均降水量为63.8 mm, 年平均蒸发量为2 922.75 mm。区内植被稀少, 地表水系不发育, 无常年流水河流。
2区域地质及水文地质条件
2.1 地质条件
从区域构造上讲, 研究区位于祁连山地槽与北山地台、阿拉善断块之间的过渡地带。南部祁连山区长期遭受剥蚀, 是冲洪积倾斜平原的主要物质来源区。自晚第三系以来, 沉积有第三系和第四系, 厚度一般数十米。主要为山前冲洪积成因。它们具有明显的岩相分带现象, 自山口至扇顶前缘, 沉积物的颗粒由粗变细, 主要地层有:①上新统疏勒河组 (N2s) :下部为一套砂砾层, 上部为红色粘土夹透镜状砂层。厚度一般20～40 m;②下更新统玉门组 (Q1y) :为一套灰色、灰黄色砂砾层, 局部夹有粉砂质粘土和砂层薄层, 厚度一般7～8 m;③中更新统酒泉组 (Q2) :本组为灰色、灰黄色砂砾石层。由富钙质的泥砂质胶结。该层厚度不大, 一般3～5 m;④上更新统 (Q3) :为灰色、灰黄色疏松砂砾石层及粘土质砂土层, 厚度0.5～4.0 m;⑤全新统 (Q4) :为灰黄、灰褐色砂砾层、含砾砂粘土质砂土, 分布局限于河沟两岸、河滩及阶地或冲洪积扇前缘地带, 厚度1.0～5.0 m。
2.2 地质水文条件
2.2.1 地下水的补给、径流与排泄特征
总体上讲, 区内降水稀少, 植被与地表水系不发育, 地下水补给来源匮乏, 属地下水稀少地区。地下水的埋藏、分布由山口扇顶前缘呈现有规律的变化特征;区域地下水以径流为主, 在洪积扇前缘, 含水层水位埋深进一步减小直至溢出地面形成泉群和沼泽地带, 为区域地下水的排泄区。弥散试验所选地段属祁连山冲洪积扇的中间地带, 地下水运动以径流为主。地下水于祁连山山前接受补给后, 径流至此处, 再由此处顺地势向下游运动至扇前缘排泄出地表。洪积扇前缘位于试验地段东北约20 km处的碱泉子, 该处形成了泉群和大面积的沼泽草地。
2.2.2 含水层水文地质参数的确定
(1) 抽水试验确定含水层渗透系数。
在进行弥散试验前, 为了查明试验地段含水层的分布特征, 在试验地段共布置了5个钻孔, 根据钻孔编录资料, 含水层埋深为7.9～25 m, 主要由砂夹粘性土构成。为了确定含水层的渗透系数, 主孔施工完毕后进行了两次稳定流抽水试验。根据主孔的抽水试验资料用迭代法可计算出含水层的渗透系数, 计算公式为:
undefined
undefined (1)
式中 K—渗透系数 (m/s) ;
Q—井的抽水量 (m3/s) ;
R—影响半径 (m) ;
rw—抽水井半径 (m) ;
M—承压含水层厚度 (m) ;
SW—抽水井水位降深 (m) 。
根据 (1) 式计算出的渗透系数见表1。
注:Kcp=3.97m/d (Kcp—平均渗透系数 (m/d) )
(2) 含水层有效孔隙度的确定。
根据以前在试验地段邻近场地工程地质勘探资料 (如101基坑降水工程) 类比推算得到试验场地各地层的有效孔隙度见表2。
2.2.3 地下水流速场的确定
为了确定该地段内地下水流向, 选用试验地段邻近已有的水文地质观测孔, 利用三点法测得地下水主流线方向约为北偏东40°, 并以此作为弥散试验井组的布置依据之一。同时, 在测定试验地段地下水流向时发现:试验地段由于受101等工程多年基坑连续降水的影响, 难以测定出天然状态下地下水流速、流向的分布。因此, 本次试验选择了1982年施工完成的勘2井采用单井稀释法进行地下水流速测定, 测定结果见表3。
3弥散试验及结果
3.1 试验方法的确定
这里所指的试验方法包括两个含义:一是示踪剂注入方式的选择;二是示踪剂种类的选择。示踪剂注入方式有连续注入和瞬时注入两种, 由于连续注入需要示踪溶液体积大, 用量多, 投放时间长, 不但会引起地下水物理性质如密度、粘度的改变, 而且流场性质也不好控制, 因此, 本次试验采用瞬时注入方式。
示踪剂的选择时, 由于该场地地下水已经受到放射性污染, 若采用放射性同位素作示踪剂, 一方面, 地下水中放射性核素的初始浓度过高, 容易对示踪剂浓度的监测结果产生干扰;另一方面, 由于理想的放射性示踪剂监测探头在国内不容易得到。因此, 本次试验采用国内普遍使用、化学性能稳定的NaCl作为示踪剂。
3.2 井组的设计和施工
由于试验场地受邻近101工程连续多年基坑降水的影响, 试验地段地下水流场已局部受到破坏。因此, 井孔设计时, 在主孔及观测孔的下游方向增布了两个抽水孔以对流场进行纠正和控制。通过控制抽水孔的水位形成一个与天然流场主流线相一致的人工流场。根据试验地段地下水流向和地下水流速的具体情况, 其试验孔组的布置如图1。
主孔为投放孔, 观1和观2为观测孔, 其中观2孔位于主流线上, 距主孔4.3 m, 观1孔距主孔2.5 m, 与主流线的夹角为8°;抽1和抽2为抽水孔, 均采用160 mm的过滤管进行施工成井, 井深都为25.0 m左右, 过滤管埋深8.0～25 m。含水层埋深7.9～25 m, 由细砂、砾砂夹粘性土构成。施工时先施工主孔, 然后根据地下水天然流向布置其它井孔并进行施工。
3.3 示踪溶液浓度变化监测
试验采用NaCl作为示踪剂, 用离子电极法通过酸度计对示踪液浓度进行监测, 具体做法是:先用氯离子电极和甘汞电极组装成监测探头, 再用电缆线将其连接到酸度计上, 通过读取酸度计上Eh值来确定氯离子的浓度。试验前先在室内利用实验室所配制的标准液进行测定, 获取监测装置的标准曲线, 再将装置移至现场进行监测。示踪剂在主孔投放后, 就严密注视主孔及观测孔中示踪剂浓度随时间的变化, 并根据地下水流速初步预计示踪剂到达各孔的时间, 在示踪晕前缘和峰值将要到来之前, 适当加密观测频率, 进行严密监测。
3.4 弥散试验资料及弥散参数的确定
在主孔中投放示踪剂后, 通过观测孔中示踪液浓度的数值的变化可求出纵向弥散度αL和横向弥散度αT。本次试验在观1孔和观2孔都获得了弥散曲线 (两个观测孔都分别在埋深10.0 m、14.0 m、18.0 m处设置了浓度监测点) 。Hibsch和Krett等人 (1979) 曾给出一维流场中示踪剂, 二维弥散瞬时注入条件下的数学模型的解析解。若忽略分子扩散, 并以DL=αLV, DT=αTV代入该解析解中便可得到:
undefined
式中, DL、DT为纵、横向弥散系数 (L2/T) , V为地下水平均流速 (L/T) , n为有效孔隙度, m为单位厚度含水层中注入示踪剂的质量 (m/L) , t为时间 (T) , αL、αT为纵、横向弥散度 (L) 。若以Cmax表示 (x, y) 处峰值浓度, 且令:
CR=Ci/Cmax;tR= (Vt) /αL;undefined
则undefined
式中undefined;undefined
经变换整理后得:undefined;undefined
式中, xi、yi、Ai分别为第i井的横坐标、纵坐标及i井观测曲线与标准曲线拟合的A值。绘制观1孔和观2孔弥散曲线的数据应根据以上实验进行。
根据各观测孔不同深度所获得的弥散曲线利用标准曲线比拟法 (标准曲线根据理论公式用计算机绘制) , 求得弥散参数αL和αT的结果见表4。观1孔和观2孔观测曲线与标准曲线的拟合情况分别见图2和图3。
4结论与建议
由于弥散试验规模、个数受到当前经济技术条件的限制, 一次弥散试验所确定的弥散系数的代表性也会受到限制, 因此在进行环境影响评价建模和模型参数选取时, 应考虑较大区域范围内地质、水文地质条件的变化情况。 [ID:6927]
摘要：文章就四○四厂及06厂房所处的地理环境, 结合其地质、水文条件的勘察结果, 对放射性核素在厂房邻近地区地下水中的迁移行为, 进行了地下水弥散试验工作。
弥散实验论文 篇7
关键词：磁共振,弥散加权成像,表观弥散系数,生物组织
1. 引言
自上世纪80代第一台核磁共振(MR)应用于临床以来，核磁共振成像（MRI）技术的发展已有30多年的历史。现今，MRI在医学成像领域占有重要地位，是临床医生不可或缺的影像工具。随着现代生物、材料、物理、电工、机械、通信、计算机等学科的发展，MRI也在不断地更新换代。它是利用电磁场与物质的相互作用来探究物质原子层面奥秘的一种科学仪器，具有准确性高、实时、稳定等特点。弥散成像方法是为了增强MRI信号强度而由Hahn在1950年提出的。他首先在自旋回波序列设计中阐明了弥散对MRI信号的影响。1965年，Stejskal和Tanner使用脉冲梯度进行弥散敏化。1986年Le Bihan等人首次将弥散加权成像(diffusion-weighted imaging,DWI)应用于生物组织中。此后，DWI技术被广泛应用于生物组织成像。本文在前人的基础上对DWI的工作原理进行详细阐述，并对其在临床中的应用进行总结。
2. DWI的工作原理
传统的T1WI和T2WI扫描序列是以水质子在受到一系列激励后，重新回到初始状态所需的时间为基础，对生物组织进行成像的[1]。DWI成像是利用水分子随机、无规则的布朗运动原理，基于被检体像素内水分子不同运动状态而成像的。它可较好的反映微观组织结构和微观运动的内部信息，能在分子水平提供人体各组织的功能状态特征[2]。核磁共振是目前在人体上进行水分子弥散测量与成像的唯一方法，DWI在MRI中的应用也占有重要的位置。
活体组织中，水分子的弥散运动包括细胞外、细胞内和跨细胞运动以及微循环。细胞外运动和微循环是组织DWI信号衰减的主要原因。组织内水分子的随机运动越多，在DWI中的信号衰减越明显。自由水比固体组织具有极高的弥散系数，导致信号大量丢失，在DWI上呈明显低信号[3]。水分子的弥散程度用弥散系数（Diffusion Coefficient,DC）来衡量。弥散系数越大，水分子的弥散范围就越大。当组织病变时，引起水分子的弥散系数发生变化，此时用表观弥散系数（apparent diffusion coefficient,ADC）来表示其弥散程度。ADC表征水分子的自由度。在正常的生物组织中，水分子向三维空间的扩散量不同，存在各向异性。水分子在平行于神经纤维的方向较垂直于其方向上更易扩散。因此，取三维方向上的平均ADC值便可减小各向异性的干扰。ADC表达式如1式所示。
其中，S为某一弥散敏感系数b下的信号强度，S1和S2为对应b值下的信号强度。b值反映附加梯度场性质的参数，b值与信号衰减成正比。弥散敏感系数b的表达式为
其中，γ为旋磁比，A、δ、Δ分别为扩散梯度的强度、持续时间以及间隔时间。b值的单位一般取秒/平方毫米。实际的应用中，一般在其他条件不变的前提下，改变扩散梯度的强度A来得到不同的b值。
水分子的弥散程度决定了信号的降低程度，即弥散程度越大，信号降低得越低。通过计算信号的降低程度来反算弥散系数。相反，水分子的弥散受限程度决定了信号增强的程度，即弥散程度越小，信号增强得越强。通过计算信号的增强程度来反算弥散系数。生物组织中水的弥散受到其自身组织结构、生理化学特性、温度以及外部运动等因素影响。
磁共振弥散成像即在已有脉冲序列的基础上加上一对梯度脉冲序列，此梯度脉冲序列即为水分子弥散的标记物。在进行生物组织成像时，自旋回波（Spin Echo,SE)T2加权序列180度脉冲前后加上两个对称的扩散敏感梯度脉冲。对于弥散低的水分子，第一个梯度脉冲所致的质子自旋去相位会被第二个梯度脉冲再聚焦，信号不降低；而对于弥散强的水分子，第一个梯度脉冲所致的质子自旋去相位离开了原来的位置，不能被第二个梯度脉冲再聚焦，信号降低。由于采用常规SE序列的DWI时间长，易产生运动伪影。所以现大多采用平面回波(Echo Planar Imaging,EPI)的T2加权序列。SE-EPI相结合的脉冲序列在实际的应用中也会出现。SE-EPI弥散加权的信号的衰减与弥散系数有关。但梯度回波（gradient recalled echo,GRE）信号衰减与弥散系数、组织的T1、T2时间、翻转角度等有关。所以GRE很难测出弥散系数的精确值。活体研究中，GRE弥散加权像的图像计算的ADC比实际值偏高。GRE扫描很快，但不能加载幅度过大、时间过长的梯度。因此，GRE的应用范围较窄。SE-EPI作为DWI的成像加权序列，因减小成像时间、降低运动伪影以及增强因分子运动而使信号强度变化的敏感性[4,5,6,7]，而应用较多。
3.DMI在临床中的应用
3.1 颅内组织中的应用
MRI弥散加权成像对颅内表皮样囊肿的研究中，发现DWI对颅内表皮样囊肿的诊断敏感准确，具有较高的应用价值。17例颅内皮样囊肿T1WI呈低信号，T2WI呈高信号，FLAIR内见不同数量的絮状高信号，DWI均表现为明显高信号，信号不均匀，所有病灶均无灶周水肿，增强无强化。常规序列组、FLAIR组、DWI组的检出率和准确率依次为76%、59%;88%、82%;100%、100%。可见DWI组的检出率和准确率最高，具有明显优势[8]。
利用3.0T磁共振较高b值弥散加权成像诊断急性亚急性期脑梗死具有较高的临床应用价值[9]。b值为1000～3000s/mm2时，急性和亚急性梗死灶在DWI序列中均显示为高信号，在ADC图上显示为低信号；随着b值的增高，图像对比度增加，病灶边缘更清晰，可发现的病灶数增加，但信噪比下降。同时，随着b值的增高，患侧ADC值下降。b值是扩散加权成像重要的成像参数，选择合适的高b值对于急性期和亚急性脑梗死的诊断有重要的意义。
MR弥散加权像在一氧化碳中毒迟发脑病中的应用研究中发现，20例DEACMP患者双侧大脑半卵圆中心于中毒急性期及迟发脑病发病后均出现ADC值不同程度下降，各测量点均值与单纯ACOP患者比较具差异有统计学意义[10]。DWI在CO中毒迟发脑病中有重要的诊断价值，可估计预后。在短暂性脑缺血发作诊断中，使用DWI技术来鉴别T IA和卒中，47例T IA患者中有19例DWI上有局灶性高信号(40.43%)，经复查不消失，因而应诊断为卒中[11]。可见，DWI具有较高的灵敏度，有助于TIA及卒中的鉴别。DWI显示早期脑炎患儿的病灶范围和数目方面优于MRI,DWI结合MRI，能判断病程阶段[12]。
3.2 肝脏成像中的应用
肝细胞癌、肝转移瘤、肝血管瘤、肝囊肿ADC值分别为(1.34±0.12)×10-3 mm2/s、(1.79±0.21)×10-3 mm2/s、(3.23±0.28)×10-3mm2/s、(4.07±0.65)×10-3 mm2/s，肝脏良性肿瘤的ADC值明显高于恶性肿瘤的ADC值，且两者间差异有统计学意义(P<0.05)，而肝转移瘤和原发肝癌的ADC值之间差异无统计学意义，鉴别诊断较困难。磁共振扩散加权成像为肝占位性病变的诊断及鉴别诊断提供一种新的方法，特别对良、恶性病变的鉴别有重要价值[13]。DWI可以灵敏地发现转移性病灶，可以用来评价经导管肝动脉栓塞化疗(TACE)的栓塞效果[14]。MRI弥散加权成像能提高肝海绵状血管瘤的敏感性，以b值为100s/mm2时，病变检出率和图像质量最高[15]。
Kanauchi等[16]对41例经手术病理证实的IA期非小细胞肺癌的患者行术前MR检查、PET检查及临床资料分析来判断肺癌侵袭性，其单因素分析显示CEA水平、SUR最大值及DW I检查对于该项评价差异均有统计学意义(分别为P=0.049,P=0.001,P<0.001)，而多因素分析则认为DW I检查对于评价IA期非小细胞肺癌的侵袭性极为有效。在弥散加权成像的肝硬化诊断中，对照组与肝硬化组肝脏ADC值分别为（1.842±0.173）和（1.380±0.137）×10-3 mm2/s，后者低于前者，2组差异有统计学意义。肝硬化患者肝脏ADC值下降，磁共振弥散加权成像可望成为无创肝硬化诊断的手段之一[17]。
3.3 泌尿生殖系统成像中的应用
BPH的DWI和ADC图上外周带信号均匀，中央腺体区信号不均匀；前列腺癌病灶在DWI上呈高信号，ADC图呈低信号，受累的精囊，淋巴结转移和骨转移病灶DWI上呈高信号，ADC图上呈低信号；前列腺癌的ADC值(78±16)×10-5mm2/s,BPH组的平均ADC值为(146±44)×10-5mm2/s，两者差异有统计学意义(P<0.05)[18]。DWI检查在前列腺相关疾病诊断中有特征性表现，并对前列腺增生和前列腺癌具有鉴别诊断价值。DWI对鉴别前列腺癌和前列腺增生有意义，但由于分辨力的限制，测量ADC值时要参照常规MRI以使选取的区域更准确[19]。
磁共振弥散加权成像在宫颈癌诊断和分期中的研究中发现相对于MRI常规序列，DWI结合常规MRI序列对于检测宫颈癌更敏感；DWI对于区分正常宫颈与宫颈癌有重要价值[20]。ADC值对鉴别子宫良恶性病变有重要的价值。DWI结合常规MR序列检查对子宫内膜癌肌层浸润及盆腔淋巴结转移的诊断有较高的准确率，为子宫内膜癌的临床分期提供较重要信息[21]。
正常对照组、良性占位组、恶性肿瘤组各组ADC值之间差异有统计学意义；肾脏肿瘤ADC值显著低于肾囊肿；病灶内有强化的实性部分的ADC值显著低于无强化的坏死或囊性部分；肿瘤病灶内坏死或囊性部分的ADC值显著低于肾囊肿。ADC值可以作为鉴别肾脏良恶性占位的一个重要辅助手段，结合T1WI信号特征可为DWI鉴别肾脏占位提供有价值的信息[22]。
3.4其他临床应用
DWI在骨组织、乳腺、淋巴结等部位的成像诊断都有较一般成像更好的信号效果。系统评价全身弥散加权成像(WB-DWI)对恶性肿瘤骨转移具有较高的诊断敏感度、特异度、准确率[23]。Woodhams[24]等的报告认为b值低于750 mm2/s最有利于检出乳腺病变。WB-DWI的出现使得快速的全身淋巴结成像成为可能[25]。
随着新技术的发展，DWI技术将应用到人体的更多组织，甚至全身。
4.小结