DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 新疆地区负荷模型 2.1. 新疆电网负荷模型结构 新疆电网参数辨识采用的综合负荷模型由动态部分的三阶感应电动机模型并联静态部分的ZIP模型构成，综合负荷模型的示意图如图1所示 [ 5 ]。 图1. 综合符合模型示意图 图1所示三阶感应电动机模型采用典型的机电暂态模型，其状态方程如下 [ 1 ] ： 其中 综合负荷模型共有14个独立参数待辨识，这些参数都是归算至感应电动机容量下的标幺值，其中三阶感应电动机模型中包含8个参数[R s ， X s ， X m ， R r ， X r ， T J ， A， B] T ，R s 、X s 分别为感应电动机的定子电阻和定子电抗，X m 为感应电动机的激磁电抗，R r 、X r 分别为感应电动机的转子电阻和转子电抗，T J 为惯性常数，A、B、C皆为转矩系数 [ 6 ]。 综合负荷模型的静态部分采用ZIP模型，表达式如下 [ 1 ] ： 上述公式中， 和 分别为静态负荷对应的初始有功功率和初始无功功率， 、 、 为静态负荷有功功率的比例系数， 、 、 为静态负荷无功功率的比例系数， 、 、 、 作为综合负荷模型ZIP部分的4个独立参数，且静态负荷有功功率的比例系数之和以及无功功率的比例系数之和皆为1。除上述的12个独立参数外，还定义了两个新的参数K pm 和M lf ，其中K pm 用于求解感应电动机的初始有功功率，M lf 为额定初始负荷率系数。 2.2. 负荷模型参数取值区间的确定 基于IEEE提供的典型感应电动机负荷参数，以及文献 [ 1 ]、文献 [ 7 ]、文献 [ 8 ] 中负荷建模参数辨识的经验，综合考虑西北电网的特殊性，最终确定新疆电网负荷模型参数辨识取值区间，如表1所示： Table 1 Value areas of load model parameter 取值区间 R s X s X m R r X r A B 最大值 0.35 0.50 3.80 0.08 0.18 1.00 1.00 最小值 0.10 0.10 2.00 0.01 0.07 0.20 0.00 取值区间 H M lf K pm k pz k pp k qz k qp 最大值 1.50 0.85 0.95 0.90 0.90 0.90 4.00 最小值 0.50 0.10 0.20 0.10 0.10 0.10 0.10 表1. 负荷模型参数取值区间
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user: 3. 负荷模型的参数辨识研究 3.1. 参数辨识流程 本次针对新疆地区负荷观测数据特点选择采用总体测辨法进行负荷建模研究，根据负荷站点的实测数据来确定负荷模型的各项参数，通过遗传算法(Genetic Algorithm)辨识得到能够使仿真系统的响应与实际系统响应曲线充分拟合的最优辨识参数，从而达到准确反映实际系统各类特性的目的。 参数辨识流程如图2所示。 3.2. 新疆电网PMU数据的提取和处理 故障录波数据记录的原始波形的快速暂态数据量太大，不可能全天候保存，只能记录故障前后几秒的原始数据，对于电网中许多种故障类型都不足以进行分析。而同步相量测量单元(PMU)基于全球定位系统和实时通讯网络构成，可以将网络中各部分的动态数据实时上传至控制中心，保证了对电力系统的同步观测 [ 5 ]。 PMU数据处理的关键步骤即突变提取环节影响着辨识的最终结果，在PMU数据文件记录的扰动前后的相关数据中，我们只需要提取发生扰动后的几秒内的数据作为辨识的依据，因此需要根据实际情况指定一个判定扰动的标准以提取满足要求的暂态数据。 PMU数据对参数辨识可行性影响最大的方面即数据的采样频率，因此采用6组典型采样频率对数据进行处理，并对6组样本输出的有功功率和无功功率的响应曲线进行了对比和分析，响应曲线如图3和图4所示： 图2. 参数辨识流程图 图3. 50 Hz采样频率下的响应曲线 图4. 200 Hz采样频率下的响应曲线 经过多次辨识研究和比较，本文发现，采样频率为50 Hz时得到的系统响应不满足参数辨识下的基本要求，而50~100 Hz下的采样频率所得到的结果表明虽然可以完成基本的参数辨识工作，但误差较大，而当采样频率为200 Hz时，最终的系统响应满足工程需要，参数辨识的结果较为合理 [ 5 ]。 针对各种采样频率下PMU数据对负荷建模参数辨识效果的影响，本文认为PMU数据处理后想要达到参数辨识的要求，需要满足以下两个基本条件： 1) PMU数据的采样频率要大于100 Hz，但同样不能过高，采样频率过大会导致参数辨识过程中送入仿真系统中的数据量庞大，可能会影响计算速度和最终结果； 2) PMU数据采集点所在负荷母线的电压等级应为220 kV及以下，且负荷侧没有分布式电源的接入。 新疆电网PMU装置装设在220 kV变电站处，其未经处理的PMU数据的采样频率通常为50 Hz，无法直接用于负荷建模，需要对原有PMU数据进行插值处理，插值方法有线性插值、拉格朗日插值、抛物线插值等，本文采用拉格朗日插值方法对PMU数据进行处理。
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user: 4. 负荷模型参数辨识及其有效性分析 本次针对新疆地区的负荷建模工作中，综合负荷模型的输入量为电压U，输出量为有功功率P和无功功率Q，模型结构及辨识算法明确后，便可根据实际需要和实现难度确定目标函数，本文目标函数采用最小二乘准则，使所得到的数学模型响应与实际系统响应误差的平方和最小，定义如下： 其中，n为工频周期内采集的数据点数，P(k)、Q(k)为实际系统输出的有功功率和无功功率，P m (k)、Q m (k)为综合负荷模型根据实测电压数据输出的有功功率和无功功率。此种目标函数可以避免正负误差相抵，而且便于数学处理，因而在辨识研究领域应用广泛。 本文选取米泉变和台远变不同时间的PMU数据，送入仿真系统中得到的参数辨识结果如表2所示，利用该组参数建立的负荷模型输出的有功功率响应和无功功率响应与PSASP仿真系统输出响应的拟合曲线如图5所示，通过计算得到的有功功率和无功功率的残差平方和分别为1.0154和0.0174，满足检验指标的要求。因此，本文提出的PMU数据经插值处理后应用于新疆电网负荷建模的方法行之有效，且辨识结果良好，较好地反映了实际系统的负荷特性。 Table 2 Load model parameters based on PMU data identificatio Rs X s X m R r X r A B 0 0.186 3.5 0.2 0.2 0.85 0 H M lf K pm k pz k pp k qz k qp 1 0.174 0.617 0.75 0.16 0.1 2.8 表2. 根据PMU数据辨识所得的负荷模型参数 图5. 有功、无功拟合曲线对比
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user: 5. 结论 本文以连续动态负荷模型并联静态负荷模型为基本结构，建立了考虑新疆电网特点的综合负荷模型，并对PMU数据进行了突变提取操作以及插值处理，使之满足参数辨识的需要。 基于PMU数据并采用总体测辨法对综合负荷模型进行参数辨识，最终辨识得到三个关键参数的取值，既不影响辨识的最终结果，又能减少计算时间。以模型输出与实际系统响应误差最小为目标函数，利用遗传算法对辨识程序进行编程，根据新疆电网米泉变和台远变的实测PMU数据，辨识出满足目标函数要求的模型参数，并利用仿真软件对实测负荷模型响应和系统响应进行对比，验证辨识算法及所建负荷模型的有效性。 目前，本文采用传统遗传算法对负荷模型参数进行辨识，还存在着易早熟、收敛速度慢和收敛精度差等缺点，对最终的辨识结果有一定的影响。在接下来的工作中将对遗传算法进行改进，提升辨识效率，改善辨识结果的精度，更好地适用于负荷模型的参数的辨识。
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user: 摘 要 本文主要利用了MATLAB软件对常用的常微分方程数值解法编程实现，如欧拉法和经典的四阶龙格库塔算法，通过相应的数值算例的结果，分析了两种算法的优缺点。最后我们把算法应用到了一个具体的实例，分别用欧拉法和经典的四阶龙格库塔法进行求解并对计算结果做了比较。 关键词 :常微分方程，数值算法 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 常用的数值算法 常微分方程的理论和方法不仅在自然科学领域中应用非常广泛，而且在社会科学的各个领域有着越来越多的研究。但是很多时候，我们都没办法求出常微分方程的解析解，因而需要用数值算法去求出相应的数值解。常微分方程一般所用的求解初值问题的数值解法简单来说分为两类：单步法和多步法 [ 1 ] - [ 6 ]。本文主要讨论了单步法中的两类方法。 考虑如下的初值问题： 数值算法一般是：取步长 ，将 分成n等份，得到离散点 ，进而求解 在这些离散点处的近似值 。 1.1. 算法介绍 欧拉法的迭代格式为： 。在已知初值 的情况下，我们便可以依次推算出： 经典的四阶龙格库塔算法的迭代格式为： 1.2. 数值算例 我们分别用欧拉法和四阶的龙格库塔算法，利用MATLAB软件编程来计算如下的初值问题： 得到结果如表1所示： Table 1 Comparison of calculation result 离散点 欧拉算法近似解 四阶龙格库塔算法近似解 准确解 0.1000 1.1000 1.0954 1.0954 0.2000 1.1918 1.1832 1.1832 0.3000 1.2774 1.2649 1.2649 0.4000 1.3582 1.3416 1.3416 0.5000 1.4351 1.4142 1.4142 0.6000 1.5090 1.4832 1.4832 0.7000 1.5803 1.5492 1.5492 0.8000 1.6498 1.6125 1.6125 0.9000 1.7178 1.6733 1.6733 1.0000 1.7848 1.7321 1.7321 表1. 计算结果对比表 从表1可以看出，四阶龙格库塔法在的精确度是要高于欧拉算法的，但是欧拉算法较四阶的龙格库塔算法来说，要更简单。
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user: 2. 算法的实际应用 在文献 [ 7 ] 中，研究了三维的微生物连续发酵生产1，3丙二醇的微分方程动力系统如下： 其中： ， ， 。 参数： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， (具体的参数意义可以参见相关文献)。 我们用欧拉法来求解该系统，建立迭代格式如下： 参数为： ， ， ， ， ，步长h取0.01，计算结果如表2所示： Table 2 Calculation results of Euler metho T 162.42 163.28 164.15 165.08 166.22 166.88 167.88 169.05 170.38 x 1 0.9400 0.9370 0.9336 0.9297 0.9245 0.9213 0.9164 0.9104 0.9035 x 2 864.330 859.839 856.306 853.451 851.002 850.015 849.009 848.439 848.403 x 3 138.600 143.346 147.187 150.363 153.222 154.453 155.837 156.860 157.422 表2. 欧拉法计算结果 我们用四阶的龙格库塔算法来求解该系统，建立迭代格式如下： 核心代码如下： 计算结果如表3所示： Table 3 Calculation results of fourth-order classical Runge Kutta algorith T 162.42 163.28 164.15 165.08 166.22 166.88 167.88 169.05 170.38 x 1 0.9400 0.9371 0.9337 0.9297 0.9245 0.9214 0.9165 0.9105 0.9036 x 2 864.330 859.937 856.386 853.516 851.050 850.054 849.037 848.457 848.411 x 3 138.600 143.260 147.100 150.292 153.168 154.407 155.802 156.835 157.406 表3. 四阶经典的龙格库塔算法的计算结果 从两组计算结果可以看出，欧拉法和经典的四阶龙格库塔算法都能够对该系统进行求解，两组数据相差不大。因为系统本身和实验数据都是带有误差的，而且该系统没有解析解，所以没有对两组数据的精确度作对比。
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user: 3. 结论 本文主要研究了利用MATLAB软件对欧拉法和经典的四阶龙格库塔算法进行了编程并上机实现，通过数值算例的结果分析了两种数值算法的特点。最后，分别用欧拉算法和经典的龙格库塔算法求解了一个三阶的微分方程动力系统，从计算结果来看，两种方法都适合对该系统的求解。常微分方程的数值算法还有很多，以后会再讨论。
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user: 摘 要 依据藻类水华监测数据与浮游生态学理论，构建一类具有抑制效应的浮游生态动力学模型，对其定性理论与数值工作进行研究。理论工作主要研究了模型解的正性与有界性、平衡点的存在性与稳定性，并给出模型发生霍普夫分支与图灵失稳的临界条件。数值工作主要验证了理论推导工作的有效性与临界条件的可行性。这些研究结果对浮游生态系统非线性动力学问题研究具有一定的促进作用。 关键词 :抑制效应，平衡点，稳定性，霍普夫分支，图灵失稳 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 浮游生物是指常常悬浮在水层中伴随水流移动的生物，一般可以分为浮游植物和浮游动物 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]，其特点是缺乏发达的运动器官，没有或仅有微弱的浮游能力，且大多数分布于水体的表层或者浅层。同时，浮游植物是浮游动物的主要食物来源，也是水域生物食物链的基本食物单元 [ 4 ]，特别是它们可以通过光合作用吸收二氧化碳、释放氧气，在全球碳循环过程中发挥着极其重要的作用 [ 5 ]。 然而，随着经济社会的快速发展，由于工农业与生活所产生大量含氮磷的废水流入海洋、河流、湖泊等水域后，水体中的蓝藻、绿藻等浮游藻类大量繁殖致使水面呈现蓝色或绿色，这种现象出现在河流、湖泊等水体中常常被称为“有害藻类水华”。有害藻类大概被分为两类。第一类是毒死鱼类或污染海产品的产毒者，第二类是引起水生生物任意死亡的高密度分布的藻类 [ 6 ] [ 7 ]。近年来，“有害藻类水华”现象已变得越来越普遍 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]，例如，在1987年，有中国第三大淡水湖之称的太湖已经爆发大规模的藻类水华，从1987年到2007年，太湖藻类水华每年大概持续11.42天 [ 11 ] ；伊利湖是北美的第四大淡水湖，从2008年到2013年爆发大规模蓝藻水华，已给当地人民带去了巨大的经济损失，特别是2011年大概有240万美元的损失 [ 12 ]。显而易见，“有害藻类水华”已席卷亚洲、美洲等世界不同水域，所带来的经济损失越来越严重。 近年来，大量学者都在探究“有害藻类水华”爆发的相关机理，特别关注有害藻类水华扩散的实验调查和相关扩散动力学理论 [ 6 ] - [ 15 ]。文献 [ 6 ] 从现场调查数据与动力学模型两个方面揭示了产生毒素的浮游生物可以作为浮游植物水华的生物控制。文献 [ 14 ] 构建了一类具有添加食物效应的浮游植物与浮游动物时空动力学模型，研究发现有毒藻类和添加食物对藻类水华的发生具有显著影响，因而调控有毒藻类和添加食物的量可以控制藻类时空分布。文献 [ 15 ] 构建了一类带有抑制效应的湿地水域生态动力学时空模型，分析了非空间与空间系统局部和全局渐近稳定性，对系统霍普夫分支和图灵失稳等动力学性质进行研究，结果显示抑制效应不仅可以使均匀稳态失稳，而且还可以促使混沌现象发生。就目前而言，虽然大量学者都在研究藻类水华相关问题，但研究抑制效应和释放毒素如何协同影响藻类水华动态扩散的论文还是比较少的，因此，本论文构建了一类具有抑制效应浮游生态动力学新模型，对其定性理论与数值工作进行研究。
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user: 2. 建模 根据文献 [ 6 ] [ 14 ] [ 15 ]，构建一类具有抑制效应的浮游生态动力学新模型，可以表示如下 (1) 其中，p和z分别表示在时间t时刻浮游植物和浮游动物的生物量。从生物学的角度看，模型(1)中的参数均为正值，其生物学意义显示在表1中。 Table 1 Biological meaning of some parameters in the model (1 参数 生物学意义 单位 r 浮游植物种群的内禀增长率 每天 K 环境最大容纳量 每单位区域 w 1 浮游动物的摄食率 每天 w 2 浮游动物的最大增长率 每天 i 浮游植物的抑制效应强度 每天分之一 c 浮游植物的半饱和常数 每单位区域 d 浮游动物的平均死亡率 每天 q 浮游植物的产毒速率 每天 表1. 模型(1)中部分参数的生物学含义 为了刻画空间区域中浮游生物之间的相互动态机制，模型(1)引入扩散项得模型(2) (2) 其中， 是带光滑边界 的有界空间区域， 是一维空间的拉普拉斯算子， 是单位外法向量，初始条件 和 都是空间区域 中的连续函数， 和 分别是浮游植物和浮游动物的自扩散系数。模型(2)采用零流边界条件，其表示在边界上没有外部输入，比较符合水域生态系统，如水库等。
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user: 3. 非空间模型的定性分析 3.1. 解的正性和有界性 引理1：对于时间 时，模型(1)的所有从正初始值出发的解仍是正的。 证明：对于模型(1)，容易得到下面的方程 (3) 从上面的方程得到，当时间 时，如果 和 满足，那么 和 都是正的。引理得证。 定理2：对于时间 时，模型(1)的所有具有正初始值的解在 内是有界的。 证明：假设 ，则 进一步，得到下面的不等式 通过比较定理，得到 取极限 ，得到 因此，模型(1)所有具有正初始值的解在 内是有界的。定理得证。 3.2. 平衡点的存在性与稳定性 考虑模型(1)平衡点的存在性与稳定性。首先，求模型(1)等倾线的交点，即有 模型(1)的平衡点有 i) 平凡平衡点 总是存在的； ii) 无浮游动物的平衡点 也总是存在的； iii) 浮游生物共存平衡点(内平衡点) ，且 和 是下面方程的正根。 其中 ， ， 是下面函数 的正零点 对函数 关于p进行简单的微分计算，给出下面的情形 a) 如果 ，那么 没有正零点，也就是说，共存平衡点 不存在。 b) 如果 ，那么 当 时， 没有正零点，也就是说，共存平衡点 不存在； 当 时， 有一个正零点，那么，存在一个平衡点 ； 当 时， 有两个正零点，那么，存在两个平衡点 和 。 其中 。 平衡点 处雅可比矩阵为 j) 在平衡点 处雅可比矩阵为 由于矩阵 的特征值是r和 ，所以平衡点 是一个鞍点。 jj) 在平衡点 处雅可比矩阵为 由于矩阵 的特征值是 和 ，当 时，平衡点 是局部渐近稳定的。 jjj) 在平衡点 处雅可比矩阵为 (4) 如果 和 ，那么矩阵 的特征值有负实部。通过计算，容易得到 因此，当 和 成立时，平衡点 是局部渐近稳定的。根据以上分析，可以得到下面的定理。 定理3：模型(1)中平衡点的局部渐近稳定性分析 i) 平衡点 总是不稳定，并且是一个鞍点； ii) 当 时，平衡点 是局部渐近稳定的； iii) 当 和 成立时，平衡点 是局部渐近稳定的。 3.3. 内平衡点附近霍普夫分支分析 对于模型(1)，在内平衡点附近进行扰动，有霍普夫分支发生，引起周期解的出现。接下来，考虑环境容纳量K作为分支参数，表明在临界值 时，霍普夫分支发生。 定理4：对于模型(1)的内平衡点附近，霍普夫分支在参数值 处发生，其中， 证明：根据3.2部分的分析，模型(1)的内平衡点 附近雅可比矩阵 的特征方程为 (5) 特征方程的根是 当 时，如果 满足，内平衡点 是渐近稳定的；如果 满足，内平衡点 是不稳定的。解方程 ，我们得到临界的分支点 。应用霍普夫分支定理，验证横截性条件 ，说明在内平衡点 附近存在周期解，模型(1)发生霍普夫分支。
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user: 4. 时空模型 考虑时空模型(2)稳态 和 的稳定性分析。首先，对于模型(2)稳态 ，通过计算，得到下面的定理。 定理5：对于时空模型(2)的稳态 ， i) 如果 成立，那么稳态 不稳定； ii) 如果 成立，那么稳态 稳定。 证明：为了研究稳态 的稳定性，考虑稳态 附近线性化算子相应的特征值问题。首先，时空模型(2)的稳态 附近线性化系统为 (6) 其中， ，并且 在3.2部分中有显示。根据以上分析，时空模型(2)的稳态 附近线性化结果为 (7) 进而，时空模型(2)相应的特征方程为 (8) 其中， 是(8)的特征值， 为相应的特征向量。 如果 ，那么 是带有零流边界条件算子 的特征值，进而特征值 是实数。同理，如果 ，那么 也是实数。因此，(8)相应的特征方程的特征值都是实数。不妨设 是(8)中的最大特征值，考虑下面方程的比较特征值 (9) 一方面，根据方程(9)，如果 成立，那么比较特征值 和相应的特征向量 均为正。另一方面，如果比较特征值 和相应的特征向量 均为正且满足下面的方程(10)，那么比较特征值 和相应的特征向量 也满足方程(8)。 (10) 因此，如果 成立，那么 ，从而时空模型(2)的稳态 不稳定。(i)得证。 下面考虑 ，并且假设 为(8)的最大特征值 的相应特征向量。如果 ，那么 也是(9)的一个特征值。同时，当 时，那么 满足；如果 ，那么 ，并且 为下面方程(11)的一个特征值。明显地，(11)的最大特征值为 ，那么 满足。 (11) 因此，如果 成立，那么 ，从而时空模型(2)的稳态 是稳定的。(ii)得证。 对于模型(2)的稳态 ，通过计算得到以下的定理。为了证明下面定理，引入引理6 [ 16 ]。 引理6：考虑下面的方程： (12) 假设 为(12)的常数稳态，也就是说 ，下面说明 什么情况一致渐近稳定。如果 ， ， ， ，其中， 那么 是一致渐近稳定的；如果 ，那么 是不稳定的。 定理7：对于时空模型(2)的稳态 ， i) 如果 和 成立，那么稳态 是一致渐近稳定的； ii) 如果 成立，那么稳态 是不稳定的。 证明：考虑下面的式子 通过计算得到，如果 和 成立，那么 ， ， ， 满足，应用引理6，i)得证；如果 成立，那么 满足，应用引理6，ii)得证。 在时空模型中，图灵失稳经常会遇到。在图灵失稳临界值附近，系统空间对称性会被打破，这将导致时间上一致空间震荡的出现。对于时空模型(2)的稳态 ，下面给出图灵失稳不会发生的定理。 定理8：对于时空模型(2)稳态 附近，不会发生图灵失稳。 证明：考虑时空模型(2)在稳态 附近充分小的时空依赖扰动 (13) 其中， 是时间t上扰动的增长率，i是虚数单位并且 ， 和 充分小， 是二维空间的空间向量， 是平面中的波向量。把(13)代入模型(2)中，得到相应的特征矩阵 (14) 相应的特征方程为 (15) 其中， ， 。 众所周知，图灵失稳意味着，由于种群的扩散效应，非空间模型中的稳定平衡点 在时空模型中变得不稳定。在非时空模型(1)中，平衡点 的稳定条件为 ， 。在时空模型(2)中，容易看出 。因此，对于时空模型(2)，在 上，只有当 时，图灵失稳才会发生。但是，通过计算知道，在 上， 恒成立。所以，当条件 ， 满足时，在时空模型(2)中，稳态 是局部渐近稳定的，也就是说，图灵失稳不会发生。定理得证。
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user: 5. 数值模拟 众所周知，数值模拟可以验证理论结果的有效性与可行性。根据已有的文献 [ 12 ] [ 14 ] [ 15 ]，考虑以下参数集 ， ， ， ， ， ， ， 。对于非空间模型(1)，根据定理3，理论计算可以得到内平衡点 是局部渐近稳定的。取初始值 ，通过数值模拟，从时序图1(a)和相位图1(b)可以看出系统(1)的内平衡点 确实是局部渐近稳定的。 图1. 当 ， ， ， ， ， ， ， ，初始值取 ，系统(1)的平衡点 是局部渐近稳定的。(a)浮游动物与浮游植物的时序图；(b)系统(1)相位图 对于时空模型(2)，根据定理8，常数稳态 附近没有图灵失稳发生。取以上的参数值，取初始值条件 ， ，且取 ， ，通过数值模拟，从图2和图3可以看出系统(2)的常数稳态 附近确实不会发生图灵失稳，只存在空间均匀周期解。其中，图3是图2相应的平面图。 图2. 在系统(2)中，当 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ，初始条件为 ， ，存在空间均匀周期解 图3. 在系统(2)中，当 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ，初始条件为 ， ，存在空间均匀周期解
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user: 6. 结论 本文首先构建了一类具有抑制效应的浮游生态动力学新模型，讨论了非空间系统解的正性、有界性，平衡点的稳定性和霍普夫分支存在性，分析了空间模型边界稳态和正稳态的稳定性，以及正常数稳态附近图灵失稳情况。其次，数值模拟验证了理论结果的有效性与可行性，并模拟出空间模型所存在的空间均匀周期解。最后，期望这些研究结果有利于促进探究浮游生态模型的非线性动力学问题。
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user: 摘 要 随着人们对于舒适度的追求，多种电气设备的低噪声设计成为了研究热点，由于电机在电气设备中的广泛应用，比如电动汽车，大型机械等，所以对于电机振动噪声的研究才是我们在电机设计和应用中亟待解决的重要问题之一。电机振动噪声主要是声学噪声，机械噪声和电磁噪声，其中电磁噪声是主要噪声来源，而电磁噪声主要是由麦克斯韦力和磁致伸缩力引起。本文首先分析了电机电磁噪声的产生原因，以及如何分析和计算噪声的方法；然后分别从引起电磁噪声的电磁力和谐波等角度分析国内外对其进行噪声抑制和消除的多种有效方法和发展现状。主要是针对电机定转子的结构优化设计以及控制谐波分量，以及减小磁致伸缩力对电机振动的影响，并讲述了一些电机电磁-机械耦合模型和数值计算方法。对后续进行噪声抑制的研究指明方向。最后也总结出了目前研究的不足以及未来需要进一步研究的主要内容，为后续对抑制电机噪声的研究提供参考。 关键词 :磁致伸缩力，振动抑制，电磁力，电机降噪 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 2. 考虑磁致伸缩效应降噪 控制和减少永磁同步电机的电磁振动，需精确计算电机铁芯中的应力，这是振动的固有原因。电机铁芯中的电磁应力主要来自定转子之间的麦克斯韦力和硅钢片的磁致伸缩力。 2.1. 磁致伸缩力与麦克斯韦力 有限元研究表明，在大型电机中，磁致伸缩对机器模态激励的影响与麦克斯韦力的影响相当。对于某些模式，磁致伸缩减少了模态激励，而对于其他模式，磁致伸缩增加了模态激励 [ 31 ]。在某些情况下，麦克斯韦力和磁致伸缩力的综合作用放大了定子铁心产生的振动，但在其他情况下，与每个力的单独作用的影响相比，减少了定子铁心的振动 [ 32 ]。文献 [ 33 ] 分析了由麦克斯韦力和磁致伸缩力引起的具有分布气隙的U形(双肢)电感器的振动现象。在GetDP开源仿真环境下开发了弱二维磁力机械有限元模型(FEM)，包括磁致伸缩张量。利用有限元模型建立并验证了磁力作用下振动的简单分析模型，分析了磁致伸缩力和麦克斯韦力对电感结构的共振效应，并对部分电感几何参数进行了灵敏度分析。并提出了一种通过抵抗磁致伸缩力和麦克斯韦力来减少磁力激励下垂直振动的方法。 对于小型变压器，因为气隙在变压器铁芯的每个电气片之间很小，磁力可以忽略不计，磁致伸缩引起的磁芯变形被认为是噪声发射的主要来源 [ 31 ]。基于以上文献 [ 31 ]，研究了采用全耦合磁-机械方法预测变压器铁心变形的算法，实现了磁致伸缩引起的应力的反馈回路，更准确地预测出了磁-机械耦合场，在后续中还添加了一个后处理块，用于计算声功率，为优化核心结构提供了新的标准。并对变压器铁芯的结构进行正确的设计，使磁致伸缩产生较小的全局变形，实现了所研究变压器的声学振动最小化。 磁致伸缩是铁磁材料在没有约束的情况下在磁场作用下产生的机械应变的现象，是杨氏模量，外加应力和相对磁导率的复杂函数 [ 32 ]。其有正负之分，在应力作用下，具有负磁致伸缩特性的材料将会收缩，正磁致伸缩特性的材料则反之。且当材料达到其弹性极限时，应力的增加会导致其磁导率继续降低。在每个应力水平下，磁导率对磁场的依赖性都会发生变化 [ 34 ] [ 35 ]。 在交流电机中，对电机叠片铁心考虑硅钢片磁致伸缩效应进行磁–机械的分析，其振动方程可以表示为： (6) 上式(4)中， 为质量矩阵， 为阻尼矩阵，K为刚度矩阵， 为节点的位移 [ 6 ]。 2.2. 建立模型分析磁致伸缩力 无取向电工钢中的磁致伸缩是电机中振动和声学噪声的有害来源。它比特定功率损耗更具各向异性，这导致预测振动和声学噪声更加复杂。为此文献 [ 36 ] 介绍了一种无取向电工钢的磁致伸缩和机械弹性各向异性的研究。为了研究磁致伸缩各向异性的影响，进行感应电动机模型铁芯的定子齿的变形测量。计算由气隙中的麦克斯韦力引起的应变，并与测量的变形进行比较。测量结果表明，各向异性磁致伸缩对感应电机铁芯定子齿的不对称变形有很大影响。 文献 [ 37 ] 研究了永磁同步电动机(PMSM)的振动特性，包括磁致伸缩(MS)和谐波，基于压磁定律建立了磁场与定子机械形变之间的强耦合模型。然后，通过使用该模型和测量的MS曲线，在有限元中进行1.5 kW PMSM的振动分析。最后，测试了1.5 kW PMSM的振动，分析和测量结果都表明MS和谐波很重要，必须考虑到电机核心电磁设计。文献 [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] 使用有限元算法研究了不同电机结构的振动计算由于磁各向异性和应力的相互作用，仍有许多工作需要改进，在此基础上文献 [ 41 ] 测量了不同应力下无取向硅钢片的多组磁致伸缩和磁特性曲线，以支持计算。然后提出了考虑各向异性的电机电磁-机械耦合数值模型以及应力对铁芯材料磁性能的影响，并计算了电机铁心的应力分布。从计算结果可以看出，径向应力和圆周应力在电机铁芯的不同部位表现出不同的特性，为进一步分析振动和降噪提供了理论依据。 2.3. 考虑磁致伸缩力的降噪方法 在设计阶段考虑电机的振动和噪声水平已经很多年了，仍然是机器设计者和操作者的主要考虑因素。在电机低速和中速运行时，电机噪声的主要来源是电磁噪声。而电磁噪声主要由麦克斯韦力和磁致伸缩力这两个力引起。所以想要减小噪声，必须从这两个力着手。为此文献 [ 42 ] 介绍了一种磁性双压电晶片的概念，作为控制定子齿中磁致伸缩的一种手段，使磁致伸缩力的分量起到抵消麦克斯韦力的选定分量的作用。这导致目标振动模式的零电磁激励，从而减少了电磁振动和由机器产生的噪声。该降噪技术适用于大型电机。这是一种实用且低成本的方法，可以在不降低机器性能的情况下实现。 目前来看，各行各业如飞机机载系统，电动汽车启动系统都对电力的需求在不断地增加，这就需要功率更高的变压器来为不同的电气设备进行供电，这意味着需要更大更重的变压器，这样就会增加变压器产生的噪声，所以对变压器进行降噪，也成为近年来研究的热门。变压器的噪声主要是由变压器的杂散磁场和载流线圈的相互作用 [ 43 ]，以及变压器铁芯的周期性形变引起的。产生这种形变主要有两方面的原因其一是与其表面和体积上出现的磁力相关的弹性应变，其二是取决于由材料局部磁状态的不同引起的自发性磁致伸缩 [ 44 ]。 随着人们对各种材料的不断研究，文献 [ 45 ] 讲述了在具有一定机械强度的电机铁芯冲片上打孔的工艺，包括槽、通风孔、标记槽和磁极冲片上的各种孔等，通过有限元算法和结构优化对孔的位置进行优化设计，用于填充具有负磁致伸缩特性的软磁复合材料，要求所填充材料在磁导率和电阻率上与硅钢片基本一致，这样就可以利用所填充材料的负磁致伸缩效应引起的形变去抵消硅钢片正磁致伸缩效应引起的形变，从而实现降噪。 使定子铁芯变形的径向力和切向力是振动和噪声的主要原因。有研究表明通过设计转子的形状可以将激振力最小化。但是如果改变转子的形状那么电机的开发成本将会增加，文献然而，转子形状的改变增加了电动机的开发成本。因此，文献 [ 46 ] 在设计中应用了阶梯偏斜转子以减小激振力，采用三维有限元分析(FEA)来考虑轴向漏磁通和磁致伸缩效应，并对原型和阶梯偏斜型两种模型进行激振力测试分析，从而可以实现振动和噪声的降低以及开发的成本效益。文献 [ 47 ] 发现使用纳米晶体软磁复合材料填充间隙会降低磁芯的磁致伸缩和振动，因为磁通量分布得到改善。 无取向电工钢板被广泛用作电动机的核心材料。电工钢板的磁性通常在无应力条件下测量，从材料的角度来看，对压电应力下电工钢板铁损的研究很少。文献 [ 48 ] 无取向电工钢板在压应力下的磁性能。压缩应力下的铁损随着Si含量的增加而降低。特别研究了6.5% Si钢板在压缩应力下表现出极低的铁损劣化率。此外，6.7% Si钢的劣化率为负。并且通过磁致伸缩很好地解释了这些结果。压缩应力下铁损的劣化率随着磁致伸缩的减小而降低。在降低电机噪声的同时如何减小铁心损耗一直是研究热点，为此文献还提出了制造负磁致伸缩材料通过压缩应力来减少铁损。所以负磁致伸缩效应的材料是我们需要进一步研究的。
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user: 3. 总结与展望 随着人们对舒适度要求的不断提高，国内外对各种电气设备的降噪研究逐渐地增加，电机减振降噪成为了热门研究对象。 本文主要研究了永磁同步电机的振动降噪，从不同的角度对其进行分析，整理了目前国内外对于该种电机减振降噪的多种思路和方法，主要考虑了在优化电机定转子结构，振动和噪声的计算分析，控制消除谐波以及考虑磁致伸缩效应的降噪多种方法等角度，总结出了电机减振降噪方面的研究情况；也分析了其他类型的电机，例如开关磁阻电动机，从它们的结构特性上进行多种优化从而减小振动和噪声，以及磁致伸缩力对电机噪声的影响和抑制。从目前来看，研究电机的减振降噪仍然还有一些问题亟待开展深入的研究。 1) 优化定转子的结构设计可以在一定程度上降低电机径向力和电机谐波，成功抑制部分电机振动噪声。但是同时也会使电机的稳定性和可靠性随之下降。所以设计出可以减小径向力和切向力对电机振动的影响又可以不影响电机的稳定性的定转子结构依然需要进行研究。 2) 关于电机，电感器，电力变压器的磁致伸缩力的研究比较多，但是利用减小磁致伸缩力来抑制电机振动噪声的研究比较少。目前提出来的软磁复合材料虽然能够在抑制电机噪声方面起到作用，但是受限于其高应力灵敏度和低磁饱和度，会在一定程度上限制它们的使用，因此还需继续开发新型的软磁复合材料。 3) 从减小空气动力性噪声的研究方法很多，比如消音器，加强外壳设计，改善装配的工艺等，这些方法依然有很大的改进空间。
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user: 摘 要 环境效率作为一种衡量经济发展与环境保护协调度的有效工具，自20世纪90年代初提出以来，相关组织和机构对其进行了深入研究，并取得了大量的研究成果，目前关于环境效率的应用研究已经渗透到各个领域。本研究主要从环境效率的概念内涵、环境效率指标体系、环境效率研究方法体系、区域环境效率、行业环境效率、企业环境效率、产品环境效率研究等方面进行分析。最后，在上述分析的基础上，从测度模型、研究指标体系、研究尺度等方面对环境效率未来研究进行了展望，以期对未来环境效率的深入发展带来借鉴意义。 关键词 :环境效率，研究进展，研究展望 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 自1987年世界环境与发展委员会在《我们共同的未来》中正式提出可持续发展以来，已经被世界各国广泛接受，成为各国政府制定政策基本立足点和一种普遍的政策目标。可持续发展虽然指出发展的目标，但是其本身没有指明实现这种目标的方法 [ 1 ]，为此，各国学者和国际组织在这方面做了大量研究，提出了一些富有价值的测度方法，环境效率便是其中一种。环境效率作为一种新的定量测度可持续发展的方法 [ 2 ]，在20世纪90年代初被提出后，备受各国政府和学界的关注。由于测量环境效率可以为政策制定者制定可持续发展政策提供有用的信息 [ 3 ]，被越来越多的国家和国际组织应用到实践中；与此同时，学界对环境效率也进行广泛讨论，本文通过对环境效率的概念内涵、环境效率指标体系、环境效率研究方法体系、区域环境效率、行业环境效率、企业环境效率和产品环境效率等相关研究深入分析基础上，对环境效率未来发展进行展望，以期对未来环境效率的深入发展带来借鉴意义。
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user: 2. 环境效率概念及维度指标研究 2.1. 环境效率概念研究 环境效率最早由Schaltegger和Sturm在1990年首次提出 [ 4 ]，目前具有代表性的定义有：世界可持续发展工商理事会将环境效率定义为通过提供具有价格优势的服务和商品，在满足人类高质量生活需求的同时，把整个生命周期中对环境的影响降到至少与地球的估计承载力一致的水平上 [ 4 ]，强调从商业的视角来定义；经济发展合作组织(OECD)定义为生态资源满足人类需求的效率，属于对环境效率的更广泛的一种定义 [ 5 ] ；欧洲环境署EEA将环境效率定义为以最少的自然资源的投入创造更多的福利 [ 6 ] ；联合固贸易与发展会议将环境效率定义为增加或者不减少股东价值的同时，减少对环境的破坏的战略 [ 7 ] 通过比较可知，由于对环境效率的定义的视角、定义的主体、应用的领域的差异，使得环境效率有不同的定义和解释，但是所有定义的核心思想基本一致，即追求经济价值最大化同时，实现环境影响程度最小化。 2.2. 环境效率维度指标研究 环境效率维度包括两方面：经济维度和环境维度，经济维度指标的选择可使用经济方面的成本或者经济价值的增加，相应的环境的标量可以表示为对环境影响的提高和对环境破坏等。由于两个维度概念的宽泛性以及评价尺度、评价目标、评价主体、评价客体等差异性，从而对环境效率维度指标产生了不同的解读，导致指标选择的不确定性，至今没有形成公认的指标标准。 环境维度分析包含环境维度指标的选择和环境维度指标的整合或集成两方面。在环境维度指标的选择方面，世界可持续发展工商委员会推荐七个环境指标，即能源消耗、原材料消耗、水消耗、温室其他排放、臭氧层消耗物质排放、酸化气体的排放和废弃物总量 [ 8 ] ；和UNCTAD的报告中推荐5个环境指标，，即不可再生能源消耗、水资源消耗、温室气体排放、破坏臭氧层物质的排放、固体和液体废弃物 [ 4 ] ；尽管研究选择的环境维度指标不尽相同，但参考上述指标的研究较多；对于指标集成的研究还没有形成共识 [ 9 ]。目前这方面的研究主要有，通过能值分析法 [ 9 ]、生态足迹法 [ 10 ]、权重法 [ 11 ] 来集成环境影响各变量。经济维度指标主要选择GDP、总收入增加值 [ 11 ]、销售净利、毛利、成本 [ 12 ]、生产量等来表征经济维度指标。这些指标的选取存在许多争议，例如选择GDP指标不能揭示经济结构的变化情况 [ 13 ]，有学者在产品尺度环境效率评价时，认为产品的经济价值不能完全反映产品的价值，因为其没有包含产品的质量 [ 14 ]。对经济指标评价方法主要有成本效益分析和生命周期成本法。
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user: 3. 环境效率研究方法研究 3.1. 单一比例法 环境效率被定量化基于经济和环境的比率。指标每部分表达积极或者消极的，例如来经济方面的价值增加或者成本，来自环境提高或者环境破坏等。一般的环境效率指标定成本和环境提高或者价值创造和环境破坏 [ 15 ]，用来公式来表示：环境效率 = 产品或者服务价值/环境影响或者环境效率 = 环境影响/产品或者服务的价值。 3.2. 数据包络分析法 数据包络分析法式是运筹学、管理学与数理经济学交叉研究的一个领域，最早由Charnes与Cooper等人在1978年创建的，目的评价决策单元的相对效率，主要用线性规划模型来评价具有相同类型的多投入和多产出的决策单位是否具有技术有效和规模有效的非参数统计方法，同时也是估计生产前沿面的一种有效方法，优点是无需对基本的生产函数做出明确定义，正式由于这种优势受到学界重视 [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]。
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user: 4. 环境效率模型应用研究 目前，国内外对环境效率模型的应用已经渗透到各个领域和行业，以行业、企业和产品等中微观尺度的研究居多，对区域、国家的研究相对较少，随着研究的不断深入，开始对多尺度、多领域等进行动态的研究分析，目前国内外的研究主要集中以下几个领域： 4.1. 区域环境效率研究 对区域层面的研究比较多，研究主要集中于区域环境效率的测度、区域环境效率的差异、区域环境效率的影响因素等方面，孔元等采用数据包络分析测度中国29个省份的2001~2008年间的环境效率，并且分析比较了地区间贸易往来关系和地理邻接关系两种渠道下的环境效率溢出效应，研究表明，两种环境效率的溢出模式不同，前者是正向溢出效应，后者是负向作用 [ 19 ] Halkos and Tzeremes通过条件径向距离函数，验证了区域环境效率与经济增长的关系，结果显示，英国各省份的人均GDP和环境效率呈现出负相关，但在人均GDP达到一定水平后，则呈现正相关的关系，总的来讲，人均GDP和环境效率的关系呈现出U的形状 [ 20 ]。 4.2. 行业环境效率研究 行业层面的研究中，环境效率多采用企业平均值的方法，对行业环境效率进行评价。目前在行业层面的应用主要集中在农业 [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]、工业 [ 24 ]、建筑业 [ 25 ]、电力 [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] 等，对服务业环境效率研究相对薄弱。由于各行业之间的差异，在选择环境指标和经济指标上往往不同，从而使得目前对行业环境效率评价指标体系和评价模型不尽相同，环境效率在行业层面的应用仍需要进一步探索。主要研究有：佟连军等运用DEA和SFA测算了辽宁沿海经济带2001~2009年工业环境效率和产出弹性，在此基础上利用Tobit构建多元线性回归，结果表明，2001~2009年，辽宁沿海经济带工业环境效率有大幅提高，与理想状况有一定差距 [ 30 ]。章锦河等以黄山和九寨沟的旅游废弃物的生态效率进行了分析，结果显示，相对于国外风景区旅游生态效率而言，九寨沟和黄山两旅游地的生态效率值偏大，对生态环境影响深远 [ 31 ]。Mandal and Madheswaran运用数据包络法分析和方向性距离函数，对水泥业环境效率进行了分析，结果表明，水泥业环境效率有很大的提升空间，结果还表明水泥业面临的环境管制有潜力提高期望产出和减少非期望产出在既定投入情况下，然而，如果管制的的成本要高于所带来的期望产出时，管制的可行性就变得很低 [ 32 ]。 4.3. 企业环境效率研究 企业是环境效率应用研究非常重要的研究领域，评价企业层面的环境效率，可以引导和有效提高企业实现可持续发展。但由于企业规模方面的差异，各企业在计算环境效率方法方面有所区别，大型企业由于数据相对完善，因此他们可自行开发或者利用相关机构的开发的方法，来分析自身的环境效率，为制定企业可持续发展提供决策依据，并且已经形成一套比较完善体系，从简单的环境效率的评价逐渐向基于环境效率环境管理转向。环境效率模型可以为企业决策者提供理论依据，同时也是企业改善环境和经济表现的重要分析工具和手段 [ 33 ]。主要的研究有：张炳等在现有环境效率评价方法基础上，将污染物排放作为一种非期望产出引入到数据包络分析模型中，来构建企业生态效率评价的指标体系，结果显示，该园区的43家企业中有26家企业生态效率相对有效，占到总数的60.5%，其余17家企业生态效率无效的原因为规模无效和技术无效 [ 34 ]。Khanna and Kumar主要运用方向性距离函数对公司尺度的环境效率进行了分析，并采用截尾回归分析和自助法对环境效率的影响的因素进行了分析 [ 35 ]。中小型企业由于规模小，排污小，但数量众多，成分复杂，在区域层面的排污量中占相当的比重 [ 36 ]，因此，对中小企业环境效率进行评价具有重要的意义，但是评价难度较大，需要进一步研究。 4.4. 产品环境效率研究 环境效率是一种最有效的测度产品可持续性的方法。提高产品环境效率，可以同时实现提高产品价值和减少环境影响两方面的目标，Lozano等运用了Russell非径向测量方法来测量家用电子产品的生态环境效率，结果表明，移动手机、台式电脑和吸尘器的生态环境效率达到最优效率水平的，仅有手机最优规模效率水平，咖啡机、熨斗和电视是生态环境效率最低的产品，洗衣机，吹风机和冰箱的生态效率处于中间水平 [ 37 ] ；Vercalsteren等运用生态指标99的方法，对公众活动中常用的四个类型水杯的生态效率进行分析，结果表明，对于选择最支持环境的杯子很难，生态效率揭示了没有最好的杯子可供选择 [ 38 ]。Park等的研究揭示装有充电电池的数码相机产品生态效率的价值高于使用碱性电池的产品 [ 39 ] ；Breedveld等评价意大利瓷砖生产过程中的纤维过滤器的环境影响，结果表明纤维过滤器对环境造成的影响比较小，可以作为提高生态效率技术 [ 40 ]。
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user: 5. 研究展望 通过对国内外环境效率综述，以后在以下几个方面加强研究。 (1) 在研究模型方面，加强社会维度和环境效率耦合研究，可持续发展理念强调经济、环境和社会协调发展，目前对环境效率的研究主要侧重于经济和环境维度，模型中没有嵌入社会维度，从而使其备受批评，以后要加强环境效率与社会维度耦合的研究，突破二维模型，建立基于环境效率视角的可持续发展评价体系和分析架构，这样更符合可持续发展理念，研究结论更具有普适性； (2) 在维度指标方面，加大对指标选择的研究，首先在对维度指标选择时，要注意区分维度指标在不同空间尺度的差异性，建立基于不同空间尺度的维度指标体系；其次对环境维度指标研究要考虑到生态系统的自净能力和恢复能力，基于经济活动对环境产生的直接影响；最后加大对环境维度指标集成方法的研究。 (3) 在研究领域方面，目前环境效率重点集中农业、食品业、制造业等，对服务业研究相对较少，如旅游业，尽管服务业对环境影响相对较小，但也不容忽视，加大服务业的环境效率的研究，并且对行业内和行业间进行对比分析，探索内在影响路径和形成机制等；另一方面加大对回收利用系统的环境效率研究。 (4) 在研究尺度方面，时间尺度上，一方面加大生态效率大跨时间序列研究；另一方面加大对环境效率时间序列效应的分解研究，揭示隐含在时间序列数据中的多尺度变动规律；空间尺度上，加大对不同空间尺度和不同经济背景的生态效率进行分析，揭示生态效率空间差异性，差异收敛性、影响因素、内在机制以及不同空间尺度下环境效率的联系和区别等。
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user: 摘 要 目的：探讨高强度聚焦超声(HIFU)联合宫腔镜下负压吸宫术治疗剖宫产瘢痕妊娠(CSP)的临床效果。方法：回顾性分析2017年1月至2019年5月在本院经HIFU治疗后行宫腔镜指导下负压吸宫术清宫治疗的31例CSP患者，观察治疗的有效性及安全性。结果：HIFU治疗后孕囊的原始心管搏动消失，孕囊周边血流信号显著减少。吸宫术中中位出血量30 (10~500) mL。孕囊大小和CSP类型是影响出血量的危险因素，如孕囊偏大或者孕囊凸向膀胱，吸宫术中可能发生大出血。出血量大则需要手术治疗的几率增加，但未发现严重并发症发生。结论：HIFU联合宫腔镜下负压吸宫术治疗I型及II型CSP有效。 关键词 :剖宫产瘢痕妊娠，高强度聚焦超声，负压吸宫术，宫腔镜 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 剖宫产瘢痕妊娠(CSP)是指妊娠囊或者胚囊着床于子宫剖宫产瘢痕部位的异位妊娠。是一种较难处理的异位妊娠 [ 1 ]。近年我国CSP发病率呈逐年增加趋势，临床尚无明确统一的治疗方案 [ 2 ]，因此如何选择CSP治疗方案成为困扰临床医生的常见问题。HIFU为非侵袭性的消融治疗，已广泛用于子宫肌瘤 [ 2 ] 及子宫腺肌病 [ 3 ] 等妇科良性疾病的治疗。多项研究初步证实HIFU可用于治疗CSP [ 3 ] [ 4 ]。本文主要观察HIFU联合宫腔镜下吸宫术治疗CSP临床疗效的有效性及安全性。
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user: 2. 资料与方法 2.1. 研究对象 2017年1月至2019年5月其中31例患者在本院经阴道彩色多普勒超声技术(transvaginal color Doppler ultrasound)根据超声下妊娠物附着位置及生长特点被诊断为CSP，均有1~3次剖宫产史，自然受孕并愿意接受HIFU + 米非司酮口服联合负压吸宫术治疗。 患者纳入本研究的标准：1) 既往有剖宫产手术史；2) 有停经史，血HCG升高；3) B超检查提示孕囊位于子宫瘢痕处，宫腔及宫颈管未见孕囊；4) 自愿选择HIFU治疗。排除标准：1) III型包块型CSP患者；2) 其他严重全身性疾病无法耐受治疗；3) 声通道上有肠道组织粘连。 患者年龄21~40岁，平均(29 ± 8.0)岁。超声孕囊大小1.2 cm~4.6 cm；停经时间38~66 d，平均(46 ± 10.7) d；血β-hCG 1200~18，435 U/L；剖宫产次1~3 (1.5 ± 0.5)次。 2.2. HIFU治疗 治疗采用北京源德BY型高强度聚焦超声治疗仪。根据孕囊大小及血流情况设定治疗层面及范围，超声输出功率平均1200 W，持续30分钟，每天一次，持续3~4次，同时口服米非司酮(50 mg q12h) × 3天。治疗在超声实时监控下进行，超声能量集中覆盖原始心管搏动处、孕囊着床及种植于瘢痕处，并植入肌层绒毛组织。治疗后复查血HCG呈下降趋势表示治疗有效。后行宫腔镜指导下负压吸宫。 2.3. 宫腔镜指导下的负压吸宫术 所有患者HIFU治疗后3~4天在静脉全麻下行宫腔镜指导下的负压吸宫术。宫腔镜检明确孕囊着床部位，以7.5~8号吸管吸宫，压力为0.04 MPa。吸宫后再次宫腔镜检，如仍有妊娠组织残留可再次行负压吸宫或电切妊娠组织。如出现大出血，可予缩宫素静脉注射、卡前列素氨丁三醇宫颈注射、电凝止血或者Foley宫腔气囊管压迫止血 [ 5 ]。必要时行子宫动脉栓塞术。 2.4. 观察指标 2.4.1. 随访 随访出院后3 d、7 d、1个月时门诊随访。3个月电话随访。 2.4.2. 疗效判定大出血评价 [ 6 ] [ 7 ] 吸宫术中阴道流血量超过500 mL为大出血。术后复查血HCG降至正常水平，即平均小于10 miu/mL，阴道出血止，月经复潮为有效。 2.5. 统计学方法 采用SPSS19.0统计学软件进行统计分析，计数资料比较采用卡方检验，计量资料以均数±，标准差(x ± s)表示，Logistic回归模型分析术中出血量。P < 0.05为差异有统计学意义。
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user: 3. 结果 3.1. HIFU治疗情况 HIFU + 米非司酮治疗后，复查血HCG下降者25例，血HCG缓慢上升6例，12例原有心管搏动的HIFU治疗后心管搏动消失，所有患者治疗后孕囊周边血流灌注明显减少。 3.2. 负压吸宫术及随访情况 宫腔镜下负压吸宫术中及随访情况宫腔深度7~12 (9.6 ± 1.2) cm；中位出血量30 (10~500) mL，1例患者清宫术中大出血，大于500 mL，行子宫动脉栓塞术治疗；1例患者清宫术中瘢痕部位子宫穿孔，术后妊娠物残留，一月后宫腔镜下再次清宫顺利。1例术后3天检查妊娠物残留；再次清宫均成功，月经在术后25~67 (32.6 ± 8.5) d复潮，血β-hCG术后14~37 (24.3 ± 6.5) d降至正常。 3.3. 吸宫术中出血量影响因素分析 Logistic回归分析结果显示孕囊大小是出血量的独立影响因素(见表1)。 Table 1 Logistic regression analysis on the amount of bleeding during aspiratio 孕囊大小 B SE Wald P OR 95% CI 清宫术中出血量 0.05 0.018 5.681 0.015 1.051 1.007， 1.083 表1. 影响吸宫术中出血量的Logistic回归分析 3.4. 不良反应 31例患者顺利完成HIFU治疗，术中8例(25%)患者诉治疗区胀痛；3例(9%)并骶尾部胀痛，1例(3%)治疗区皮肤热烫，未出现肠道损伤、尿潴留、神经损伤等严重并发症及副反应。患者清宫术后均有少量阴道流血或血性分泌物，在清宫术后3~40天内干净。
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user: 4. 讨论 剖宫产瘢痕妊娠CSP被公认是位于子宫体腔以外的异位妊娠，CSP分三型，即I型、II型与III型 [ 8 ]。 I型与II型都是妊娠囊着床于子宫疤痕处，部分或者大部分在宫腔内，少数达宫底或者宫腔，妊娠囊明显变小或者拉长，下端呈锐角。唯一不同的就是I型妊娠囊与膀胱间隙的子宫肌层 > 3 mm，II型是≤ 3 mm。 III型是妊娠囊完全着床于子宫疤痕肌层并凸向膀胱，宫腔内及宫颈管内空虚，妊娠囊与膀胱间隙子宫肌层变得非常薄，甚至缺失。肌层厚度 ≤ 3 mm。由于剖宫产瘢痕处肌壁薄弱且纤维组织多，在此处妊娠后容易发生子宫破裂、胎盘植入、大出血等严重并发症，危急患者生命安全。CSP临床主要表现为停经后无痛性阴道淋漓出血，药物流产时不见绒毛及胎盘组织排出，人工流产或清宫时大量子宫出血，子宫壁异常包块。HCG持续不降，腹腔内出血休克等症状 [ 9 ]，但目前对CSP无统一的治疗方案，常见的治疗方案有药物治疗，B超检测下清宫，子宫动脉栓塞(UAE) + 清宫术，手术治疗。有文献报道，CSP治疗方案中UAE占50%~80%，但因UAE术后出现发热、腹痛、不可逆闭经甚至严重感染引起子宫切除 [ 10 ]，使得AE的临床应用受到限制。 近年来随着科技水平的不断提高，HIFU治疗技术在临床中被应用，它是利用超声机械波经过精准聚焦原始心管搏动处及孕囊与瘢痕部位之间辐照，可使CSP原始心管搏动消失、孕囊周围绒毛组织破坏及微小血管闭塞，在很小的焦点处达到60℃~100℃的高温。HIFU治疗CSP可局部灭火妊娠组织，是一种安全有效的无创技术。 本研究采用HIFU治疗联合宫腔镜下负压吸宫，评价其治疗的有效性及安全性。在宫腔镜下负压吸宫术中，1例II型CSP患者出现瘢痕部位穿孔，其原因是瘢痕处肌层菲薄，仅2 mm，加之清宫术中术者的经验及技术原因导致穿孔，对于该类患者应尽量在术前充分评估并由经验丰富的术者操作，以避免子宫穿孔。发生大出血的1例患者孕囊直径大，术中行子宫动脉栓塞术。无一例患者因此行子宫切除术。通过Logistic回归分析发现，孕囊大小是影响出血量的独立危险因素，与既往的文献报道相一致 [ 11 ]。其可能原因：病灶最大径愈大，消融所需能量相对愈多，治疗强度更高，故而患者出现大出血概率更高。可能与超声辐照剂量不足有关，对于孕囊直径大，术中残留风险大的患者应当给予足够的辐照剂量。Zhu等 [ 12 ] 报道53例CSP患者行HIFU联合清宫术，认为HIFU对于孕周 < 8周、孕囊直径 ≤ 4 cm的CSP治疗是安全有效的。 对于III型CSP患者，特别是包块型，HIFU消融困难，大出血风险大，负压吸宫术不宜用于III型CSP的治疗 [ 13 ]。HIFU联合宫腔镜指导下负压吸宫术治疗I型及II型CSP安全有效。CSP病灶越大，吸宫术中越容易发生大出血；而术中出血量越多。对于孕囊直径小，术中出血均较少，此类患者治疗可行日间手术，减少患者住院天数及治疗费用。对治疗患者3个月电话回访，月经无改变。HIFU治疗I型与II型CSP是一种安全有效的治疗方法，保存患者生育功能，无创，恢复快，值得临床进一步推广。