DZ183虛擬儀器實驗系統(tǒng),dz183,虛擬儀器,實驗,試驗,系統(tǒng)
第三章－取樣傳感器和試驗的控制系統(tǒng)和傾斜度次要系統(tǒng)。LabVIEW 這個軟件的編寫是為了獲得和存儲 GPIB數(shù)字的示波器數(shù)據。3。6 討論為了在虛擬環(huán)境中獲得正確的傳感器數(shù)據，我們必須非常小心。傳感器的取材必須非常小心，這樣磁場就不會嚴重的扭曲。正確的基礎和保護技術是為了獲得正確的傳感器數(shù)據和清晰的虛擬圖象質量。在取樣傳感器和虛擬系統(tǒng)之間的電隔絕是為了避免在運行過程中靜電積累帶來的較大電壓給設備造成的傷害。在這一章描述的取樣傳感器在實驗室的學習中有著非常廣泛應用范圍。在下一章中我們會介紹聲音流和圖象的學習。第四章－磁共振成像技術中對傳感器的測定和實驗控制應用4。1 介紹在前面的章節(jié)里講到的基于 LabVIEW的傳感器探測和實驗控制系統(tǒng)廣泛應用在多種磁共振成像技術實驗中。兩個特別描述的應用：實驗控制系統(tǒng)的重要性（第一種情況）和傳感器測定的重要性。第一種情況是這一章的主題：超聲波聽覺流。第二種情況是 photopolymerization，將在 4。7 節(jié)中詳細說明。這些應用程序給出了早先的章節(jié)中描述的系統(tǒng)的重要性和自適應性的示例。這些研究對測試和解決傳感器系統(tǒng)的問題很有幫助。另外,聽覺流的可視化和 photopolimerization是磁共振成像技術成像中的新應用程序,都需要實驗的監(jiān)視和控制。這章中討論的工作是最早的, 或是第一批成果之中的,這些系統(tǒng)的磁共振成像技術實驗研究論文。超聲波方面的研究成果是從第三屆核磁共振團體科研交流于展覽會（法國，尼斯，1995。8。19～25）上發(fā)表的一份口頭報告中選取的。 4。2 超聲波這些在萬 Hz頻率范圍內的高度壓縮的純粹的高能超聲波會導致不常見的非線性的物理和化學上的情況[55,56]。這些情況,通常是和孔蝕并發(fā)的,同時引起了學術界和工商界的興趣。高能超聲波在某些化學反應中有極好的催化作用而且研究認為是一種環(huán)境矯正措施 [55,56]。聲學流是靜止的液體在聲場的輻射壓力下產生的[57]。典型的聽覺流在水中的速度都在 10mm/s的范圍上。流速的傳統(tǒng)測量手段利用的是在液體中的浮游粒子的長曝光底片[58]。當粒子流經過時,會在底片上留下模糊的痕跡。然而，借助這中視覺化的方法，浮游粒子內部的不明觀測和粒子本身可能影響到聲場的傳播[58] 。磁諧振和磁共振成像技術對于大范圍的非線性的聲學現(xiàn)象很敏感，這包括化學反應，靜止的或變化的流和氣蝕中的氣泡。這一項研究的主要方面是以一個簡單的平面活塞產生的 31kHz高能超聲波,無磁性的超聲波轉換器和一個圓筒形的水影像。磁共振成像技術已經被用來檢查樣板的薄紗織品的成分，利用的是超聲波的薄紗織品中的熱效應,乳膠體幻影等[29-31]。磁共振成像技術最近也被用來研究聽覺波的傳播 [59-62]?？蚣芙Y構,可編程結構,微氣泡已經是測試壓力敏感度的有力工具[63]?？谞罱Y構在某些方面和在聽覺的孔蝕期間被形成的空氣效應是相似的。Homer et al.[64] 最近已經觀察到在 Larmor頻率下直接影響到超聲波光滲作用的一些直接的時間上的原因。4。3 獲得超聲波的方法在 Fig。4。1 中顯示的水的影像,用的是一個可填充的圓筒形的壓克力管,注入的是除去離子的蒸餾水。(圖略)這個影像，在一個壓克力的盤旁邊的一端被封閉的壓克力管,除去離子的蒸餾水被小心地倒入豎直的圓柱體之內。超聲波轉換器用螺絲釘固定在管子的一個口。用這個方法, 在樣本充填物的影像中很明顯的沒有大的空氣泡沫。超聲波轉換器的直徑是 5cm，它的振蕩頻率是 31kHz。在這一個頻率范圍中，只需較小的功率就可以生產聽覺流 [58]。轉換器由一個 50瓦特的，被運行在一臺 MacIntosh Centris 650上的 LabVIEW 4.1控制的放大器驅動的。一個變壓器被用于匹配放大器的輸出和轉換器的輸入。完全的 LabVIEW控制系統(tǒng)已經在第 3章的內容中詳細地說明了[65]。超聲波強度對引起聽覺的孔蝕和聽覺流是相關聯(lián)的。轉換器的運算,適當?shù)貙⒅糜诘孛娑壹右员Ｗo,不會增加 MNR實驗的電氣雜音。 聲學流是使用旋轉回聲設置,DANTE 流成像和梯度回聲成像來觀察的。Z 薄片 Z設置旋轉回聲順序會在 Fig.42中顯示。自我聚焦薄片片選 180度脈沖作為薄片片選類似于 Geenet al.[66]。獲取 256個樣本只需要 10微秒的時間。這個配置中回聲有 200毫秒時間,持續(xù)時間為10秒, 薄片的厚度是 7毫米,而且沒有相位變化。一個 2高斯/厘米的梯度會產生一個 12厘米的一個視域（FOV） 。探針的中心，配置的中心都距離超聲波轉換器的表面 10厘米。這個序列的起始由 LabVIEW與超聲波的同步事件觸發(fā)。磁共振成像方法發(fā)現(xiàn)的聲學流被稱為 DANTE追蹤標簽。DANTE 追蹤標簽已經用來描述中心的運動并且對于聽覺流對流量是很敏感的。旋轉回聲的 DANTE跟蹤標簽序列如 Fig4。3 中所示。在一個 DANTE的簽條實驗中,一系列準備好的射頻脈沖被排列稱成標準的成像序列之前。速度和方向的測量可能被藉由被附簽緩沖測量有磁性的附簽和分度的位移計算。射頻準備脈沖一定需要有充份的帶寬包括被應用的梯度產生的頻率范圍。射頻脈沖寬度被在 Eq.4.1給以詳細的說明。這個 256×256的 XZ DANTE圖象至少要持續(xù) 2秒的時間,一個回聲需要 10毫秒和一個 Y型的厚度為 1.2毫米的薄片。在 DANTE的應用程序和制造圖象順序之間的延時是一秒鐘。一個 10微秒的停頓時間和一個 2.5高斯/厘米的梯度會產生一個 9.3厘米的對稱的視域（FOV） 。一個增加的對稱的梯度范圍,被要求在DANTE射頻的應用程序后面以便撤銷所有的橫向的磁場。圓形的軌道被運行只移除基線產物的相位。10 厘米長的射頻探針只有在 Z方向上有影像時才會激活。圖像的中心到轉換器的表面的距離是 15厘米。梯度回聲方法,Fig.4.4,也被用來觀察聽覺流。一個完全的 128×64的 XY梯度回聲圖像可以在 17秒內獲得。圖像是與一個 7.1個毫米厚的 Z片一起獲得的，回聲的時間是 8毫秒,持續(xù)時間 65毫秒，激發(fā)角度是 22.5度。一個 7.8厘米的對稱視域（ FOV）只需 10毫秒就可以由讀數(shù)是 2.9高斯/厘米的梯度產生。薄片到轉換器的表面的距離是 10厘米。4。4 LabVIEW 程序 LabVIEW 被用來配置超聲波的頻率，振幅和持續(xù)時間,并且觸發(fā) NMR 序列。Fig.4.5 顯示的是Ⅵ的前面板。這Ⅵ以前引起 NMR 描繪的一個給定的數(shù)目, 在超聲波治療之中和之后的時候在給定的振幅或稱波幅,幅度和頻率?，F(xiàn)在是重要的那次給定的當在描繪之間的間距是比較長的然后它帶 MacNMR 完成描繪順序。 ( 包括它的最后延遲)4。5 超聲波結果因為水波引起的周相效果眾所周知,其在旋轉回音象電中被顯示為減弱的象電強度[16,17]。在如圖 2。6 中的普通旋轉回音中,一個不固定旋轉不太可能被轉述為一個回音。這是由于不固定旋轉在 180度脈沖的任一邊經歷不同的磁場。(圖 2。6 的大傾斜度)時間級數(shù)旋轉片的側面圖通過對于眾多超聲波光滲試驗的周相取消被用來觀察聽覺流的建立和衰變。在圖 4。6a 中即為一典型結果。前 10分側面圖沒有聲音,接下來的 30分就加入了聲音,最后 30分有關掉了聲音,圖 4。6b 中標注了相對時間區(qū)域的片側面圖平均振幅。在聲波運動中的側面圖振幅被減弱。原因是在每一個象素中水波影像周相的取消。200 msec的長回音時間增加了減弱程度。短回音是間試驗表現(xiàn)為減少減弱程度,聲音發(fā)射引起立即的象點側面圖的減弱。發(fā)射中斷側面圖中振幅仍然持續(xù)減弱 40秒。可以注意到,5 分鐘后,信號仍然沒有完全覆蓋地線振幅。更可能出現(xiàn)的是更復雜的和不尋常的水波模式。為了檢測這些水波模式,dante 象點被要求帶有一個垂直于旋轉回音片的象電。圖 4。7 顯示 2個 dante 象點中的聽覺流。dante 象點順序被重復了兩次,一次沒有超聲波(圖 4。7a),另一次可以看到由于被限探察長度信號以 z形衰落。在設有流的時候,無聲音,標簽線固定。超聲波轉換器被打開,一個聽覺流束被允許在象點探測前持續(xù) 5分鐘,當?shù)氐牟ㄋ?大小和方向可以通過計算標簽格中的點的轉移和劃分標簽間隔 tg來獲得。在圖407b中最大波是 15mm/s。在象點展開中的連貫流被一個帶有更低更大區(qū)域的幻影的一邊所支配,流在另一邊折回。可以發(fā)現(xiàn)片選擇區(qū)域被要求作為不同流率,該流率帶有由于 dante標簽模糊而引起的一個象點聲音。為了調查現(xiàn)流率的范圍,回音象點的傾斜度與轉送器表明平行。回音象點傾斜度可以通過使機械裝置明亮的流來檢測垂直于象點展面的流。[71]在 EG。4。4 中顯示了回音象點的傾斜度的固定橫向詞話狀態(tài)。a為刺激角度,te 為回音時間,tr 為重復時間,t1 和 t2為休息參數(shù)。象點有足夠大的角度而重復時間足夠短,這樣引起信號部分飽和,也給人創(chuàng)造一個穩(wěn)定的磁場狀態(tài)。垂至于象點板的流會給象點帶來新鮮的回旋,從而引起信號增強。這個即為流入物發(fā)光理論。[71]。此外,混亂流會造成周相的取消,因此會使信號消失[16]。圖 4。8 顯示為一個典型時間的一系列回音象點的傾斜面。圖 4。8---在象點 a前開始的超聲波后的一系列時間(20s 分散)的回音象點傾斜面。所有象點均被統(tǒng)一稱量,但是象點 c和 d由于在流亮中而被選作戰(zhàn)士。象點為 128*64,周相密碼方向 128*128的填補為 0。一指數(shù)過濾器適用于轉移一個鏡面截斷加工品[16,73]。在聲音打開后,帶有第一象點的象點有 20秒的間隔。帶未受影像的信號強度的象點范圍接近幻影邊緣,在高低強度區(qū)域之間?；匾粝簏c傾斜度也顯示出流中的不穩(wěn)定因素。原因使象點強度模式在各象點中并不連貫。因此,各象點間大于 20秒間隔的流模式不穩(wěn)定。倒置恢復控制測定法顯示旋轉格休息時間 t1,在聲波中不改變,一個 20分鐘的聲波中水溫增加不到 2度。t1 不變。超聲波治療不改變在 zarmor頻率中的分子運動的本質。4。6 超聲波討論最初旋轉回音側面圖顯示出當長回音時間不被使用的時候信號減弱。這可能是由于通過磁力變化區(qū)域的分子擴散所造成。由于氣蝕造成的水于空氣的空隙處具有不同的感受性,故造成磁力區(qū)域有變化。更可能的是,流與反流各帶有其象素(在旋轉回音側面圖中是薄園片),從而造成各種周相有所發(fā)展,當聚集到一起的時候,造成周相取消和信號丟失。為正式信號減弱是由于流引起的,增加的 180度的脈沖被加載旋轉回音上來形成一個回音鏈,甚至在一個 cpmg鏈中的回音會由于不變的速度流重新定向信號消失[74]。一個核子旋轉會獲得與一個 eg。4。5 給出的原始率的旋轉有關的周相。如果 x以一個恒定的速度運動,則 x決定時間,并由 rg。4。6 得出。eg。4。6 的導數(shù)為速率 v。因此,eg。4。7 給出完整形式的旋轉周相。圖 4。9 顯示帶有一個恒定 x傾斜度的脈沖順序。圖 4。9---脈沖順序顯示出回音的再定向使用 eg。4。7 ,表格 4。1 顯示出周相時間位置 a,b,c。180度脈沖倒置了積聚周相,從而重新定位回音周相。不同的帶象素的速度引起當信號總減弱是的周相范圍,而此時信號強度在第一回音(即時間位置 b)上減弱。圖 4。10 顯示了在 cpmg試驗中第一,第二回音的結果。第二回音中的信號幾乎完全重建,而奇數(shù)回音顯示在聲波中的減弱。這一試驗證實了信號減弱是由于流,而由于分子擴散引起的減弱不會被覆蓋,原音在于擴散運動是無邏輯的。在回音中的部分減弱仍然存在由于高次序速度群引起周相取消以及 t2衰變。信號周相 b由于旋轉運動聚集。該旋轉在一旋轉回音頻率密碼傾斜度中。eg。4。8[70]可視。b=aGTtVG為頻率密碼傾斜度,T 為周相與再次周相傾斜度的分離,t 為傾斜度持續(xù)的時間,v 為速度。當速度為 10mm/s的時候。t 為 1。5msec,傾斜強度為 2Gausscm的負一次方,一個回音時間為 200msec,聚積周相為 920度。流速范圍增加到減去10mm/s,周相角度變化從-920 到 920度,所有帶有不同速率引起的不同周相的旋轉必然引起信號丟失。dante標簽試驗進一步正式流垂至于旋轉回音片。高速流不在管中央,葉不像預期中那樣回到管下一邊。最大速度區(qū)域從轉換器中心分出,并帶有一個更大的更慢的速度水域回到管下另一邊,這對于轉換器或象被生產者證實了的不對稱聲音區(qū)域而言是不尋常的。聲波中標簽變形有兩個原音,其一,聽覺流不能持續(xù)覆蓋象點要求時間從而引起 dante標簽的模糊。重復時間減少從而幫助這個問題但也減少噪音率的象點訊號。其二,水速在穿過象點片的時候不同。有片的不同速率的象點訊號要再經歷一次。快的傾斜回音象點,被用來更好的研究不同的流速垂直于轉換器表面。傾斜回音象點顯示出一個高強度。該強度靠近帶有由于聽覺流引起的亮流的象點中心。當?shù)鼗靵y流造成帶有幻想 voxel的周相消失,這又引起高低強度區(qū)。那里存在一個聚積的遠離幻影中心的高流區(qū)。而該幻影帶有覆蓋一個更大區(qū)域的底回流。由于幻影是一個閉合系統(tǒng),因此不存在交叉網流。當?shù)鼗靵y流位于兩個固定流之間。根據由亮流引起的信號強度來計算流率是有可能的。eg。4。4 給出的無流的固定狀態(tài)橫向磁場。垂直于象點展面的流會引起信號增加。這是由于帶有新旋轉的部分飽和旋轉的移位。在現(xiàn)流中,固定狀態(tài)橫向磁場會穿過片。根據流率,重復時間和 t1而成比例變化。在選擇片中用一個簡單的方法假設一個理想片的側面可以計算網狀橫向磁場。將片劃分為區(qū)(以流率給出厚度,以重復率增加)允許計算每個區(qū)的橫向以及縱向磁場。第一區(qū)將無飽和片,因此,縱向磁場將為 100%,第二區(qū)將有一個縱向磁場,該磁場已經被一個脈沖所飽和,同時在重復時間中覆蓋了磁場,這一個過程將重復,直到橫向磁場和縱向磁場在所有的區(qū)域中被計算出。第 n的 n次方個區(qū)以及 TE<
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