DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 重庆市法院网络庭审直播存在的问题 (一) 不同地区发展不平衡 将9个市辖区法院整体数据同12个县法院整体数据作比较，可以发现市辖区整体直播案件数量总数值是远远高于12个县的直播案件数量。一般来说，GDP较高的地区的法院进行网络庭审直播的案件数量会高于经济欠发达地区的法院，数据显示大部分GDP靠前的市辖区累计进行庭审直播的案件数量也是排名比较靠前，如图11、图12所示。 图11. 2019年重庆市9个市辖区各区GDP总值(单位：亿元) 图12. 主城9个市辖区人民法院网络庭审直播案件数量(单位：件) 不过，通过统计2019年公布的9个市辖区与12个县的GDP数据发现，虽然市辖区的GDP都高于其他县地区的GDP，但是并不是所有市辖区的法院进行网络庭审直播的案件数量高于其他县法院。因此，不同地区的网络庭审直播数量与本地区的经济发展水平并不是成必然的正相关的。数据显示，在主城区的9个市辖区中排在最后三位的大渡口区、北碚区、九龙坡区的案件数量为4000件上下，其中九龙坡2019年的GDP高达1462.88亿元，北碚区为605.94亿元，大渡口区为353.56亿元，三者都比奉节县的303.43亿元高， 8 不过奉节县累计进行网络庭审直播的案件数却有7387件，均比前面三者多，如图13、图14所示。 图13. 2019年重庆市12个县各县GDP总值(单位：亿元) 图14. 12个县人民法院网络庭审直播案件数量(单位：件) 除上述谈及的当地经济状况这种外部条件可能会对与网络庭审直播工作的影响，另一个原因可能存在于法院自身内部。由于地方区域不同，地区法院的开放程度以及当地的法治建设水平也会存在一定的差异。最主要的是各地区法院本身对于网络庭审直播这项工作的一个态度以及重视程度。前面也提及有些法院虽自身经济条件并不差，不过就进行庭审直播的案件数量而言，却不及某些经济没有比他们发达的地区法院。 (二) 直播案件各类型差异大 通过上述重庆高院、重庆市5个中院以及部分基层人民法院的数据可看出，在网络庭审直播案件类型这一块，似乎都存在着刑事案件、民事案件与行政案件三种类型案件数量差距巨大的情况。具体表现为，民事案件总是处在第一位，刑事案件也比行政案件占比高很多。由于基层案件数量本身就很庞大，其所呈现出的特点和趋势基本可以概括整个重庆市法院网络庭审直播的情况，因此本文选择对38个基层人民法院的网络庭审直播的案件类型情况进行分析。调查发现，在38个基层人民法院累计网络庭审直播案件198，471件中，民事案件数量为171，179件，占比87%；刑事案件20，983件，占比11%；而行政案件仅为4460件，占比2%，如图15所示。 图15. 重庆市38个基层人民法院网络庭审直播案件类型占比 之所以会出现这种现象，可能存在两种情况。第一种，在受理案件中，被受理的民事案件总量就要高于刑事案件以及行政案件。由于民事案件在基数上就要高于刑事案件与行政案件，因此进入审判程序的案件中，民事案件就占大部分，随后进行网络庭审直播的案件，民事案件数量也就占比最大了。第二种情况是，法院在挑选案件的时候，多数选择了社会影响小，案件内容简单，可控性较强的民事案件进行网络庭审直播，选取了少量刑事案件以及行政案件进行网络庭审直播。之所以会这样选择性直播，是因为网络庭审直播会将庭审情况录制并上传到网络上，庭审公开网还设有直播回顾栏目，对庭审视频有备案，法院为了避免陷入舆论，难免会谨慎选择进行网络庭审直播的案件。其次，上级法院对于庭审直播案件工作有案件数量指标，法院迫于上级考核压力，但又必须考虑维护法院形象，因此大部分法院都会选择案情简单、社会影响小的民事案件作为网络庭审直播案件主要类型，选取案情简单、社会影响小的刑事案件作为次要类型，同时选取少量的行政案件。在这样的环境下，法院难免会为完成任务而将庭审直播形式化，片面追求数量而不重质量 [ 3 ]。 (三) 网络庭审直播形式化 网络庭审直播形式化有三种表现：第一种，因设备原因使得视频画面模糊或者音频无声、嘈杂、微小，使得庭审视频质量低。第二种，对于合并审理的案件，同一个视频重复上传多次，即一案多传，滥竽充数。第三种，审判员无视正当审理程序，不尊重双方当事人意见。 1) 视频质量低 第一种形式为，由于录音录像设备故障，导致观看效果极差。出现设备原因导致整个庭审过程，视频直播或者庭审回顾录播视频只有庭审画面没有声音或者声音极其微小以至于听不见及噪音特别严重的状况，这种情况一般会持续到整个庭审结束，这种质量的庭审视频直播或者录播效果很极差，不仅让观看者的观看体验很差，而且这样的视频直播或者录播，也让庭审公开本身的社会效果也难以实现。 2) 庭审视频重复上传 这种形式主要表现为，合并审理的案件，同一个案件视频，重复上传多次。如重庆市某区法院进行的一个金融借款合同纠纷50件合并审理案件，整个视频只有一个镜头，包含审判员、书记员以及原告的委托代理人，被告是缺席。整个视频全长29分36秒，视频声音微小到几乎听不见，审判员以及原告的委托代理人一直都在翻阅文档。让人惊讶的是由于属于50件合并审理的案件，该视频因此被上传了50次，这种行为可以判定属于典型的为应付检查，美化数据而为的形式化操作。且由于庭审公开网检索系统缺陷以及检索功能不完善，案件查阅没有页面自主选择，目前只能一页一页的寻找、查阅案件。因此，此类多次且重复上传的案件定会给查阅、观看其他案件的人员造成极大的不便。调查发现，这种案件合并审理但是多次上传一个视频的情况不仅是出现在基层人民法院，中级人民法院中也有这种情况。 3) 无视审理程序 针对正常审理程序所需要的举证、质证、认证以及辩论、陈述环节，有些审判员会直接跳过某些程序甚至无视程序。如审判员直接无视当事人双方的发言、陈述，以极快的速度结束庭审。例如，某区人民法院审理的聂某与钟某某的民间借贷纠纷一审，视频只有一个视角画面，其中包括一位审判员、一位书记员以及一名原告，其中被告缺席。视频全长2分34秒，全程审判员一人主持，原告两次举手示意需要发言，审判员看见了原告举手示意但是并没有对此做出反应，导致原告出现想发言由于审判员未允许而不敢发言的情况，直到最后审判员说了一句：“以书面的裁定为准，本次庭审到此结束”，整个视频到此结束。法庭庭审本身就是当事人双方的一个博弈过程，审判员只是起到一个组织以及中公正的裁判作用，并不能影响到双方当事人对于自己发言权的处分权利，这种无视审理程序以及不尊重当事人的做法无疑严重损害了司法公信力。 (四) 公众对网络庭审直播关注不足 就目前情况而言，网络庭审直播并没有引起公众的普遍关注，观看者对网络直播庭审的案件的评论和转发也较少，受众参与度明显不足，网络庭审直播并没有达到理想的效果。一方面，各法院在积极网络庭审直播工作，庭审公开网的数据越来越多，而另一方面，公众似乎很少会主动关注庭审公开网的庭审直播活动，而且很多案件，公众并没有对其进行很多的互动交流。普通民众对网络庭审直播缺乏互动性以及对网络庭审直播的参与缺乏持久性 [ 4 ]。这种情况下，直播资源不能得到很好地利用，难免会造成司法资源以及直播资源的浪费。网络庭审直播的目的之一就是为了使得公众走近司法，公众参与司法过程后，可以对司法工作提出建议，这样司法机关收到建议后，司法工作才会更好地发展。如果公众与司法机关缺乏交流，司法机关得不到关于司法工作的信息反馈，这样不仅不利于司法工作的进步，也会使得网络庭审直播工作沦为形式，难以发挥其作用。
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user: 摘要 为探索飞船返回再入加速度过载下人体姿态对乘员动力学响应的影响，本文利用Pro-E和HyperWorks软件建立了仰姿和躺姿两种典型人体姿态的假人–座椅系统模型。模型中使用了HUMOS II (Human Model for Safety Version II)人体生物力学模型。根据实际离心试验数据对假人–座椅系统模型进行了标定和验证。论证并分析了在高加速度过载(峰值为6.4 g)条件下，人体姿态对人体关键器官包括心脏、肺、膈肌、肝脏和腹部脏器过载响应的影响。仿真结果表明，膈肌的位移和变形是影响人体对再入过载耐受力的最重要因素。膈肌在卧姿时受到其他器官的作用力大于躺姿时的作用力。因此，飞船设计人员应更多地关注人体内部器官的受力状态，选择一个在飞船返回时对乘员具有更好保护作用的体位姿态，本文建议飞船乘员的姿态设计应优先选择躺姿。
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user: 1. 引言 身体姿态直接影响一个人对加速度的耐力。加速度会造成体液的转移集中，引起头部(包括大脑和眼睛)的血液灌注，分别导致意识和视觉丧失。以往许多对加速的耐力的研究都是基于实验探索。人体的姿态，主要由座椅背角、腿部的弯曲程度、心脏至眼睛的垂直距离等决定。对于坐姿，后背直立略有倾角，对于背角从−13˚到5˚的加速度耐力也有文献的报道 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。对于仰卧姿态，一般是后背与水平方向呈一定夹角。Ballinger等人进行了背角从17˚到35˚人体加速度耐力实验研究，结果表明合理设置人体背角有助于提升加速度过载峰值耐受和延长持续时间。俯卧姿态一般是指趴着面对支撑系统，背角−20˚到20˚，由于这种姿态对于人机工效影响较大，因此被应用的工况相对较少 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]。Clarke报道了同一种体位不同眼睛水平位置对其耐力的影响，认为眼睛水平位置高于膝盖和心脏相对持续耐受时间较长 [ 5 ]。在“联盟”号 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] 和“阿波罗”号 [ 11 ] [ 12 ] 航天器发射和着陆时使用的身体姿势成功地提高了航天员对加速的耐受力，其姿势分别为卧姿和躺姿。事实上，由于惯性力对血液的作用、内部器官的位移和变形等，人体在这些体位中对返回加速度的耐受力要大于坐姿。 然而，量化心脏、肺、膈肌和其他腹部器官之间相互作用问题仍然没有得到解决。在实际工作中，人体内部器官对加速度的响应并不能通过人体实验和高水平的过载试验轻易地可视化。为了研究上述实验中人体动态响应与人体姿态的关系，常采用惯性力理论方法对心脏负荷进行评估和分析，然而，这些解释并不全面。在生物力学技术的发展中，假人由于具有人体的基本结构和形状，是系统动力学和动态生物力学安全评估的理想替代品。此外，它还可以减少复杂试验的数量并使成本最小化。近年来，随着拟人技术和测量技术的发展，人们构建了一种数字假人模型，即第二版人体安全模型(HUMOS II)。本研究目的就是利用HUMOS II来分析在相同的模拟过载条件下，卧姿和躺姿下人体不同关键内脏器官的加速度响应和器官之间相互作用机制。
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user: 2. 方法 2.1. 座椅假人系统模型描述 使用Pro/E5.0软件建立卧姿“联盟”号飞船椅垫的三维几何模型，使用HyperMesh13.0软件进行网格化。所述坐垫包括两层：环氧层和聚氨酯泡沫层。座椅与环氧树脂层采用mixed-shell单元进行网格划分，座垫的聚氨酯泡沫层采用eight-node solid单元进行网格划分。座椅使用的材料为铝合金，其弹性模量为90 GPa，屈服强度为0.65 GPa。聚氨酯泡沫层的初始弹性模量为0.00425 GPa，密度为0.07782 g/cm³。环氧层的弹性模量为8 GPa，密度为1.275 g/cm³。在该模型中，座椅和环氧树脂层采用Johnson-Cook弹塑性本构方程，而聚氨酯泡沫层采用粘弹性本构方程(通过RADIOSS瞬态显式求解器)。座位模型共由71137个单元和77，210个节点组成。座椅模型的雅克比为0.6。躺姿“阿波罗”模拟座椅的建立方式与“联盟”号座椅模型相同。它由76，413个单元和87，867个节点组成。座椅模型的雅克比为0.32。 目前，世界上两类顶级的生物力学假人，一个是美国韦恩州立大学为日本丰田公司研发的THUMBS生物力学假人，另一个是由Altair公司与法国LBA (Laboratoire de Biomécanique Appliquée，即应用生物力学实验室)合作开发HUMOS II (Human Model for Safety version II)柔性假人。鉴于我们实验室目前配备了Altair HyperWorks V2018软件的条件，选择使用HUMOS数字假人代替真人。它是一个接近于人体生理结构(包括：骨骼、肌肉韧带系统、内脏等结构组织)的有限元生物力学模型。由于目前广泛使用的Hybrid III假人，不具备有内脏结构，所以未被采用。通过HyperCrash的姿势调整功能，将HUMOS II假人调整为卧姿和躺姿，如图1所示。基于非线性惩罚函数法，假人与座垫之间、座垫与座椅之间的接触为(/INNER/TYPE7)。摩擦系数根据工程经验设定为0.3，即尼龙–尼龙滑动摩擦系数。进行了基于实际加载条件的标定试验和仿真。 图1. 在载人离心机上的物理假人标定试验 图2. 卧姿和躺姿的座椅假人系统模型剖面 2.2. 假人-座椅系统模型的标定 依托航天员科研训练中心98型载人离心机提供半弹道式返回过载环境，以50 th 男性Hybird III物理假人为实验对象，分别开展卧姿和躺姿的超重实验，如图2所示。假人被调整成卧姿或躺姿并放置在座椅上。两种模型的输入载荷曲线如图3所示，其中加速度峰值接近4.4 g，持续时间约为100s。
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user: 3. 结果 3.1. 标定与验证 以离心机输出过载曲线(最大峰值为4.4 g)作为卧姿和躺姿模型的输入，通过调整模型参数，使得仿真计算结果和离心机实验结果相符合。本文通过用假人的头部、胸部、腰部等三个关键部位实验与仿真结果对比标定，检验模型的准确性。由假人–座椅系统模型的标定结果(图3)，可以看出本研究建立的模型准确和可靠，仿真计算和实验测量的曲线的一致性满足要求。此外，该卧姿模型曾被用于研究不同着陆冲击水平下的人体动力响应 [ 10 ]。 图3. 假人–座椅系统模型标定结果 3.2. 人体重要脏器响应模拟 本研究比较了在加速度过载6.4 g，持续100 s的情况下，卧姿模型和躺姿模型假人的心脏、肺、膈肌、肝脏和腹部各关键器官的加速度响应。这个输入模拟“阿波罗”10号任务的过载值 [ 12 ]，其第一次加速度峰值达到6.73g。结果如图4和图5所示。 1) 图4为人体暴露于峰值6.4 g时两种姿态的剖面图。人体在受到返回过载作用的过程中，背角对器官的移位和变形有较大的影响，将会直接影响着体液转移和呼吸运动。所有重要脏器变形，因为器官在这个时候经受了较大的压力和牵拉。卧姿体位下，上身沿头盆向(从头部到–盆腔，+Gz)方向下移，脏器被压缩和挤压变形。躺姿体位时各脏器仅沿胸–后背方向(+Gx)下陷运动和压缩变形。 2) 腿部屈曲的程度影响膈肌和腹部脏器的变形和运动。如图4(a)所示，卧姿状态下，由于座椅存在一定的安装背角，虽然人体的合加速度基本一致，但这种状态下存在一定的头盆向分量(+Gz)载荷，此时大腿向后屈至腹部，限制和抑制了腹部器官的向下移动，膈肌和腹腔脏器的活动空间明显减小。如图4(b)所示，躺姿状态下，过载主要沿胸背向，头盆向的过载可以忽略不计，因此人体从整体上来说，以胸背向压缩变形为主，其内部脏器也同样以胸背向受压变形为主。 图4. 在三轴剖视图中卧姿和躺姿身体姿势的加速响应 通过最大位置和初始位置(每个图中用黑色网格表示)比较两种姿态的位移和变形，如图5所示，左右器官分别属于卧姿和躺姿模型。可以发现，无论是躺姿还是卧姿，脏器在加速度过载中都有较大的变形和相对运动。 图5. 心、肺、膈肌和腹部脏器三轴视图加速度响应
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user: 4. 讨论 Clarke等人(1959)实验研究身体体位姿态和加速耐受力之间的关系。实验招募了3名志愿者，志愿者背角25˚，过载6 g，持续时间200多秒。实验结果记录为“S”。根据文献当志愿者因为疼痛、疲劳、呼吸困难而终止实验，或者因为心率、心电图异常变化或停电而被禁止继续实验时，记录下“S”符号。Creer等人(1960年)和Giovani等人(1964年)利用改良的水星座椅进行了一项躺姿研究，其中过载为6 g，背角约为5˚，持续时间为390 s。记录的终止原因为“S”，但在志愿者中未观察到外伤。所有的志愿者都被束缚带约束，没有使用抗荷服或其他对抗措施。在本文研究中，假人姿态与Clarke和Creer的实验相似。仿真结果表明，在卧姿时心脏和肺的位移和变形比躺姿时更严重。特别是腿部弯曲将更多的压力传递到腹部和膈肌。腹式呼吸是一种对抗加速度负荷和提高人的耐受性的有效方法，其中膈肌对腹式呼吸运动尤为重要，但在过载时被心脏和肺从上而下挤压，被腹部从下而上挤压，这种挤压将导致腹式呼吸困难。因此，它可能是卧姿的一个不利影响，很容易导致实验被终止。 在同样的条件下，除了较低的过载4 g和660 s的持续时间外，Clarke记录了志愿者的反应。然而，实验同样被终止并记录为“S”，因为实验造成志愿者经历了24小时的腿部疼痛创伤。在卧姿，因为腿的弯曲限制和影响了血液的流动。在平躺姿势下，躯干与大腿、大腿与小腿的角度近似垂直，因此血液没有受到严重影响。这可能是卧姿与躺姿相比的另一个不利方面。 通过对卧姿与躺姿器官位移变形的比较，可以看出卧姿器官位移变形较大。这可以归因于几个原因。首先，在卧姿的器官上有一个附加的+Gz作用(头–盆向的加速度分量)，导致了在这个方向上的附加影响。其次，在平卧姿势下，器官上只有+Gx加速度作用，导致胸–背方向扁平变形。位移和挤压变形对提高加速度耐受力都极为不利。相比之下，躺姿可能更适合提高乘员的加速耐力。 本研究所建立的假人–座椅系统模型也有一定的局限性。模型中使用的假人是基于HUMOS II生物力学假人，然而，用于标定的物理假人是Hybrid III假人。虽然两个假人都用于仿真分析，但从物理Hybrid III假人标定测试的数据更适合数字Hybrid III假人。由于Hybrid III是一个没有内部器官的半刚性假人，Hybrid III假人实验的响应结果略高于HUMOS II。在两种假人的性能对比方面，值得进一步研究。 此外，座垫也是一个影响因素。本实验使用的坐垫是以亚洲人体体型为基础设计的，而Hybrid III假人是基于欧美人体体型为基础，坐垫与假人的匹配性也有一定的影响。当亚洲假人被开发出来后，座垫会更加适合，无论是假人实验还是仿真计算都会更加准确可靠。
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user: 5. 结论 仿真结果表明，膈肌的位移和挤压受力是影响人体返回过载耐力的最重要因素。相对其它器官而言，膈肌在卧姿时所受的力要比在躺姿时大。因此，飞船设计师应更多地关注人体内部器官的受力状态，为航天员在航天器返回过程中提供更好保护作用的体位。通过对比相同返回过载作用下人体内脏器官移位和变形程度，建议飞船乘员的姿态设计应优先选择躺姿。
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user: 摘要 空间辐射是制约载人深空飞行的重要环境因素之一，而人体器官所受的辐射剂量是评估辐射风险和研究防护方法的重要参数。但是，航天员深部器官的剂量只能通过计算得到，无法直接测量。器官剂量计算有直接和分步两种方法，后者可极大减少计算耗时。而经过飞行器屏蔽后舱内辐射能谱是否仍为各向同性，是决定分步计算方法准确性的关键。本文提出了一种利用香农信息熵理论对各向同性进行验证的方法。结果表明虽然屏蔽结构和统计位置会影响粒子分布，但出射粒子仍近似满足各向同性条件，并适用于分步计算的要求。
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user: 1. 引言 空间辐射是航天员进入太空不可避免遇到的危险因素，高能辐射粒子不仅足以造成DNA链断裂，也会使人体水分子发生电离，引起氧化等效应。空间辐射生物损伤程度，目前主要通过器官接受的辐射剂量进行评估 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]。由于航天员器官剂量无法直接测量，一般借助数字人体模型，通过蒙特卡罗方法对空间复杂的混合辐射场在器官的能量沉积进行计算 [ 5 ] [ 6 ]，这样的计算更加准确，通常有直接模拟和分步计算两种方法。 直接计算需要建立飞行器屏蔽模型和数字人体模型，通过计算得到经飞行器屏蔽后，进入舱内的辐射粒子在人体模型微小体元的能量沉积，统计属于同一器官体元的能量沉积后得到器官平均剂量。由于人体模型体元数量通常在百万个以上，且统计抽样次数较大，所以通常计算耗时较长，但是计算更为准确。 分布计算采用这样的思路：首先获得粒子注量–剂量转换数据，得到单位立体角单能单粒子造成的不同器官的剂量，该转换数据计算同样需要借助人体数字模型；然后计算得到空间辐射粒子经飞行器屏蔽进入舱内的能谱；最后，通过粒子注量–剂量转换数据和屏蔽后辐射能谱的加权求和，可快速得到器官剂量。不同的人体数字模型计算得到的粒子注量–剂量转换数据会有差异 [ 7 ]，对于空间辐射一般使用ICRP 123号报告的数据 [ 8 ]。 尽管直接计算方法的实现思路更为直观，但当飞行器模型有变化，如屏蔽厚度增减或几何结构改变，整个计算需要重新进行，因此花费时间较多。而分布计算方法，只需要对屏蔽后粒子谱进行重新计算，相较于直接计算节省了统计在粒子人体模型传输和能量沉积的计算步骤，大大节省了计算时间。但是，由于分布计算方法建立在辐射场各向同性的条件上，空间辐射谱(即入射能谱)通常认为是各向同性的，因此对屏蔽后辐射场的各向同性情况需要分析。本文借助香农信息熵的理论，提出了一种空间辐射场经屏蔽后各向同性的验证方法。
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user: 2. 分析方法 分步计算方法器官剂量通过下式得到： H T ， R = ∑ R ∫ E h T ， Q ， R ( E ) d ϕ E d E d E = ∑ R ∫ E Q T ， R ( E ) d T ， R ( E ) d ϕ E d E d E (1) H T，R 是特定器官组织特定辐射粒子的剂量当量，H T，Q，R 是能量为E的粒子造成的剂量当量，E是粒子能量，R指代粒子类型，T指代器官组织，Q T，R (E)是品质因数，d T，R (E)是注量–剂量转换系数， d ϕ E 是粒子通量。ICRP-123号报告发布了不同粒子在人体不同器官的注量–剂量转换系数，在计算时可以直接使用。 初始空间环境辐射场近似为各向同性，因此品质因数和注量–剂量转换系数均在各向同性条件下计算 [ 8 ]。当进行器官剂量计算时，必须验证屏蔽后辐射场各向同性情况。 2.1. 计算条件设置 2.1.1. 空间辐射环境能谱 本文选用1972年8月典型太阳粒子事件质子能谱作为环境输入 [ 9 ]。通过测量数据的分析拟合，质子能谱遵循下式幂指数变化规律： d ϕ d E = 2.2 × 10 7 e − ( E − 100 30 ) (2) 由于质子能谱为各向同性，因此在使用蒙特卡罗方法进行粒子输运计算时，也需采用各向同性分布抽样，包括两个抽样步骤：入射粒子位置抽样和该位置的入射方向抽样，如图1所示。 图1. 各向同性抽样步骤 图中A表示入射粒子能谱，B表示抽样球，其中中心的蓝色圆点表示统计位置。抽样步骤具体如下： 1) 设置一个半径为R的入射能谱抽样球，在球面上对入射粒子的空间位置均匀抽样，抽样球与屏蔽结构(简化起见，飞行器近似看作对称结构)同几何中心； 2) 在第一步确定的某个位置，对粒子入射方向进行抽样，为提高效率，入射方向需指向抽样球球心，并且遵照余弦分布被限定在特定角度α内，同时设定一个半径r，其定义为可包含屏蔽结构的最小球体的半径； 夹角α、r和R的关系如图1所示。最终由设定夹角α引起的影响可以通过归一化算法消除。设定X r 为真实值，X s 为仿真计算设定值，二者关系由下式表示： X r = X s N r N s (3) N r 是实际入射粒子个数，N s 是仿真计算设定值，通过统计误差确定；N r /N s 定义为归一化系数P。在实际计算中，P通过如下经验公式获得： P = Φ 4 π 2 R 2 sin 2 α N s (4) φ是入射粒子积分谱通量，单位count −1 ∙s −1 ∙cm −2 ∙sr −1 ，R是抽样球半径，α是入射角，N s 是抽样个数，本计算抽样个数均设定为600万次。 2.1.2. 屏蔽条件和粒子输运 本计算设定屏蔽为5 g/cm 2 的铝材料，这是载人飞行器典型质量屏蔽厚度。针对三种屏蔽结构进行了计算：球形、圆柱形和立方体。粒子输运计算使用Geant4软件，Geant4是一种面向对象的软件包，应用在空间、加速器、物理和生物物理等多领域 [ 10 ]。软件包包含7种物理作用：电磁相互作用、强相互作用、输运过程、衰变、光学过程、光轻子–强子过程、参数化过程。离子物理，包括电离激发和轫致辐射，是本计算种主要的物理过程。屏蔽后的出射粒子，统计在一个半径为1米的球面上，包括粒子位置和角度信息。 2.2. 信息熵及验证方法 2.2.1. 信息熵 熵的概念最早来源于热力学统计。1865年，R. Clausius提出了一个用于描述热传递程度的函数S。对于大多数热力学过程，这个函数可以如下表示： Δ S = S B − S A ≥ ∫ A B d Q T (5) dQ是表征系统从热源吸收热量的品质。 1872年，在Clausius的热动力学熵的基础上，Boltzmann提出了著名的Boltzmann方程： S = k ln Ω (6) k是Boltzmann常数，Ω是微观状态个数。 由于熵的统计学特征，其概念如今已经从热力学，甚至是物理领域延伸开来，应用于如生命科学 [ 11 ]、信息学和社会科学 [ 12 ]。1948年，Glaude Shannon发表了文章《A Mathematical Theory of Communication》，首次提出了革命性的概念“信息熵” [ 13 ]。通过设定一组离散随机变量， X = { x 1 ， x 2 ， ⋯ ， x n } ，信息熵可表示为如下形式： H ( X ) = − ∑ i = 1 N P i log ( P i ) (7) N是总特征个数，P i 是X i 分布概率，因此 0 ≤ P i ≤ 1 ，且 ∑ i = 1 N P i = 1 。 以上公式可以看出，信息熵的值取决于变量的分布概率。根据定义，当每个变量的分布概率相同时，求和值最大。 H ( p 1 ， p 2 ， ⋯ ， p 3 ) ≤ H ( 1 / n ， 1 / n ， ⋯ ， 1 / n ) = log n (8) 对于一组随机离散变量，当变量的分布概率相同时，信息熵的值最大。如果将统计球面上的粒子的位置信息(X， Y， Z)和角度信息(θ， φ)作为变量，则当屏蔽后粒子满足各向同性时，其求和值最大，因此可以通过该值判断各向同性情况 [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]。 2.2.2. 验证方法 通过上述分析，当各变量分布概率相等时，信息熵最大值 H max = log N ，具体到计算统计球面的变量时，N应当设置为比值的形式。统计位置信息时，以1 cm为间隔，则对于半径为1m的球，N x ，N y ，N z 设定为200，即将每个坐标轴分为了200个等间距的小格，统计屏蔽后出射粒子在该小格内的个数，再除以总抽样次数，得到该坐标值对应的分布概率P i ，然后利用公式(7)计算熵值；角度θ和φ进行同样的处理，θ和φ角度范围分别是0˚~180˚和−180˚~180˚，以1˚为间隔，则计算角度数据时，N θ 和N φ 设定为180和360。
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 不同屏蔽结构各向同性分布的验证 图2所示为不同屏蔽结构条件，位置信息和角度信息算得的信息熵与最大值的比值随着抽样次数的变化规律，统计位置位于屏蔽结构几何中心。图中X，Y，Z表示位置变量与最大值的比值H/H max ，Theta和Phi表示角度变量与最大值的比值H/H max 。 图2. 不同屏蔽结构香农熵随抽样次数变化。(a) 球形屏蔽结构；(b) 圆柱体屏蔽结构；(c) 立方体屏蔽结构 由图2可以看出： 1) 球形结构对屏蔽后各向同性分布无影响，5个变量的H/H max 均超过99.99%； 2) 圆柱体结构对屏蔽后各向同性分布影响很小，除θ的H/H max 接近99.76%外，其他4个变量均超过99.99%； 3) 立方体结构对屏蔽后各向同性分布影响同样很小，除θ和φ的H/H max 接近99.79%和99.90%外，其他3个变量均超过99.99%。 由图2还可看出，屏蔽结构的改变不影响位置变量(X， Y， Z)的各向同性分布，但是会影响到角度变量(θ， φ)。这可能是因为入射能谱的抽样是在球面进行，且满足各向同性条件，当抽样粒子经过屏蔽结构时，因屏蔽结构和抽样球同几何中心，因此粒子的位置仍满足各向同性条件，但是其入射方向必然与屏蔽结构的几何形状有关，球形屏蔽结构自然满足各向同性条件，但圆柱体由于其结构在轴向方向同球形的差异，因此夹角θ的各向同性分布受到影响，同理，立方体结构在θ和φ两个方向均受到影响。但是根据分析结果，在抽样次数达到300万次时，大部分变量的H/H max 值均达到99.99%，抽样次数600万次时，不同几何结构屏蔽后的粒子能谱仍近似满足各向同性条件，引起的计算误差可以忽略不计。 3.2. 不同统计位置各向同性分布的验证 3.2.1. 球形屏蔽结构 图3所示为球形结构屏蔽后不同统计位置香农熵和最大值的比值随抽样次数变化规律。 图3. 球形结构屏蔽后香农熵不同统计位置随抽样次数变化。(a) 中心位置；(b) 沿X轴移动1 m位置；(c) 沿X轴移动2 m位置 由图3可见，对于球形结构屏蔽，统计位置变化对各向同性分布无影响，5个变量的比值均超过99.99%。 3.2.2. 圆柱体屏蔽结构 图4所示为圆柱体结构屏蔽后不同统计位置香农熵和最大值比值随抽样次数变化规律。 图4. 圆柱体结构屏蔽后香农熵不同统计位置随抽样次数变化。(a) 中心位置；(b) 沿X轴移动1 m位置；(c) 沿X轴移动2 m位置；(d) 沿Z轴移动1 m位置；(e) 沿Z轴移动2 m位置 由图4可见： 1) 在X和Z轴方向从几何中心移动1 m的位置进行统计，位置变量(X， Y， Z)和角度变量(θ， φ)的各向同性分布与在中心位置统计近似相同；角度变量θ的H/H max 可达到99.76%，其他4个变量的H/H max 超过99.99%。 2) 当统计位置沿X轴移动2 m时，X位置和φ的H/H max 不超过99.83%和99.85%；θ的H/H max 值降低到99.72%；其它两个变量的H/H max 值仍然可以超过99.99%。 3) 当统计位置沿Z轴移动2 m时，Z位置的H/H max 值只能达到99.87%，θ的H/H max 值降低到99.33%，其它3个变量的H/H max 值仍然可以超过99.99%。 以上结果可看出，对于圆柱体屏蔽结构，当统计位置位于几何中心，各向同性分布是最优的。当统计位置沿X轴移动时，X位置，θ和φ的各向同性分布变差；当统计位置沿Z轴移动时，Z位置和θ的各向同性分布变差。 3.2.3. 立方体屏蔽结构 图5所示为圆柱体结构屏蔽后不同统计位置的信息熵和最大值比值随抽样次数变化规律。 图5. 立方体结构屏蔽后香农熵不同统计位置随抽样次数变化。(a) 中心位置；(b) 沿X轴移动1 m位置；(c) 沿X轴移动2 m位置 由图5可见： 1) 当统计位置沿X轴移动1 m时，θ和φ的H/H max 值降低到99.77%和99.86%；其它3个变量的比值仍然可以超过99.99%。 2) 当统计位置沿X轴移动2 m时，X的H/H max 值无法超过99.92%；θ和φ的H/H max 值降低到99.75%和99.64%；其它2个变量的比值仍然可以超过99.99%。 以上结果可看出，对于立方体屏蔽结构，当统计位置位于几何中心时，各向同性分布是最优的。当统计位置沿X轴移动时，X，θ和φ的各向同性分布变差。
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user: 4. 结论 本研究利用信息熵的方法对经屏蔽后的空间辐射能谱的各向同性进行了验证。尽管几何结构和统计位置对各向同性分布有影响，但是当抽样次数超过300万次时，位置(X， Y， Z)和角度(θ， φ)的H/H max 值均可以超过99%，并且当抽样次数继续增加时，H/H max 值并不改变。因此当抽样次数足够大时，经飞行器屏蔽后的舱内辐射能谱可近似认为是各向同性分布的，满足器官剂量快速计算的要求。所以，本文提出的验证方法可以用于分步剂量计算方法。
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user: 摘要 针对航天装备的维修性指标要求中的平均修复时间和最大修复时间的要求，提出了基于维修性试验数据的平均修复时间与最大修复时间定量验证与评估方法，并结合工程实际进行了应用，结果表明该方法可以成功应用于装备维修性评估工作，可为后续装备维修性评估工作提供参考。
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user: 1. 引言 对航天装备进行维修保障是航天装备保障工作的重要组成部分。航天装备的维修性是指装备在规定的条件下和规定的时间内，按规定的维修程序和方法进行维修时，保持或恢复其规定状态的能力。对装备的维修性进行评估，了解装备的维修性水平，确定其满足装备研制总要求的程度，是装备定型过程中的重要工作项目。 近年来，随着航天装备的发展，用户对装备维修性的要求相比以往越来越高也越来越具体，比如航天装备研制总要求中维修性战术技术指标往往规定具体的平均修复时间和最大修复时间。同时，国内航天装备研制单位也开始逐渐认识到维修性的重要性，开始注重维修性分析、试验与评估技术的研究，并在型号研制过程中推动维修性工作的开展，取得了显著的成果 [ 1 ]。然而，由于缺乏实际维修数据的积累，导致在航天装备定型过程中的维修性评估工作主要依靠定性分析，很难给出准确定量数据，难以满足装备定型要求 [ 2 ]，仅有的少量定量数据，也由工业部门工艺操作人员进行的维修试验操作验证，无法从使用部队操作水平的基础上进行准确评估，造成装备后用户维修人力费用难以准确估算。 为了避免上述问题，本文结合航天装备发展的工程实际，设计了维修性试验，开展了基于维修性试验数据的平均修复时间与最大修复时间定量验证与评估，并结合某型号装备工程实际应用加以说明，为后续航天装备维修性评估工作提供参考。
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user: 2. 航天装备维修性要求 2.1. 定性要求 航天装备的维修性定性要求是为了使得产品修复、快速、简便和经济，而对产品设计、工艺及其他方面提出的要求，一般包括可达性、互换性于标准化、方差错及识别标志、维修安全、检测诊断、维修人素工程、零部件可修复性、减少维修内容、降低维修人员要求等方面 [ 3 ]。在实际工程应用中，一般航天装备定性要求通过维修性分析给出结论。 2.2. 定量要求 维修性定量要求是为了反映战备完好性、任务成功性、保障费用和维修人力等目标或约束，体现在维修保养、预防性维修、修复性维修和战场抢修等诸方面。目前，在装备维修性定量要求中，主要包括平均修复时间、最大修复时间等参数的要求。 2.2.1. 平均修复时间 平均修复时间MTTR是产品维修性的一种基本参数，也常记为 M ¯ c t ，是指在规定的条件下和规定的时间内，产品在规定的维修级别上，修复性维修总时间与在该级别上被修复产品的故障总数之比。从物理意义上讲，就是排除故障实际修理时间的平均值(不包括因供应和行政管理而导致的延误时间)，排除故障的实际时间应当是各组成单元单项维修作业时间之和，包括故障检测、分解、更换、复原、调准和检验等时间。根据定义，平均修复时间MTTR可以表示为： M ¯ c t = M T T R s = 1 n ∑ i = 1 n t i (1) 式中： t i ——第i个样本记录的修复时间； n——子样数。 在实际工程中，一般认为修复时间呈对数正态分布，此时平均修复时间 M ¯ c t 评估模型 [ 4 ] [ 5 ] 如下： M ¯ c t = exp [ 1 2 ( S ′ ) 2 + 1 n ∑ i = 1 n ln t i ] (2) 式中： t i ——第i个样本记录的修复时间，min； n——子样数； S ′ ——修复时间呈对数正态分布时的样本标准差； S ′ = 1 n − 1 [ ∑ i = 1 n ( ln t i ) 2 − 1 n ( ∑ i = 1 n ln t i ) 2 ] (3) 平均修复时间评定结果按下列规则进行判断，如果平均修复时间 M ¯ c t 满足下式： M ¯ c t ≤ M c t − Z 1 − β d ^ c t n c 则产品平均修复时间符合要求而接受，否则拒绝。式中 M c t 为合同规定的平均维修时间， Z 1 − β 为对应下侧概率的标准正态分布位数；β订购方风险。当β = 10%时 Z 1 − β 取1.28，当β = 5%时 Z 1 − β 取1.65。 2.2.2. 最大修复时间 最大修复时间是指产品达到规定维修度所需的修复时间；也即产品在规定的维修级别上，预期完成全部修复工作的某个规定百分数Z (通常为95%或90%)所需的时间 [ 6 ]。根据定义，最大修复时间 M max c t 评估模型如下： M max c t = M T T R s + Z ∗ S (4) 式中： S——样本标准差； S = 1 n − 1 ∑ i = 1 n ( t i − T C T ) 2 (5) 当修复时间呈对数正态分布时，最大修复时间 M max c t 评估模型 [ 5 ] 如下： M max c t = exp ( 1 n ∑ i = 1 n ln t i + Z ∗ S ′ ) (6) 如果： M ¯ max ≤ M max (7) 则产品最大修复时间符合要求而接受，否则拒绝。式中 M max 为合同规定的最大修复时间。式中为合同规定的平均维修时间， Z 1 − β 为对应下侧概率的标准正态分布位数；β订购方风险。当β = 10%时 Z 1 − β 取1.28，当β = 5%时 Z 1 − β 取1.65。
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user: 3. 装备维修性试验验证与评估 3.1. 总体思路 由于缺乏实际维修数据，无法应用第二章的维修性评估模型进行维修性定量评估。因此，在某型号定型阶段，笔者设计了专项维修性试验，用于积累维修数据进行评估工作，总体思路分三步： 首先，设计师系统首先根据装备的设计方案，梳理出了装备的LRU清单。并针对LRU维修性指标的估计结果，对LUR清单进行优化。 其次，根据梳理出的现场可更换单元LRU清单，在定型试验中，安排专项维修性试验，由用户选择操作的号手进行实际维修作业操做。 最后，在型号定型试验结束后，根据维修性专项试验结果，以维修试验数据代替实际维修工作数据，进行平均修复时间与最大修复时间的定量验证与评估。 3.2. 任务剖面分析 根据装备类型，明确装备的任务剖面，以便根据剖面中的使用维护条件，确定LRU清单。某装备的任务剖面如图1。 图1. 某装备任务剖面 3.3. 明确现场可更换单元LRU清单 设计师系统根据装备的任务剖面，确定基层级可更换单元清单。装备在发射准备阶段与飞行阶段导弹武器系统不可维修，基层级维修级别的主要工作内容是在技术准备阶段和待机阶段进行自检、功能等测试，将故障隔离到最小可检测更换单元并进行更换。装备技术准备阶段可维修更换的分系统包括的各分系统在考虑了产品安装位置、现场维修条件、维修难度等差异，对现场可维修更换项目进行梳理，列出现场可维修更换项目清单，并针对LRU的故障率进行维修性指标初步估计结果，对LRU清单进行优化。 3.4. 进行维修性专项试验 为验证装备维修性指标的满足情况，设计师系统针对确定的LRU设计了维修性专项试验。维修性专项试验由用户选择普通的号手进行实际维修作业操做，结合部队真实三级阵地出库技术准备、待机阵地、发射阵地的相关测试工作，在测试工作进行过程中和结束后，进行模拟故障情况进行设备维修性专项试验，使用备件对上装设备单机或组件进行了更换，维修工作，并记录具体维修时间如表1所示。 Table 1 Maintenance test operation recor 产品编号 修理时间t i 操作人员工作年限 1 1 min 43 s 1年 2 10 min 02 s 2年 3 61 min 32 s 1年 4 41 min 24 s 8年 5 5 min 39 s 1年 6 1 min 02 s 2年 7 1 min 37 s 2年 8 12 min 2年 9 5 min 12 s 8年 10 18 min 30 s 23年 11 38 s 3年 12 25 s 23年 13 11 min 11 s 23年 14 15 min 09 s 3年 15 5 min 30 s 13年 16 1 min 02 s 2年 17 8 min 45 s 2年 18 5 min 44 s 1年 19 7 min 53 s 2年 20 15 s 2年 21 6 min 17 s 2年 22 10 min 15 s 1年 23 7 min 24 s 1年 24 7 min 21 s 2年 25 5 min 19 s 2年 26 3 min 28 s 13年 27 4 min 15 s 2年 28 3 min 18 s 2年 29 6 min 38 s 13年 30 7 min 23 s 2年 31 4 min 33 s 2年 32 7 min 30 s 2年 33 2 min 36 s 2年 34 2 min 52 s 2年 35 3 min 02 s 2年 36 8 min 30 s 13年 37 8 min 55 s 13年 表1. 维修性试验操作记录 3.5. 基于维修性试验数据的平均修复时间与最大修复时间定量评估 在维修性试验结束后，根据维修性专项试验结果，提出基于LRU的平均修复时间与最大修复时间定量验证与评估技术，采用正态分布理论模型对平均修复时间、最大修复时间进行评估的方案，并根据现场维修性专项试验结果，对上述指标进行评估。用户要求假设平均修复时间服从正态分布，其方差未知。评估方法按第二章计算。假设用户要求平均修复时间为25 min，则按照评估模型计算得： M ¯ c t = 461.25   s < M c t − Z 1 − β d ^ c t n c = 1431.05   s (8) 因此平均修复时间符合要求而接受。最大修复时间评定结果按下列规则进行判断，如果： M ¯ max ≤ M max (9) 则产品最大修复时间符合要求而接受，否则拒绝。式中 M max 为合同规定的最大修复时间为2小时。 M ¯ max = 835.66   s < M max = 12000   s (10) 因此最大修复时间符合要求而接受。
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user: 4. 总结 本文结合装备发展的工程实际，总结了装备维修性要求，提出了基于维修性试验数据的平均修复时间与最大修复时间定量验证与评估方法，并结合装备工程实际应用加以说明，结果表明该方法可以成功应用于装备维修性评估工作，可为后续装备维修性评估工作提供参考。
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user: 摘要 《医学物理学》是医学类院校开设的一门基础课程，为了更好地开展以科学问题为导向的教学改革，提升本科教学质量，本文对中医活血化瘀疗法内涵的物理学进行探讨。心脑血管疾病多为气机运行不畅、寒热郁结体内不散、痰浊阻滞、瘀血肿块等因素导致，而活血化瘀法具有活血行血、消肿散结、调经止痛等功效。因此，活血化瘀法是心脑血管疾病治疗中一种十分有效的方法。传统文章着重探讨活血化瘀法的药效治疗，而本篇文章将活血化瘀作用机制通过血液与物理泊肃叶定律Q = πr 4 Δp/(8ηL)，R = 8ηL/(πr 4 )联系起来，从物理学角度对活血化瘀内涵进行分析，并将物理学串并联理论延伸到毛细血管结构中，从而对血管各级分支的意义进行探讨，使活血化瘀法作用机制与物理学的联系更加深刻。以期由纳米级机器人进入人体血管治疗心血管疾病，为实现中医现代科学化做出进一步的贡献。
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user: 1. 现代背景 随着人们生活水平的提高，生活作息不规律、人口老龄化等问题成为心血管疾病发生的重要因素。根据《中国心血管病报告2018》于2019年发布的报告可知，我国心血管疾病患病人数高达2.9亿，发病率及其死亡率仍在上升，且心血管疾病死亡率高于其他疾病，居于首位 [ 1 ]。由此可见，心血管类疾病的防控与治疗刻不容缓。其中，冠心病成为严重威胁人类生命健康的常见多发心血管类疾病 [ 2 ]。而随着现代国家越来越注重传统中医药文化的发展，活血化瘀药作用机制已从整体组织器官水平深入到细胞、基因表达与调控水平 [ 2 ]。据悉，心血管疾病多由气血失和、寒热郁痹、痰浊阻滞、淤血肿块、出血瘀斑等因素导致 [ 3 ]。而活血化瘀法活血行血、祛瘀通络，极为适合治疗由血液运行失常引起的疾病。因此，现代临床多采用活血化瘀法治疗心血管疾病，并取得较好的疗效。由于血液与血心血管疾病密切相关，根据血液组成和特性可知，血液是含有多种血细胞的非牛顿流体 [ 4 ]，故可联系物理学泊肃叶定律，对中医活血化瘀法的内涵进行探讨。
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user: 2. 活血化瘀法 活血化瘀法为中医特有的一种治疗方法，该法通过调通血液运行、消散瘀结、调经止痛来治疗瘀血内停导致的所引起的一系列疾病 [ 5 ]。所谓血瘀即中医在人体气血津液章所说：“气停滞不行则为气滞，津液停滞不行则为痰湿，血停滞不行则为血瘀” [ 6 ]。如《临证指南医案》中写到“血流之中，必有瘀滞，故致病情缠绵不去”，《素问·调经论》有云：“寒独留，则血凝泣，凝则脉不通。”据典籍记载，活血化瘀始于《内经》，名医张仲景在《金匮要略》和《伤寒论》中也有记载，在中医八法中属消法，消瘀阻之证 [ 7 ]，故常以活血化瘀之法治疗心脑血管疾病。 2.1. 疗效内涵 活血化瘀法适用于血行不畅致使瘀血形成而引起的各种疼痛以及血证 [ 8 ]，通过活血、行血、祛瘀、通络、化旧生新等功效达到治疗相应疾病的目的 [ 9 ]。除古籍记载，现代医学也对活血化瘀疗效做出如下解释：活血化瘀法主要是为血瘀证而设，通过改善血液的理化性质，降低黏稠度，以减轻或消除瘀血状况，主要用于治疗血瘀证及因瘀血堆积引起的其他疾病 [ 8 ]。 2.2. 物理原理探讨 在人体内，血液是流动在人的血管和心脏中的一种红色不透明的粘稠液体，是心血管循环系统的主要组成部分。血液由血细胞和血浆两部分组成，血细胞又包括红细胞、血小板、白细胞。而血浆的组成极其复杂，包括蛋白质、脂类、无机盐、糖、氨基酸、代谢废物以及大量的水。血液的组成赋予了血液基本特性：血液是黏性流体，具有屈服应力，触变性等。此外，红细胞具有运输O 2 和CO 2 的功能，血小板具有凝血止血的功能，白细胞具有防御功能。因此，血液的正常运行是维持人体正常生理功能的重要原因 [ 10 ]。 因血瘀证多为瘀血郁结，体内血液停滞或血运行不畅而阻滞经脉脏腑之内的血液所引起 [ 8 ]，故而活血化瘀作用机制与血液流动密不可分，因此可根据血液的物理性质将活血化瘀法内涵与物理学联系在一起。本篇文章根据对已有的试验进行合理分析，首次将活血化瘀的作用机理通过血液与泊肃叶定律Q = πr 4 Δp/(8ηL)，R = 8ηL/(πr 4 )联系起来。其中Q可以看作血管中的血量，P为血压，R为血阻，η为血液黏度，L为血管长度，r为血管半径。这一点也可联系有关活血化瘀药物或疗法的实验加以证明。如吴尧忠对丹参活血化瘀试验、狄柯坪红花对家兔肠系膜微血管试验和劲动脉粥样硬化。 2.2.1. 丹参活血化瘀案例 丹参有祛瘀止痛，活血通经，清心除烦等功效，临床常做活血化瘀药。以家兔作为实验对象，检测实验组和对照组实验前后血液流变方面指标，包括全血粘度(η 1 )、血浆粘度(η 2 )、血小板聚集性、血沉(ESR)、红细胞压积(HCT)、体外血栓形成 、纤维蛋白原(FG)、凝血酵元时间(PT)、自陶土凝血括酶时间(KPTT)。根据实验结果得出：丹参通过抑制血小板聚集性，减轻体外血栓干、湿重，降低低切变率γ下的全血黏度η 1 ，延长KPTT(白陶土凝血活酶时间)值达到活血化瘀的疗效 [ 11 ]，案例中各试验指标测定结果见表1~3。 Table 1 Measurement results of whole blood viscosity and plasma viscosit 项目 实验组 对照组 全血粘度 192 1 / s (mpa∙s) 6.17 ± 0.70 6.59 ± 0.22 5.75 1 / s (mpa∙s) 30.02 ± 13.61 51.1 ± 9.76 血浆粘度 153.6 1 / s (mpa∙s) 4.18 ± 0.28 3.96 ± 0.21 表1. 全血粘度、血浆粘度测定结果( X ¯ ± SD) Table 2 Measurement results of thrombosis in vitr 实验组 对照组 湿重(mg) 58.2 ± 24.5 92.3 ± 47.9 干重(mg) 17.4 ± 9.3 27.6 ± 16.8 表2. 体外血栓形成的测定结果( X ¯ ± SD) Table 3 Measurement results of two group 项目 实验组 对照组 PT (s) 9.16 ± 0.75 9.0 ± 1.87 KPTT (s) 24.60 ± 20.66 20.00 ± 2.68 Fg (mg%) 455.30 ± 90.1 481.60 ± 58.80 ESR (mm/h) 1.38 ± 0.82 2.35 ± 1.95 HCT (%) 33.95 ± 4.79 34.08 ± 3.36 表3. 二组测定结果( X ¯ ± SD) 2.2.2. 红花对家兔肠系膜微血管案例 红花可通经活血、祛瘀止痛，试验以家兔作为研究对象，观察实验组与对照组实验过程中微血管径(d)、血管运动频率及振幅、血压(p)变化。据观测可知：在血管运动明显期，静注CTL (中草药红花提取液)后，血管运动的频率迅速减慢、振幅快速降低，并最终抑制于舒张状态，血液灌流量Q增加，且这种变化较注射NA (去甲肾上腺素)的对照组更明显。此外还发现红花具有“扩血管作用”，但并不是单纯的扩张血管，而是抑制由NA诱导出来的血管运动，从而导致血流量Q增加，且红花这种作用不通过内源性NO介导 [ 12 ]。 2.2.3. 劲动脉粥样硬化(CAS)病理 根据劲动脉粥样硬化病理可知，劲动脉内膜增厚、斑块的形成导致血管狭窄，即该处血管半径R变小，血流量Q减少，脂质代谢异常使血液黏稠，即η值变大，从而引发心脑血管疾病。根据张文将等人收集的109篇文献及其对中药汤剂治疗CAS药物进行统计归类分析得知使用率最高的是丹参、川芎类活血药 [ 13 ]。而丹参等药物正是通过抑制导致劲动脉粥样硬化的血液理化性质的变化达到治疗CAS的目的。 2.2.4. 分析与联系 对上述实验及疗法进行合理分析可知用于治疗心血管疾病的药物，如丹参、红花和川芎等药物主要是通过血液流变指数达到活血化瘀的目的。而根据由泊肃叶定律可知，血流量Q与r的四次方成正比，与η的一次方成反比。此外，r和η的大小还影响着流阻R的大小。由此可见，活血化瘀的根本解决途径与泊肃叶定律十分吻合。因此从物理学对中医活血化瘀疗法内涵进行科学探讨，对中医药理论现代化解释和现代化建设有着支持作用。
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user: 3. 推测与展望 3.1. 推测 通过构建心血管系统物理模型，可以十分清楚地观测到血管各级分支变化：随着分支的增加，血管径r变小。由泊肃叶定律可知，流阻R与管径r的4次方成反比，当r变小时，R会明显增大。因此，血管分支到毛细血管处流阻R应最大。但是，流阻R过大显然与血液在毛细血管正常流动的情况不符。据观测心血管物理模型，可视全身毛细血管为“并联”电路。根据电路串并联规律可知，毛细血管“并联”将大为减少总流阻，因此毛细血管因半径小而造成流阻大的这一情况可相对忽视，也以此保障血液在毛细血管中的正常流通 [ 14 ]。由此我们可以推测，人体血液性质与血管分支类似电路并联为我们从物理学上解释活血化瘀疗效内涵提供了基础。如临床常做的搭桥手术从一定程度上应用了物理并联知识。心脏搭桥手术即在动脉狭窄远近端建立通道，连接主动脉与狭窄动脉远端，使血液能达到缺血部位 [ 15 ]。物理并联即电路中各用电器并列连接在电路两点间的连接方式。根据血管各级分支结构可知，心脏搭桥手术相当于在主动脉从搭建的另一条支路到达缺血部位，该条支路相当于狭窄动脉所，却比其流阻小，血液流通会顺利进行。因此，从物理上看，活血化瘀作用机制正是根据泊肃叶定律中R与η的关系来改变R、η值达到治疗心血管疾病的目的。 3.2. 展望 临床关于活血化瘀法的研究大多都是单纯的对其活血化瘀功效，即活血行血、祛瘀通络、化旧生新进行研究，而很少有文章将活血化瘀的疗效机制与物理学进行联系。文章从物理学角度分析中医活血化瘀内涵，提出将活血化瘀的疗效内涵联系到物理泊肃叶定律上，并且将血管半径r与黏度η对血流量Q的影响进行对比分析。此外，通过合理推测，将物理电路串并联知识联系到毛细血管，从而深化活血化瘀与泊肃叶定律之间的联系。希望有更完善合理的实验设计将物理串并联知识应用到血管多级分支上，探究血液在各级分支流动情况并进行分析。在此可期待纳米级机器人进入人体血管 [ 16 ] 对新陈代谢产物进行清除用以治疗心血管疾病，希望这一技术随着国家科技水平的进步得以快速实现。我们将进一步挖掘《医学物理学》与中医药等相关专业交叉的其他科学问题，进一步具体探索问题的科学内涵，培养同学发现和解决科学的能力，为学校“双一流”建设添砖加瓦。
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user: 摘要 为了探索躺姿半弹道式再入时的人体动态响应，模拟Apollo10返回再入过载环境，采集Hybrid III生物力学假人头部、胸部及臀部的加速度动态响应数据，对比分析阿波罗再入躺姿状态下假人不同部位的动力学响应规律。结果显示假人重要部位的动态响应与再入模式下的过载曲线变化趋势基本一致，各部位合成加速度值较为接近。+Gx为主要过载响应，且胸部响应过载值较大，应加强乘员胸背向加速度防护。该实验研究为载人深空探测工程实践提供了数据基础，并给出明确的工程指导意见，为载入加速度耐限制定及安全防护设计提供指导。
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user: 1. 引言 航天载人登月的关键之一是月地返回再入加速度安全 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。虽然20世纪70年代，美国已实现了载人登月返回，苏联实施了无人飞船绕月飞行并返回，我国经过多年发展，已掌握近地轨道载人航天器返回与回收技术，成功完成多颗返回式卫星、多艘载人飞船返回与回收以及嫦娥五号飞行试验器任务 [ 4 ]，但是以第二宇宙速度载人月地返回再入仍有诸多重大问题尚待解决。根据国外载人登月工程实践特点分析认为，载人探月飞行任务的返回再入区别于近地轨道载人飞行返回，与近地轨道返回相比，航天员要承受更为严酷的再入加速度过载环境。目前根据飞行器负荷和再入速度不同主要选用两种返回方式，一是钱学森式弹道经受高温直接冲过大气层，该方式适合第一宇宙速度以下的近地轨道返回，如联盟号和神舟载人飞船；二是通过桑格尔弹道跳跃式来减速降温，如阿波罗登月载人飞船 [ 5 ] [ 6 ]、嫦娥五号T1试验返回器(CE-5T1)以接近第二宇宙速度跳跃式返回再入 [ 7 ] [ 8 ]。如果不采用跳跃式飞船加速度可达15 g左右，严重威胁航天员的生命安全。再入方式不同，飞行器所经历升阻力不同，相应所受加速度不同。相比而言，载人登月返回过程中，乘员将会经受更高峰值、增长率及复杂波形的加速度作用，导致乘员损伤风险显著增加，如有应急情况，过载安全问题更为突出。目前，美国NASA仍在进行返回再入加速度耐受性问题的相关研究。根据我国载人登月计划需求，及时开展返回再入加速度耐受性及防护技术研究，对明确登月任务返回再入乘员安全性设计具有重要意义。 借助载人飞行来获得高速再入人体加速度响应和生理效应等规律，实施代价高、安全风险大，通常先期采用地面分析、仿真和试验进行验证。我国目前也在开展相应研究，有学者采用HUMOS生物力学假人，开展再入过载条件下典型体位响应仿真研究，分析认为体位姿态对膈肌的位移和变形是影响人体对再入过载耐受力的最重要因素，并建议飞船乘员的姿态设计应优先选择躺姿 [ 9 ]。本研究通过地面设备模拟躺姿阿波罗再入加速度环境，按联盟号飞船的乘员座椅姿态设计乘员方案，分析其再入方式过载条件下，假人重要部位的动力学响应规律，为载人飞行器第二宇宙速度返回再入的人体安全性和防护设计提供试验基础。
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user: 2. 方法 2.1. 载荷设计 根据阿波罗飞行任务资料 [ 5 ] [ 6 ]，Apollo 11号再入角为−6.48˚，再入速度为11.03 km/s，最大过载约6.73 G，在飞行到距地面50公里左右出现了弹跳，其最高弹跳高度为67 km，此后下降直到着陆。由于未获取到Apollo 11~17载人登月任务返回过载的有效数据，以飞行参数相近的Apollo 10号再入加速度曲线作为试验过载环境。其中，再入过载第一峰值约6.67 G，跳跃过载第二峰值约4.5 G，两次过载峰值间最低点为1.4 G。 设计过载环境时，为了研究在不同载荷下假人响应的变化规律，对Apollo 10号返回器过载曲线波峰部分作适度调整，分别设置四组不同峰值的模拟过载曲线，曲线其他部分数值按比例调整，峰值间隔时间保持不变。设计的四组过载第一峰值分别为10.4 G、8.07 G、6.4 G和4.2 G，总作用时间约550 s。 2.2. 测试布点 离心实验中，采用阿波罗的乘员体位(见图1)、联盟座椅方式及HybridIII生物力学假人。使用MSR165 三向加速度记录仪 [ 10 ]，最大量程±15 g，记录人体加速度响应，分别在假人的头部质心位置、胸骨、腰部，采样频率为800 Hz/CH。 图1. 假人离心实验姿态