全人体电磁模型及其在电磁场生物效应中的初步应用研究

发布时间：2020-06-07 05:38

【摘要】： 本文简述了生物电磁学的发展概况，分析了磁共振成像(MRI)中由时变梯度场感应的涡流对人体外周神经刺激(PNS)和心脏刺激等生物效应机理。由此提出建立全人体电磁模型进行仿真研究的必要性。 基于电磁场的时域有限差分法(FDTD)和人体实测电磁特性参数构造出全人体电磁仿真模型软件包，建立本课题所需要的适合于时域有限差分法在网格空间中进行计算的三维数值化人体电磁模型，实现了人体高度任一截面的等磁导线和等电导线图形的显示。针对时域有限差分法中的吸收边界条件的设定这一关键技术，考虑提高计算机的计算速度、节省内存、提高计算精度，对几类典型的吸收边界条件进行了仿真，并对仿真结果进行分析比较，得出使用完全匹配层(PML)比较理想。 进行MRI系统中纵向梯度线圈生物效应的初步仿真研究：结合人体电磁场模型，通过用“Maxwell对”实现纵向梯度线圈仿真，，计算出全人体的感应涡流分布，得出的结果和阈值进行比较，发现感应涡流已很接近人体刺激阈值。因此，应把感应涡流值作为梯度线圈的优化设计的重要参数。 文章最后结合在课题研究中遇到的实际问题进行了分析和思考，提出了优化改进的办法。从节约计算机内存和提高计算速度方面考虑，电磁场数值计算建议采用时域伪谱算法(PSTD)来代替时域有限差分法(FDTD)，并进行了相应的比较和分析。提出采用现在比较流行的并行计算方法应用于仿真计算。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：R35

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本文编号：2700931