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磁共振物联网方案是什么(2023年最新分享)

时间:2023-12-01 本站 点击:0

导读:今天首席CTO笔记来给各位分享关于磁共振物联网方案是什么的相关内容,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!

磁共振T1mapping的原理是什么?

T1 Mapping简单说就是以T1弛豫时间做信号加权,因为信号源的不同部分T1可能不同,而MR采集到的信号本身是与T1的指数衰减相关(当然也与T2相关,可以通过调整TE获得T1或T2加权的近似)。这是针对你的问题题目的回答。实际理论还是需要更深入的学习。但是从你的问题内容来看却是另外一个问题。这里在脉冲序列后采样,采到的信号实际上是图像信号的一个傅里叶变换的形式(也就是说实际上采集到的是k空间的“信号”强度而非实际图像空间的信号)。这个信号就是通过时间的指数形式与实际图像联系起来的。因此在信号采集完后要进行重建,也即是综合采集到的信号做反傅里叶变换以得到实际图像空间的信号分布。

实现核磁共振常用的两种调制场技术分别是?

实现核磁共振常用的两种调制场技术分别是射频脉冲发生器和弛豫分析仪场频联锁电路设计。

在核磁共振(NMR)领域,射频脉冲信号的质量、形状对NMR性能及应用有着重要影响.本文基于现场可编程门阵列(FPGA)和直接数字频率合成(DDS)芯片AD9910设计了一种硬件结构更为简单的NMR射频脉冲发生器,实现了射频脉冲各项参数的数字化调制.其频率、相位、振幅的控制精度分别达到了32位、16位和14位,脉冲调制的时间精度为0.01μs,可灵活生成持续时间不小于0.1μs、载波频率不高于400MHz的各类软脉冲和硬脉冲.同时,针对脉冲序列的特点建立了"脉冲+延时"的基础模型,提出了一种通用性更强的列表式脉冲序列控制方案,精简了对上级控制单元的控制需求.此外,对射频脉冲信号的频谱特性进行了理论分析,并采用Hanning窗对软脉冲的包络波形进行了优化处理,仿真和实验结果表明,Hanning窗可以有效抑制软脉冲的频谱泄漏问题。

为了研制一个稳定,高分辨特性的磁共振弛豫分析仪场频联锁系统,利用FPGA作为系统控制核心控制DDS电路,产生快速所需的调制射频信号.然后对锁场系统中发射单元,射频开关以及接收单元进行电路设计.最后,通过实验验证,整个锁场电路在3.268MHz的频率下,能够激励氘核并产生磁共振信号,并且在接收单元中,能够将uW级的磁共振信号进行前置放大,使其达到330mW,便于FPGA处理.本系统对将来研制高性能弛豫分析仪有重要的参考意义。

 核磁共振(NMR)技术找水

地面核磁共振找水技术是目前唯一可用于直接探测地下水的物探技术。利用该项技术除可以获得什么地方有水、有多少水的资料之外,还可以获得含水层的有关信息。自80年代原苏联新西伯利亚化学动力和燃烧研究所(ICKC)在理论和实践两个方面取得NMR找水成功后,该项技术得到了发达国家的普遍注意。在过去的十年中,许多国家相继与ICKC合作,将该项技术用于多国不同水文地质条件下的试验,在一般情况下,都取得了较好的效果。1997年后,我国引进了三台法国生产的核磁共振仪器(NUMIS),开始了地面核磁共振找水技术的应用和研究。就国际范围来说,目前普遍认为NMR是一项很有发展前景的直接寻找地下水的方法。

一、NMR找水原理及方法

如将磁矩为μ的带电粒子置于一个稳定磁场HO内,该磁矩将作绕磁场的运动。这种运动被称为拉莫尔旋进,频率被称为拉莫尔频率(每一种原子核皆具有自己的特定频率值)。如将一个交变小磁场H1按垂直方向加到主磁场HO上,当H1的频率与拉莫尔旋进频率一致时,磁矩将大量吸收交变磁场的能量,产生共振现象。1946年,帕塞尔和布洛赫同时发现物质中的核磁共振现象。

NMR找水的理论基础是包括水中H+在内的许多原子核都具有非零磁矩,并且处于不同化学环境中的同类原子核(如水、苯或环乙烷中的氢原子)具有不同的共振频率。因此,在给定的频率范围内,如果存在有NMR信号,那就说明试样中含有该种原子核类型的物质。

NMR找水方法以利用核磁共振现象为基础,通过建立非均匀磁场和地球物理NMR层析,研究地下水的空间分布。80年代,原苏联利用NMR现象直接寻找地下水的方法和仪器研究成功,并把这种仪器称为示水仪(Hydroscope)。它包括发射机、接收机及发射-接收线圈。测量时,发射一个具有相关共振频率的交流电。将电流突然中断,并将同一线圈作为NMR信号的接收线圈。重复几十乃至几百次记录和平均NMR信息,以提高信噪比。然后利用专门程序对资料进行处理并将信号按水文地质参数随深度的变化加以解释。

二、国内外发展现状与找水技术的进展

60年代,我国的地球物理工作者也开展过NMR找水试验,但未获得成功。中国地质大学、中国地质科学院水文地质环境地质研究所(保定)和新疆的水利部门分别于1997年和1999年先后引进三套Numis系统,使我国成为生产国外拥有NMR仪器最多的国家。中国地大利用Numis系统先后在河南西平县找到了裂隙水;在湖北永安、孝感把山电站分别找到了优质岩溶水和裂隙水。水文地质环境地质研究所(保定)利用Numis系统在西北的找水试验中,也取得了良好的效果。以上国内应用实例说明,NMR是一种很有发展前途的找水新方法。但是需要看到,由于Numis仪器抗电磁信号干扰的能力低,在验收我国引进的三套仪器时,都未能取得一次性的良好效果,该缺点将成为影响它在我国比较发达地区的实际应用。

90年代,ICKC分别与澳大利亚、以色列、美国和法国合作试验,一般都能取得较好的资料。示水仪不仅能指出地下水的存在,而且还能描述不同亚含水层。但是,提供的导水系数及含水层结构的资料却不甚可靠;同时发现的主要问题是示水仪的抗工业干扰水平低。根据法国与ICKC的一项合作协议,在示水仪的基础上开发出一台新的NMR仪器(Numis),并在1996年前后推向国际市场。除此之外,在克服干扰方面也从天线放置形状上作了试验,发现利用“8”字形天线可降低干扰,但也存在一些不利条件需要克服。

三、展望

NMR找水的成功应用使物探技术从间接找水过渡到直接找水,是一项革命性发展。但目前NMR技术尚处于发展的初级阶段,在仪器和应用技术方面都还存在一些需要改进的问题,比如提高仪器抗电磁信号干扰能力、加大勘查深度、减轻仪器重量、降低仪器成本以及NMR信息的反演等问题。

探索大脑网络连接的几种方式——基于静息态功能磁共振数据

摘 要:目的:在研究脑网络连接过程中,存在不同的连接方式。本文的目的在于探索不同连接方式之间的区别和特点。方法:利用3T磁共振设备,实验当中采集22个健康人静息态功能磁共振数据,依据运动控制过程当中的活动脑区,提取出前额叶皮层、运动联合皮层、基底节、初级运动皮层、初级感觉皮层、小脑中部及小脑侧面区域的时间序列。然后,分别利用Pearson相关、偏相关、偏最小二乘算法、格兰杰因果方程建模、结构方程建模方法来构建上述七个脑区之间的连接。最后,把由五种连接方法建立的结构图与运动控制过程当中的信号传递图做比较,以比较五种不同的连接方法。结果:实验结果表明在无向连接图里面,偏相关显示了较好的结果。在有向连接图里面,格兰杰因果方程建模与模板匹配更好。结论:在脑网络研究当中,不同的连接方法会对实验结果造成不同的影响。实际研究当中,应该结合实际的实验条件和目的,选择合理的连接方法。

磁共振原理如何通俗讲解?

磁共振(回旋共振除外)其经典唯象描述是:原子、电子及核都具有角动量,其磁矩与相应的角动量之比称为磁旋比γ。磁矩M 在磁场B中受到转矩MBsinθ(θ为M与B间夹角)的作用。此转矩使磁矩绕磁场作进动运动,进动的角频率ω=γB,ωo称为拉莫尔频率。

由于阻尼作用,这一进动运动会很快衰减掉,即M达到与B平行,进动就停止。但是,若在磁场B的垂直方向再加一高频磁场b(ω)(角频率为ω),则b(ω)作用产生的转矩使M离开B,与阻尼的作用相反。

如果高频磁场的角频率与磁矩进动的拉莫尔(角)频率相等ω =ωo,则b(ω)的作用最强,磁矩M的进动角(M与B角的夹角)也最大。这一现象即为磁共振。

磁共振也可用量子力学描述:恒定磁场B使磁自旋系统的基态能级劈裂,劈裂的能级称为塞曼能级(见塞曼效应),当自旋量子数S=1/2时,其裂距墹E=gμBB,g为朗德因子,μ为玻尔磁子,e和me为电子的电荷和质量。外加垂直于B的高频磁场b(ω)时,其光量子能量为啚ω。

如果等于塞曼能级裂距,啚ω=gμBB=啚γB,即ω=γB(啚=h/2π,h为普朗克常数),则自旋系统将吸收这能量从低能级状态跃迁到高能级状态(激发态),这称为磁塞曼能级间的共振跃迁。量子描述的磁共振条件ω=γB,与唯象描述的结果相同。

当M是顺磁体中的原子(离子)磁矩时,这种磁共振就是顺磁共振。当M是铁磁体中的磁化强度(单位体积中的磁矩)时,这种磁共振就是铁磁共振。

当M=Mi是亚铁磁体或反铁磁体中第i个磁亚点阵的磁化强度时,这种磁共振就是由 i个耦合的磁亚点阵系统产生的亚铁磁共振或反铁磁共振。当M是物质中的核磁矩时,就是核磁共振。

这几种磁共振都是由自旋磁矩产生的,可以统一地用经典唯象的旋磁方程dM/dt=γMBsinθ[相应的矢量方程为d M/dt=γ( M×B]来描述。

回旋共振带电粒子在恒定磁场中产生的共振现象。设电荷为q、质量为m的带电粒子在恒定磁场B中运动,其运动速度为v。当磁场B与速度v相互垂直时,则带电粒子会受到磁场产生的洛伦兹力作用,使带电粒子以速度v绕着磁场B旋转,旋转的角频率称为回旋角频率。

如果在垂直B的平面内加上高频电场E(ω)(ω为电场的角频率),并且ω=ωc,则这带电粒子将周期性地受到电场E(ω)的加速作用。因为这与回旋加速器的作用相似,故称回旋共振。又因为不加高频电场时,这与抗磁性相类似,故亦称抗磁共振。

当v垂直于B时,描述这种共振运动的方程是d(mv)/dt=q(vB),若用量子力学图像描述,可以把回旋共振看作是高频电场引起带电粒子运动状态在磁场中产生的朗道能级间的跃迁,满足共振跃迁的条件是:

ω=ωc。

各种固体磁共振在恒定磁场作用下的平衡状态,与在恒定磁场和高频磁场(回旋共振时为高频电场)同时作用下的平衡状态之间,一般存在着固体内部自旋(磁矩)系统(回旋共振时为载流子系统)本身及其与点阵系统间的能量转移和重新分布的过程,称为磁共振弛豫过程,简称磁弛豫。

在自旋磁共振的情形,磁弛豫包括自旋(磁矩)系统内的自旋-自旋(S-S)弛豫和自旋系统与点阵系统间的自旋-点阵(S-L)弛豫。从一种平衡态到另一种平衡态的弛豫过程所经历的时间称为弛豫时间,它是能量转移速率或损耗速率的量度。

共振线宽表示能级宽度,弛豫时间表示该能态寿命。磁共振线宽与磁弛豫过程(时间)有密切的联系,按照测不准原理,能级宽度与能态寿命的乘积为常数,即共振线宽与弛豫时间(能量转移速度)成反比。因此,磁共振是研究磁弛豫过程和磁损耗机制的一种重要方法。

核磁共振的应用

一、NMR技术

NMR技术即核磁共振谱技术,是将核磁共振现象应用于分子结构测定的一项技术。对于有机分子结构测定来说,核磁共振谱扮演了非常重要的角色,核磁共振谱与紫外光谱、红外光谱和质谱一起被有机化学家们称为“四大名谱”。目前对核磁共振谱的研究主要集中在1H和13C两类原子核的图谱。

对于孤立原子核而言,同一种原子核在同样强度的外磁场中,只对某一特定频率的射频场敏感。但是处于分子结构中的原子核,由于分子中电子云分布等因素的影响,实际感受到的外磁场强度往往会发生一定程度的变化,而且处于分子结构中不同位置的原子核,所感受到的外加磁场的强度也各不相同;

这种分子中电子云对外加磁场强度的影响,会导致分子中不同位置原子核对不同频率的射频场敏感,从而导致核磁共振信号的差异,这种差异便是通过核磁共振解析分子结构的基础。

原子核附近化学键和电子云的分布状况称为该原子核的化学环境,由于化学环境影响导致的核磁共振信号频率位置的变化称为该原子核的化学位移。

耦合常数是化学位移之外核磁共振谱提供的的另一个重要信息,所谓耦合指的是临近原子核自旋角动量的相互影响;

这种原子核自旋角动量的相互作用会改变原子核自旋在外磁场中进动的能级分布状况,造成能级的裂分,进而造成NMR谱图中的信号峰形状发生变化,通过解析这些峰形的变化,可以推测出分子结构中各原子之间的连接关系。

二、MRI技术

核磁共振成像技术是核磁共振在医学领域的应用。

人体内含有非常丰富的水,不同的组织,水的含量也各不相同,如果能够探测到这些水的分布信息,就能够绘制出一幅比较完整的人体内部结构图像,核磁共振成像技术就是通过识别水分子中氢原子信号的分布来推测水分子在人体内的分布,进而探测人体内部结构的技术。

与用于鉴定分子结构的核磁共振谱技术不同,核磁共振成像技术改变的是外加磁场的强度,而非射频场的频率。

核磁共振成像仪在垂直于主磁场方向会提供两个相互垂直的梯度磁场,这样在人体内磁场的分布就会随着空间位置的变化而变化,每一个位置都会有一个强度不同、方向不同的磁场,这样,位于人体不同部位的氢原子就会对不同的射频场信号产生反应;

通过记录这一反应,并加以计算处理,可以获得水分子在空间中分布的信息,从而获得人体内部结构的图像。

核磁共振成像技术还可以与X射线断层成像技术(CT)结合为临床诊断和生理学、医学研究提供重要数据。

三、MRS技术

核磁共振探测是MRI技术在地质勘探领域的延伸,通过对地层中水分布信息的探测,可以确定某一地层下是否有地下水存在,地下水位的高度、含水层的含水量和孔隙率等地层结构信息。

目前核磁共振探测技术已经成为传统的钻探探测技术的补充手段,并且应用于滑坡等地质灾害的预防工作中,但是相对于传统的钻探探测,核磁共振探测设备购买、运行和维护费用非常高昂,这严重地限制了MRS技术在地质科学中的应用。

以上内容参考 百度百科-磁共振

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