评估磁共振成像系统电磁安全的数值计算方法
本文关键词: 磁共振成像 电磁场 电磁安全 生物效应 人体数值模型 数值计算方法 出处:《高电压技术》2017年08期 论文类型:期刊论文
【摘要】:近年来,随着磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)技术的快速发展,其电磁安全性得到了越来越广泛的重视。为此,综合评述了近几年的研究成果,首先介绍了MRI系统产生的静磁场、梯度场和射频场这3种不同性质的电磁场的生物效应及其安全标准,并在此基础上着重介绍了评估MRI系统电磁安全的数值计算方法,分别就人体数值模型和数值计算方法针对准确度和计算效率详细展开了分析和评价。研究结果表明:当MRI产生的3种电磁场超过一定限值时,会引发生物效应,导致受检者的身体出现不适反应;现有人体模型分辨率高,可较准确地反映真实人体组织,但通用模型限制了高场MRI设备优势的发挥,开发个体体素模型是必然发展趋势;现有的用来评估MRI电磁安全的数值计算方法包括有限元法、矩量法和时域有限差分方法,以及准静态近似方法和混合数值计算方法等衍生计算方法,这些方法能较准确地预测人体组织内的电磁场值,但无法兼顾准确度和高计算效率,仍需进一步改善;现有的安全标准尚不完善,未来应补充开放式MRI系统、PET/MRI多模成像技术以及LINAC/MRI介入治疗系统等新型系统的安全标准。该研究结果可以为MRI设计人员提供参考,帮助补充完善现有的MRI安全标准,在保证安全性的条件下提高系统性能。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of magnetic resonance imaging (resonance) technology, more and more attention has been paid to its electromagnetic security. The biological effects and safety standards of three different electromagnetic fields, gradient field and radio frequency field, are introduced, and the numerical calculation method for evaluating electromagnetic safety of MRI system is introduced. The human numerical model and numerical calculation method are analyzed and evaluated in detail in terms of accuracy and computational efficiency. The results show that biological effects will be induced when the three electromagnetic fields produced by MRI exceed a certain limit. The present human model has high resolution and can accurately reflect the real human tissue, but the universal model limits the advantage of high-field MRI equipment, and the development of individual voxel model is an inevitable trend. The existing numerical methods to evaluate the electromagnetic safety of MRI include finite element method, moment method and finite-difference time-domain method, as well as quasi-static approximation method and hybrid numerical method. These methods can accurately predict the electromagnetic field values in human tissues, but they cannot balance accuracy with high computational efficiency and need to be further improved; existing safety standards are not yet perfect. In the future, the open MRI system should be supplemented with the new safety standards of PET / MRI multimode imaging technology and LINAC/MRI interventional therapy system. The results of this study can provide reference for MRI designers and help to supplement and perfect the existing MRI safety standards. The system performance is improved under the condition of ensuring security.
【作者单位】: 中国科学院电工研究所;中国科学院大学;
【基金】:国家自然科学基金(1154200019)~~
【分类号】:O441
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 马柏祥;纯铝密度的数值计算研究[J];轻金属;2005年01期
2 杨晔,张镇西,蒋大宗;Mie散射物理量的数值计算[J];应用光学;1997年04期
3 沈建琪,刘蕾;经典Mie散射的数值计算方法改进[J];中国粉体技术;2005年04期
4 陈昌友;中子首次碰撞几率P_(ij)和“迁移核”K_(ij)的数值计算[J];原子能科学技术;1980年06期
5 李会山;郑曙东;田春山;;数值计算在振动和波动教学中的应用[J];青海大学学报(自然科学版);2010年03期
6 龙永兴,石秉仁,牟宗泽;ECR波传播与吸收的数值计算[J];科学技术与工程;2003年02期
7 吕栋;张少泓;王涛;;反应堆高阶k本征方程数值计算方法的改进[J];原子核物理评论;2006年02期
8 邹文强;罗飞;张慧兰;冯歆;;电压-温度变换特性的线性化的数值计算[J];江西理工大学学报;2006年03期
9 徐建良;;均匀带电椭圆细环电场的数值计算[J];连云港师范高等专科学校学报;2014年01期
10 黄华;恰汗·合孜尔;宋艳萍;努尔古丽·艾力;;在Cap-cyclide坐标中Wangerin函数N_m~n(ν)的高精度数值计算[J];计算力学学报;2012年01期
相关会议论文 前1条
1 史祥蓉;蒋晓勤;饶伟;;关于解题条件合理性问题的讨论[A];2005年全国高校非物理类专业物理教育学术研讨会论文集[C];2005年
,本文编号:1514392
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/1514392.html