DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 讨论 3.1. 病因 缺血性盲肠坏死是一种罕见的外科急腹症，其是缺血性结肠炎的一种特殊类型。缺血性结肠炎好发于老年女性 [ 1 ]，其发病率呈逐年上升趋势 [ 2 ]，分为闭塞性及非闭塞性两种类型。闭塞性包括大动脉、小动脉及静脉闭塞，机械性肠梗阻。大动脉闭塞发生于栓塞、血栓和血管结扎；小动脉闭塞发生于糖尿病、血管炎或接受放射治疗；静脉闭塞可见于高凝状态、胰腺炎和门脉高压的患者，比较罕见；机械性肠梗阻的病因主要是结肠远端肿瘤和乙状结肠扭转引起的结肠高度扩张。非闭塞性缺血性结肠炎是由低灌注状态所引起，在休克状态下和血液透析时，机体为了保证重要器官如大脑、肾脏、心脏和肝脏等的血液供应，而使得肠系膜血管收缩，进而使肠道的血液灌注减少，引起局部结肠缺血。Calle和Klasky报道了14名患者，其中大多数有控制不佳的糖尿病、淋巴瘤、营养不良、肝硬化、胃肠炎、抗生素和类固醇的使用、贫血、尿毒症、暴露于放射治疗、大面积组织损伤等 [ 3 ]。Miller等则认为开放式手术治疗腹主动脉瘤较介入治疗更易发生术后结肠血管的栓塞 [ 4 ]。WC Hargrove报道2例患者行心脏开胸手术术后早期出现盲肠坏死行手术治疗 [ 5 ]。缺血性盲肠坏死可由以下原因引起慢性心脏病，心肺手术，全身化疗，和胆固醇栓塞 [ 6 ]。至于究竟哪种因素更容易导致盲肠坏疽尚无明确的文献报道。本例患者存在老年、肺部感染、高血压病、心衰、糖尿病等多种危险因素。 缺血性盲肠坏死的解剖学基础为回盲部是类似于直肠与乙状结肠之间和结肠脾曲供血的分界线。盲肠的血液供应是回结肠动脉的终末支，很少发出血管弓和侧枝 [ 7 ]，这使得盲肠的血液供应相对于其邻近的肠管要差，对于缺血更加敏感。盲肠在结直肠中直径是最宽的，其供应血管的终末直小动脉也是最长的 [ 8 ]，这是盲肠容易发生坏死的另一个解剖因素。 3.2. 诊断 缺血性盲肠坏死常见临床表现有持续右下腹痛或转移性右下腹痛，伴有恶心呕吐、血便等表现，故极易与急性阑尾炎混淆 [ 9 ]。体格检查多见体温升高，局限性或弥漫性腹膜炎体征。实验室检查缺乏特异性，多表现为血白细胞及中性粒细胞比例升高。腹部CT检查在一定程度上有助于明确诊断。尽管腹部CT为急性阑尾炎的诊断提供充分的资料，但复杂盲肠憩室炎、盲肠肿瘤、盲肠坏死均可出现盲肠壁增厚，而出现诊断混淆 [ 7 ]。Thoeni等报道CT检查可见缺血坏死肠壁内呈线样排列的气泡影 [ 10 ]。Schuler等报道2名老年女性患者经腹部CT提示盲肠壁增厚，术前诊断为盲肠癌，术后病理为盲肠坏死 [ 11 ]。肠镜检查是缺血性结肠炎早期诊断的重要手段，但穿孔风险较大，且注气过多压力升高，可加重肠壁缺血。所以在缺血性盲肠坏死的诊断中，肠镜检查并不推荐，因为它会导致穿壁压力增高而出现穿孔 [ 12 ]。结肠造影可为盲肠坏死提供一些证据，但其可有盲肠肿瘤特征表现而导致误诊为盲肠肿瘤。根据研究报道，大多数患者孤立性盲肠坏死为女性，平均年龄为超过68岁 [ 13 ]。故对于老年女性急腹症患者，当拟诊为急性阑尾炎，盲肠憩室炎，盲肠肿瘤及盲肠穿孔时应考虑到缺血性盲肠坏死可能。本例患者为老年女性，腹部CT表现为盲肠壁增厚及肝内积气(见图1~3)，符合肠道坏死出现的CT表现。为提高缺血性盲肠坏死诊断的正确率，需要充分了解缺血性盲肠坏死的特点，应重视病史，了解主要症状，掌握临床特点，结合辅助检查，以便做出早期正确诊断和及时有效治疗。 3.3. 治疗 缺血性盲肠坏死范围可以仅仅累及黏膜层，也可以累及肠壁全层，多为部分盲肠坏死 [ 14 ]。本例患者缺血范围为全部盲肠(见图4~6)，术中及术后病理均未见血栓，比较罕见。Schuler等认为对于未累及浆膜的盲肠局部坏死可行保守治疗，对于已经累及全层的盲肠坏死常需要采取手术治疗，手术方式包括回盲部切除或右半结肠切除 [ 12 ]。本例患者施行回盲部切除，回肠升结肠端侧吻合术，术后恢复良好。该病患者多合并高血压、心衰、冠心病等心血管合并症及糖尿病等多种内科合并症，术后还需积极治疗内科合并疾病，否则会增加死亡率。
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user: 4. 结论 缺血性盲肠坏死是一种少见疾病，容易误诊且病死率高，如果老年患者存在白细胞升高，右下腹痛，腹部CT是盲肠壁增厚需考虑此病。所以提高对缺血性盲肠坏死的认识，早期诊断和及时治疗对提高治愈率和降低死亡率具有重要意义。
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user: 摘 要 本文主要考察NACA4412，S8037，S1091三种风力机叶片翼型在低风速条件下的气动性能。首先，针对这三种翼型构建了CFD流体动力学模型并进行数值验证；其次，通过数值仿真研究对比了三种翼型在低风速、不同攻角条件下的速度和流线特性云图，并分析了各自在大攻角下的流动分离特征；最后，研究了三种翼形在不同工况下的升阻特性，分析了风速和攻角对于气动性能的影响规律。本文通过三种翼型在低风速条件下的气动性能的对比研究，为低风速风力机设计和优化提供了参考。 关键词 :低风速，叶片翼型，流动分离，气动特性，升阻比 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 全球气候变暖正在引起越来越多的关注，温室气体增加和环境污染等问题都推动着新能源技术的发展，风力发电已经成为目前新能源应用中最成熟的技术之一 [ 1 ] [ 2 ]。目前，中国大规模开发利用的风能主要集中在风能资源丰富的“三北”地区和东南沿海，这些地区风资源好，平均风速较高，其装机容量占我国风电总装机容量的绝大部分。但是，目前高风速地区装机逐渐达到饱和以及电网消纳能力有限，弃风限电现象日益严重。实际上，我国低风速风能资源也非常丰富，在此背景下，国家风电发展规划明确表示要加快开发中东部和南方地区陆上风能资源，低风速风电也符合我国经济和风能资源分布的开发战略。因此，针对我国风电利用和经济发展国情而言，低风速风电的相关研究十分重要 [ 3 ]。风力机叶片是风力机系统中最为重要的部件之一，其直接关系到机组的风能利用效率和气动载荷 [ 4 ]。鉴于目前国内低风速风资源现状，翼型的设计在低风速风力机研究中举足轻重，决定了风能利用的经济性 [ 5 ]。目前国内外已经有很多学者开展了风力机翼型相关的研究。Kenneth W. Van Treuren等学者对比研究了多种不同翼型在低风速环境下的性能，发现最低噪声水平对应的攻角和最大升阻比对应的攻角非常接近。而且，相比较E387，S823，NACA0012和NACA4412这几种翼型，NACA4412在气动噪声和升阻特性等方面都具有明显优势 [ 6 ]。代元军等学者通过对S型翼型绕流流场进行数值模拟，并对比其实测数据，最后证实了S翼型具有气动性能良好的优点 [ 7 ] [ 8 ]。N. Karthikeyan等学者对不同厚度的翼型进行了对比研究，发现薄翼型相对而言具有更高的升力特性，而且在噪声方面也更有优势 [ 9 ]。Muhammad S. Virk的研究也指出，厚翼型比薄翼型更容易发生流动分离现象 [ 10 ]。因此，本文结合现有文献，选择目前比较有代表性的NACA4412、S8037和S1091这三种翼型作为对象，分别针对这三种翼型进行流动和气动特性研究，并比较其在低风速环境下的性能表现，旨在为低风速风力机设计和优化提供参考和借鉴。
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user: 2. 控制方程和数值模型 2.1. 控制方程 对于低风速风力机绕流，流场中的密度变化很小，因此，可以假设其绕流流动为不可压缩流动 [ 11 ]。此外，流场中温度的变化不大，粘性系数随温度的变化可以忽略。边界层流体分离和流体的粘性有关，因此在计算时不能忽略流体的粘性。基于稳态不可压缩流动，对纳维–斯托克斯方程(Navier-Stokes方程)进行数值求解，得到直角坐标系下N-S方程的流体控制方程张量的形式表达： ∂ u i ∂ t + u j ∂ u i ∂ x j = f i − 1 ρ ∂ p ∂ x i + v ∂ 2 u i ∂ x j ∂ x j (1) 连续性方程： ∂ u i ∂ x i = 0 (2) 式中： 是流体的密度； 是流体的速度；f i 是质量力 [ 12 ]。 2.2. 湍流模型 本文采用对边界层湍流和自由剪切湍流均有良好模拟效果的SST模型。该模型结合了k-ω模型和k-ε模型的优点，是一种两方程湍流模型 [ 13 ]。通过混合函数从边界层内部到外部完成从适用于低雷诺数的k-ω模型到适用于高雷诺数的k-ε模型的逐渐转变，其输运变量为湍动能k和比耗散率ω，运输方程为： (3) (4) 其中 为湍动能， 由 得出， 和 分别表示 和 的耗散项， 表示交叉扩散项， 和 为原项 [ 14 ]。 2.3. 翼型建模及网格划分 2.3.1. 三种风力机翼型 NACA翼型族是美国最早建立的一个低速翼型系列，有较高的最大升力系数和较低的阻力系数。S翼型族具有最大升力系数对粗糙度不敏感，以及失速特性良好的特性 [ 15 ]。本文主要针对NACA4412，S8037以及S1091三种翼型进行研究，分析其在低风速下的性能表现。图1为本文进行对比研究的三种翼型二维模型图。NACA4412翼型如图1(a)所示，该翼型最大弯度为4%，在弦长的40%位置；最大厚度为12%，在弦长的30%位置。S8037翼型如图1(b)所示，该翼型是一种低雷诺数翼型，最大弯度为1.9%，在弦长的40.4%位置；最大厚度为16%，在弦长的33.5%位置。S1091翼型如图1(c)所示，该翼型最大弯度为5.7%，在弦长的45%位置；最大厚度为5.1%，在弦长的13.4%位置。 2.3.2. 翼型建模及网格划分 本文针对三种不同的翼型，传统翼型NACA4412，S翼型S8037、薄翼型S1091进行二维建模分析。获取这三种翼型的二维点集数据后，通过矩阵进行坐标转换，并将点集导入ANSYS进行建模和网格划分。NACA4412翼型的计算域如图2(a)所示，计算域网格划分及翼型尾缘网格局部放大如图2(b)所示。翼型的弦长L = 1000 mm，半圆形来流入口半径为10 L，出口距离翼型中心和20 L处；以避免壁面边界对流场产生影响，并使得流动能够充分发展 [ 16 ]。入口边界条件为速度入口为5 m/s；出口边界条件为压力出口；翼型表面设为无滑移壁面边界；各项残差精度设为 。空气为不可压缩，忽略重力影响；流动设为定常流动；流场中只存在单项流动，且不考虑风沙等多相流的情况。 图1. 三种风力机翼型二维模型。(a) NACA4412翼型；(b) S8037翼型；(c) S1091翼型 图2. CFD计算模型。(a) 二维模型；(b) 计算域网格 本文利用FLUENT 17.0的分离求解器，设置压力速度耦合求解，采用压力耦合方程组的半隐式(SIMPLEC)算法；动量方程及湍流粘性系数均采用二阶精度迎风格式求解。在结构化网格基础上进行计算，网格数量与升力系数的关系如图3所示。本文通过调整网格尺寸的大小进行计算，以确定计算结果满足精度要求时的网格数的范围。当网格数量小于14万时，翼型升阻比一直处于上升趋势，偏差波动较大；当网格数量大于14万时，升力系数监测值趋于稳定，偏差降低至0，表明此时网格质量和网格数达到计算要求。因此，本文后续研究的模型网格数量均为14万左右。 图3. 网格无关性验证 基于本文的网格划分方法和边界条件设置，对比Qblade中NACA4412翼型数据与计算结果在风速为5 m/s、攻角为0˚工况下的压力系数。本文模型计算结果和Qblade数据对比如图4所示，两者压力系数曲线较为吻合，对比结果表明了本文的数值模型的有效性 [ 17 ]。 图4. NACA4412翼型压力系数对比
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user: 3. 三种风力机叶片翼型的流动特性分析 三种风力机叶片翼型的速度云图和流线图如图5至图7所示。在尚未失速条件下，随着攻角的增大，翼型上表面的流速均呈增加趋势。根据翼型数据，S8037翼型在前缘处上表面型线斜率为3.07，而NACA4412和S1091相同位置的斜率分别为1.95和1.70 [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]。因此S8037翼型前缘处斜率相对另外两种翼型稍大一些，来流在该翼型表面的增速效果也要优于另外两种翼型。根据伯努利原理，流速大的区域形成负压区，流速小的区域形成正压区，S8037上表面产生更大的负压区；而S8037翼型下表面的型线设计导致来流发生较小的增速，因此减小了S8037翼型的上下表面压差，削弱了其气动特性。对比发现S1091翼型下表面的型线斜率特性和S8037相反，具有阻流效果，使得翼型下表面来流速度减小，产生更大的正压区。 图5. 翼型NACA4412速度云图和流线图。(a) 攻角3˚；(b) 攻角6˚；(c) 攻角12˚ 图6. 翼型S8037速度云图和流线图。(a) 攻角3˚；(b) 攻角6˚；(c) 攻角12˚ 图7. 翼型S1091速度云图和流线图。(a) 攻角3˚；(b) 攻角6˚；(c) 攻角12˚ 分析速度云图，在上表面负压区和下表面正压区的前缘交界处，存在一个流速和压力都为零的位置，即驻点。以此为分界形成上下表面的流速和压力差，从而为翼型提供升力。从速度云图可知压力在翼型表面上的分布特性：最大负压区和最大正压区集中在翼型前缘位置，该现象在大攻角下更为明显，如图5至图7所示。吸力面上最低压强点非常接近前缘，该表面的来流几乎90%在逆压力梯度区域内，会导致边界层内的流动很快变为湍流，因而翼型表面的湍流摩擦阻力占比很大，导致翼型的阻力系数较大。在小攻角下，三种翼型的流线始终沿着翼型表面，没有发生较为明显的气流分离；对比图5(c)，图6(c)中翼型在大攻角下的流线图，气流在翼型的尾缘位置脱落，发生涡流，而如图7(c)所示，S1091翼型的流动分离程度相对较弱。
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user: 4. 升阻特性分析 为了研究低风速工况，攻角变化对翼型气动性能的影响规律及其性能差异，本文选取4 m/s，5 m/s，6 m/s的低风速工况，对这三种翼型在不同攻角下的升阻特性进行数值仿真，并对比分析其升阻比曲线。 模拟数据如图8所示，翼型的升阻比随着攻角的增大呈先增大后减小的趋势。在小攻角工况下，气流流经翼型表面在翼型尾部还没有发生分离，由于随着攻角的增大升力增大比较明显，而阻力变化不大，因此升阻比呈上升趋势；在大攻角工况下，气流在翼型尾部发生分离脱落现象愈加明显，阻力变化依然很小，但是升力下降明显，因此升阻比呈下降趋势。 图8. 不同风速翼型升阻比对比。(a) 风速4 m/s升阻比曲线；(b) 风速5 m/s升阻比曲线；(c) 风速6 m/s升阻比曲线 计算结果表明，在4~6 m/s的低风速范围，这三种翼型最大升阻比对应的攻角变化不大，这说明在低风速区间，翼型最佳攻角比较稳定。在低风速4~6 m/s范围，NACA4412和S8037最佳攻角为6˚，S1091最佳攻角为3˚。分析这三种翼型的最佳升阻比，NACA4412翼型的 为96.17，S8037翼型的 为91.15，S1091翼型升阻比最大， 为116.60。对比发现S1091翼型升阻特性最优，相较于另外两种翼型，其升阻特性高出30%左右。 通过对比分析在不同攻角下三种翼型的流动和升阻特性发现，在低风速工况下S1091翼型在最佳攻角位置能够获得更优的升阻比，而且其较高的升阻比覆盖更低攻角范围，在小攻角范围气流更不容易发生脱落和分离。因此，S1091翼型具有较好的升阻特性，更适用于低风速工况。
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user: 5. 结论 本文对比分析了NACA4412，S8037和S1091三种翼型在低风速条件下的气动特性，并通过对比分析其性能特点和规律，旨在为低风速风力机设计和优化提供指导，主要结论如下： 1) 随着攻角的逐渐增大，来流逐渐在三种翼型尾缘发生流动分离，形成涡流，降低翼型的升阻特性；对比三种翼型，S1091翼型在大攻角下的流动分离程度小于NACA4412翼型和S8037翼型。 2) 对于本文研究的NACA4412、S8037及S1091三种翼型，在低风速条件下，三种翼型在不同攻角下的升阻比变化规律不受风速变化的影响。 3) 在低风速条件下，NACA4412、S8037及S1091三种翼型分别在攻角为6˚、6˚和3˚时达到最大升阻比，且S1091翼型的最大升阻比相较于另外两种翼型最大升阻比高出30%左右，更适用于低风速工况。
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user: 摘 要 本研究运用多尺度变换和摄动法简化具有耗散效应的正压准地转涡度方程，得到带有扰动项的非线性Shrӧdinger方程，在此基础上，分析了非线性Shrӧdinger孤立子的拓扑结构，并采用孤立子直接微扰理论研究强迫耗散对大气阻塞结构的作用。结果表明：1) 在没有耗散的情况下，当基本纬向速度和孤立子波幅满足不同的条件时，定常Shrӧdinger孤立子具有两种形态，当基本纬向速度较小而孤立子波幅较大时，流场具有偶极子型的孤立波，表征低指数的经向环流；当基本纬向速度较大而孤立子波幅较小时，流场是退化的中心结构，表征高指数的纬向环流。2) 耗散效应对大气阻塞发展具有抑制作用，这种抑制作用随时间的负指数函数变化。 关键词 :非线性Shrӧdinger方程，孤立子直接微扰理论，阻塞形势，偶极子结构，分岔 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 阻塞形势可视为一种生命史相对较长而结构持续稳定的大振幅孤立系统 [ 1 ] [ 2 ]，为此，Malguzzi和Malamotte-Rizzoli [ 3 ] [ 4 ] 采用KDV (孤立波)动力学方法来阐述阻塞高压的形成、维持及崩溃。然而，在大气中观测到的阻塞高压和切断低压都不是波状流动，而是孤立涡动 [ 5 ]。为此，Flierl [ 6 ] 和Mc Willianms等 [ 7 ] [ 8 ] 在正压流体中，利用强非线性作用，求出了孤立涡解。这种孤立涡解的流线分布，形成反对称的一对偶极子，两个极子相互非线性作用，导致整个偶极子向东或向西移动。孤立涡具有非频散特征，能较好地揭示阻塞的长时间维持。然而，只有当第一类Bessel函数的内解波数在很窄的范围内，才会有这类偶极子型的孤立涡解。 罗德海 [ 1 ] 提出的非线性Shrӧdinger型包络Rossby孤立波理论，既能反映偶极子阻塞的孤立波特征，又能体现偶极子阻塞的衰减机制，较好地揭示了大气中偶极子阻塞的形成过程和衰退机制。为此，本研究通过对具有耗散效应的正压准地转涡度方程的简化，获得带有强迫耗散的非线性Shrӧdinger方程。由于本研究在非线性Shrӧdinger方程中保留了非齐次的耗散强迫项，即扰动项，要严格求解一般是不可能的，而将扰动项视为小量处理，采用Yan [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] 所建立的基于分离变量法的直接微扰理论对非齐次的非线性Shrӧdinger方程进行分析。Liu [ 12 ] 等采用直接微扰法，讨论了北极变暖引起中高纬度阻塞加强、维持时间变长的一种动力机制，解决了“北极变暖为何会容易使得偶极型阻塞维持和加强，从而导致冬季北半球的极端冷事件 [ 13 ] - [ 19 ] ”这一困扰气象界多年的难题。本研究将采用类似的方法，结合孤立子的拓扑结构，讨论强迫耗散对阻塞高压的作用。 本研究首先通过多尺度变换和摄动法将正压模式简化为带有扰动项的非线性Shrӧdinger方程；其次，分析不同基本纬向速度下的定常Shrӧdinger孤立子的形态；最后，通过孤立子直接微扰理论，研究耗散对阻塞形势的影响。
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user: 2. 具有强迫耗散准地转模式的Shrӧdinger方程 考虑具有地形效应的正压准地转涡度方程： (1) 式中， 为地转流函数； 为科里奥利力变率； 是地廓线； ，为二维Jacobi算子。 侧边界条件为刚壁条件的无量纲形式： (2) 取流函数为 (3) 其中， 是常数，它是切变气流中线性长波的相速度； 是无量纲Rossby数，表征非线性的强弱， 为扰动函数。将(3)式带入方程(1)，得到扰动流函数 的方程 (4) 同样，将(3)式带入边界条件(2)中，得到关于扰动 的边界条件 (5) 令 (6) 将(6)式带入(4)式，略去撇号“ ”，得到 (7) 下面，我们将以无量纲的扰动方程(7)，讨论强迫耗散对偶极子型阻塞的影响。
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user: 3. 具有强迫耗散准地转模式的Shrӧdinger方程 根据(7)式，要使耗散与非线性之间达到平衡，需满足以下条件： 其中， 。而在大气运动中，耗散往往比非线性效应更弱，为此，我们设 (8) 其中， 。 由于大气运动中，存在多种时空尺度的运动。根据多尺度变换方法 [ 20 ] [ 21 ]，引入缓变坐标： 由于 ，则 为缓变量。根据叶笃正和巢纪平 [ 22 ] 的研究结果， 为大尺度特征时间，T为慢变外源强迫特征时间，X为长波特征尺度， 为超长波特征尺度。于是，作如下变换(Pedlosky 1970)： (9) 根据摄动法，将对扰动流函数 ，按WKB (小参数)方法 [ 23 ] 展开： (10) 考虑到扰动流的边界条件(5)，有如下的扰动方程边界条件： (11) 将(8)式、(9)式和(10)式带入到扰动方程(7)中，合并 项，可以得到关于 的各阶问题。对于 问题，满足如下方程： (12) 其中 在边界条件(11)下，方程(12)有如下的解形式： (13) 其中，A为复振幅，k为纬向波数， 为常数，cc表示其前项的共轭。关于 的特征问题如下： 对于 问题，满足如下方程： (14) 方程(14)是关于 的，将(13)式带入到(14)式中，得到 (15) 由于算子 具有一个形如 的解，而方程的(15)具有 的项，从而将导致共振。为此，要消除共振项，即使 成立，其中， 。这时方程(15)可以化为 (16) 根据边界条件(11)，可知方程(16)的解具有如下形式： (17) 比较(16)式和(17)式，有 (18) 其中， 为此，根据(18)式，可将B取为如下形式： (19) 将(19)式带入到方程(18)中，得到关于 的特征方程如下： 对于 问题，满足如下方程： (20) 与 问题一样，通过消除共振项，得到 问题(20)的消除久期项的条件，即关于振幅A方程 (21) 其中 下面，将以准地转流的扰动振幅方程(21)为基础，讨论阻塞流场的几何结构，以及强迫耗散对阻塞结构的影响。
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user: 4. 无强迫耗散的阻塞流场 在讨论地形强迫对阻塞流场的影响之前，需要对阻塞流场的拓扑结构作清晰的了解。为此，令 ，则(21)式化为： (22) 对于没有地形强迫的情况，即 ，则(22)式为标准的非线性Schrӧdinger方程，此时，其有如下形式的单孤立子解： (23) 其中， ， ， 和 是四个实参数。 表征孤立子的高度(波幅)， 表征孤立子的速度， 和 表征孤立子的初始位置和初始位相。此时，对应的流函数为： (24) 由于初始位相和初始位置仅能改变孤立子的中心位置，而不改变其振幅和结构，因此，我们考虑初始位置 ，初始位相 时的流场，利用欧拉公式，重写流函数。注意到cc为共轭，为此，(24)式化为 (25) 其中， ， 。利用准地转流 与纬向速度u和经向速度v的关系，(25)式可化为如下的向量方程组： (26) 为了获得方程组(26)的平衡点，设(26)式右边为零，则可解得 (27) 在波数m和纬向平均速度 和相速度 一定的情况下，方程(28)有两种情况： (I) 此时，方程(27)有解，向量方程(26)有平衡点 ，其中， 。对固定的k而言，其对应的Jacobian矩阵具有如下的形式： 根据阻塞形势的尺度以及平均西风纬向风速(罗德海1989)，取 ， ，此时， ，其对应的流场为如图1的偶极子型阻塞流场。 图1. 无加热单孤立子解的阻塞型流场 (II) 此时，方程(27)无解，向量方程(26)没有平衡点，但(26)式的第二式右边在 条件下恒为零，其在 处有退化的中心结构，对应的流场为如图2的近似纬向平均流场。 图2. 无加热单孤立子解的近似纬向流场 从方程(27)可以看出，在波数m和纬向平均速度 一定的情况下，孤立子的波幅大小 决定着流场类型，而与孤立子的速度 没有关系。上面的分析可以看出，没有强迫耗散，仅在大气的非线性作用，会形成阻塞流场。由于大气运动是耗散过程，其耗散效应相对于大尺度运动是小项，为此，下面将耗散效应视为微扰项，分析微扰对孤立子波幅的影响，进而讨论非耗散效应对阻塞流场的影响。
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user: 5. 强迫耗散下Schrӧdinger孤立子的变化情况 由于 ，故地形强迫在慢时空尺度 中仍可视为小项。从而，本节将以地形强迫项为微扰项，分析地形强迫对孤立子波幅的影响，为此，考虑NLSE的近似解： (28) 其初始条件为： (29) 为了消除久期项，引入慢时间变量变换 (30) 在此变换下，有 将(28)、(29)和(30)式带入(22)式，并线性化，得到如下具有初始扰动的线性方程： (31) 其中， 为S的共轭。零阶近似解 满足标准NLS方程，即(23)式。 根据零阶近似解(23)式，设满足方程(22)的 具有以下形式的解 (32) 由(31)可知， (33) 是关于慢时间变量 的函数，而 与时间t无关。为此，根据(33)式，可知 (34) 其中 由于方程(31)中含有S及其共轭 ，为了更方便的运用变量z，将考虑关于S及其共轭 的方程组。为此，将(34)式带入到方程(31)，得到 (35) 令 则方程(35)可以写成矩阵形式： (36) 其中， ，称为第三Pauli (泡利)矩阵。而W和 定义如下： 为了求解方程(36)，需要分析线性算子 及其伴随算子 的本征值问题，以构造正交完备化的本征函数集，即 (37) 其中 由于孤立子解 具有零边值条件 所以，可以用类似于反散射变换过程中求Jost解的方式来获得本征值问题(37)的本征值：(具体过程见 [ 24 ] [ 25 ] ) 其中，k为实数，即算子方程(37)具有连续谱。对应的正交完备基 和 分别为： 其中 利用基函数 将W展开，得到方程： (38) 其中， ， 和 为展开系数。 将展开式(38)带入到方程(37)中，由于积分后各展开系数只是时间t的函数，为此，得到关于展开系数 ， 和 的常微分方程。通过展开系数的解，并考虑到(32)和(33)式，可得关于孤立子波幅M及速度 随慢变时间 变化的公式： (39) 其中 在得到扰动对孤立子影响的关系式(39)后，下面将利用这一关系式来讨论地形强迫对偶极子型阻塞形势的影响。
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user: 6. 强迫耗散对阻塞形势的影响 为了进一步讨论强迫耗散对阻塞形势的影响，将耗散项项，即扰动表达式 带入到(39)式，利用留数定理所求的公式 [ 26 ]： 并考虑到矩阵次幂公式： 求(39)式，得到孤立子移动速度 对于慢变时间 的变化： 设 的初始值为 ，注意到 关于慢变时间 是定常的，则可得到孤立子波幅M对于慢变时间 的变化： . (40) 根据阻塞形势的尺度以及平均西风纬向风速的特征，取 ， ， ， ， [ 1 ]，得到耗散作用下的孤立子波幅增长趋势图像(图3)： 图3. 强迫耗散对孤立子型波幅的抑制效应 上面的分析表明：耗散作用对阻塞形势具有抑制作用，这种抑制作用随时间的负指数函数变化。
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user: 7. 结论与讨论 本研究运用多尺度变换和摄动法简化具有耗散效应的正压准地转涡度方程，得到带有扰动项的非线性Shrӧdinger方程，分析了非线性Shrӧdinger孤立子的拓扑结构，并采用孤立子直接微扰理论研究强迫耗散对阻塞结构的作用。结果表明：1) 在没有耗散的情况下，当基本纬向速度和孤立子波幅满足不同的条件时，定常Shrӧdinger孤立子具有两种形态：当基本纬向速度较小而孤立子波幅较大时，流场具有偶极子型的孤立波，表征高指数的经向环流；当基本纬向速度较大而孤立子波幅较小时，流场是退化的中心结构，表征低指数的纬向环流。2) 耗散效应对阻塞发展具有抑制作用，这种抑制作用随时间的负指数函数变化。
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user: 摘 要 以砒砂岩和黄土作为改良风沙土的材料，研究复配土的地温变化特征对研究毛乌素沙地水热平衡具有重要意义。本研究结果表明，地温随着日时刻数的增加均呈抛物线形变化趋势。春季和夏以16:00的温度最高，8:00的温度最低，升温最大幅度分别表现在8:00~10:00和10:00~12:00，两个季节均已18:00~20:00的降温幅度最大。秋季和冬季以14:00的温度最高，8:00的温度最低，升温最大幅度和降温最大幅度规律则一致，分别表现在10:00~12:00和16:00~18:00。在春季和秋季，当砒砂岩与沙复配比为1:1时其对15 cm土层温度的缓冲作用较好，在夏季和冬季，当砒砂岩与沙复配比为1:2时其对15 cm土层温度的缓冲作用较好。 关键词 :复配土，毛乌素沙地，土壤温度，土地工程，砒砂岩 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 全球气候变化已经是众多学科研究者关注的一个关键问题，其中陆地变化过程作为一个重要的研究方面，其温度的变异对气候的变化也有强烈的反馈 [ 1 ] [ 2 ]。地温和气温是重要的气象因子，均可以表征气候的变化方向和变化强度 [ 3 ]。近年来，随着全球气温的升高，土壤地表温度也表现出逐渐升高的趋势，因为大气环境与地表随时在进行着能量交换，所以研究地温的变化规律对气温的变化模型构建及温度预测均有重要的科学意义 [ 4 ] [ 5 ]。 在我国毛乌素沙地地区，沙土广泛分布，研究表明沙荒地地区具有特殊的地面反射率，在风蚀、水蚀和太阳辐射下，该地区的地表陆面过程对该区域的气候及土壤性质产生了显著影响，这个过程对于我国西北地区干旱气候的形成具有重要影响，一定程度上还会作用于全球气候和大气环流的变化过程 [ 6 ] [ 7 ]。李帅等 [ 8 ] 通过气象站分析了黑龙江春季地表浅层地温的分布规律，结果表明地表温度年际变化幅度较大，随着土层的加深土壤温度的变化幅度逐渐减小。罗凤敏等 [ 9 ] 研究指出，地温的变化幅度随着土层的加深而减小，70 cm以下的土壤温度全年都在0℃以上，进一步研究表明对地温起主要影响作用的因素是气温、水分蒸发量和太阳辐射量。 目前，关于毛乌素沙地地温特征的研究还未见报道，同时毛乌素沙地由于人为扰动导致该地区土壤破坏更加剧烈，土壤地理更加地下，因此我们将砒砂岩、黄土作为改良材料，与沙按照一定的比例进行复配，探讨外源添加材料对沙地的温度缓冲性。由于复配土播种的作物主要有玉米和马铃薯，其中玉米的播种深度在10 cm以内、马铃薯的播种深度为10 cm以上，因此选择深度为15 cm复配土温度作为变化指标，该研究结果为沙荒地地区的水热平衡提供理论依据。
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user: 2. 材料与方法 砒砂岩和沙均取自榆林榆阳区小纪汗乡大纪汗村。为模拟毛乌素沙地砒砂岩与沙混合层的土壤温度变化情况，试验设置在40 cm高(口径38 cm × 底径30 cm)的花盆中，共设5个处理，分别为砒砂岩与沙按照体积比1:1、1:2、1:5进行配制，黄土与沙按照1:1体积比进行配制，全沙单独配制，每个处理设置4次重复。花盆在室外布置采用随机区组设计。 地温采用地温计进行读数，时间梯度设置为2018年7月至2019年6月，每月上中下三旬各测一次，每次从8:00~20:00间隔2小时测一次，每月取平均值用Excel进行数据处理并绘图。
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user: 3. 结果与分析 3.1. 春季地温的日时刻变化 如图1所示，四季所有处理15 cm土层的地温随着日时刻数的增加均呈抛物线形变化趋势，地温呈现为先增加后减少的一致规律，春季和夏季表现为在16:00的温度最高，8:00的温度最低，夏季和秋季表现为在14:00的温度最高，8:00最低。春季地温介于5.91℃~14.56℃之间，不同时刻的地温变化规律表现为16:00 > 14:00 > 18:00 > 12:00 > 10:00 > 20:00 > 8:00，其中温差范围介于0.14℃~8.65℃之间，8:00和10:00的温差为4.36℃，10:00和12:00之间的温差为1.96℃，12:00和14:00之间的温差为0.19℃，14:00和16:00之间的温差为0.14℃，16:00和18:00之间的温差为0.88℃，18:00和20:00之间的温差为5.03℃。可见8:00~0:00时间段升温最快，其次为10:00~12:00、12:00~14:00和14:00~16:00时间段，18:00和20:00时间段降温最大，其次为16:00~18:00。 图1. 春季各处理在15 cm土层下地温的变化情况 3.2. 夏季地温的日时刻变化 夏季地温平均值介于20.39℃~28.28℃之间，不同时刻的地温变化规律表现为16:00 > 14:00 > 18:00 > 12:00 > 20:00 > 10:00 > 8:00，其中温差范围介于0.29℃~7.89℃之间，较春季变幅减小(图2)。8:00和10:00的温差为2.60℃，10:00和12:00之间的温差为2.84℃，12:00和14:00之间的温差为2.16℃，14:00和16:00之间的温差为0.29℃，16:00和18:00之间的温差为0.98℃，18:00和20:00之间的温差为4.26℃。可见10:00~12:00时间段升温最快，其次是8:00~10:00、12:00~14:00和14:00~16:00，18:00~20:00时间段降温最大，其次为16:00~18:00。 图2. 夏季各处理在15 cm土层下地温的变化情况 3.3. 秋季地温的日时刻变化 秋季平均地温介于16.69℃~25.83℃之间，不同时刻的地温变化规律表现为14:00 > 16:00 > 12:00 > 18:00 > 20:00 > 10:00 > 8:00，其中温差范围介于1.48℃~9.14℃之间(图3)。8:00和10:00的温差为2.36℃，10:00和12:00之间的温差为3.80℃，12:00和14:00之间的温差为2.98℃，14:00和16:00之间的温差为1.47℃，16:00和18:00之间的温差为2.42℃，18:00和20:00之间的温差为1.58℃。可见10:00~12:00时间段升温最快，其次是12:00~14:00和8:00~10:00，16:00~18:00时间段降温最大，其次为18:00~20:00和14:00~16:00。 图3. 秋季各处理在15 cm土层下地温的变化情况 3.4. 冬季地温的日时刻变化 冬季地温介于1.53℃~6.19℃之间，不同时刻的地温变化规律表现为14:00 > 16:00 > 12:00 > 18:00 > 20:00 > 10:00 > 8:00，其中温差范围介于0.81℃~4.66℃之间，较其他季节变幅最小(图4)。8:00和10:00的温差为0.99℃，10:00和12:00之间的温差为2.80℃，12:00和14:00之间的温差为0.87℃，14:00和16:00之间的温差为0.81℃，16:00和18:00之间的温差为1.69℃，18:00和20:00之间的温差为0.66℃，可见10:00~12:00时间段升温最快，其次是8:00~10:00和12:00~14:00，16:00~18:00时间段降温最大，其次为14:00~16:00和18:00~20:00。 图4. 冬季各处理在15 cm土层下地温的变化情况
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user: 4. 结论 在15 cm土层，春季和夏季的地温随时刻的变化规律基本一致，升温最大幅度分别表现在8:00~10:00 (春季)和10:00~12:00 (夏季)，降温的时间段也一致，具体表现18:00~20:00 > 16:00~18:00。秋季和冬季的地温随时刻的变化规律完全一致，升温最大幅度和降温最大幅度规律则一致，具体表现为10:00~12:00 (升温变幅)和16:00~18:00 (降温变幅)。在春季和秋季，当砒砂岩与沙复配比为1:1时其对15 cm土层温度的缓冲作用较好，在夏季和冬季，当砒砂岩与沙复配比为1:2时其对15 cm土层温度的缓冲作用较好。
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user: 摘 要 采用全消解法和微波消解法处理采自万源某地区6个点土壤样品，并利用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)测定样品中的硒、砷和镉、铬、汞、铅4种重金属含量，对比两种消解方法的准确度和精密度等指标。结果表明，两种消解方法均具有良好的相关性，测定值均在标准物质的不确定度范围内，相对标准偏差均小于10%，其中微波消解法相对标准偏差小于5%。对比发现，微波消解法具有消解时间短、样品消解较彻底、所需试剂较少等优点，在准确度、精密度、操作简便程度等方面均优于全消解法。 关键词 :全消解法，微波消解法，土壤，重金属，检测 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 土壤是中国经济可持续发展的物质基础，密切关系到人民健康水平。随着国家对土壤污染状况普查发现，我国土壤状况总体不佳，部分地区土壤中重金属含量较高，会对动植物体产生较大的生物毒性 [ 1 ]，导致耕地土壤退化，严重限制了土地的利用价值 [ 2 ] [ 3 ]。土壤重金属污染一直是人民关注的环境问题，2016年5月28日，国务院印发了《土壤污染防治行动计划》，简称“土十条”，可见国家对土壤污染问题的极大重视 [ 4 ]。因此，对土壤样品如何科学快速的处理以及对土壤中重金属含量如何准确的测定是极为重要的 [ 5 ]。 在土壤重金属含量测定过程中，样品前处理的消解手段极为重要。不同的消解方法和消解流程，直接影响样品消解的程度和重金属测定结果的准确性 [ 6 ]。在土壤消解方法中，全消解法以使用成本低，操作方便，可大剂量处理等优点最为常用，但同时也具有安全系数低，消解时间长，消耗试剂较多，对环境污染较大等缺点 [ 7 ]。后来出现了智能微波消解法，具有安全性高，消解时间短，样品损失少，所需试剂较少等优点，但仪器使用和维修成本相对较高 [ 8 ] [ 9 ]。有必要对不同的样品和检测目的采用不同的消解方法进行研究，为样品的实际检测需求，选择合适的消解处理手段提供参考依据。 本文采用全消解法和微波消解法对2种标准土壤样品和6种实际土壤样品进行前处理消解，采用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)测定样品中的重金属含量，对比不同消解方法对硒、砷和镉、铬、汞、铅4种重金属含量的测定结果，分析不同方法的准确度和精密度，为土壤中重金属的检测提供合适的消解前处理手段。
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user: 2. 实验材料和方法 2.1. 实验仪器和设备 ICAP6500电感耦合等离子发射光谱仪(美国Thermo Fisher公司)，MARS型微波消解仪(美国CEM Corporation公司)，GSY-24型石墨赶酸仪(常州兆圣实验设备制造有限公司)，EH35A Plus微控数显电热板(北京莱伯泰科仪器股份有限公司)，F-P400型微型行星式球磨仪(湖南弗卡斯实验仪器有限公司)，ZA120R4型电子天平(上海赞维衡器有限公司)。 2.2. 实验试剂 浓硝酸、浓盐酸、高氯酸、氢氟酸均为优级纯；As、Cd、Cr、Hg、Pb和Se元素标准溶液100.0 mg/L (国家有色金属标准样品)，GSS-10土壤成分分析标准物质，购买于中国标准物质网；GSS-27土壤成分分析标准物质，购买于中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所。 2.3. 样品制备 根据中华人民共和国农业部，农田土壤环境质量监测技术规范(NY/T395-2012) [ 10 ]，采自万源某地区土壤样品，编号分别为1#，2#，3#，4#，5#，6#。将采集的样品(约1.0 Kg)除杂混匀后，用四分法缩分至约200.0 g，再经过自然风干和人工压碎后，再次除杂后，用微型行星式球磨仪充分研磨后，混合均匀过100号筛后备用。 2.4. 样品处理方法 2.4.1. 全消解法 [ 11 ] 称取制备好的0.2 g土壤样品于50 ml的聚四氟乙烯烧杯中，加去离子水适当润湿后，加入5.0 ml盐酸，于通风橱内100℃电热板上加热消解1 h，使样品初步分解。当残渣蒸发至3.0 ml左右时，取出冷却后加入5.0 ml硝酸、3.0 ml氢氟酸和3.0 ml高氯酸，加盖于190℃电热板上加热1 h后开盖继续加热。当开始冒浓厚白烟时，加盖充分分解黑色有机碳物质。当聚四氟乙烯烧杯壁上的黑色有机物消失后，开盖赶酸至内容物呈黏稠状。此时残渣应呈白色或淡黄色，无沉淀物，若颜色较深，视情况加上述少量酸重复以上步骤。残渣冷却后，加入2.0 ml温热硝酸(1:1)溶解，转移至50 ml容量瓶中，用去离子水定容，摇匀备用。同时做空白样品。 2.4.2. 微波消解法 [ 12 ] 称取制备好的0.2 g土壤样品于聚四氟乙烯微波消解管中，加入3.0 ml硝酸、2.0 ml盐酸和1.0 ml氢氟酸，轻摇5 min，使样品充分与液体接触。盖上内盖，旋紧外盖后置于微波炉内，消解程序为：以5℃/min，升温至150℃，保持5 min；继续升温至190℃，保持30 min后逐渐冷却至50℃左右。旋开外盖，把消解管置于通风橱内的石墨赶酸仪中，190℃加热至液体剩余1.0 ml左右。取出冷却后，转移至50 ml容量瓶中，用去离子水定容，摇匀备用。同时做空白样品。 2.5. 样品测试 两种消解方法制备的样品和标准品溶液，在ICP-OES上同等条件下测定，仪器参数参考袁润蕾等人 [ 13 ] 的测试方法，并加以改进：R功率1150 w，泵速50 rpm，辅助气流量0.5 L/min，雾化器气体流量0.55 L/min，冷却气流量12 L/min，重复3次。
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user: 4. 结论 分别利用全消解法和微波消解法消解万源某地区6个土壤样品，再结合ICP-OES测定土壤样品中的6种重金属的含量，通过各种评价体系对比发现，两种消解方法测定的重金属各元素的标准曲线线性相关系数均大于0.999，在线性范围内线性关系良好，具有较高的精密度和准确度，结果可靠。通过全消解法和微波消解法对比发现，微波消解法具有消解时间短、样品消解较彻底、所需试剂较少等优点，且微波消解法在准确度、精密度、操作简便程度等方面均优于全消解法。在实际应用中，可根据对样品的实际检测需求，选择合适的消解前处理手段。
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user: 摘 要 血管性痴呆(VaD)是由多种脑血管疾病导致的脑部慢性供血不足所形成的一种慢性、渐进性的脑部疾病，属于老年痴呆的一种。近年来，该病发病率呈上升趋势，但是该病的发病机制仍尚未明确，也无特效药的治疗。建立一种能较好模拟VaD的动物模型，对该病的发病机制，病理研究具有重要意义。此外，本文还介绍了几种与VaD相关的病理机制，以期为研究该疾病的潜在药物提供研究思路。 关键词 :血管性痴呆，动物模型，机制 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 血管性痴呆(Vascular Dementia， VaD)是一种由于脑出血、缺血缺氧等各种脑血管疾病造成的脑部慢性供血不足，进而以海马和皮质为主的脑组织受到损伤，脑功能减退，使患者逐渐丧失记忆和生活技能的疾病。VaD在过去几年就已得到广泛关注，因为它是继阿尔兹海默病后的第二大类型的痴呆 [ 1 ] [ 2 ]，同时也是现如今认为唯一可防治的痴呆。该疾病临床表现与其他痴呆类似，具体表现为进行性认知障碍，记忆丧失，思考和语言等方面的障碍。VaD占所有痴呆类型的20% [ 3 ]。大量基于人口的研究表明，65岁以后痴呆症的发病率呈指数级增长，大约每5年翻一番，因此，预计超过50%的百岁老人会患有痴呆 [ 4 ]。慢性脑缺血被认为是造成VaD的主要原因 [ 5 ]。血管因素总是与认知障碍有关，越来越多的证据表明血管因素导致了神经退行性病变和痴呆 [ 6 ]。因此，预防中风和血管疾病认知功能障碍是未来治疗VaD的策略 [ 7 ]。 痴呆症是一个日益严重的全球健康问题，预计在未来40年中，大多数痴呆症在中低收入国家的患病率将会增加 [ 8 ]。随着我国人口老龄化情况的加剧，我国VaD患者不断增加。目前对于该病的发病机制尚不明确，也缺乏有效的治疗药物。这将给每一位患者及其家庭乃至整个社会都带来沉重的经济负担。 建立一种能较好模拟临床VaD的动物模型，对研究该疾病的发病机制、病理生理学、治疗方法等将具有重要意义。近年来VaD动物模型的建立通常与结扎颈总动脉有关。由于大鼠与人具有相似的颈动脉系和椎动脉系构成动脉环(也称wiliance环)及其侧枝循环进行脑部供血，所以实验中常用大鼠建立模型 [ 9 ]。结扎大鼠颈总动脉后，由于椎基底动脉环的存在，仍可以为大鼠脑部供血，但供血逐渐减少，以此模拟脑部供血不足造成的血管痴呆。近年来，对VaD的发病机制研究一直是热点和难点，由于神经系统是一个抽象而又复杂的内容，所以对该方面的研究一直停滞不前。本文基于近年最新研究，简要阐述几种建模方法与相关的病理机制。
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user: 2. 造模方法 2.1. 四血管阻断法(4-Vessel Occlusion， 4-VO) 该方法是运用电凝针烧灼双侧椎动脉，造成永久性闭塞，然后分离双侧颈总动脉，用微动脉夹夹闭双侧颈总动脉5 min，松开。共夹闭3次，每次间隔1小时 [ 10 ]，引起脑部慢性缺血，建立VaD模型。该方法因其缺血后病理改变比较明显、充分，缺血以后的生理指标，缺血后果都不被影响，高度的模拟了VaD的发病特点，因此在国际上是公认的VaD模型 [ 11 ]。但由于其操作的复杂性，大鼠死亡率较高等缺点而被弃用。 2.2. 三血管阻断法(3-Vessel Occlusion， 3-VO) 该方法是通过电凝或结扎基底动脉，再反复夹闭和再通双侧颈总动脉形成大鼠脑部的缺血再灌注损伤 [ 12 ]。运用此种方法造模大鼠脑部缺血较为迅速，缺血量可达85%左右，再灌注血流恢复迅速，比较适用于急性全脑缺血性疾病损伤的研究 [ 13 ]。但是造模时需开颅暴露基底动脉，对大鼠创伤较大，手术时对血管周围的神经，组织牵拉较严重，容易导致大鼠死亡。 2.3. 二血管阻断法(2-Vessel Occlusion， 2-VO) 该方法也称双侧颈总动脉永久结扎法(Bilateral common carotid arteries occlusion， BCCAO) [ 14 ]。操作时分离暴露双侧颈总动脉，用鱼线将双侧颈总动脉双重永久结扎，再剪断双侧血管，造成脑部慢性供血不足，从而模拟VaD模型。在大鼠使用该种方法造模后，记录到大脑皮层和白质区的血流量约为对照组的35%~45%，海马的血流量下降程度较小，约为对照组的60% [ 15 ]。学习记忆能力在2个月内不能恢复，对于药效研究的实验室，可以利用此模型，有利于观察药物的疗效。该方法虽然操作简单，重复性好，但是老鼠死亡率较高。因此有学者 [ 16 ] [ 17 ] 对此方法进行改良，先结扎一侧颈总动脉，间隔一周或两周后再行另一侧结扎，结果发现大鼠死亡率明显降低，但是其模型在海马组织病理分析和水迷宫实验结果与同时永久性结扎双侧颈总动脉模型无显著差别，且间隔一周和两周也无明显的统计学意义 [ 18 ]。传统的2-VO法，因其导致大脑急剧的供血不足而引起大鼠应激性死亡，而分期结扎双侧颈总动脉，虽然可以减缓大脑缺血的趋势，但是多次的手术也会导致大鼠感染，麻醉意外，出血等不确定情况发生，带来的创伤也不亚于传统2-VO法。综上，永久性结扎双侧颈总动脉(2-vessel occlusion， 2-VO)的方法建立VaD模型，可以导致显著的脑部血流量减少和神经元损伤。目前被认为是研究VaD和慢性脑低灌注引起的空间学习和认知障碍的标准模型 [ 19 ] 并且应用较为广泛。 2.4. 血管阻塞法 血管阻塞有栓塞法、大脑中动脉阻断法等。栓塞法是从大鼠颈外动脉注入栓子，再经颈内动脉使栓子进入颅内及大脑各动脉，造成脑内血管阻塞，从而引发缺血。实验中注入的栓子常有纤维蛋白、血凝块、悬浮的胆固醇结晶、塑料微粒或琼脂糖微粒、血栓诱导剂等 [ 11 ] [ 20 ]。大脑中动脉阻断法(Middle cerebral artery occlusion， MCAO)是将线栓由颈总动脉经颈内动脉进入至大脑中动脉起始部位，缺血1小时后，将线栓拔出，造成脑组织缺血再灌注损伤，此方法常用来模拟脑中风模型，是一种较好的局部缺血模型。有学者研究认为此模型也将造成大鼠学习记忆障碍 [ 21 ]，且缺血灶明确，梗死性强 [ 22 ]。此方法技术要求高，大鼠死亡率较高，目前很少采用此法模拟VaD模型。 2.5. 光化学诱导法 此法又称光化学诱导法，即大鼠麻醉后固定在立体定位仪上，从尾静脉上注射玫瑰红(RB， 20 mg/kg)，然后切开局部头皮暴露颅骨，用光导纤维引导冷光定向照射裸露的颅骨20 min，照射部位即产生局部梗死灶 [ 23 ]。该动物模型因被照射部位微血管形成血栓而造成缺血缺氧，所以梗死部位明确，大小也可控，大鼠死亡率低，操作简单，重复性好，病理改变与超微结构变化和VD患者相似，是一种可推广应用的动物模型 [ 24 ]。
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user: 3. 机制研究 由脑血管缺血或者出血引起的脑血管疾病(CVD)是VaD患者的主要病因 [ 25 ]。慢性脑低灌注(Chronic cerebral hypoperfusion， CCH)已被确认是导致认知障碍的危险因素 [ 26 ]。脑组织一旦发生慢性脑低灌注，必将引起多种病理生理学改变，进而影响人类认知功能障碍。 3.1. VaD与胆碱能系统 在2012年，有学者研究证实胆碱能的缺乏在临床上与认知功能恶化有关 [ 27 ]。海马是学习记忆等高级神经活动的重要核团，参与了脑内信息存储及记忆功能。一些研究表明，海马损伤后导致了胆碱能通路受损，从而引起胆碱能缺陷而出现学习记忆障碍。乙酰胆碱(acetylcholine， ACh)是中枢胆碱能系统中主要的一种神经递质，能特异性地作用于各类胆碱受体。许多研究证实了在用2-VO建立的VaD大鼠模型中胆碱乙酰转移酶(ChAT)活性和ACh水平显著降低，乙酰胆碱脂酶(AChE)活性明显增加 [ 25 ]。在四血管阻塞的大鼠模型中，同样发现Ach含量降低和学习记忆损伤 [ 28 ]。在VaD病人死后的尸检也发现了在海马和颞叶皮层ChAT活性明显降低 [ 29 ]。此外，研究者还发现大脑皮质和海马中完整神经元与ChAT，AChE和ACh显著相关，提示神经元损伤的增加可能是VaD大鼠中枢胆碱能功能障碍的原因 [ 30 ]。 3.2. 突触素与突出可塑性的改变 突触是神经细胞信息传递的基本结构单位，神经系统许多重要功能的完成以突触为基础，其形态、数量的改变即为突触可塑性。突触素(synaptophysin， Syn)是一种与突触结构和功能可塑性调节密切相关的突触前膜囊泡蛋白，可准确反映突触的分布、数量和密度，是反映突触可塑性变化最直接的指标，常作为突触前终末特异性标记物用来检测突触的密度和分布 [ 31 ]。突触后膜致密物质(postsynaptic density material， PSD)含有多种蛋白质和酶，其中突触后膜致密物质95 (PSD-95)是其主要蛋白，是神经元重塑的常用分子标记物。PSD-95参与突触可塑性的调节，在突触的可塑性、学习记忆及大脑的病理生理方面发挥重要作用 [ 32 ]。突触可塑性变化在VaD的发病中起着重要作用，突触损伤在VaD发病早期即存在，与其认知功能障碍有关 [ 33 ]。 Schmitt等探讨研究突触素表达水平变化与学习记忆之间的关系发现，海马神经细胞变性坏死，随时间延长，坏死逐渐增多，突触素阳性产物表达明显减少，小鼠学习和记忆能力均下降；突触素敲除小鼠各种行为学测试均与正常小鼠存在明显差异 [ 34 ] [ 35 ]。 3.3. 丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号转导的影响 丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinases， MAPK)是细胞内信号传递的交汇点，对于细胞周期和基因表达具有重要调控作用，是重要的信号转导通路。p38MAPK是MAPK信号通路的重要成员，与VaD的发生发展密切相关。p38MAPK磷酸化后形成P-P38MAPK，产生一系列生物学效能，参与细胞增殖、分化，在炎性反应、休克、细胞凋亡等方面发挥重要作用，与脑缺血损伤及血管性痴呆的发生和发展有密切关 [ 36 ]。也有研究表明，MAPK信号与小胶质细胞的激活有关 [ 37 ]，也与胆碱能系统的功能障碍密切相关 [ 25 ]。 3.4. 氧化应激及神经元凋亡的影响 氧化应激导致的神经元损伤和凋亡，最终导致认知障碍，被认为是神经退行性疾病发生的其中一种机制 [ 38 ]。有研究通过评估VaD大鼠脑中抗氧化酶的水平来确定活性氧(ROS)的状态，即通过检测谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)，超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶等指标，结果显示以上指标均有显著升高(P < 0.001) [ 39 ]，提示氧化应激参与了VaD的发生。B淋巴细胞淋巴瘤(Bcl)-2家族，通过线粒体相关的信号通路调节细胞凋亡是目前研究神经元凋亡重要的因子 [ 40 ]。Bax是促凋亡因子，Bcl-2是抗凋亡因子，它们在细胞存活中起着非常重要的作用 [ 41 ]。细胞凋亡的调控作用，主要依赖Bax和Bcl-2的相互拮抗作用来实现的。已有研究发现，经2-VO法制备的VaD大鼠中，海马CA1区Bax蛋白过度表达，Bcl-2蛋白低表达 [ 42 ]。 3.5. 炎症反应 炎性细胞，例如小胶质细胞和白细胞通常在缺血状态下被激活。这些炎性细胞在大脑中积累会导致神经元损伤。小胶质细胞是脑中的主要炎性细胞，它的激活与神经炎症密切相关。Iba-1是活化的小胶质细胞的标志 [ 5 ]。许多研究发现，通过免疫组织化学检测VaD大鼠的脑，发现在白质区和海马区有Iba-1的表达。另外，活化的小胶质细胞可释放促炎性细胞因子，如肿瘤坏死因子(TNF-α)、白介素-1β (IL-1β)、白介素-6 (IL-6)，从而加重脑部炎症的发生 [ 43 ]。还有研究发现，脑缺血后，持续的炎症会加重神经元的损伤。在脑缺血后期，小胶质细胞会分化为两种相反的类型M1型(促炎型)和M2型(神经保护型)，经免疫荧光双重标记M1和M2后，发现海马CA1区的大多数小胶质细胞/巨噬细胞为促炎性M1型，抗炎性M2型很难检测到 [ 3 ]。因此，神经胶质细胞激活的减少与炎症和白质病变的预防有关。
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user: 4. 展望 目前，2-VO是较为常用的模拟VaD的建模方法，也是公认的可较好模拟VaD病理特征的一种模型，该方法操作简单，重复性好，可有效降低大鼠死亡率，对VaD疾病的研究具有重要意义。现有的研究表明该病的发生发展是多个因素共同作用的过程，不论是Aβ淀粉样蛋白沉积、Tau蛋白的过度磷酸化、兴奋性氨基酸毒性、神经炎症还是神经元凋亡，研究显示都将导致VaD的发生。然而这些可能的机制是单独作用还是协同作用导致了该疾病产生记忆障碍，需要我们继续研究。目前关于该疾病的模型建立，仍主要基于动物实验，离体细胞模型较少见，建议可采用海马区细胞建立记忆障碍模型，从细胞方面对该疾病的发病机制也进行研究，才能得出全面结论，进而为该病的诊断治疗提供有力依据。