發(fā)布時(shí)間：2017-09-12 08:29

  本文關(guān)鍵詞：腦水腫檢測(cè)的開(kāi)放式核磁共振測(cè)量與成像研究

  更多相關(guān)文章： 腦水腫 射頻線圈 核磁共振 開(kāi)放式核磁共振系統(tǒng) 信號(hào)測(cè)量

【摘要】：腦損傷、顱內(nèi)占位性病變、顱內(nèi)炎癥、腦血管病變、腦缺氧等都能直接或間接地引起腦水腫,該類(lèi)疾病通常發(fā)病突然,且病程發(fā)展迅速,不宜對(duì)患者進(jìn)行移動(dòng),不能對(duì)病人進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),病患得不到及時(shí)治療,導(dǎo)致死亡率較高。目前核磁共振儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積較大,不便移動(dòng),同時(shí)一次診斷費(fèi)用昂貴,難以實(shí)現(xiàn)臨床實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù),而且是封閉式的大型儀器,這對(duì)于患有幽閉癥的病人以及對(duì)于帶有心臟起搏器或有某些金屬異物部位的顱腦損傷患者等無(wú)法適用。結(jié)合我國(guó)的當(dāng)前國(guó)情,現(xiàn)在正推進(jìn)基層醫(yī)療改革,于基層醫(yī)療單位中設(shè)置體積小、價(jià)格低廉的對(duì)人體無(wú)害的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備,可以降低對(duì)大型醫(yī)療設(shè)備的需求。所以,現(xiàn)在迫切需要一種體積小、廉價(jià)、便于移動(dòng)的可以為病患提供床旁檢測(cè)的醫(yī)療設(shè)備,可以及時(shí)給醫(yī)生提供病情發(fā)展情況。本文進(jìn)行了關(guān)于腦水腫檢測(cè)的開(kāi)放式核磁共振測(cè)量和成像的研究,設(shè)計(jì)了一套用于腦水腫檢測(cè)的開(kāi)放式核磁共振(ONMR)系統(tǒng),其體積較小便于移動(dòng),同時(shí)價(jià)格低廉,能夠很好地滿足臨床需求,為顱腦疾病患者提供實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)。本文的主要工作如下:(1)核磁共振理論研究及主磁體的磁場(chǎng)研究。深入研究核磁共振(NMR)成像原理,以原理為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。核磁共振信號(hào)的強(qiáng)弱與氫原子核密度有關(guān),氫原子核的密度與含水量有關(guān);組織含水量變化會(huì)引起組織形態(tài)發(fā)生變化(自由水與結(jié)合水比例變化),可測(cè)得不同的橫向弛豫時(shí)間T2,而信號(hào)強(qiáng)度以及T2值可反映出腦水腫情況,以此為基礎(chǔ)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)。對(duì)已有磁體進(jìn)行所需實(shí)驗(yàn)區(qū)域磁場(chǎng)測(cè)量,對(duì)磁場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析,供射頻(RF)線圈設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)所用。(2)射頻線圈的設(shè)計(jì)。根據(jù)主磁場(chǎng)設(shè)計(jì)了多種射頻線圈(矩形螺旋線圈、單層八字線圈、雙層八字線圈、圓形螺旋線圈),并對(duì)線圈磁場(chǎng)進(jìn)行了研究。通過(guò)Maxwell軟件建模仿真,對(duì)各種線圈的磁場(chǎng)進(jìn)行了定性分析,以磁場(chǎng)的均勻度、平行度、強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行篩選,選出了符合磁場(chǎng)條件的雙層八字線圈和圓形螺旋線圈。通過(guò)算法編程建立了圓形螺旋線圈的磁場(chǎng)計(jì)算方法,研究了不同因素(匝數(shù)、匝間距、兩線圈之間的距離、線圈外半徑)對(duì)磁場(chǎng)的影響規(guī)律。在圓形螺旋線圈研究的基礎(chǔ)上優(yōu)化雙層八字線圈,畫(huà)出不同尺寸下的線圈印刷電路板(PCB)模型并加工,最后在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步篩選優(yōu)化。(3)核磁共振系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。介紹了系統(tǒng)各部分的設(shè)計(jì)原理,包括電路匹配、頻率調(diào)節(jié)以及各種參數(shù)的設(shè)置方法,完整地給出了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。給出了主磁體中心區(qū)域不同高度h/mm處的各種數(shù)據(jù)(磁場(chǎng)平均值B/m T、共振頻率f/MHz、電阻R/Ω、電感L/μH、匹配電容Cm/p F、CT/p F)的計(jì)算和處理方法。計(jì)算得到Cm、CT并焊接電路,進(jìn)行兩次頻率匹配,不斷改變各個(gè)計(jì)算參數(shù)來(lái)調(diào)整線圈的結(jié)構(gòu),直至獲得較好的核磁共振信號(hào)。(4)核磁共振實(shí)驗(yàn)。利用雙層八字線圈搭建核磁共振系統(tǒng)。第一,實(shí)驗(yàn)中分別以面粉和豬肉為測(cè)試樣本,通過(guò)改變各樣本的注水量,測(cè)得不同含水量下的T2值,T2值的不同反應(yīng)出樣品體含水量的變化,得到樣品體含水量的大小與T2值之間呈近似線性的關(guān)系。第二,以化妝棉布為樣品,進(jìn)行了一維分層實(shí)驗(yàn),核磁共振信號(hào)的強(qiáng)度隨著含水量變化而變化,用回波信號(hào)與橫軸所圍的面積S來(lái)表征含水量的變化,同時(shí)給出了信號(hào)的二維平面圖,可方便地讀取含水量情況。第三,以面團(tuán)為樣品,旋轉(zhuǎn)不同角度測(cè)得核磁共振信號(hào),這種測(cè)量方式可以很好地解決射頻線圈的測(cè)量深度問(wèn)題。雙層八字線圈測(cè)量深度有限,對(duì)于實(shí)驗(yàn)所用的線圈,深度只能達(dá)到3 mm,但信號(hào)較強(qiáng),測(cè)量精度可達(dá)到0.01 m L。第四,考慮到雙層八字線圈測(cè)量深度的局限性,利用圓形螺旋線圈搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),解決了線圈測(cè)量深度的問(wèn)題,實(shí)驗(yàn)中測(cè)量深度可達(dá)到10 mm。以上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的可行性與實(shí)用性。
【關(guān)鍵詞】：腦水腫 射頻線圈 核磁共振 開(kāi)放式核磁共振系統(tǒng) 信號(hào)測(cè)量
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：R742;O482.532
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外顱內(nèi)檢測(cè)現(xiàn)狀綜述11-14
• 1.3 開(kāi)放式核磁共振技術(shù)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 問(wèn)題的提出15-16
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)及章節(jié)安排16-18
• 2 核磁共振基本原理及NMR成像原理18-28
• 2.1 核磁共振的特點(diǎn)18
• 2.2 原子核的自旋和自旋磁矩18-22
• 2.2.1 原子核的組成與電荷18-19
• 2.2.2 原子核的自旋磁矩19-22
• 2.3 外磁場(chǎng)中的原子核22-24
• 2.3.1 拉莫爾進(jìn)動(dòng)22-23
• 2.3.2 塞曼能級(jí)23-24
• 2.4 弛豫過(guò)程和弛豫時(shí)間24-26
• 2.4.1 自旋-晶格弛豫（縱向弛豫）與縱向弛豫時(shí)間T124-25
• 2.4.2 自旋-自旋弛豫（橫向弛豫）與橫向弛豫時(shí)間T225-26
• 2.5 小結(jié)26-28
• 3 射頻線圈設(shè)計(jì)28-42
• 3.0 LC諧振槽路28-30
• 3.1 RF線圈設(shè)計(jì)需要考慮的要求30-31
• 3.2 矩形螺旋線圈31-33
• 3.3 單層八字線圈33-34
• 3.4 雙層八字線圈34-36
• 3.5 圓形螺旋線圈36-41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 4 核磁共振系統(tǒng)42-56
• 4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框架與實(shí)驗(yàn)條件42
• 4.2 主磁體42-46
• 4.3 線圈印刷電路板制作46-47
• 4.4 磁體磁場(chǎng)測(cè)量與處理47
• 4.5 電路匹配47-49
• 4.6 頻率調(diào)節(jié)與參數(shù)設(shè)置49-52
• 4.6.1 頻率調(diào)節(jié)49-50
• 4.6.2 脈沖序列重復(fù)時(shí)間（TR）50-51
• 4.6.3 回波時(shí)間（TE）51-52
• 4.7 系統(tǒng)的射頻脈沖激勵(lì)52-55
• 4.7.1 射頻脈沖52-53
• 4.7.2 脈沖序列53-55
• 4.8 本章小結(jié)55-56
• 5 核磁共振實(shí)驗(yàn)56-72
• 5.1 雙層八字線圈搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)56-67
• 5.1.1 線圈的選取及對(duì)應(yīng)的參數(shù)56-58
• 5.1.2 目標(biāo)區(qū)域物體不同含水量信號(hào)的測(cè)量58-62
• 5.1.3 一維分層模型識(shí)別實(shí)驗(yàn)62-63
• 5.1.4 目標(biāo)區(qū)域物體不同含水量信號(hào)的二維成像63-67
• 5.2 圓形螺旋線圈搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)67-70
• 5.2.1 線圈的選取及對(duì)應(yīng)的參數(shù)67-68
• 5.2.2 系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)68-70
• 5.3 本章小結(jié)70-72
• 6 總結(jié)與展望72-74
• 致謝74-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 附錄82

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本文編號(hào)：836147