近日，我校第九屆“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽終審決賽落下帷幕，共評選出特等獎作品8件，一等獎作品10件，二等獎作品15件，三等獎作品20件，優秀獎作品20件。為更好展示學生創新創業優秀成果，提升校園科技文化氛圍，現将本屆“挑戰杯”優秀作品予以展示。

科技發明類特等獎作品

      1.故事地圖之“一帶一路”

       基于“一帶一路”倡議自身傳播度高，但民衆對“一帶一路”建設情況認知不足的現象，本發明以創意地圖設計中的叙事性為理念，利用ArcMap制圖技術、ArcGIS Online叙事性故事地圖的制作技術和可視化技術，結合“一帶一路”倡議的相關信息，制作以Swipe、Journal、Tour、Cascade為表達方式的Web端即用型故事地圖，構建叙述“一帶一路”倡議故事的一系列文化創意産品，以期提高民衆對該倡議建設情況的認知程度，從而進一步推動“一帶一路”的建設。

       本發明共分為四個模塊：“‘一帶一路’之前世今生”對比西漢絲綢之路和現代陸上一帶一路的差異，突出一帶一路的曆史變遷；“‘一帶一路’之經濟走廊” 叙述了大經濟走廊的地理特點和具體信息；“‘一帶一路’之漫遊各國”和“‘一帶一路’之各國經濟情況”分别展示研究區風土人情和倡議提出前後5年左右各國經濟變化情況。各模塊構成的故事地圖相輔相成，共同構築了本發明“在地理信息背景下展現‘一帶一路’故事”的核心價值。

“一帶一路”之漫遊各國

“一帶一路”之各國經濟情況

“一帶一路”之前世今生

      2.基于納米磁感應加熱建立斑馬魚卵細胞冷凍複蘇新方法的研究

       卵細胞冷凍保存對于家畜品種改良、珍稀動物保護及繁育都有重要作用。斑馬魚卵細胞的冷凍可采用玻璃化冷凍方式，但成功複蘇卵細胞則需要均勻快熱，以防止複溫相結晶、複溫過程對流加熱不均勻、升溫過程中再結晶以及熱驅動産生的熱應力使細胞裂縫的問題。針對這些問題，本團隊提出利用磁性納米顆粒在交變磁場的磁熱感應，建立一種新的冷凍斑馬魚卵細胞複蘇方法。具體而言，将高熱轉換效率的磁性納米材料均勻分散到魚卵細胞冷凍保護劑中，再于液氮中将斑馬魚卵細胞快速進行玻璃化冷凍，得到冷凍斑馬魚卵細胞。在進行複蘇時，運用外加交變磁場使磁性納米粒子磁感應産熱，通過控制磁場的強度和時間快速均勻地實現冷凍斑馬魚卵細胞的複蘇，通過對複蘇後魚卵細胞的活性檢測，來優化和評價磁熱複蘇體系。實驗結果證明，複蘇後的卵細胞活性良好。基于納米磁感應複蘇玻璃化冷細胞的技術可以應用于斑馬魚卵細胞的保存，并且對于其他動物卵細胞有作用可能性。

斑馬魚

玻璃化冷凍

冷凍機制

      3.基于深度學習的心血管斑塊檢測系統

       冠狀動脈疾病是引起急性心肌梗死和缺血性心肌病的首要原因，此類疾病的治療方案主要根據不同的動脈粥樣硬化斑塊類型來制定。因此，對冠狀動脈斑塊類型的檢測和分類對于冠狀動脈疾病的治療至關重要。本項目針對血管分割、斑塊識别等方面存在的挑戰性問題，開展了基于深度學習的冠脈斑塊自動識别與分類方法研究。

       為了解決三維冠狀動脈血管網絡的分割中存在的重難點問題，本項目首先采用統計形狀模型完成了心髒與周圍大血管以及髒器的分割，接着使用融合先驗知識的圖割方法從心肌及冠狀靜脈中分割出冠狀動脈血管網絡，實現對冠狀動脈血管網絡的三維準确快速分割。

       針對複雜冠脈斑塊識别中存在的難點，項目開展了基于深度卷積網絡的血管斑塊識别與分類方法的研究。沿着血管中心線對冠狀動脈血管網絡進行預處理，生成拉直的多平面重整圖像，并在每個中心點上生成一個立方體，針對每個三維立方體圖像一個深度卷積網絡，完成每個斑塊立方體的特征提取，将每一個斑塊所跨越的所有中心點得到的特征序列輸入一個循環神經網絡，實現對複雜血管斑塊的準确探測與分類。

心髒解剖圖（紅色的血管為冠狀動脈，藍色的為冠狀靜脈）

血管的拉直的多平面重整圖像示意圖（箭頭處為鈣化斑塊）

統一形狀模型算法流程圖

基本流程圖