MR磁量图对自发性脑出血患者脑铁过量沉积的定量研究

目的通过对比健康志愿者与自发性脑出血(ICH)患者苍白球(GP)磁化率的差异,探讨MR磁量图(QSM)对GP非血红素铁的定量评估反映脑可能损伤或退化的潜在价值。材料与方法 21例ICH患者及20名健康对照组接受了CT及MR多回波QSM检查。在QSM图上定量检测两组受检者GP区的磁化率,采用Mann-Whitney检验比较两组GP磁化率之间的差异,Pearson相关分析GP磁化率与T2SI及年龄之间的相关性;Spearman相关分析GP磁化率与发病时间之间的相关性。结果 ICH组及对照组之间GP区磁化率(330.92,270.74～510.83;287.34,172.47～319.98)存在显著性差异(Z=-4.147,P<0.05),且ICH组GP区磁化率与其T2信号强度(T2SI)(359.40,281.70～436.50)之间呈明显负相关(r=-0.715,P<0.01),与血肿发病时间(338h,1～1800h)呈轻度正相关(r=0.434,P<0.05)。所有受检者GP磁化率与年龄(ICH组及对照组分别为66,50～89;66,51～82)之间无明显相关(P>0.05)。结论 GP区脑铁过量沉积有可能提示脑损伤或功能退化的程度,QSM对GP非血红素铁的定量评估可作为ICH患者脑细胞内铁过量的参考指标之一。

基于金属磁量热技术的拾波线圈电磁性能仿真模拟

金属磁量热技术是利用稀土金属的磁化在低温随温度变化明显的特性,对低能射线能谱进行高分辨的探测。拾波线圈作为拾取磁信号变化的重要部分,在金属磁量热技术中担任重要的角色,其设计构型及电磁参数直接影响到传感器的能量分辨能力。本文利用有限元模拟仿真技术对线圈的匝数、占空比等参数对电磁性能的影响进行了详细计算,并通过与实测结果的对比,验证了仿真模型与参数的正确性,为拾波线圈的设计提供了可靠依据。

生物磁量仪

德国生物磁技术公司最近研制成功一种计算机处理的扫描装置——生物磁量仪,它能提供脑和心脏的电活动数据。该装置能测量这些器官所产生的磁场强度,并组成三维图像。

基于伪磁梯度张量混合方向tilt梯度的磁源定位方法及其应用:以内蒙古塔木素铀矿床为例

斜磁化磁源的准确定位是磁法勘探有效圈定场源分布及划分断裂构造的重要依据.但受磁化方向影响,总磁异常与地质体分布并无明显对应关系.为此,本文从总磁异常垂向积分出发,推导出了伪磁梯度张量,定义了伪磁梯度张量的混合方向tilt梯度及混合方向解析信号振幅,提出了基于伪磁梯度张量混合方向tilt梯度水平导数组合的场源定位方法.模型试验表明,相对于解析信号振幅、tilt梯度的总水平导数及方向tilt梯度的总水平导数模这3种受磁化方向影响较小的方法,本文提出的磁源定位方法能够更有效地反映出不同磁化方向的磁源位置,具有更强的识别能力和定位精度.在内蒙古塔木素铀矿床的航磁资料应用中,新方法较好地展示出了已知断裂带的展布及出露岩浆岩的分布,同时有效地提取了塔木素铀矿床上方的弱磁异常信息,处理结果为研究区圈定隐伏岩体、划分隐伏断裂及扩大铀矿找矿靶区提供了依据.

基于磁梯度张量的滑坡监测方法

滑坡监测是滑坡防治的有效技术手段,针对钻孔测斜仪在滑坡深部发生大位移时失效的问题,提出一种基于磁梯度张量的滑坡监测方法。该方法以磁梯度张量理论为基础,使用了十字形阵列进行监测,通过测得的磁感应强度三分量得到轴心的梯度值,再根据反演计算出目标磁源的空间坐标,通过实验验证了该方法的可行性。在测量前将磁传感器阵列固定并计算偏离角,之后使永磁体按照矩形轨迹缓慢运动,并选取一定的测量点验证了该方法的精度,三轴平均绝对误差在0.1m以内,三轴最大误差在0.2m以内。最后分析了该方法存在误差的原因。

磁共振图像中磁量图技术研究进展

磁化率是一种描述物质内在磁介质属性的物理量,反映的是物质磁化强度与外界所施加的磁场之间的关系。磁量图(QSM)是一种可在体内对组织宏观磁化率定量的磁共振图像(MRI)技术。QSM可清楚显示具有顺磁性或者反磁性组织的解剖结构。QSM算法是解决从测量到的组织磁场中通过非常规的单位偶极子反卷积获得磁化率分布这一病态问题的方法。研究者们提出了多种基于多角度扫描和面向临床单角度扫描的QSM算法来解决这个病态问题。本文通过介绍QSM的基本概念、系统分析当前多种QSM算法、简要介绍QSM的研究进展,旨在促进QSM技术发展和临床应用。

反复取戴对磁性附着体固位力和磁通量的影响

目的研究反复取戴对磁性附着体固位力和磁通量的影响及其相关性。方法以5对磁性附着体为研究对象,模拟临床义齿取戴的拉脱-复位运动,在取戴前,取戴2500、5000和10 000次后对磁性附着体的固位力进行测量;同时,在磁体和衔铁精确对位组成标准的闭合磁路的前提下,分别选取3个位点(磁体上表面,衔铁下表面,侧方)进行磁通量的测定。结果 5对磁性附着体在取戴前的固位力为(3.36±0.14)N;反复取戴2500、5000和10 000次后固位力分别下降为(3.11±0.16)N、(2.67±0.20)N和(2.22±0.23)N。结论磁性附着体反复取戴前后的固位力差异有统计学意义(P<0.05)。反复取戴前后3个位点的磁通量均有所增加,但其结果差异无统计学意义,同时固位力和漏磁量之间呈线性变化趋势。

一种磁张量探测系统载体的磁张量补偿方法

针对磁张量系统载体产生的磁张量值对系统测量精度产生很大影响的问题,以及现有磁补偿模型存在非线性、分体式和参数多的问题,提出一种磁张量系统载体的一体化线性磁张量补偿方法.分析了载体硬磁材料产生固有磁张量值和软磁材料产生感应磁张量值的微观机理,并推导了相应的数学表达式,结合固有磁场影响和感应磁场影响建立了载体磁张量补偿模型.模型中含有20个载体磁张量补偿系数,对模型求解得到补偿系数,结合三分量磁场测量值即可达到对载体磁张量的补偿.实测实验表明,磁张量补偿方法计算得到的载体磁张量值与载体实际产生的磁张量值仅差32nT/m,可以有效完成对磁张量系统的载体磁张量补偿.

基于线性误差模型的磁张量系统校正

针对磁张量系统中存在单个三轴磁场传感器自身误差(三轴非正交性误差、各轴灵敏度不一致误差和零点偏移误差等)和三轴磁场传感器轴系间对正误差的问题,提出基于线性模型的磁张量系统校正方法。对于单个三轴磁场传感器建立了关于三轴非正交、各轴灵敏度不一致和零点偏移的线性误差模型,对于三轴磁场传感器轴系间对正误差建立了关于坐标系旋转角度的线性误差模型,通过广义逆的方法求解得到误差参数,将求解得到的误差参数代入测量数据,实现对磁张量系统的校正。实际测量试验表明,本文所提方法可以有效减小单个三轴磁场传感器自身误差和三轴磁场传感器轴系间的对正误差。

全张量磁梯度数据解释的均衡边界识别及深度成像技术

全张量磁梯度数据具有高精度、高分辨率、多参量的优点,能更加清晰地刻画地质体的分布特征,综合利用磁张量梯度数据准确地获得地质体水平位置和深度信息是解释的主要目的.磁张量数据的方向解析信号具有减小倾斜磁化干扰的优点,常被用来圈定磁源体的水平位置,但解析信号强度随着地质体埋深的增加急剧衰减,难以有效识别较深的地质体.张量数据均衡边界识别技术,利用不同方向解析信号的比值函数,能有效地均衡不同深度地质体的响应,同时显示不同深度地质体的边界,提高了对较深地质体的分辨率.磁张量数据深度成像技术根据实测张量数据与假定模型张量数据的相关系数来给定地质体的深度,综合利用多参量数据联合反演提高了反演结果的准确性,且无需进行复杂的反演运算,是大数据量张量数据解释的有效方法.理论模型试验证明:磁张量数据均衡边界识别技术可清晰和准确地识别地质体的水平范围,受倾斜磁化干扰小;磁张量数据深度成像技术可准确地获得地质体的深度信息,具有较强的抗噪性.将上述方法应用于铁矿区实测航磁张量梯度数据解释,获得了铁矿体水平分布与埋深,深度结果与张量欧拉反褶积法计算结果一致.

基于差分的磁偶极子单点张量定位方法

采用单点测量的磁场矢量及磁张量数据进行磁偶极子定位的方法,受地磁场干扰大,极大地限制了其实用性。为此,提出基于差分的磁偶极子单点张量定位方法,设计出磁张量测量系统。该方法采用差分方式,消除地磁场及其他共模干扰。仿真结果表明:在地磁场存在的情况下原方法基本上无法实现定位,而该方法则具有较高的定位精度,当探测距离为17.320 5m时,定位误差仅有0.002 3m。

磁梯度张量不变量的椭圆误差消除方法研究

基于磁梯度张量不变量定位方法,可以实现对目标的单点实时定位,且定位目标不限于静止目标,这一方法目前得到了人们的广泛关注,但该方法由于存在着椭圆系数导致目标定位误差较大的问题.针对该问题,提出了一种基于正六面体磁梯度张量测量系统的单点实时定位改进方法,该方法通过消除原定位方法中不变量存在的椭圆系数,从而克服椭圆误差对定位精度的影响.具体做法是通过求解测量系统中正六面体的六个平面中心点处磁梯度张量的特征值,并把这些特征值按照一定关系进行组合来消除椭圆系数,来获得六个平面的新不变量,再对这些新不变量求其梯度值,根据这些梯度值对目标进行定位,这样该定位方法可以有效的克服椭圆误差,可对目标进行单点实时定位.对改进定位方法进行了仿真实验分析,结果表明改进方法可以实现目标的单点实时定位,定位的平均相对误差较现有方法减少10.9%.改进方法对所搭载平台的机动性要求较低,其平台可做直线或曲线运动对目标实现单点实时定位.

磁性目标的单点磁梯度张量定位方法

针对以往利用总量磁场(或梯度)或磁场分量测量的定位方法计算量相对较大、定位实时性较差的不足,根据磁偶极子模型基础上的简易方便的磁梯度张量定位模型,利用一个测点的测量值实现了实时磁性定位。利用平面磁梯度测量系统,对定位模型进行了仿真分析,表明该方法具有较高的精度,磁探仪精度、基线距离等是影响定位误差的主要因素,该方法对实际磁定位工作具有一定的参考价值。

基于磁梯度张量的目标定位改进方法

针对目前磁性目标单点磁梯度张量定位方法受地磁场影响较大的问题,通过对单点磁梯度张量定位算法的偏微分推导,提出了基于磁梯度张量的目标定位改进算法,并针对定位算法中的所需变量提出了基于正六面体磁梯度张量测量系统的变量计算方法。所提方法利用磁梯度实现目标定位,降低了地磁场对目标定位的影响。仿真结果证明,与原方法相比所提方法受地磁场测量误差的影响很小,且定位精度较高,磁力仪精度和系统基线是影响定位误差的主要因素。

磁偶极子梯度张量的几何不变量及其应用

磁梯度张量系统姿态的变化将影响梯度场测量和数据解释的精度,使得具有坐标变换不变性特点的张量不变量成为磁梯度张量数据解释的研究热点.本文在对磁偶极子产生的磁梯度张量进行特征值分析的基础上得到了:测量点与磁偶极子位置形成的位置矢量、磁偶极子磁矩矢量与绝对值最小的特征值对应的特征向量垂直;位置矢量和磁矩矢量与最大及最小特征值对应的特征向量共面,且两矢量间的夹角可由磁梯度张量矩阵的特征值表示.最后,将本文所得磁偶极子梯度张量的几何不变量用于磁性目标的跟踪中,取得了较好的实时跟踪效果.

载体姿态变化对磁张量定位精度的影响

针对磁张量定位研究中,缺乏载体姿态变化对定位精度影响分析的问题,由磁张量定位公式出发,从理论上分析了载体姿态变化对磁张量定位精度的影响,得出在不考虑传感器测量误差时,载体姿态变化不影响张量系统定位精度;在考虑传感器测量误差时,定位精度随载体姿态的变化而变化。仿真实验表明,考虑磁场传感器测量误差,定位距离的相对误差随载体姿态变化而变化,最大值小于4.2%,验证了理论推导的结论,满足一般定位精度要求,并为实际选取传感器精度提供了依据。

基于磁梯度张量的金属磁记忆检测方法

金属磁记忆是对铁磁材料早期微观损伤及应力集中进行无损检测的有效方法。为提高磁记忆检测的可靠性,充分利用磁记忆信号的矢量信息,将磁梯度张量测量及分析方法引入磁记忆检测中。根据张量缩并分析理论得到了磁记忆信号的磁梯度张量模量,通过求解梯度局部相位的一阶导数得到信号的梯度局部波数,然后分析信号的磁梯度张量模量和梯度局部波数分布特征,得到磁梯度模量和梯度局部波数极值点分别与应力集中边界和中心位置的对应关系。实验结果表明:磁梯度张量方法能够克服检测方向与缺陷夹角变化对测量信号的影响,准确地对应力集中进行判断。

四面体磁梯度张量系统的误差补偿

针对搭载于水下无人航行器(UUV)的磁梯度张量系统的系统误差,提出了一种系统误差补偿方法。该方法利用四面体磁梯度张量系统的差分测量算法,融合系统中单个矢量磁力仪的系统误差和磁力仪之间的安装中心错位误差,建立了四面体磁梯度张量系统误差数学模型;基于此数学模型提出了系统误差补偿算法,并根据磁梯度张量9分量之间的数学关系提出了补偿参数辨识方法;最后,通过仿真实验对该方法进行了验证。实验结果表明:该方法可以有效补偿磁梯度张量系统的系统误差,补偿量达96.2%,且补偿效果优于参考文献提出的系统误差补偿方法。该方法利用补偿参数对磁梯度张量系统的输出值直接进行系统误差补偿,从理论上解决了磁梯度张量系统整体误差的统一补偿问题。

基于磁梯度张量的目标多测量点线性定位方法

针对目前基于磁梯度张量的目标多测量点定位方法中存在求解过程复杂且无法得到解析最优解的问题,提出了基于磁梯度张量的目标多测量点线性定位方法。该方法将磁梯度张量的三个特征值按照一定关系组合得到一个与磁偶极子方向无关的不变量,同时利用绝对值最小的特征值对应的特征向量与距离矢量垂直的几何关系,通过运动载体平台的运动测量得到三个点的磁梯度张量数据,建立关于磁性目标位置的超定方程组,通过求广义逆得到目标位置的最小二乘解。仿真实验验证表明,多测量点线性定位方法对磁性目标的定位效果较好,可以实现对磁性目标的精确定位,且磁力仪的测量精度、测量系统的基线距离和运载平台的位移测量误差是影响定位精度的主要因素。

磁梯度张量系统的非线性校正方法

针对磁梯度张量系统中存在的零点偏移、灵敏度不一致、三轴非正交等单传感器误差和传感器之间的非对准误差,提出了磁梯度张量系统的非线性校正方法。该方法基于磁梯度张量的差分测量理论,建立了包含单传感器误差参数和传感器间非对准误差参数的张量测量数学模型;然后基于标量校正原理、张量不变量理论和点积不变量理论,提出了关于磁标量场、磁矢量场和磁张量场的4种不同的非线性约束准则,并给出了磁梯度张量系统的输出坐标系与标准正交坐标系间的非对准误差约束条件,进而建立了包含磁梯度张量系统误差参数的非线性方程组;最后,利用非线性最小二乘法求解方程组的未知参数,不仅实现了误差参数的准确估计,而且可以将磁梯度张量的输出校正到标准正交坐标系下。仿真和实验结果验证了方法的有效性,实际张量系统的张量各分量均方根误差平均值由1097.52降到14.19 nT/m。