【摘 要】
：
在数十年的发展中,1H磁共振成像(MRI)取得了巨大的成功,已经成为临床医学、药学和病理学等领域中不可或缺的技术手段.与其他影像学方法相比,MRI具有无可比拟的灵活性,不仅能够提供多参数组织对比度的形态学图像和功能图像,还可以通过磁共振定域谱(MRS)技术定量分析一些组织代谢产物的相对浓度,评价组织代谢活性.尽管如此,常规的1H MRI所能分析的代谢产物十分有限,往往难以全面检测与组织活性和细胞完
【机 构】
：
中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子国家重点实验室,武汉磁共振中心,武汉,430071;中国科学院大学,北京,100049
论文部分内容阅读
在数十年的发展中,1H磁共振成像(MRI)取得了巨大的成功,已经成为临床医学、药学和病理学等领域中不可或缺的技术手段.与其他影像学方法相比,MRI具有无可比拟的灵活性,不仅能够提供多参数组织对比度的形态学图像和功能图像,还可以通过磁共振定域谱(MRS)技术定量分析一些组织代谢产物的相对浓度,评价组织代谢活性.尽管如此,常规的1H MRI所能分析的代谢产物十分有限,往往难以全面检测与组织活性和细胞完整性密切相关的代谢标志产物,也很难准确显示代谢活动的变化过程.近年来,随着MRI硬件技术和磁体技术的进步,23Na、31P、17O、19F等核素的MRI研究日益受到广泛的关注.其中23Na、31P、17O等非质子核(或称为杂核)的MRI图像中包含有丰富的代谢产物信息,被应用于肿瘤、糖尿病等疾病的病理研究和早期诊断中,19F MRI则在药物研究、细胞示踪方面显露出良好的应用前景.然而,杂核旋磁比一般较低,在人体组织中的含量不高,低场中的NMR信号强度与信噪比S/N有限.为了能从非质子核NMR信号中提取出代谢信息,需要解决低信噪比的难题.由于磁共振的信噪比随磁场强度的增强而增强,在超高场的条件下,有可能获得23Na、31P等非质子核素的MRI成像.此外,一些杂核如23Na的T2时间很短,信号可采集窗口狭窄,需要切换率超快的梯度线圈、超快脉冲序列和快速的采样与重建技术.这些严苛的需求增加了MRI控制子系统设计的复杂度.根据非质子MRI的特点及其典型应用,我们提出了一种超高场人体非质子磁共振成像控制系统的设计方案(如图1所示).整个控制系统分为三层,分别为用户计算机、采样计算机和嵌入式平台.在用户计算机中,针对各种核素开发新型脉冲序列以及重建方法；在采样计算机中,将脉冲序列转换为二进制数据,用于控制各硬件子单元；在嵌入式平台中,设计多通道中频数字接收机,实现并行采样,提高采样速率并在梯度控制模块中实现梯度预加重,补偿梯度涡流,改善梯度波形.上述控制系统设计方案的实验样机已经初步完成,并在4.7T小动物磁共振成像的磁体系统上进行了整机系统联调测试,成功获取了高质量的水模自旋回波1H MRI图像,验证了控制方案的可行性和可靠性.在后续的研制工作中,将重点开发针对杂核的脉冲序列,解决并行采样等关键技术难题,最终实现非质子MRI成像.
其他文献
锦屏一级水电站大奔流料场高边坡地形陡峻,层状顺坡向结构,层间剪切错动带发育,断层交汇,开挖高度达到458.5米,工程地质条件复杂,快速开挖卸荷过程中边坡变形计安全稳定问题突出.本文介绍了大奔流料场高边坡工程地质条件,采用离散元及快速拉格朗日方法,建立了工程地质模型,计算分析了开挖支护条件下边坡的应力及变形特征.结果表明,边坡开挖支护后,,边坡上部受下部开挖卸荷影响变形较小,下部变形较大；层间错动面
针对隧道周边任意位置处中小尺度隐伏溶腔，采用Schwarz交替法结合格里菲斯强度准则建立了中间岩层稳定性评价方法，并编制基于该方法的岩层最小防突厚度计算程序。研究表明：当溶腔处于非常规位置时，隧道与溶腔间的防突厚度随埋深和溶腔尺寸的增加而增加；侧压力系数对防突厚度的影响与溶腔位置，侧压力大小等均有关系，较为复杂；防突厚度随充填物压力或岩溶水压(仅讨论小于水压劈裂临界水压力的情况)的增大而减小。以宜
针对锦屏一级水电站右岸导流洞衬砌结构开裂、破坏及相关力学问题，从其所赋存的地质环境、相关监测资料等多角度进行分析，并结合三维数值模拟等手段对其破坏机制进行深入分析，研究右岸导流洞衬砌结构破坏成因。研究表明，锦屏一级右岸导流洞衬砌结构开裂乃至破坏现象本质上是由其所赋存的地质环境、复杂的受力条件、以及受主厂房持续开挖卸荷的影响，副厂房端墙和导流洞之间岩柱应力场发生过大规模持续地叠加调整，引起持续重复地
为防止冻害,寒区隧道的设计需考虑冻胀力荷载.以往冻胀力解析计算方法忽略了围岩的不均匀冻胀特性,高估了冻胀力的量值.采用不均匀冻胀系数k描述了围岩的不均匀冻胀特性,k的取值范围为1～3.推导了围岩不均匀冻胀时的寒区隧道冻胀力解析解.计算了大坂山隧道的冻胀力并与实测冻胀力值进行对比,结果表明,该解析解的计算结果与实测值的偏差在16.5％以下,而前人冻胀力解析解的计算结果与实测值的偏差在100.00％～
岩溶隧道施工中常遇到隧道穿越大型溶洞区，其具有施工困难、安全性低、技术要求高和经济投入大的特点。为研究隧道穿越大型溶洞的技术措施，主要采用了理论探索、理论分析、技术分析对比和工程应用的方法，对空间分解理论在溶洞处治中的应用进行研究，得出以下结论：(1)提出并验证了大型溶洞空间分解理论，使隧道穿越大型溶洞的处治更加条理化、系统化；(2)制定处治措施时应当综合考虑隧道周边溶洞空间与隧道的位置关系和围岩
库尉输水隧洞前段位于库鲁克山北侧倾斜砾质平原区，地下水位埋深较浅(最浅处仅为1.4m)，且远高于设计洞顶，给设计和施工带来了巨大的困难和挑战.本文在深入分析水文地质条件的基础上，采用大型有限差分软件FLAC3D对三个典型断面进行了流固耦合分析.研究表明地下水对隧洞受力及变形特性影响显著，耦合条件下低液限粉土洞段拱顶变形约为不考虑渗流影响时的7.5倍，且与实测值更为接近；不同围岩类型和水文地质条件下
TBM具有快速掘进的特点,但在不良地质条件下由于设备和支护能力的限制,TBM的正常掘进受到影响,面临卡机甚至停工的风险。锦屏二级引水隧洞一般埋深超过1500m,地质条件复杂,其中TBM在通过白山组破碎大理岩洞段时,由于围岩破碎、强度较低、自稳能力差,需要对TBM掘进中的风险进行评估。首先利用现场围岩的开挖响应,明确破碎岩体的初始力学参数,之后通过计算对比不同质量岩体的位移变形和TBM正常掘进所需推
由于我国地质条件复杂,在隧道工程的建设过程当中,往往会遇见各种地质难题,诸如隧道～滑坡体系等变得极为常见,二古溪1＃隧道正是处于隧道～滑坡体系.“5.12”汶川地震过程中,在高程放大等因素作用下地震动效应显著增加,使得坡体震裂损伤、颗粒重组,蠕变等地震后续反应明显,进而导致隧道变形,并出现裂缝等病害.在余震、降水和水库蓄水等诱发因素下,坡体蠕变速率逐渐加剧,使得坡体出现大变形迹象,从而对坡脚内部二
锦屏二级水电站引水隧洞深埋洞段存在发生强烈岩爆的可能。由于在掌子面前后存在明显的应力集中区,TBM在此范围内无法及时有效地施加支护措施,导致TBM通过此洞段时存在设备严重损坏的风险。为解决这一问题提出了先导洞方案,利用先导洞的开挖释放围岩应力的方式降低TBM掘进时的岩爆风险,并制定了三种先导洞方案。通过分别计算三种先导洞方案开挖过程中所释放的能量,获得了先导洞断面和全断面开挖的局部能量释放率分布图
作为高耸塔式结构的进水塔在强地震作用下的抗震稳定性具有非常重要的地位.采用时程分析法，辅以反应谱分析法，对地震荷载曲线的确定进行了研究.在研究过程中分析了两种方法共三种地震荷载曲线，通过对比结果得出时程分析法所确定的地震荷载曲线的准确性.根据该曲线进行紫坪铺1＃进水塔的5.12汶川地震稳定性时程分析.针对低周往返地震荷载作用下，塔体结构与塔背山体以及地基岩体间薄弱面在张开、闭合、滑移过程中的应力释