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基于扩散张量成像技术的大脑组织核磁共振电导率重构的仿真研究

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中国生物医学工程学报 2009年第1期28卷 58-64,70页

作者：闫丹丹高诺张孝通朱善安 HE Bin 浙江大学电气工程学院杭州310027 Department of Biomedical Engineering University of Minnesota MN 55455 USA

将核磁共振电阻抗成像(MREIT)技术应用于人体头部大脑组织电导率重构上。采用基于径向基函数(RBF)神经网络的均质电导率重构MREIT算法,对建立在扩散张量核磁共振成像(DT-MRI)数据基础上的白质组织各向异性电导率和各向同性的灰质、脑脊... 详细信息

将核磁共振电阻抗成像(MREIT)技术应用于人体头部大脑组织电导率重构上。采用基于径向基函数(RBF)神经网络的均质电导率重构MREIT算法,对建立在扩散张量核磁共振成像(DT-MRI)数据基础上的白质组织各向异性电导率和各向同性的灰质、脑脊液目标电导率进行重构。在五层真实形状头模型(包括头皮、颅骨、脑脊液、灰质和白质组织)上进行的仿真实验结果表明,该算法具有一定的抗噪声能力,重构的头部电导率分布图像具有较高的精确性。研究证明了MREIT技术用于头部复杂组织结构电导率重构上的合理性与可行性,在无创头部组织电导率检测领域具有潜在的应用价值。

关键词：核磁共振电阻抗成像扩散张量核磁共振成像头部组织各向异性电导率白质

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地震电离层异常电场模拟及初步研究

地球物理学报 2014年第11期57卷 3650-3658页

作者：杨许铂周晨刘静赵正予张援农武汉大学电子信息学院武汉430072 中国地震局地震预测研究所北京100036

强地震会造成电离层电场发生异常变化.基于大气层-电离层电动力学理论对地震电离层异常电场开展数值模拟和研究,将理论推导出来的电离层异常电场方程扩展到球面坐标系中,并且考虑到电离层层电导率的各向异性,建立新的地震电离层异常电... 详细信息

强地震会造成电离层电场发生异常变化.基于大气层-电离层电动力学理论对地震电离层异常电场开展数值模拟和研究,将理论推导出来的电离层异常电场方程扩展到球面坐标系中,并且考虑到电离层层电导率的各向异性,建立新的地震电离层异常电场模式.引进一个电离层层电导率经验公式(Nopper and Carovillano,1979),对中低纬度地震电离层异常电场特性进行数值模拟.模拟结果表明:附加电流引起电离层异常电场范围远大于自身在地表上的分布.且发生在低纬地区的异常电场主要成分是纬向电场,在东西两侧显偶极子分布.在额外电流分布相同的情况下,夜晚生成的异常电场更显著,存在昼夜差异.

关键词：地震电离层电场附加电流各向异性电导率

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层状各向异性介质大地电磁联合反演研究

物理学报 2012年第12期61卷 597-606页

作者：霍光谱胡祥云方慧黄一凡中国地质大学地球物理与空间信息学院武汉430074 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所廊坊065000

地壳和上地幔中存在的电性各向异性是地电模型、地下结构和构造模型间一个重要的联系因素.近年来,它引起了广泛的关注,推动了对电性各向异性结构模型和反演理论新方法的研究.本文在Marquardt反演理论的基础上,引入权因子对其改进后用于... 详细信息

地壳和上地幔中存在的电性各向异性是地电模型、地下结构和构造模型间一个重要的联系因素.近年来,它引起了广泛的关注,推动了对电性各向异性结构模型和反演理论新方法的研究.本文在Marquardt反演理论的基础上,引入权因子对其改进后用于大地电磁视电阻率和阻抗相位联合反演,通过具体算例的分析,验证了理论的正确性;此外,对西北某地大地电磁实测资料处理解释,说明了程序的实用性并为今后研究深部电性构造提供了一种新的方法和途径.

关键词：大地电磁联合反演各向异性电导率马奎特反演

微纳秒脉冲下生物组织电穿孔消融区域的仿真研究

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微纳秒脉冲下生物组织电穿孔消融区域的仿真研究

作者：邓浩重庆邮电大学

学位级别：硕士

不可逆电穿孔作为一种非热消融肿瘤技术已经在临床中得到广泛应用,新提出的微纳秒脉冲可以缓解传统不可逆电穿孔脉冲所带来的肌肉收缩以及靶区内消融盲区问题。作为一种基于电穿孔的物理消融技术,通常需要通过数值计算确定其治疗范围以... 详细信息

不可逆电穿孔作为一种非热消融肿瘤技术已经在临床中得到广泛应用,新提出的微纳秒脉冲可以缓解传统不可逆电穿孔脉冲所带来的肌肉收缩以及靶区内消融盲区问题。作为一种基于电穿孔的物理消融技术,通常需要通过数值计算确定其治疗范围以便筛选合适的脉冲参数及电极配置,传统的数值计算模型仅考虑组织电穿孔效应和生物传热效应来计算电场分布,且通常假定组织电导率为各向同性的;微纳秒脉冲兼具高频和串式施加等特点,组织色散效应和电穿孔阈值变化就不容忽视。基于上述问题,本论文构建包含色散效应、各向异性电导率以及考虑电穿孔阈值变化的数值计算模型,并研究微纳秒脉冲作用下组织电穿孔消融区域,取得的主要结论如下:1.在传统电穿孔理论和生物传热的基础上纳入组织色散效应和各向异性电导率,构建两针电极配置下的二维乳腺肿瘤组织模型,研究其在脉宽为500 ns、幅值4000 V的单个微纳秒脉冲作用下的消融区域。结果表明在考虑色散效应的各向异性电导率模型中组织电穿孔面积增加了3.55%,不可逆电穿孔面积降低了4.53%,模型内部没有热损伤发生。2.基于上述仿真模型,纳入电穿孔阈值变化,建立二针电极配置下的二维乳腺肿瘤组织模型,在施加8个子脉宽度500 ns、幅值为4000 V的脉冲串,结果表明:相较于第一个脉冲的数值结果,脉冲结束时电穿孔面积增加了22.91%,不可逆电穿孔面积增加了17.62%,有8.28%局部组织发生了不可逆热损伤,且在两针电极配置下并不能实现全部肿瘤组织的不可逆电穿孔消融。3.为了规避组织内部大面积热损伤,对仿真模型施加子脉冲宽度为2μs、幅值为2900 V的6个脉冲串,并构建了三针电极配置和四针电极配置下的数值模型。仿真结果表明,随着电极针数目的增加,不可逆电穿孔消融面积在不断增加,其中三针电极消融占比为83.58%,四针电极消融占比为99.08%,可以默认为肿瘤的完全消融,且组织内部没有发生不可逆热损伤。综上所述,本论文分析色散效应、各向异性电导率以及电穿孔阈值变化对仿真结果的影响,并研究多针电极配置实现肿瘤的完全消融,上述结论可以为后续的临床电穿孔消融肿瘤组织提供一定的理论指导意义。

关键词：电穿孔色散效应各向异性电导率电穿孔阈值多针电极配置

基于三层球模型弱直流电刺激下脑白质各向异性对电场分布的影响

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北京生物医学工程 2016年第2期35卷 130-136页

作者：张元逯迈翟伟兵胡延文兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室兰州730070 兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070

目的研究脑白质的各向异性电导率对经颅直流电刺激产生的电场分布的影响。方法依托经典三层同心球模型,通过基于有限元法的ANSYS软件建模,并求解头模型的电场强度、电流密度分布及初级皮质运动区的关键点数值。结果随着脑白质各向异性... 详细信息

目的研究脑白质的各向异性电导率对经颅直流电刺激产生的电场分布的影响。方法依托经典三层同心球模型,通过基于有限元法的ANSYS软件建模,并求解头模型的电场强度、电流密度分布及初级皮质运动区的关键点数值。结果随着脑白质各向异性电导率的比率、空间分布不同,头模型中电场强度和电流密度的分布产生了较大区别。结论仿真结果说明脑白质各向异性对电场分布有显著影响,对临床应用有重要的借鉴意义。

关键词：经颅直流电刺激三层同心球模型脑白质各向异性电导率 ANSYS软件