针对现有的轴流式血泵存在一定的结构缺陷,导致性能不足和血液相容性差等问题,提出以一种泵机一体化的轴流式血泵为研究对象,利用计算流体力学方法,对其几何结构进行优化改进.同时研究不同运行参数对该血泵性能的影响,并与实验的数据进行比较,确定最佳的运行参数.本研究对该血泵的流场特性进行全面的分析,进一步揭示其内部的流动规律,并采用DPM方法模拟血液中红细胞的流动行为及其受剪切应力的情况,完成对该血泵的血液相容性的评估.研究表明,新型的血泵在扬程方面表现出良好的性能.在转速为9000 r/min、流量为6.24 L/min的最佳工况下,血泵的扬程比原结构提升16%,效率达到25%,能够满足大部分人的生理需求.此外血泵内大部分区域的压力梯度和速度梯度都比较均匀,内部流场情况比较稳定,能够有效避免溶血现象的发生.本研究优化改进的血泵能在确保高性能和良好的流场特性的同时具备较好的血液相容性,可为轴流式血泵的结构优化和改进提供重要的参考依据.

目的 研发脑科学科研磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)质量控制系统,探讨其在日常质量控制管理中的应用价值.方法 在2020年9月至2022年3月期间对西门子Verio磁共振采集50次水模质量控制数据,计算主磁场(B0场)不均匀性、信噪比、图像均匀度、奈奎斯特伪影、几何畸变、弥散各向异性分数、功能磁共振成像(Functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)波动和漂移百分比、fMRI信号波动噪声比、fMRI频谱分析.结果 数据可自动经由软件计算以图表的形式呈现,除了2021年9月10日(梯度线圈损坏)与2022年1月14日(32通道线圈损坏)出现两次明显异常波动,各参数在质控周期内均以相对稳定的数值在合理范围内上下波动.通过对设备长期的质控,设立基线,一旦发现异常,及时分析报修处理,比较设备维修前后差异,保证设备处于正常稳定状态.结论 该质量控制系统能直观、有效地对MRI设备进行日常质量控制,及时发现故障,锁定方向,保证MRI设备正常运行,为磁共振弥散张量成像和fMRI实验数据质量提供保障.

利用磁共振成像技术研究非人灵长类动物的脑功能网络及其高级认知功能是神经科学发展的重要方向.然而,非人灵长类动物颅骨的几何特征会造成局部磁场不均匀,严重影响成像质量.本文采用3.0 T临床磁共振扫描仪,对基于场图的梯度匀场序列进行适当的参数优化(包括提高场图空间分辨率、缩小匀场范围),并与常规匀场方式对比,分别扫描了磁共振专用体模及非人灵长类动物大脑.通过基于梯度回波的相位图差值进行匀场效果的定性判断,并借助共振峰半高宽进行匀场效果的定量评估.结果表明,匀场序列经参数优化后,水模匀场区域内的自由感应衰减曲线半高宽降低超过34% (P<0.001),磁场均匀性提高,而非人灵长类动物活体实验的图像几何畸变得到显著改善.因此,经过优化后的匀场序列能够有效提高匀场质量,减小由于磁场不均匀导致的几何畸变,从而满足非人灵长类动物脑功能成像的匀场需要.

T2*WI成像是心脏磁共振(CMR)成像的新技术之一,与T2弛豫通过自旋回波采集信号的方式不同,T2*驰豫是通过梯度回波来采集信号.心脏T2*WI序列对磁场的均匀性要求高,对微小的影响磁场均匀性的改变都能敏感的检测,明显提高微小病变的检出率.另一方面,通过测量T2*值可以间接反映组织生化成分的变化,不仅可以用作某些疾病的早期诊断,更能用于某些疾病的定量诊断.本文综述心脏T2*WI序列成像的原理、在心肌病变中的临床应用价值及其的优势与不足.

传统的磁共振成像设备系统庞大笨重、价格昂贵、检查噪声大、摆位困难等,因此限制其普及应用,而低场可移动式磁共振成像设备可以克服这些缺点.传统核磁共振成像采取大磁体包围小样品的模式,对高度均匀磁场环境(＜5×10-6/40 mm DSV)中的样品进行成像,相应的硬件设计和许可技术相对都比较成熟和完善.开放式核磁共振成像系统基于极度不均匀的磁场条件(＞1 000×10-6/mm DSV),相关的硬件设计、成像技术与传统的核磁共振成像系统差距很大,难度也急剧增加.全面论述低场开放式磁共振成像技术的起源、发展、关键技术,包括磁体、射频线圈、梯度线圈等硬件和射频脉冲设计、成像序列、图像后处理等方法,旨在为可移动式核磁共振成像设备的研发抛砖引玉.

自从临床引入MRI技术以来,胸部成像一直是阻碍其应用最大的挑战之一,这是由于肺部自身质子密度低、磁敏感性不均匀、生理运动伪影等因素限制了其应用.近年来,随着在高场强梯度场、快速成像,并行采集和相控阵线圈等技术的不断发展,使 MRI 在肺部检查的应用成为可能.另外,MRI 功能成像也表现出广阔的前景,其不仅提供病灶形态方面的信息,也逐渐提供肺功能、生理学和病理生理学信息,特别是扩散加权成像(diffusion-weighted imaging,DWI),它是目前唯一能对活体组织中水分子定量评估的一种功能成像方法,具有无辐射、无创、无对比剂的优势,并且能够对组织微结构改变提供量化的指标,使其在肺癌的诊断、分期等方面表现出巨大优势及广阔前景.因此,本文主要就DWI在这2 方面的最新进展来进行综述.

目的:研究永磁微型核磁共振成像系统双平面梯度线圈产生梯度磁场的最大线性偏离与电流密度函数展开阶数、线圈的最大半径、双平面线圈间距及目标场点数等参数的关系.方法:根据改进的目标场法,利用Matlab仿真设计双平面梯度线圈,然后利用控制变量法,分别模拟计算出各个参数在不同取值情况下梯度磁场的最大线性偏离值,最后对得到的数据进行分析.结果:利用上述方法,获得了最大线性偏离值随着横、纵向梯度线圈中各个参数的改变而分别产生不同程度的变化.结论:通过对以上参数的合理取值可以获得满足梯度线性度和制造工艺的梯度线圈.另外,此研究也可推广到永磁MRI系统双平面匀场线圈.

MRI 和MRS 都依赖于均匀的静磁场 B0且假定B0恒定不变. 根据Larmor方程,质子自旋进动频率与静磁场B0成正比,施加成像梯度场引起的频率偏移与自旋空间位置线性相关. B0不均匀性可导致空间失真或图像变形. 对于MRS,B0不均匀性则可导致谱线变宽. 因此匀场对于MRI而言非常重要. 除静磁场B0外,质子自旋还受组织、解剖结构或病理变化感应的内部磁场的影响, 如空气、出血、金属植入物等.

动脉瘤日益受到广泛关注,介入术成为动脉瘤的理想化治疗方法,但现实临床实践缺少理论支撑,所以数值模拟成为研究动脉瘤血流动力学参数的关键技术.为了研究动脉瘤的血液动力特性,进而探讨不同参数对动脉瘤的血液动力学特性影响因素,本研究基于1例个体化动脉瘤的影像数据,通过影像提取的方法建立了个体化动脉瘤模型,并根据双向流固耦合的方法进行血流场分析(流线,壁面变形分布,壁面剪切力分布).通过数值分析结果表明,在一个心动周期的不同时刻动脉瘤瘤腔内的涡流强度先增强再减弱并在0.1 s达到最强.动脉瘤壁面的壁面切应力(wall shear stress,wss)的分布也随着时间的变化,同样在0.1 s时刻壁面WSS分布梯度较大,到0.22 s时刻以及后各个时刻达到均匀无梯度分布.而从壁面变形来看,一个心动周期前0.3 s时刻动脉瘤壁的最大变形位置均为瘤顶处并呈现由小到大再到小的变化(0.1 s时刻达到最大变形量),0.3 s时刻的最大变形量位置发生改变,为瘤颈中间部位,但变形量很小为0.01 mm.

目的:探索中医传统灸法温和灸和雀啄灸治疗过程中的温度场分布和变化规律.方法:选取健康受试者6名,分别予足三里穴温和灸和雀啄灸,时间为25 min,采用红外热成像仪监测足三里穴施灸过程中的温度场分布,并采用仿真测温仪监测模拟皮层施灸过程中的温度场分布,观察温和灸和雀啄灸第20 min时模拟皮层和受试者足三里穴产生的温度场分布,并选取距离施灸中心半径0.7、2.1、3.5 cm的温度值,比较模拟皮层和足三里穴在不同悬起灸法下的温度场分布特点和变化规律.结果:温和灸和雀啄灸20 min时,足三里穴的温度场皆为以施灸点为中心、温度向四周方向递减的曲面图;模拟皮层的温度场与足三里穴施灸所形成的温度场特点一致;温和灸形成的温度场沿纵向的温度梯度分布均匀;雀啄灸温度场的纵向温度则相差悬殊,其最高温度和平均温度均较温和灸高,且第1次到达峰值时间比温和灸短;在足三里施灸实验的非施灸区域存在热量传递.结论:仿真测温仪和足三里穴在悬起灸法下产生的温度场存在距离特征,但雀啄灸较温和灸对施灸中心的温热刺激作用更明显,产生温热刺激的区域比温和灸更集中;悬起灸产生的辐射能量在皮肤组织中散射衰减,导致温度场存在一定的温度梯度;艾灸产生的温热刺激在皮肤表层中有温通效应.