浅静脉清晰成像对于透析患者动静脉内瘘术前手术路径规划和术中引导手术治疗等具有重要作用，对临床疾病的诊断和治疗具有重要作用。目前临床上常用的血管成像方法能够清晰地实现血管的成像，但对静脉血管网的成像效果难以满足临床需求。笔者利用临床获批的荧光染料吲哚菁绿（ICG）开展了前臂血管的近红外二区（NIR-II）荧光成像，结合人工智能算法获得分辨率更高的血管NIR-IIb荧光图像，更准确地描绘浅表细小血管的直径。在此基础上，笔者继续结合Fluent流体仿真模拟方法，辅助医生在术前判断主干引流静脉，并在术中结扎中选择主干引流静脉进行保留，对大侧枝引流静脉进行结扎，提高患者肾透析血液通路手术的成功率。利用荧光血管造影技术结合模拟方法引导肾透析血液通路手术将桡动脉接入头静脉，手术的早期通畅率为100%（8/8），而接受常规手术的对照组的早期通畅率为73.33%（11/15）。本研究验证了NIR-II荧光血管造影技术的安全性和有效性，并在此基础上进一步验证了荧光成像结合人工智能算法在肾透析血液通路手术中潜在的应用价值。

为了提高大空间γ辐射场全局计算效率，开展了全局减方差（Global Variance Reduction，GVR）方法在大空间γ辐射场计算中的应用研究。针对计数栅元/网格体积差异造成的过度分裂问题，引入体积修正因子修改全空间权窗参数。体积修正后的基于通量的GVR方法计算的全局品质因子（FOM_G）比直接模拟提高约39倍。针对非计数区计算耗时问题，提出了非计数区修正方法，使得FOM_G因子进一步提高40%。在引入体积和非计数区修正的基础上，在大空间γ辐射场计算中与基于粒子误差、权重、径迹、数目、能量、碰撞和通量的7种GVR方法进行对比。结果表明：7种GVR方法计算的FOM_G因子比直接模拟提高2~3个量级，基于误差的标准差σ降低2~3个量级；而基于权重的GVR方法计算的FOM_G因子比直接模拟提高2 304倍，在所有GVR方法中减方差效果最好。在基于通量的GVR方法中引入光滑因子SI后，模拟计算的权窗下限随SI增加而减小，FOM_G因子随SI的增加先增加后减小。当SI=0.8时，该方法计算的FOM_G因子最大，比直接模拟提高3 246倍。

黄饼材料中铀的准确定量是后续处理工艺选择的关键，文中在主动式多重性方法的基础上，提出了一种通过记录分析中子源诱发²³⁸U裂变信息，进行铀定量的方法。但由于黄饼材料自身存在中子自屏蔽效应以及含水量的差异，导致定量结果存在偏差。为了进一步提高定量准确性，使用MCNP（Monte Carlo N-Particle Transport）结合MATLAB程序优化选择了²⁴¹Am-Be源作为激发源；另外，通过对不同质量及含水量系列化样品的模拟发现：铀定量误差主要来自于泄漏增殖因子M_L与增殖因子M差距的不匹配。通过MCNP模拟获取M随铀质量变化规律的曲线后，根据样品净含量选择合适的增殖因子M，再根据二重计数率D进行定量计算，获得铀定量的相对误差小于5%；含水量的变化带来的中子自屏蔽效应对多重计数率影响较大，通过S₀/S_i与D₀/D_i的关系对二重计数率D进行修正后再进行计算，铀定量的相对误差能够控制在10%左右；该研究对中子多重性方法在黄饼生产与测量中的应用推广具有重要的参考价值。

Microwave-induced thermoacoustic imaging (MTI) has the advantages of high resolution, high contrast, non-ionization, and non-invasive. Recently, MTI was used in the field of breast cancer screening. In this paper, based on the finite element method (FEM) and COMSOL Multiphysics software, a three-dimensional breast cancer model suitable for exploring the MTI process is proposed to investigate the influence of Young’s modulus (YM) of breast cancer tissue on MTI. It is found that the process of electromagnetic heating and initial pressure generation of the entire breast tissue is earlier in time than the thermal expansion process. Besides, compared with normal breast tissue, tumor tissue has a greater temperature rise, displacement, and pressure rise. In particular, YM of the tumor is related to the speed of thermal expansion. In particular, the larger the YM of the tumor is, the higher the heating and contraction frequency is, and the greater the maximum pressure is. Different Young’s moduli correspond to different thermoacoustic signal spectra. In MTI, this study can be used to judge different degrees of breast cancer based on elastic imaging. In addition, this study is helpful in exploring the possibility of microwave-induced thermoacoustic elastic imaging (MTAE).

针对航空平台气动光学效应影响航空平台激光通信系统性能的问题，研究了航空器在不同飞行速度和海拔条件下，气动光学效应对激光通信系统通信光传输性能的影响。采用大涡模拟方法分别模拟了在不同飞行速度、海拔下激光通信系统周围的气动流场，计算得到流场的密度变化分布，并根据密度数据建立折射率场，采用龙格-库塔方法求解光束传播方程并进行光线追迹，计算并分析了通信光束经过气动流场后的全视场光程差分布和斯特列尔比。仿真计算结果表明：随着飞行速度的增大，流场密度的变化更为剧烈，光程差逐渐增大，斯特列尔比降低；在飞行速度相同的情况下，随着海拔的增加，流场密度波动减小，光程差减小，斯特列尔比有所提升。所研究成果对补偿机载激光通信过程中的气动光学效应产生的影响以及获得更好的通信质量具有一定指导意义。