由水分子扩散张量计算脑组织电导率张量的新方法

脑组织电导率在脑电/磁研究中是一个重要参数。为了获取脑组织电导率,本研究利用扩散张量成像(DTI)技术,从电化学角度出发,提出了基于Stokes-Einstein与Nernst-Einstein方程的计算脑组织电导率的一种新方法,以三个正交方向上的电导率作为不同脑组织的电导率张量特征值。在人体头部DTI数据上进行计算,并与不同脑组织(白质、灰质、脑脊液)的经验电脑率值进行了对比,发现扩散各向异性越严重的组织,其电导率张量特征值偏离经验值越远,进一步证明了在脑电/磁计算中要考虑脑组织电导率各向异性的必要性。所提出的方法,基于扩散张量,考虑脑液体中各种离子浓度等因素,为获取脑组织各向异性电导率分布提供了一种新的有效途径。

电导率张量测量及仪器设计

岩石电各向异性以电导率张量表征,实验室中多采用四极法与六极法测得岩石电导率,但难以一次实验完全获得电导率张量的9个分量,若多次实验易造成较大的测量误差.为此本文基于文献研究成果,针对方样岩芯设计电导率张量测量仪,该方案也适用于柱塞岩芯.通过氮气驱替完全水饱的岩芯,温控系统和围压控制系统控制岩芯夹持器内部的温度和压力,可运用上位机控制电极测量不同含水饱和度时岩芯电导率张量的9个分量.该仪器亦可用于柱塞岩芯的岩电实验,通过测得的电导率数据,确定阿尔奇公式的未知系数.通过理论与实验数据分析,验证了该电导率张量测量仪设计方案的可行性.

基于DTI的脑白质电导率张量计算模型比较研究

目的研究脑白质电导率与水分子扩散系数之间的关系,解决脑白质各向异性电导率张量计算模型存在的问题。方法从电化学角度出发,引入结构系数,推导脑白质电导率与水分子扩散系数之间的关系;以实验得到的扩散张量数据为基础,计算了线性关系模型、体积约束模型和电化学模型的脑白质电导率张量值,并对计算结果进行了分析和比较。结果证明了白质电导率与水分子扩散系数之间的线性关系。以线性关系模型为基础,比较了上述三种模型计算结果的相对误差,发现计算结果有较大的差异。结论线性关系模型和电化学模型的计算结果相对可信。由于电化学模型只考虑了主要离子的影响,致使计算电导率存在误差。本文通过引入结构系数,提高了电化学模型计算电导率张量的精度。

基于扩散张量成像利用一阶有限元方法计算脑白质各向异性电导率对脑电位分布的影响

目的研究脑白质各向异性电导率对头皮电位分布的影响。方法把由扩散张量成像得到的水分子扩散张量采用体积约束规则计算出白质组织的电导率张量,并根据成像的空间信息建立了包括头皮、颅骨、灰质、脑脊液及白质5种组织的真实头的有限元模型。基于此模型,推导了各向异性电导率脑电正问题的一阶有限元数值算法。最后,采用电流偶极子模型计算头皮电位分布。结果脑白质各向异性电导率对头皮电位分布有一定的影响,径切比越大,影响越大;左右分布偶极子比上下分布的影响要大。结论脑电研究中,白质电导率的各向异性为一不可忽略的因素。

电导率各向异性金属薄板感应式磁声图像的仿真

为了给金属薄板感应式磁声(MAT-MI)成像算法的研究提供数据源,提出一种电导率各向异性金属薄板表面MAT-MI图像的数值仿真方法。建立含缺陷的电导率各向异性金属薄板仿真模型,并将其置于静磁场中。将通入交变电流的折线线圈置于金属薄板上方,对金属薄板在静磁场和交变磁场共同作用下产生的感应涡流以及声源(即洛伦兹力)进行数值仿真,得到金属薄板表面波位移分布的灰度图像。仿真实验结果表明,根据表面波位移在缺陷处迅速衰减的特性,可从图像中准确地识别并定位金属薄板表面的缺陷。忽略金属材料的电导率各向异性会降低成像质量,进而导致对缺陷的误判。通过提高表面波位移信号的信噪比可改善成像质量。减小提高距离或增大激励电流频率,可提高系统对微小缺陷和不规则缺陷检测的分辨力。

二维电子气的量子输运现象

研究了强磁场中二维电子气体的量子化行为．用量子统计中的格林函数理论，讨论了二维电子气体的电导率张量随外场的振荡现象．并得到了直流极限下的霍耳电导率。

裂隙介质电性各向异性的研究

文中提出了一个一般介质的裂隙集中体积模型,由此导出了裂隙介质以及作为特例的EDA介质的各向异性电导率表达式。然后,从大地电磁测深法的角度,详细地推导了双层地层(含裂隙)结构的视电阻率正演公式。最后,利用所得结果进行了数值模拟。本文的结果有助于进一步开展电性各向异性及其与地震的联合解释的研究。

地壳介质各向异性电性本构关系讨论

讨论了地壳介质中常见的两类电性各向异性。推导了长波长条件下薄层各向异性电导率张量；提出了一种新的电导率物理模型并由此推导了与ＥＤＡ裂隙相适应的各向异性电导率张量。从直流电法和大地电磁测深法的角度分别讨论了这两种电性各向异性所显现的地表视电阻车、阻抗和电位特征。