L波段三维ESR成像系统的研制(Ⅰ)——L波段ESR成像的磁场及三维梯度磁场系统

研究并实现了L波段电子自旋共振三维成像 ( 3D EPRI)专用的三维梯度磁场系统 ,主磁场及扫描磁场系统以及相应的驱动控制系统 .梯度场线圈采用在铜板上用电切割方法加工的平板式线圈 ,避免了用铜导线绕制线圈体积较大的缺点 ,从而缩小了主磁场的体积和极间距 .梯度场强度在三维方向上均达到 2 0 0mT/m ,驱动电流为 2 0A .三维空间线性度均优于5 % ;线性区域大于直径 42mm的球形空间 .两磁极间距离为 63mm ,可以容纳通常体积的L波段谐振腔 .主磁场和扫描场线圈固定在同一轭铁架上 .它们可分别产生 1 .6～ 96mT和 0 .2～ 1 6mT的线性变化磁场 .5组磁场线圈 (包括主磁场 ,扫描磁场和三维梯度磁场 )分别由 5台独立的恒流驱动电源控制驱动 .电源通过数据接口由计算机控制 .初步成像实验证明本工作所建立的磁场和梯度磁场系统可以用于EPRI实验 .

三维梯度功能材料层间力学模型与应力分析

本文对非均质耐热梯度功能材料 (FGM)层间的结构与性能进行了研究。通过对陶瓷 -金属 FGM的宏、细观结构分析 ,建立了其层间三维力学模型 ,导出了应力分析方程。本方法的确定不仅可以指导 FGM的成分、组织和结构设计 ,而且还可以加速 FGM实用化的进程 ,通过典型的算例数值分析 。

数控真三维梯度加载模型试验系统的研制及应用

为模拟深部地下洞室所处的非均匀三维地应力状态,研制了一种大型数控真三维梯度非均匀加载模型试验系统。该系统包括梯度非均匀加载装置、加载反力装置和数控加压系统。梯度非均匀加载装置分为6个加载面,其加载量值由其所处模型位置决定,并由数控加压系统控制施加。数控加压系统采用人机交互系统控制加载,实现模型加载过程的自动化、可视化和智能化。该系统能模拟真三维非均匀的真实地应力状态,并可据此研究深部地下洞室围岩的非线性变形特征,进而可更合理地评价地下洞室围岩的稳定性。将该系统应用于注采气压变化条件下的盐岩地下储气库稳定性模型实验,成功获得了在不同稳压阶段及不同注采气速率下的围岩变形收敛规律,发现了低压与稳压时间过长对储库稳定性的不良影响;得到了储气库安全运营的最低限制(4 MPa)。通过实验表明,该系统能真实有效模拟围岩应力状态,控制直观方便,可广泛应用于深部洞室大型地质力学模型实验中。

三维梯度回波增强MRA对脑巨大动脉瘤的应用价值

目的 评价三维梯度回波 ( 3D SPGR)增强MRA对颅脑巨大动脉瘤的应用价值。材料与方法 16例共 18个巨大动脉瘤 ,包括颈内动脉虹吸部 10个 ,椎动脉 4个 ,基底动脉 1个 ,大脑前动脉 1个 ,前交通动脉 1个 ,后交通动脉 1个。MR机为GE 1.5T超导型及相应工作站。增强 3D SPGR轴位扫描后 ,进行矢、冠、斜位等多平面重建 (multiplannerreconstruction ,MPR) ,并与传统 3D TOF法MRA进行对比。结果 3D SPGR增强MRA及MPR能较好地显示动脉瘤的真实大小及瘤内成分 ,显示动脉瘤颈及其与载瘤动脉的关系 ,还能明确动脉瘤与周围神经血管及脑实质等结构的关系。结论 3D SPGR增强MRA对颅脑巨大动脉瘤有较大的应用价值 ,更优于传统MRA。

三维梯度结构增强体的设计与织造

文章运用梯度结构的设计思想 。

三维梯度组织机织防刺织物的织造工艺设计

本文采用超高分子量聚乙烯长丝作为织造原料,开发出了三维梯度组织机织防刺织物,较系统地讨论了其组织结构、上机工艺的设计原理,提出了上机织造时的注意事项。实验结果表明:三维梯度组织机织防刺织物紧密厚实,结构合理,以最少的原料达到较好的防刺效果,但上机较为复杂,织造效率较低。

颅脑三维梯度回波成像技术探讨

探讨三维稳态破坏性梯度回返采集 (three- dim ensional spoiled gradient recalled acquisition in steady state,3D- SPGR)在颅脑疾病中的应用价值与技术。采用 GE1.5 T扫描机 ,对 117例病变增强后行二维自旋回波 (2 D- SE) T1WI及 3D- SPGR轴位扫描进行对比分析。结果发现 :3D- SPGR的最佳成像参数为 TR 14～ 15 ms,TE 3.1～ 3.4m s,翻转角 30°。提示在颅脑疾病增强检查中 ,3D- SPGR具有许多 2 D- SE T1WI无法比拟的优越性 ,有取代 2 D- SE T1WI的可能。

实测航磁ΔT三维梯度与由ΔT数据换算的三维梯度数据的异同

文章通过实测航磁ΔT三维梯度数据与与由航磁ΔT换算出的三维梯度数据的比较,找出其差异,并解释了引起差异的原因。得出在我国目前技术条件下,在需要用航磁ΔT三维梯度数据时,只需实测航磁ΔT的横向水平梯度,其余2个方向梯度值可用由ΔT值换算得出,即可达到解释要求。

三维梯度组织机织防剌织物

采用超高分子量聚乙烯长丝作为织造原料,开发出了三维梯度组织机织防刺织物,较系统地讨论了其组织结构、上机工艺的设计原理,提出了上机织造时的注意事项。实验结果表明:三维梯度组织机织防刺织物紧密厚实、结构合理,以最少的原料达到较好的防刺效果,但上机较为复杂,织造效率较低。

基于三维梯度幅值的CT图像体绘制

为了在CT影像体绘制过程中保持感兴趣区域三维空间的局部形状特征,提出了一种基于三维梯度幅值的传递函数设计方法:利用边缘提取和去噪分割等处理得到感兴趣区域的完整边缘结构,计算体数据中图像序列像素点到边缘处的距离,以此距离值纳入Kindlmann的传递函数生成框架,得到新的传递。与Kindlmann提出的半自动传递函数生成算法进行体绘制对比实验,结果表明:原始方法对图像噪声敏感等问题得到明显改善,能有效突显出感兴趣的区域。

三维梯度回波Dixon水脂分离序列在产前一周预测胎儿体重中的价值

目的探讨三维梯度回波Dixon水脂分离序列在产前1周预测胎儿体重的价值。方法随机搜集2020年3月至8月本院行MRI检查后1周内分娩的胎儿数据。所有胎儿分娩前1周内均行三维梯度回波Dixon水脂分离序列扫描,把原始图像数据导入星云IX工作站,选择同相位图像进行胎儿分割及三维重组并计算体积,采用Baker方程预测胎儿出生体重,计算预测值与出生体重的误差。结果共纳入23例胎儿数据分析,MRI预测胎儿体重与出生体重的相关性显著(r=0.987,P<0.05);MRI预测胎儿体重与出生体重的平均相对误差为3.98%,相对误差小于5%、10%的比例分别为78%、96%,绝对误差小于100 g、250 g的比例分别为43%、91%;MRI预测体重与出生体重具有较好的一致性,Bland-Altman图示96%的点在95%一致性界限内。结论运用单次屏气三维梯度回波Dixon水脂分离技术预测胎儿体重是可行的,而且扫描时间短,孕妇一次屏气即可完成扫描,能快速、有效地预测胎儿体重。

3.0 T MRI三维多回波恢复梯度回波序列应用于肩袖成像的图像质量分析

目的:探讨3.0 T MRI三维多回波恢复梯度回波序列(3D_MERGE)与肩关节常规序列肩袖图像质量间的差异。方法:2019年6月至2019年8月于昆山市中医医院招募40名健康志愿者完成肩关节MRI常规序列及3D_MERGE序列成像。3D_MERGE序列于冠状位采集并作与常规序列同扫描方位(轴位、斜冠位、斜矢位)和肩袖肌腱长轴位的后处理重建。两观察者分别对两种序列所获图像进行图像质量主观评分;比较各年龄组两观察者对两种序列图像质量的主观评分间的差异和两观察者图像质量主观评分间的一致性。分析两种序列图像质量主观评分均值间的差异;分析3D_MERGE序列图像在肩袖各组成肌腱[冈上肌肌腱(SST)、冈下肌肌腱(IST)、肩胛下肌肌腱(SCT)和小圆肌肌腱(TMT)]图像质量主观评分均值间的差异。图像质量的客观评价以SST为参考,计算信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR)并进行比较分析。结果:(1)两观察者对3D_MERGE序列和常规序列图像质量主观评分在各年龄组间差异均无统计学意义(t=-0.894~0.284,均P>0.05);(2)两观察者一致性比较:3D_MERGE序列和常规序列一致性均强(κ值均>0.80,均P<0.05);(3)3D_MERGE序列图像质量主观评分的均值均高于常规序列(均P<0.05);(4)3D_MERGE序列肩袖图像质量主观评分比较:(1)SST,长轴位和斜冠位高于轴位和斜矢位(均P<0.05);(2)IST,斜矢位高于轴位和斜冠位(均P<0.05);(3)SCT,长轴位、斜矢位和轴位均高于斜冠位(均P<0.05);(4)TMT,长轴位、斜矢位、轴位和斜冠位间差异无统计学意义(P=0.140);(5)3D_MERGE序列肩袖肌腱SNR及相关CNR均高于常规序列的对应值(均P<0.05)。结论:3D_MERGE序列肩袖图像质量评价在两观察者间的一致性强,主、客观图像质量均优于常规序列,可用于肩袖MR成像。

复杂约束三维功能梯度输流管道稳定性和临界流速分析

针对输流管道在恶劣的动力学环境所受到多方向载荷所引起的管道结构失效或破坏等问题,提出一种新型三维功能梯度材料构造输流管道来提升管道的载荷忍耐力。基于欧拉伯努利梁理论,考虑流体和管道的耦合关系,利用哈密顿变分原理建立复杂约束下三维功能梯度输流管道的运动微分方程。利用微分求积法求解,分析流体流速提升所引起的三维功能梯度输流管道振动的固有频率变化,当第一阶固有频率首次降低为0系统失稳,所对应的流体流速被确定为系统的临界流速。研究复杂约束线性和扭转弹簧刚度、轴向、径向和环向功能梯度指数等物理参数对输流管道振动频率和临界流速的影响。研究结果表明:当流速较小时,增加轴向功能梯度指数和降低径向和环向功能梯度指数会降低系统的基频和提高系统的临界流速;而当流速较大时,系统的基频随着三维功能梯度指数的变化会展现相反的趋势。增大三维功能梯度指数能降低系统的第二阶固有频率。这说明通过调节复杂约束和三维功能梯度参数能够实现对输流管道稳定性的调控。

三维快速扰相梯度回波技术在膝关节软骨病变中的应用

目的 :探讨三维快速扰相梯度回波 (3DFSPGR)技术在膝关节软骨病变检查中的应用。方法 :疑为膝关节软骨病变的患者共 6 0例 ,常规行MR的SET1、FSET2 /PD、3DFGRE及 3DFSPGR扫描。结果 :在膝关节软骨病变检查的众多序列 (SET1、FSET2 /PD、3DFGRE及 3DFSPGR)中 3DFSPGR序列图像的关节软骨显示清晰、图像的组织分辨力高、病变的检出率达 95 % ,且扫描时间短 ,既可显示出软骨的内部多层结构及病变 ,又可显示软骨表面改变。结论

三维脂肪抑制快速毁损梯度回波序列对髌股关节软骨病变的评价

目的 评价三维脂肪抑制快速毁损梯度回波序列 (3DFS FSPGR)对髌股关节软骨病变的诊断能力。方法 5例尸体膝关节 ,对 1例髌股关节用不同参数的 3DFS FSPGR序列轴位扫描 ,找出软骨 /液体和软骨 /骨髓对比噪声比最佳的参数。用该参数的 3DFS FSPGR序列扫描另外 4例髌股关节。所有髌股关节均另外作 3DFS SPGR序列扫描。用双盲法对髌股关节的大体标本和MRI进行软骨病变的评价 ,计算每种序列诊断髌股关节软骨病变的敏感性、特异性和总符合率。结果 3DFS FSPGR序列扫描时间为 1分 3 2秒 ,其诊断髌股关节软骨病变的敏感性、特异性和总符合率为 92 %、71%和85 % ;3DFS SPGR序列扫描时间为 4分 5 5秒 ,其诊断髌股关节软骨病变的敏感性、特异性和总符合率为 92 %、86%和90 %。结论 3DFS FSPGR序列对软骨病变的诊断能力与 3DFS SPGR相当 ,但扫描时间仅约为其 1/ 3。

含油气球冠模型三维重力归一化总梯度场特征

重力归一化总梯度的三维计算中,将圆滑滤波因子分别引入向下延拓和导数换算响应因子中,推导了其计算公式及数值实现过程,同时给出了具体的计算步骤;对含油气球冠模型的三维归一化总梯度场特征进行了分析与研究。研究结果表明,对于含油气球冠模型来说,不同于均匀球冠模型在各个深度的切平面等值线图中表现出单峰异常的特征,其三维归一化总梯度场的特征表现为:无论在过中心剖面的等值线图还是在某个深度的切片图中,只有当截止频率取值适当时才可以表现出"两高夹一低"的典型储油气藏标志特征,若取值不当,其表现出来的特征与均匀球冠模型相似。此外,归一化总梯度场等值线图中出现"两高夹一低"的位置,往往是含油气球冠所在位置和深度。

基于交叉梯度约束的重力、磁法和大地电磁三维联合反演

为了降低单一地球物理方法反演的多解性及受噪声的影响程度,本文围绕重力、磁法和大地电磁法开展了三维联合反演的研究.重、磁采用基于对数障碍法的正则化反演算法,大地电磁使用limited-memory BroydenFletcher-Goldfarb-Shanno(L-BFGS)反演算法,引入交叉梯度函数实现了三种物性结构的相互耦合,最终开发出一套重磁电三维联合反演算法,并实现MPI并行加速计算.通过理论模型算例验证了算法的准确性,结果表明:不论是单棱柱体模型还是组合棱柱体模型,联合反演结果相较单独反演对于异常体的空间形态刻画以及物性数值恢复具有较好的提升;单棱柱体模型算例使得异常体的物性参数(密度、磁化率和电阻率)更加接近于真实的物性参数;组合棱柱体模型的联合反演结果不仅仅消除了围岩物性参数的假异常,而且还增强了异常体边界结构的恢复程度.

三维时间飞跃-扰相梯度回波在伽玛刀治疗原发性三叉神经痛中的定位价值

目的探讨平扫三维时间飞跃-扰相梯度回波(three-dimensional time-of-flight spoiled gradient recalled acquisition in the steady-state,3D TOF-SPGR)在伽玛刀治疗原发性三叉神经痛中的定位价值。方法将60例原发性三叉神经痛的病人,随机分成两组:试验组(平扫3D TOF-SPGR)与对照组(增强3D TOF-SPGR),每组30例。分别行平扫3D TOF-SPGR与增强3D TOF-SPGR检查并进行伽玛刀术前定位。结果在伽玛刀治疗原发性三叉神经痛中,平扫3D TOF-SPGR与增强3D TOF-SPGR的术前定位效果一致,差异无统计学意义(P>0.05)。结论平扫3D TOF-SPGR定位在原发性三叉神经痛的伽玛刀治疗中经济实用,有效率高,无需行增强扫描,对提供术前评估和指导治疗有重要意义。

MRI三维扰相梯度回波序列在膝关节软骨损伤中的诊断价值

目的探讨三维扰相梯度回波(3D GRE)序列在膝关节软骨损伤中的价值,通过观察分析软骨的信号强度、厚度及形态的变化等,为早期发现关节软骨损伤提供诊断依据。方法收集200例18-60岁患者膝关节MRI成像资料,按年龄分为18-40岁、41-60岁两组。常规行T1WI、T2WI、水脂分离技术(WFS)及三维扰相梯度回波成像(3D GRE)序列进行膝关节软骨MRI成像,且在MRI 3D GRE序列矢状位上测量膝关节内外侧关节面上下及髌软骨最厚处共5点关节软骨厚度,应用SPSS 19.0统计学软件对结果进行统计分析,均以P<0.05为差异有统计学意义。结果在膝关节软骨病变检查中,三维扰相梯度回波(3D GRE)序列图像显示软骨的信号强度、厚度及形态变化最清晰,且图像的组织分辨率最高。结论三维扰相梯度回波(3D GRE)序列技术是目前MRI检查膝关节软骨病变中最好的技术,软骨损伤越严重,软骨厚度越薄,并且可以减少漏诊、误诊。