近日，我校第九届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛终审决赛落下帷幕，共评选出特等奖作品8件，一等奖作品10件，二等奖作品15件，三等奖作品20件，优秀奖作品20件。为更好展示学生创新创业优秀成果，提升校园科技文化氛围，现将本届“挑战杯”优秀作品予以展示。

科技发明类特等奖作品

1.故事地图之“一带一路”

基于“一带一路”倡议自身传播度高，但民众对“一带一路”建设情况认知不足的现象，本发明以创意地图设计中的叙事性为理念，利用ArcMap制图技术、ArcGIS Online叙事性故事地图的制作技术和可视化技术，结合“一带一路”倡议的相关信息，制作以Swipe、Journal、Tour、Cascade为表达方式的Web端即用型故事地图，构建叙述“一带一路”倡议故事的一系列文化创意产品，以期提高民众对该倡议建设情况的认知程度，从而进一步推动“一带一路”的建设。

本发明共分为四个模块：“‘一带一路’之前世今生”对比西汉丝绸之路和现代陆上一带一路的差异，突出一带一路的历史变迁；“‘一带一路’之经济走廊” 叙述了大经济走廊的地理特点和具体信息；“‘一带一路’之漫游各国”和“‘一带一路’之各国经济情况”分别展示研究区风土人情和倡议提出前后5年左右各国经济变化情况。各模块构成的故事地图相辅相成，共同构筑了本发明“在地理信息背景下展现‘一带一路’故事”的核心价值。

“一带一路”之漫游各国

“一带一路”之各国经济情况

“一带一路”之前世今生

2.基于纳米磁感应加热建立斑马鱼卵细胞冷冻复苏新方法的研究

卵细胞冷冻保存对于家畜品种改良、珍稀动物保护及繁育都有重要作用。斑马鱼卵细胞的冷冻可采用玻璃化冷冻方式，但成功复苏卵细胞则需要均匀快热，以防止复温相结晶、复温过程对流加热不均匀、升温过程中再结晶以及热驱动产生的热应力使细胞裂缝的问题。针对这些问题，本团队提出利用磁性纳米颗粒在交变磁场的磁热感应，建立一种新的冷冻斑马鱼卵细胞复苏方法。具体而言，将高热转换效率的磁性纳米材料均匀分散到鱼卵细胞冷冻保护剂中，再于液氮中将斑马鱼卵细胞快速进行玻璃化冷冻，得到冷冻斑马鱼卵细胞。在进行复苏时，运用外加交变磁场使磁性纳米粒子磁感应产热，通过控制磁场的强度和时间快速均匀地实现冷冻斑马鱼卵细胞的复苏，通过对复苏后鱼卵细胞的活性检测，来优化和评价磁热复苏体系。实验结果证明，复苏后的卵细胞活性良好。基于纳米磁感应复苏玻璃化冷细胞的技术可以应用于斑马鱼卵细胞的保存，并且对于其他动物卵细胞有作用可能性。

斑马鱼

玻璃化冷冻

冷冻机制

3.基于深度学习的心血管斑块检测系统

冠状动脉疾病是引起急性心肌梗死和缺血性心肌病的首要原因，此类疾病的治疗方案主要根据不同的动脉粥样硬化斑块类型来制定。因此，对冠状动脉斑块类型的检测和分类对于冠状动脉疾病的治疗至关重要。本项目针对血管分割、斑块识别等方面存在的挑战性问题，开展了基于深度学习的冠脉斑块自动识别与分类方法研究。

为了解决三维冠状动脉血管网络的分割中存在的重难点问题，本项目首先采用统计形状模型完成了心脏与周围大血管以及脏器的分割，接着使用融合先验知识的图割方法从心肌及冠状静脉中分割出冠状动脉血管网络，实现对冠状动脉血管网络的三维准确快速分割。

针对复杂冠脉斑块识别中存在的难点，项目开展了基于深度卷积网络的血管斑块识别与分类方法的研究。沿着血管中心线对冠状动脉血管网络进行预处理，生成拉直的多平面重整图像，并在每个中心点上生成一个立方体，针对每个三维立方体图像一个深度卷积网络，完成每个斑块立方体的特征提取，将每一个斑块所跨越的所有中心点得到的特征序列输入一个循环神经网络，实现对复杂血管斑块的准确探测与分类。

心脏解剖图（红色的血管为冠状动脉，蓝色的为冠状静脉）

血管的拉直的多平面重整图像示意图（箭头处为钙化斑块）

统一形状模型算法流程图

基本流程图