低场磁共振成像装置软件系统开发
发布时间：2021-06-16 01:28
太空中的微重力、辐射等复杂环境会对航天员的生理和心理造成不良的影响。核磁共振成像技术（MRI）作为一种先进的现代医疗检查手段,与传统的医疗成像手段相比,具有无创伤、无辐射、软组织对比度高、任意角度、多层面成像的优点,在航天员选拔及后续的医疗保障中具有重要的作用。MRI依赖于射频线圈、梯度线圈、谱仪及计算机等组成的硬件设备,由运行于计算机系统上的应用软件控制整个装置的运行。目前,成熟的核磁共振软件大都与硬件设备配套使用,企业出于商业保密的考虑,并不会公开应用软件的具体情况。本文在重庆大学“低场磁共振成像仪”的基础上,进行MRI装置软件平台开发相关的工作。本文开发了一套磁共振成像装置软件系统。按照典型“瀑布模型”软件开发流程,首先对MRI装置的业务流程进行了分析,明确了软件系统的功能需求和非功能需求,并给出了系统的用例图。在需求分析的基础上进行了软件的架构设计,该软件的架构基于MVC架构,分为表示、操作和数据三层,其中表示层负责界面的前端展示,操作层处理用户的请求,数据层对软件系统的数据进行封装,并向操作层开发相应的接口。按照面向对象的开发思想和高内聚、低耦合的原则,将整个软件分为信息管理...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
重庆大学“低场磁共振成像仪”Fig1.1“LowFieldMRISystem”ofCQU
2低场MRI装置简介72低场MRI装置简介2.1MRI工作原理2.1.1自旋与核磁共振现象原子核是由质子和中子（统称为核子）组成，在原子核内部，核子在各自的运动轨道上围绕原子核轴线绕动，同时核子之间也存在着相对运动，如果原子核的质子数或者中子数有一个为奇数，则原子核内部核子的运动将会导致原子核绕轴进行旋转，呈现出所谓的自旋效应（如图2.1所示），原子核的自旋在一定外部条件下会导致核磁共振现象。由于人体内1的含量高并且其磁敏感度最高[22]，因此MRI技术主要都是利用1的核磁共振产生的信号进行成像，本文主要讨论1的共振。图2.1原子核的自旋运动Fig2.1Spinmotionofthenucleus通常可以将原子核的自旋理解为原子核绕自身轴线的转动运动，用矢量JDI进行表示，称为自旋角动量，JDIy的方向与原子核转动运动的方向一致，而J的大小是量子化的，通过自旋量子数I来描述其大小，1自旋量子数1=2I。原子核的自旋角动量JDIy与自旋量子数I之间存在如下关系：JI（2.1）其中是约化普朗克常数，是表示自旋大小的基本单位，与普朗克常数h之间存在着如下关系：341.054572102hJs僳。根据物理知识，质子带正电荷，中子不带电，原子核内部的电荷的运动可以等效为一个环形电流，环形电流产生的磁场为一个微观磁场，这个微观磁场称为原子核的自旋磁矩，是一个具有方向的矢量，称为自旋矢量，记为送，其方向与自旋运动的轴线平行，符合右手定则的为正，送可以表达为：JI（2.2）
重庆大学硕士学位论文8其中，称为磁旋比（gyromagneticratio），是由原子核本身的性质决定的常数，1的磁旋比42.58MHzTesla1。对于大量原子组成的样品，未施加外部磁场时，由于热运动，原子核的空间取向是随机的，原子核的自旋角动量和自旋磁矩的方向在空间上是均匀分布的，如图2.2(a)所示，自旋磁矩的矢量和为零，在宏观上并不具有磁性。施加外部静磁场后，原子核自旋磁矩在外部磁场力的作用下，方向发生变化，沿着外部磁场方向重新排列，如图2.2(b)所示。(a)未施加外部磁场时（b）施加外部静磁场时图2.2原子核样品的自旋矢量方向Fig2.2Spinvectordirectionsofnucleussample现在通过物理学原理来对样品在静磁场中的运动规律进行定量的分析。对样品施加静态的外部磁场0B后，规定0B的方向为Z方向，有：0dJBdt（2.3）设自旋磁矩与外部磁场夹角为，在dt时间自旋角动量J的变化为dJ，转过d角，则有：dJJsind两边同时除dt：sindJdJdtdt令0ddt，将式（2.3）写成标量，有：00BsinJsin即：000=BBJ（2.4）上式称为拉莫尔进动公式，0称为拉莫尔频率，其物理意义是原子核在外部磁场力的作用下，核磁矩始终受到一个恒定磁力矩的作用，将以固定频率0绕Z轴作拉莫尔进动，如图2.3所示。
本文编号：3232093
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
重庆大学“低场磁共振成像仪”Fig1.1“LowFieldMRISystem”ofCQU
2低场MRI装置简介72低场MRI装置简介2.1MRI工作原理2.1.1自旋与核磁共振现象原子核是由质子和中子（统称为核子）组成，在原子核内部，核子在各自的运动轨道上围绕原子核轴线绕动，同时核子之间也存在着相对运动，如果原子核的质子数或者中子数有一个为奇数，则原子核内部核子的运动将会导致原子核绕轴进行旋转，呈现出所谓的自旋效应（如图2.1所示），原子核的自旋在一定外部条件下会导致核磁共振现象。由于人体内1的含量高并且其磁敏感度最高[22]，因此MRI技术主要都是利用1的核磁共振产生的信号进行成像，本文主要讨论1的共振。图2.1原子核的自旋运动Fig2.1Spinmotionofthenucleus通常可以将原子核的自旋理解为原子核绕自身轴线的转动运动，用矢量JDI进行表示，称为自旋角动量，JDIy的方向与原子核转动运动的方向一致，而J的大小是量子化的，通过自旋量子数I来描述其大小，1自旋量子数1=2I。原子核的自旋角动量JDIy与自旋量子数I之间存在如下关系：JI（2.1）其中是约化普朗克常数，是表示自旋大小的基本单位，与普朗克常数h之间存在着如下关系：341.054572102hJs僳。根据物理知识，质子带正电荷，中子不带电，原子核内部的电荷的运动可以等效为一个环形电流，环形电流产生的磁场为一个微观磁场，这个微观磁场称为原子核的自旋磁矩，是一个具有方向的矢量，称为自旋矢量，记为送，其方向与自旋运动的轴线平行，符合右手定则的为正，送可以表达为：JI（2.2）
重庆大学硕士学位论文8其中，称为磁旋比（gyromagneticratio），是由原子核本身的性质决定的常数，1的磁旋比42.58MHzTesla1。对于大量原子组成的样品，未施加外部磁场时，由于热运动，原子核的空间取向是随机的，原子核的自旋角动量和自旋磁矩的方向在空间上是均匀分布的，如图2.2(a)所示，自旋磁矩的矢量和为零，在宏观上并不具有磁性。施加外部静磁场后，原子核自旋磁矩在外部磁场力的作用下，方向发生变化，沿着外部磁场方向重新排列，如图2.2(b)所示。(a)未施加外部磁场时（b）施加外部静磁场时图2.2原子核样品的自旋矢量方向Fig2.2Spinvectordirectionsofnucleussample现在通过物理学原理来对样品在静磁场中的运动规律进行定量的分析。对样品施加静态的外部磁场0B后，规定0B的方向为Z方向，有：0dJBdt（2.3）设自旋磁矩与外部磁场夹角为，在dt时间自旋角动量J的变化为dJ，转过d角，则有：dJJsind两边同时除dt：sindJdJdtdt令0ddt，将式（2.3）写成标量，有：00BsinJsin即：000=BBJ（2.4）上式称为拉莫尔进动公式，0称为拉莫尔频率，其物理意义是原子核在外部磁场力的作用下，核磁矩始终受到一个恒定磁力矩的作用，将以固定频率0绕Z轴作拉莫尔进动，如图2.3所示。
本文编号：3232093
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/ruanjiangongchenglunwen/3232093.html
