一种用于在线测量绘制粘度-切变率曲线的磁共振方法技术

本发明专利技术公开了一种用于在线测量绘制粘度

【技术实现步骤摘要】
一种用于在线测量绘制粘度
‑
切变率曲线的磁共振方法


[0001]本专利技术属于磁共振影像学领域，尤其涉及一种用于在线测量绘制粘度
‑
切变率曲线的磁共振方法
。
适用于已知流体压降条件下任意非牛顿流体的粘度
‑
切变率曲线的在线测量
。

技术介绍

[0002]计算流体力学
(Computational Fluid Dynamics)
是随着计算机发展而产生的一门介于数学
、
力学和计算机科学之间的交叉学科
。
其主要的研究内容是先将部分已知的流体力学问题通过一系列的抽象手段简化为要求解的方程组，再借助计算机强大的高速并行运算功能通过数值方法对方程组求解并最终获得一系列用于描述流动过程与流体状态的参数
。
[0003]计算流体力学在航空航天
、
化工
、
车辆
、
水利以及生物医学等方面应用广泛
。
其中化工和生物医学中分析的对象往往是管腔中的液体流动，这种问题往往关注流体流动过程和流体与管壁间的作用力，而且作为研究对象的流体涉及非牛顿性
。
因此这两种领域的研究中，用于描述非牛顿流体粘度性质的粘度
‑
切变率曲线的准确性是取得真实且正确结果的先决条件
。
[0004]流体粘度的测量方法取决于流体粘度性质
。
牛顿流体粘度只受流体温度影响，常用毛细管粘度计<br/>(
如赛氏粘度计
)
配合水浴测量粘度；而非牛顿流体中，广义牛顿流体只受流体温度与切变率的影响，使用不同规格的毛细管粘度计无法得到一致结果
。
因此常用切变率可控的旋转式粘度计
(
如布氏粘度计
)
在不同切变率下可以测量广义牛顿流体的粘度
‑
切变率曲线
。
[0005]但实际应用中往往存在在线与离线的流体状态不同
(
如血液
)、
在线条件过于苛刻不适合粘度计工作
(
如高温
)
或是流体本身性质危险不适合采样
(
如毒性与腐蚀性
)
等因素
。
无论是化工还是生物医学领域，都需要一种在线测量流体粘度
‑
切变率曲线的方法
。
此前已有一种能够观察管腔内部流体流速分布的磁共振序列
(loc_presat_FLASH)
，通过对该方法产生影像结果的后处理能够获得同轴分布的两相混合流体的相对粘度，但并不能直接获得流体的绝对粘度
。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于在线测量绘制粘度
‑
切变率曲线的磁共振方法
。
实现流体粘度特性的在线原位检测
。
与传统的离线测量方法相比，本专利技术所提出的方法适用的流体条件更加广泛，适合对高温
、
腐蚀性或者性质不稳定特殊流体的粘度性质测量
。
[0007]本专利技术的上述目的通过以下技术手段实现：
[0008]一种用于在线测量绘制粘度
‑
切变率曲线的磁共振方法，包括以下步骤：
[0009]步骤
1、
测量动脉的收缩压
p
收缩
与舒张压
p
舒张
；
[0010]步骤
2、
部署
MRI
仪器配套的脉搏门控系统和射频线圈；
[0011]步骤
3、
进行磁共振成像，获取颈总动脉从饱和层中垂直穿过的部分的测量点的连续的采样信号；
[0012]步骤
4、
拆除脉搏门控系统和射频线圈；
[0013]步骤
5、
将心动周期在时间维度上各自等分为多个子区间，然后根据每次采样过程产生的采样使能信号在单个心动周期内的子区间，对各个采样进行分组，获得按照子区间分组后的采样信号，并对分组的采样信号进行重建获得对应的分组的图像结果；
[0014]步骤
6、
求取个分组对应的血液的流速的径向分布，进一步获取血液流速在径向与时间两个维度的分布
v
z
(r,t,z
＝
0)
，
r
为测量点到管轴的距离，
t
为时间，
z
为轴向距离，
z
＝0平面表示饱和层边界的流体流入侧的平面，
z
平面为经过轴向位置
z
且垂直轴向的平面；
[0015]步骤
7、
计算
z
＝0平面中，
t
时刻
r
径向位置的粘度
μ
(r,t,z
＝
0)
和切变率
τ
(r,t,z
＝
0)
，根据径向位置
r
与时间
t
将粘度与切变率进行一一对应，得到粘度
‑
切变率散点图；
[0016][0017][0018]其中，
p(t,z)
为
z
平面在
t
时刻的截面压力，
v
z
(r,t,z)
为血液流速在在
z
平面上的径向与时间两个维度的分布，
v
r
(r,t,z)
为
z
＝0平面的流速径向分量分布函数，
ρ
为流体密度，
dr
为径向分辨率
。
[0019]如上所述步骤3包括以下步骤：
[0020]通过
MRI
仪器获得颈动脉在图像空间中的具体位置，在
MRI
仪器中执行
loc_presat_FLASH
序列，调整视野选区使其满足以下条件：调整成像选区为设定尺寸，成像选区内包含颈总动脉
、
颈内动脉与颈外动脉三部分血管，颈总动脉与视野的频率编码方向平行，饱和层设定为预设厚度且长宽超出成像选区的层，颈总动脉从饱和层中垂直穿过，颈总动脉从饱和层中垂直穿过的部分为采样的测量点；获取颈总动脉从饱和层中垂直穿过的部分的测量点的连续的采样信号
。
[0021]如上所述步骤5中分组基于以下方法：
[0022]第
m
次采样位于第
a
次心动周期的第
b
个子区间，而第
n
次采样位于第
c
次心动周期的第
d
个子区间，若
b
＝
d
，则第
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于在线测量绘制粘度
‑
切变率曲线的磁共振方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1、
测量动脉的收缩压
p
收缩
与舒张压
p
舒张
；步骤
2、
部署
MRI
仪器配套的脉搏门控系统和射频线圈；步骤
3、
进行磁共振成像，获取颈总动脉从饱和层中垂直穿过的部分的测量点的连续的采样信号；步骤
4、
拆除脉搏门控系统和射频线圈；步骤
5、
将心动周期在时间维度上各自等分为多个子区间，然后根据每次采样过程产生的采样使能信号在单个心动周期内的子区间，对各个采样进行分组，获得按照子区间分组后的采样信号，并对分组的采样信号进行重建获得对应的分组的图像结果；步骤
6、
求取个分组对应的血液的流速的径向分布，进一步获取血液流速在径向与时间两个维度的分布
v
z
(r,t,z
＝
0)
，
r
为测量点到管轴的距离，
t
为时间，
z
为轴向距离，
z
＝0平面表示饱和层边界的流体流入侧的平面，
z
平面为经过轴向位置
z
且垂直轴向的平面；步骤
7、
计算
z
＝0平面中，
t
时刻
r
径向位置的粘度
μ
(r,t,z
＝
0)
和切变率
τ
(r,t,z
＝
0)
，根据径向位置
r
与时间
t
将粘度与切变率进行一一对应，得到粘度
‑
切变率散点图；切变率散点图；其中，
p(t,z)
为
z
平面在
t
时刻的截面压力，
v
z
(r,t,z)
为血液流速在在
z
平面上的径向与时间两个维度的分布，
v
r
(r,t,z)
为
z
＝0平面的流速径向分量分布函数，
ρ
为流体密度，
dr
为径向分辨率
。2.
根据权利要求1所述一种用于在线测量绘制粘度
‑
切变率曲线的磁共振方法，其特征在于，所述步骤3包括以下步骤：通过
MRI
仪器获得颈动脉在图像空间中的具体位置，在
MRI
仪器中执行
loc_presat_FLASH
序列，调整视野选区使其满足以下条件：调整成像选区为设定尺寸，成像选区内包含颈总动脉
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世桢，单海威，石磊，韩叶清，周欣，
申请(专利权)人：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，
类型：发明
国别省市：