3T理论

3T理论（精选7篇）

3T理论 篇1

0 引言

相对于串联机构来说,并联机构具有一些独特的优点,如承载能力高、刚度相对较大、惯性相对较小、具有较好的动态特性等,其中Delta机构［１］的广泛应用更是激发了广大研究人员对并联机构的研究兴趣。并联机构的型综合一直是机构学研究的热点,国内外许多学者在这方面做了大量的工作,其中主要方法有三大类:基于位移群论的构型方法［２］,基于螺旋理论的构型方法［３］,基于拓扑结构的构型方法［４］,并得到了许多的并联机构构型。

最初,综合的并联机构具有六个自由度,但后来发现,在许多应用场合,并不需要这么多的自由度,由此,少自由度并联机构逐渐进入人们的视野。但由于并联机构结构复杂,控制起来相对较难,所以关于解耦的并联机构逐渐成为了新的研究热点。 国内外许多学者开展了这方面的研究［５－１４］,其中大部分学者的研究对象是具有三自由度移动和转动特征的并联机构。关于三移一转(3T1R)完全解耦并联机构的构型综合,目前尚未见到相关研究报道。

本文结合螺旋理论和约束螺旋综合法,根据支链独立驱动原则,提出了一种基于螺旋理论的完全解耦并联机构构型综合方法。这种并联机构的输出运动是由支链上独立的输入驱动提供的,所以属于完全解耦并联机构,此类机构控制简单、刚性好,具有一定的应用前景。

1 理论基础

1.1 螺旋理论

文献[15]研究表明,螺旋的组成形式为(S;S０),S称为原部,表示方向矢量,S０称为对偶部,且有

其中,r为坐标原点到S上任一点的位置矢量,h表示螺旋的节距。螺旋也可以用Plüker坐标(L M N;P Q R)来表示。螺旋的特殊形式为线矢量和偶量两种,这两种螺旋既能表示力线矢/力偶,也能表示转动自由度/移动自由度。

1.2 互易螺旋

如果两螺旋$１(S;S０)和$２(Sｒ;S０ｒ)满足

则螺旋$１和螺旋$２互为反螺旋,其中“”表示两螺旋的互易积。

1.3 使动螺旋

使动螺旋表示驱动副作用于动平台上的力或力偶,当其形式为$ｉ= (l m n;p q r)时,表示作用力;当其形式为$ｉ= (0 0 0;l m n)时,则表示一个作用力偶。且使动螺旋与对应支链中除驱动螺旋之外的其他运动螺旋互易积为0。

1.4 约束螺旋

当螺旋表示约束力线矢和约束力偶时,通过建立坐标系,得到机构分支运动螺旋系,再求取反螺旋,可以得到机构的约束螺旋系,其具体约束几何条件和被约束自由度参见文献[15]。

2 3T1R完全解耦并联机构结构特点分析

不失一般性,本文综合的3T1R完全解耦并联机构具有沿X、Y、Z轴方向的移动特征和沿Z轴方向的转动特征。可以利用互易螺旋理论对3T1R完全解耦并联机构瞬时运动特点进行分析。如果$ｊｉ表示第i条支链上的第j个运动副的运动螺旋,而表示速度,则动平台的输出速度矢量T可以用下式表示:

j式中,Fi为第i条支链的连接度。

如果$ａｉ是第i条支链上驱动副作用于动平台上的使动螺旋,那么$ａｉ与这条支链上除驱动螺旋之外的其他所有运动螺旋互易积都为0,分别对式(3)两侧乘以$Ｔａｉ求取运动螺旋的互易积可得

其中,为属于T的子空间矢量。通过求取互易积之后,在式(4)右边只有驱动螺旋和驱动关节的速度乘积不为0,支链上其他运动螺旋与$ａｉ乘积之后全部为0。式(4)也可以写作矩阵的形式:

式中,v、w分别为动平台的移动速度和转动速度。

分支约束螺旋系限制了动平台沿任何不平行于Z轴方向的旋转自由度,即w中不平行于Z轴方向的任何分量都恒为零。在式(5)中将使动螺旋的形式改变但并不改变式(5)的意义,可以得到如下形式:

是中去除常量0之后的其他分量构成的,是末端操作器的线速度,Jdir和Jinv分别为正逆雅可比矩阵。

如果Jinv是可逆阵,则有

取

J为机构的雅可比矩阵。

若期望机构为完全解耦并联机构,则当机构雅可比矩阵为对角阵时,满足完全解耦条件。根据式(7)可知,逆雅可比矩阵已经满足对角阵要求,根据式(8)可知,当Jｄｉｒ和Jｉｎｖ为非零对角阵时,则J也必为对角阵。所以,如果能保证机构的正逆雅可比矩阵均为对角阵,则此机构一定是完全解耦并联机构。

3 3T1R完全解耦并联机构型综合原理

由上述分析可以得到,如果能保证机构的正逆雅可比矩阵均为对角阵,则此机构一定是完全解耦并联机构。基于此结论,提出了一种利用螺旋理论来构造正逆雅可比矩阵均为对角阵的方法。机构的正逆雅可比矩阵与使动螺旋和驱动螺旋有关,所以可以通过给定使动螺旋和驱动螺旋的形式来得到对角的正逆雅可比矩阵。又由于驱动螺旋是根据驱动副所得到的,在支链中随着机构动平台及支链的运动其形式可能会发生改变,所以本文中驱动副均和固定平台直接相连,以保证驱动螺旋的形式不会随着支链的运动而改变。同时根据文献[16]可知,对于移动解耦并联机构,其驱动副既可为移动副,也可为转动副,当驱动副为转动副时,该分支同时需要具有一个与驱动副构成2R平行子链的转动副,这种情况可看做是一个转动副和一个移动副的线性组合,其作用效果与用移动副作为驱动副是相同的。结合以上分析,可依据独立驱动原则,利用螺旋理论完成3T1R完全解耦并联机构的构型,具体过程如下:

(1)根据支链独立驱动原则和机构正逆雅可比矩阵为对角阵的要求,确定支链驱动控制的动平台自由度,然后给出该支链驱动副作用于动平台的使动螺旋。

(2)根据使动螺旋确定出支链中的驱动螺旋,其中,当使动螺旋为力线矢类螺旋时,对应的驱动螺旋为偶量螺旋或者力线矢螺旋;当使动螺旋为偶量类螺旋时,对应的驱动螺旋为力线矢螺旋。

(3)根据支链上除驱动螺旋之外的其他运动螺旋和$ａｉ的互易积为0的特点,根据反螺旋准则可以推导出该支链上可以存在的除驱动螺旋之外的其他运动螺旋系,据此根据支链连接度的不同,即可推导出支链所有的结构类型。

(4)根据并联机构约束螺旋理论,依次选择四条支链连接动静平台,即可获得期望的3T1R完全解耦并联机构。

本文构造的3T1R并联机构的正逆雅可比矩阵均为对角阵,即机构的雅可比矩阵为对角阵,所以属于完全解耦并联机构;同时机构的输出运动是由独立的输入驱动提供的,即每条支链只含有一个驱动副,控制动平台的一个输出自由度,满足完全解耦并联机构的输入输出线性映射条件。

4 3T1R完全解耦并联机构型综合过程

在下面的构型综合过程中,假设前三条支链分别提供动平台沿X、Y、Z轴方向的移动驱动,第四条支链提供动平台沿Z轴方向的转动驱动。下面根据上节中的构型原理分别给出四条支链的构型过程。

4.1 第一条支链的型综合过程

第一条支链只提供沿X轴方向的移动驱动,则可知驱动副作用于动平台上的使动螺旋为线矢量螺旋,设$ａ１= (L１M１N１;P１Q１R１),由于机构每条支链均具有三维移动特征,当M１或N１不同时为零时,机构的三维移动特征将不能完全解耦,所以L１=1,M１= N１=0;由于机构的正雅可比矩阵需为非零对角阵,即正雅可比矩阵每列只能有一个非零元素,所以使动螺旋$ａ１的形式只能为

设驱动螺旋过动平台上一点(p１,q１,r１),根据式(1)得到$ａ１= (1 0 0;0 r１0),为简化分析,下面出现的螺旋均作单位螺旋处理。根据第3节分析可知,驱动螺旋有三种类型:

将式(9)代入式(7)可得

由于d１２、r１、d１３都是与坐标系原点选择有关的变量,所以只要使d１２+r１和d１３不为零,式(9)中三种情况下[Jｖ]１１(Jｉｎｖ中第一行第一列的元素)均不为零。据此配置支链中除驱动螺旋之外的其他运动螺旋所组成的螺旋系,根据式(2)和反螺旋定理［１５］可知支链中可能存在的螺旋系有以下几种:

(1)与X轴方向平行的线矢量螺旋系,此类螺旋系的维数最多为3。

(2)与X轴方向垂直的偶量螺旋系,这类螺旋系的维数最多为2,且在支链中的方向互不平行。

(3)与驱动螺旋交于一点且平行于Z轴方向的线矢量螺旋系,此类螺旋在支链中的个数至少存在一个。

下面分三种情况讨论主动螺旋的三种类型。

4.1.1 驱动副为沿X轴方向的移动副

当驱动副为轴线平行于X轴方向的移动副时,有

根据文献[17]知,并联机构支链必含动平台的运动特征,所以该支链运动副构成类型至少为3T1R。具体的支链一结构如表1中第一类驱动所示。本文的表格中,带有下划线的运动副表示驱动副,下标X、Y、Z表示运动副的轴线方向,T表示移动副,R表示转动副,为简化结构,假设相邻运动副轴线均垂直或平行。其中出现的2T2R类型为根据3T1R类型经过线性组合所得,具体的螺旋线性变换方法参考文献[15],下文中其他类型同理。

4.1.2 驱动副为沿Y轴方向的转动副

当驱动副为轴线平行于Y轴方向的转动副时,有

当输入副为转动副时,根据文献[16],相当于用一个2R平行子链替代沿X轴方向的移动驱动,所以可知此类分支的运动副至少为5个,当运动副为6个时,可能会出现闲置运动副(即在支链运动过程中没有参与运动的运动副),为避免出现这种情况,所以最多只考虑支链运动副为5个的情况。具体支链配置类型如表1中第二类驱动所示。

4.1.3 驱动副为沿Z轴方向的转动副

当驱动副为轴线平行于Z轴方向的转动副时,有

分析原理同上,这里直接给出支链类型如表1中第三类驱动所示。

4.2 第二条支链的型综合过程

第二条支链只提供对Y轴方向的移动驱动,支链中驱动副作用于动平台上的使动螺旋为线矢量螺旋,由于机构具有三维移动特征,所以根据支链独立驱动原则,使动螺旋的形式只能为

设驱动螺旋过动平台上一点(p２,q２,r２),根据式(1)得到$ａ２= (0 1 0;q２0 0)。由第三章分析可知,驱动螺旋有三种类型:

第二条支链的构型过程类似于第一条支链,在此不再赘述,具体过程请参看上一节内容。表2中直接给出了第二条支链的结构类型,三种类型分别对应式(10)中的三种驱动形式。

4.3 第三条支链的型综合过程

第三条支链只提供对Z轴方向的移动驱动,支链中驱动副作用于动平台上的使动螺旋为线矢量螺旋,由于机构具有三维移动特征,根据支链独立驱动原则,得到使动螺旋的形式为

设驱动螺旋过动平台上一点(p３,q３,r３),所以$ａ３= (0 0 1;p３q３0)。根据第3节分析可知,驱动螺旋有三种类型:

将式(11)代入式(7)可得

由于f３２、f３３、p３都是与坐标系原点选择有关的变量,所以只要使f３２和f３３-p３不为零,则式(11)中三种情况下的[Jｖ]３３均不为零。

下面配置支链中除驱动螺旋之外的其他运动螺旋所组成的螺旋系,根据式(2)和反螺旋定理［１５］可知,支链中可能存在的螺旋系有以下几种:

(1)与Z轴方向平行的线矢量螺旋系,此类螺旋系的维数最多为3,且此类螺旋在支链中至少有1个。

(2)与Z轴方向垂直的偶量螺旋系,这类螺旋系维数最多为2。

(3)与Z轴方向垂直的线矢量螺旋系,其维数最多为2。支链中此类螺旋都需与使动螺旋$ａ３交于一点。

下面分三种情况讨论驱动螺旋的三种类型。

4.3.1 驱动副为沿Z轴方向的移动副

当驱动副为轴线平行于Z轴方向的移动副时,有

由文献[17]知,并联机构支链必含动平台的运动特征,所以该支链运动副结构至少为3T1R类型。具体的支链三结构如表3 中第一类驱动所示。

4.3.2 驱动副为沿X轴方向的转动副

当驱动副为轴线平行于X轴方向的转动副时,有

当输入副为转动副时,根据文献[16],相当于用一个2R平行子链替代沿Z轴方向的移动驱动,所以可知此类分支的运动副至少为5个,当运动副为6个时,可能会出现虚副(即在支链运动过程中没有参与运动的运动副),所以此类驱动只考虑支链运动副为5个的情况。其具体支链配置类型如表3中第二类驱动所示。

4.3.3 驱动副为沿Y轴方向的转动副

当驱动副为轴线平行于Y轴方向的转动副时,有

分析原理同4.3.2节,这里直接给出支链类型如表3中第三类驱动所示。

4.4 第四条支链的型综合过程

假设第四条支链只提供对Z轴方向的转动驱动,则驱动副作用于动平台上的使动螺旋为偶量类螺旋,由于只期望动平台具有绕Z轴方向的转动自由度,但本文综合的机构为3T1R类并联机构,每条支链都具有三维移动特征,当第四条支链的使动螺旋在任何不平行于Z轴方向上有分量时,可能会导致机构具有其他方向的转动自由度,也会导致机构的三维移动特征不能完全解耦,所以这里使动螺旋的形式只能为

设第四条支链上表示驱动副的驱动螺旋为$ｑ４= (a４b４c４;d４e４f４)。只期望动平台具有绕Z轴方向的转动特征,所以当驱动螺旋沿X、Y方向具有分量时,可能会导致动平台具有沿X、Y的转动自由度,使机构不为完全解耦并联机构,所以这里只考虑驱动螺旋为$ｑ４= (0 0 1;d４e４0),其他的情况不符合条件。此时有

所以有

确定了使动螺旋和驱动螺旋之后,可以得到除驱动螺旋之外的其他运动螺旋所组成的螺旋系,根据式(2)和反螺旋定理［１５］可知,支链上可能存在的螺旋系有以下几种:

(1)方向任意的偶量螺旋系,其维数最多为3,且任意两个偶量的轴线不平行。

(2)与使动螺旋的轴线垂直的线矢量螺旋,当数目为2~3个时,其轴线需相互平行;当数目多于或等于4个时,需分为两组,每组内的螺旋轴线相互平行。

由以上分析可得第四条支链结构类型如表4所示。

5 完全解耦3T1R并联机构型综合

对于并联机构的综合方法,有基于运动特征的综合,也有利用约束螺旋理论的方法,本文通过构造四条支链再组合四条分支所得到的并联机构都为非对称结构,所以不适合利用约束螺旋理论来综合,故本文采用基于运动特征的综合方法［１７］。由于并联机构动平台的运动特征为各个分支运动特征的交集,即每条支链必含有并联机构动平台的运动特性,所以在构造完全解耦3T1R并联机构时,可以组合以上综合的四条支链,取任一分支的运动副数为4,再从其他三条支链的综合结果中分别任取一条支链组合成并联机构,即可获得完全解耦的3T1R并联机构。

图1为根据以上方法得到的一种完全解耦的3T1R并联机构。图1中支链结构依次为,其中固定基座、动平台如图1所示,带有下划线的运动副表示驱动副,驱动副直接与固定基座相连,C表示圆柱副,其中CＺ以沿Z轴方向的移动方向为驱动方向,四条支链分别提供了动平台沿X、Y、Z轴方向的移动自由度和沿Z轴方向的转动自由度。

6 结语

本文利用螺旋理论和约束螺旋综合法对3T1R完全解耦并联机构进行了构型综合。通过分析完全解耦并联机构的结构特性,可知当机构正逆雅可比矩阵均为对角阵时,机构一定为完全解耦并联机构。基于支链独立驱动原则,通过构造机构支链作用于动平台上的使动螺旋和表示驱动副的驱动螺旋,再配置支链中除驱动螺旋之外的其他运动螺旋系,即可依次得到并联机构的四条支链,最后根据并联机构运动特征和约束螺旋理论两种方法组合四条支链,获得了大量3T1R完全解耦并联机构。本文综合出的并联机构具有完全解耦特性,采用支链独立驱动控制,因此具有一定的应用前景。

摘要：利用螺旋理论和独立驱动原则对3T1R类完全解耦并联机构进行型综合。首先根据期望3T1R完全解耦并联机构的运动特征(沿X、Y、Z轴方向的移动和绕Z轴方向的转动)和完全解耦并联机构的正逆雅可比矩阵必为对角阵的要求,利用螺旋理论来构造满足所期望形式的正逆雅可比矩阵;然后根据正逆雅可比矩阵所要满足的条件,确定支链驱动副作用于动平台上的使动螺旋,再得到该使动螺旋对应支链上的表示驱动副的驱动螺旋和除驱动螺旋之外的其他运动螺旋系,根据支链连接度的不同,可以配置支链的所有可能构型;最后根据并联机构运动原理依次取出四条支链连接动平台和定平台得到3T1R完全解耦并联机构。综合的并联机构的输出运动是由支链上独立的输入驱动提供的,且机构的正逆雅可比矩阵在运动过程中始终保持为对角阵,所以属于完全解耦并联机构,此类机构控制简单,具有一定的应用前景。

关键词：完全解耦,并联机构,型综合,螺旋理论

《3T磁共振临床应用》一书出版 篇2

磁共振设备从1.5T到3T的变化, 不仅需要放射科技师和医生从技术和理论上理解新的需要注意的物理现象, 在临床实践中, 也需要在图像获取和图像解读中建立新的概念。《3T磁共振临床应用》一书由北京医院的陈敏教授等人编写, 以图文并茂的形式, 简洁明了地对3T磁共振的物理基础、各个解剖部位的技术要点、临床应用特点等进行了深入浅出的描述。本书风格简洁明快, 既适合细读又便于查阅, 相信将有助于读者用好3T MRI, 充分发挥系统的技术潜力。

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3T理论 篇3

广电再建百兆速率宽带网

国家广电总局是于2月间在上海举行的2009年广电科技会议上透露此消息的,该会议级别很高,广电总局诸多领导都到场,会议提出,广电系统在数年内进行NGB网络建设,打造“3T”网络。所谓NGM就是广电系统的一个宽带建设示范项目,是基于科技部“863”计划的一个重大专项,主要内容就是要建设速率极高的宽带网。此前的2008年12月4日,科技部与国家广电总局正式签署了《国家高性能宽带信息网暨中国下一代广播电视网自主创新合作协议书》。该项目的前期试验网属于自主创新技术性质,研发建设经费主要来自于国家财政拨款,该网络的主导结构来自于中国工程院李幼平、倪光南、陈式刚院士领衔的“播存网格工程构思”课题。

以3T对抗3G

目前三大电信运营商正在大力建设3G,后续还将向LTE演进,但是按照广电的规划,NGM网络在速率上一定都不低于3G甚至LTE。此前研发过程中曾提出,在全新的NGB广电网络架构下,其核心传输带宽将超过1000 Gbit/s,保证每户接入带宽超过60 Mbit/s,比现有用户平均上网速度快近百倍,而实际上建设构成中速率可能还会提升到60 Mbit/s。而所谓3T网络,即传输链路、传送节点以及业务节点都具有Tb/s级或多Tb/s级的巨大容量。业内预计,由于该规划的宽带网络速率惊人,即便运营商在固网方面加快光纤到户计划,在移动通信领域加快3G建设,五、六年内也无法赶上广电NGB的速率,因此,这被认为是广电系统赶超电信系统的一个重要机会。而且,电信业将下一代网络叫3G或4G,而广电则称为“3T”网络。

号称将形成上万亿的产业规模

3T理论 篇4

胎儿磁共振是一种重要的临床成像手段,继磁共振发明后,1983年第一次被提出,并逐渐开始用于临床[1]。相对于产前胎儿超声图像,由于其在脑、肺、复杂综合征、羊水减少方面的诊断优势[2,3]突出,因此得到了迅速的发展。然而,虽然磁共振成像不产生电离辐射,但其对妊娠妇女的安全性仍然是一个有争议的话题。目前主张孕妇在孕期前3个月内不进行磁共振扫描。磁共振检查的安全问题包括射频辐照安全、噪声安全等,本文只针对噪声安全问题展开研究。

早期的研究发现,孕期噪声暴露后,胎儿在宫内和产后的发育都会有一定的影响[4,5]。目前国际电工委员会(International Electrotechnical Commission,IEC)对磁共振噪声的安全规定限值是140 d B,对做磁共振的患者而言,超过99 d B(A)时要求有耳罩等听力保护装置,参见IEC 60601-2-33(2010)。从前期的研究中可知,磁共振噪声有随场强提高而增强的趋势,1.0T及以上的部分序列噪声已经超过了噪声安全限值[6,7,8],3.0T磁共振部分序列噪声高达131 d B[9]。随着对磁共振成像的要求及磁共振技术向更薄的层厚、更高的场强等的发展,将会导致更高的磁共振梯度噪声。对成人可以采用耳罩等保护手段[8,9,10],但噪声能透过腹部、子宫壁、羊水到达胎儿,衰减20~30 d B[4,11,12]。按现有标准规定的阈值和目前常规磁共振梯度噪声测量的值来看,到达胎儿的噪声仍有可能会对其造成影响。

磁共振梯度噪声的主动降噪方法[10,13,14,15,16]虽然已有一系列的研究,甚至有通过线圈设计将梯度噪声降低40 d B(A)[16],但这些技术方法并没有在临床大规模普及使用,现有的磁共振产品依旧采用美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration,FDA)(IEC)的标准。也有研究者采用降噪材料被动降低噪声水平[9,17,18],但其没有对胎儿的保护效果进行针对性的研究,因此对胎儿安全性的贡献并不清楚。

本文针对高场强胎儿磁共振扫描中胎儿噪声问题给出简易可行的保护方案,确保在磁共振系统符合产品噪声标准要求的前提下,胎儿接收到的噪声在可靠的安全阈值范围内,对胎儿磁共振进行有效的噪声安全防护,现介绍如下。

1 设计

1.1 设计原理

磁共振检查中的噪声主要来源于梯度线圈高速切换引起的振动,我们希望通过使用不同的隔音材料和设备,测试其声音衰减能力,最终选择较合适的方式进行磁共振噪声衰减测试,使噪声在到达胎儿之前,降低到安全阈值以下。

1.2 材料与结构

预实验选择了3种隔音措施进行测试,分别是隔音棉、单层玻璃罩和真空双层罩。

隔音棉为橡胶发泡材质,厚度为10 mm,测试时用隔音棉包裹分贝仪的麦克风。

单层玻璃罩为圆柱形,厚度为5 mm,测试时将麦克风与分贝仪主体用延长线连接,麦克风放入玻璃罩中,入口用吸音棉封闭。

真空双层罩为一个双层的半圆柱形有机玻璃罩,具体尺寸及实物图如图1所示。内外层之间使用硅胶封口,由软硅胶柱支撑(10个硅胶柱,厚度2 cm,分布如图1所示),通过抽气口可将内外层之间抽成真空状态。同时还设计了一个双层的半圆形有机玻璃盖,尺寸略小于有机玻璃罩的入口,用来进行封闭,玻璃盖与入口的间隙用消音棉填充。

以上的单层玻璃罩和真空双层罩结构仅用于验证该材料结构对降低噪声的有效性,并未按人体实际需求尺寸设计。进行降噪测量时,真空双层罩通过真空泵抽取空气,真空度设置为-400 mbar(1 mbar=100 Pa;抽取到-450 mbar时,真空双层罩在大气压下破裂,因此在预实验及磁共振室测量时,均采用-400 mbar的真空度)。

预实验在静音室中进行,噪声源为3 000 Hz的白噪声,在使用不同隔音设备以及不使用隔音设备时,声源与分贝仪麦克风位置固定,距离25 cm。根据预实验的测试结果,我们从中选出隔音效果最好的一种设备,进入磁共振室,进行磁共振不同序列的噪声衰减测试。

噪声的测量采用2台爱华5680分贝仪,校准以后其中1台麦克风与分贝仪主体之间用5 m的延长线连接,麦克风及延长线放入直径2.5 cm的有机玻璃圆管中,圆管外用铜网包裹,防止被磁共振的电磁场干扰[6],噪声的幅值数据通过分贝仪读出并记录。另一台不参与测量,每一组实验测试后与其对比校正。

实验采用的设备为3T的磁共振设备(Achieva,Philips),选用的序列参数设置见表1。

注:上标用以区别参数不同的相同扫描序列

1.3 创新点

本文使用降噪材料降低磁共振检查时的噪声,利用声音不能在真空中传播的特性,创新地设计了一个真空双层罩,在不替换或改变医院现有磁共振设备的条件下,为胎儿磁共振的噪声安全防护提供简易可行的方案。

2 应用效果

在静音室使用3种不同降噪方案,测量结果见表2(每种方案读取10个测量数据,结果取平均值)。

d B(A)

静音室预实验的测量结果与预期一致,真空双层罩获得的降噪效果在3种降噪方案中最为显著,因此我们在磁共振室使用真空双层罩进行不同序列的降噪实验,不同序列使用和不使用真空双层罩时的噪声幅值见表3。

不同磁共振扫描序列回波时间(echo time,TE)、重复时间(repetition time,TR)、视野(field to view,FOV)和层厚不同,所产生的噪声也不同,真空双层罩产生的影响也不同。在不使用真空双层罩时,噪声幅值范围为108.2~125.0 d B(A);使用真空双层罩以后,噪声幅值范围为84.4~104.2 d B(A),降噪幅度范围为15.5~26.9 d B(A),随扫描序列以及参数不同而不同。

d B(A)

3 讨论

结合表1和表3可以看出,磁共振扫描序列各参数对噪声的影响各不相同。越短的TE和TR、越小的层厚和FOV,产生的噪声越大。缩短成像时间、提高图像分辨率正是目前磁共振发展的趋势,因此有可能会产生更大的噪声。

我们的实验测量数据表明,使用真空双层罩以后,到达患者的噪声能明显降低。没有真空双层罩的时候,所测量的所有序列的噪声都超过了安全阈值,即99 d B(A),最高达125.0 d B(A)。使用真空双层罩以后,除了T1WI_THRIVE序列以外,其他扫描序列的噪声都降到了99 d B(A)以下。降幅最大的是T2WI_TSE序列,达26.9 d B(A);降幅最小的是DWI序列,为15.5 d B(A)。真空双层罩对不同序列降噪作用不同,原因可能在于不同序列噪声的频率不同,在后继实验中,我们将记录噪声进行频谱分析。由于安装环境等元素,不同医院不同磁共振设备的噪声也不一定相同,使用之前需要测量各自实际的降噪水平。

本次进行的是一个概念验证性实验。在抽取空气过程中,当真空度达到-450 mbar时,有机玻璃会承受不住大气压力而破裂,因此测量噪声时,真空度设置为-400 mbar。更高的真空度应该能得到更好的声音衰减效果,但是需要更厚的有机玻璃或者其他强度更好的材质;另外,预留给患者的出入口虽然以吸音棉填塞,但必然会有声音进入,最终测得的噪声是一个综合衰减后的结果。使用其他方法增加真空度是否能得到明显增强的噪声衰减效果,也将是我们下一步研究的内容。

综上,使用我们设计的真空双层罩能有效降低磁共振扫描时的噪声,对于临床胎儿磁共振安全来说,是一个能提供简单又有实效的噪声安全防护设施。

摘要：目的:研制一种主要用于3T胎儿磁共振检查时噪声安全防护的设备。方法:预实验使用隔音棉、单层玻璃罩、真空双层罩3种不同的隔音手段,在静音室测量对同一噪声的衰减效果。其中隔音棉直接包裹分贝仪,单层玻璃罩和真空双层罩则将分贝仪置于其中,入口用隔音棉封闭。根据预实验的降噪效果,选择真空双层罩进入磁共振室进行不同序列的降噪测试。结果:静音室中隔音棉、单层玻璃罩、真空双层罩3种隔音手段的降噪幅度分别为3.5、4.1、9.4 d B(A);在磁共振室中使用真空双层罩以后,不同磁共振序列降噪以后的噪声幅值范围为84.4~104.2 d B(A),降噪幅度范围为15.5~26.9 d B(A)。结论:真空双层罩能够将大部分3T磁共振序列的噪声降到安全阈值以下,能方便地给胎儿磁共振提供噪声安全防护。

3T理论 篇5

一、“3T”系统下基层国库风险特点及防范现状

(一) 风险点分布改变、隐匿性增强

1. 资金汇划风险点前移。

以T C B S为中心的核算系统取消了中心支库审核这一道风险防范关口, 将县支库变为直接面对全国金融营业网点, 实时对外清算资金。同时, 预算支出采用电子文件导入方式核算, 要求与纸质清单核对必须一致才能清算, 在网络中断、数据包丢失等异常情况处理和或挂账业务、账户间调账等特殊业务处理时, 记错科目、调账方式选择错误等不规范操作, 将进一步影响国库业务核算的准确性。对县支库一线人员的业务素质提出了更高的要求。

2. 核算特点改变, 账务不真实平衡应高度重视。

T C B S系统采用“一记双讫”记账原则 (一笔账同时记入借贷双方) , 错账风险隐匿性更强, 无论账务处理对与错, 当日账务显示都将是平衡的, 如果出现操作错误, 差错查找难度增加, 资金实时收支环节易出现不真实平衡反映。

3. 数据传递环节, 道德风险加大。

“3T”系统上线后, 外来数据由财政、税务、商业银行等多个部门通过电子方式传到国库进行处理, 每个传递环节的人为疏忽、网络异常都影响到国库核算结果。处理错误或系统异常情况, 对涉及社会公众、民生等预算收支结果易引起信誉风险。

4. 网络依存度高, 安全保障任务重。

“3T”系统是集中统一布局, 网络连接财税库银, 因此对网络的依赖性强。如果网络出现问题或重大地质灾害, 将会影响到国库业务的连续、高效运行, 保障网络通畅和安全比起以往显得尤为突出。

(二) 制度建设滞后, 风险控制力度不足

新系统上线后, 岗位设置要求、操作流程、风险分布均发生了较大改变, 对内控制度建设也提出新的要求。

1. 岗位培训未完全到位, 风险防范技能更新不及时。

一是基层国库人员岗位培训还未达到全员系统培训的程度, 人员业务素质与业务需求还存在差距, 对新系统产生的新风险点认识不足, 不能发现风险点并进行有效控制。

2. 岗位设置缺乏规范统一标准, 防范措施落实难。

目前上级行没有针对县支库出台统一的“3T”系统岗位设置制度标准。各基层支库根据各行人员情况, 自行设置岗位, 制定《岗位操作规程细则》, 存在风险点的覆盖不完全, 重要事项审批遗漏, 岗位制衡欠缺, 不能完全满足新系统风险防范要求。

3. 系统间内控制度有瑕疵。

“3T”系统相互间高度关联, 而相关内控制度又分系统制定, 使得系统间部分环节出现制度灰色地带, 风险防范存在真空部位, 岗位“自控”环节落实缺乏制度保障。

4. 业务检查缺少参照标准, 辅导作用弱化。

目前, “3T”系统还没有统一规范的检查制度, 存在检查程序不规范, 检查重点不突出, 检查的内容和深度不够。同时, 对一些风险点的认识不统一, 没有对出现问题进行客观分析和评估, 造成整改力度不足, 部分问题屡查屡犯情况突出, 达不到查辅结合, 提高业务水平的目的。

(三) 监督方式单一, 手段落后, 效果弱化

1. 事后监督管理的理念滞后, 面过于狭窄。

当前监督管理工作基本上停留在对纸制凭证、报表的账平表等, 岗位人员缺乏有关电子数据的监督经验, 对防范和化解资金风险点作用有限。同时, “3T”系统日志记载事项简单, 不能满足当前事后监督工作所需信息。

2. 监督手段落后, 不适应国库业务发展需求。

当前对国库业务的监督主要依靠手工操作, 且主要集中在事后环节, 缺乏事前预警和事中控制, 效果完全取决于监督者的个人能力和经验积累, 具有很大的主观性和不确定性, 同时监督时效滞后。

3. 监督资源分散, 效能不高。

无论把监督岗位内设于国库部门的模式, 还是并入纪检、监察或内审部门模式, 前者其岗位和人员都缺乏独立性, 其监督缺乏“刚性”。后者由于监督人员脱离业务一线, 业务素质参差不齐, 监督质量不理想。

二、改进县支库内控管理对策及建议

(一) 加强人才队伍建设, 提高管理水平

坚持以人为本, 思想教育与岗位培训相结合, 充分利用各种平台, 多途径提高国库干部理论水平和操作技能, 增强防范国库资金风险的能力。特别是对特殊业务、网络异常情况等的处理, 增强识别风险和防范风险的能力。同时, 运用各种方式加强国库人员职业道德建设, 培育基层国库人员岗位自豪感。

(二) 建立内控长效机制, 规范内控管理

1. 进一步建立健全各项内控管理制度。

完善对国库岗位和人员的整合力度, 统一规范的业务操作流程, 明确各类业务详细的处理步骤、图例或文字说明, 制定各个处理环节的审核处理要求, 并严格落实岗位责任制。在业务部门、监督部门开展全员学制度、重风险活动, 为国库内控“长效机制”建设创造良好的环境。

2. 加强“国库内控长效机制”建设, 延伸监督链条。

建立以“自控”环节为基础, “互控”环节为关键, “监控”环节为重点的分级管理, 监督功能互补、整体联动的长效机制。做到以职定岗, 以岗定责, 责任到人, 严禁账务处理“一手清”, 不断增强国库主任、会计主管、操作人员责任意识、安全意识、风险意识。

(三) 探索新型监督模式, 提升风险防控水平

1. 整合监督资源, 构建大监督格局。

加大县支行人力资源整合力度, 前移监管窗口, 将县支库织纪检监察室、人事、计算机专管员等岗位充实到再监督力量, 定期组织检查, 发挥好“监控”作用, 同时, 上级部门以现场和非现场检查等方式加以辅助, 形成立体式内控监督, 按月通报各支库检查、整改情况, 增强内部控制管理的系统性、实效性。

2. 改进监督方式。

开发与T C B S系统同步的电子化事后监督系统, 提高对事前、事中、事后监督, 以实现即时同步、高效的监控效果。

3. 建立事后监督风险评估考核机制。

3T理论 篇6

1 资料与方法

1.1 一般资料

在我院2008年1月至今所有入院患者中, 选择肝内结节21例作为研究对象, 其中有19例患者为慢性乙型肝炎伴肝硬化, 2例患者为慢性丙型肝炎伴肝硬化。RN 9例, 17处结节, 男6例, 女3例, 平均55.5岁;DN共12例, 21处结节, 男8例, 女4例, 平均年龄46.8岁。RN+DN共计38处结节病灶, 经过长期随访, 有6个病灶最终发生癌变, 癌变结节由病理证实。

1.2 检查方法

采用GE Signa HD 3.0T超高场磁共振, 主要选择的平扫序列有:T2WI采用呼吸触发脂肪抑制快速恢复自旋回波序列, TR:7500ms, TE:105ms。T1WI采用屏气二维扰相梯度回波序列, TR23ms, TE2.6ms。双回波扰相梯度回波序列, inphase:TR:245ms, TE:2.4ms;outphase:TR245ms, TE:5.8ms。DWI, TR:1000ms, TE:52.1ms, 扫描层厚5mm, 0.5层间距。

多期动态增强采用Propller LAVA序列。横轴位扫描, 层厚4.4mm, 重建层厚2.2mm, 扫描层数:80, TR2.9ms, TE1.4ms, 翻转角度:12°, 增强对比剂为Gd-DTPA, 剂量为0.2 mmoL/kg, 速率2-3mL/s。于注射完成后第15-18秒、第50-60秒、第180秒、第5-10分钟分别采集动脉期、门脉期、平衡期、延迟期的MR图像, 动脉期及门脉期分别于一次屏气下完成, 一次屏气持续18s, 完成2个时相的扫描。

1.3 图像分析

对入组的21例患者影像资料进行回顾性分析, 包括MRI平扫、动态增强扫描及延迟增强扫描图像, 观察扫描各序列中病灶的大小、信号强度及强化的方式、时间等、结节有无包膜等情况。并根据强化时间及相应变化确定结节性质。

2 结果

RN共检出17个结节病灶, 平扫主要表现为T1WI高信号、T2WI低信号, 动态增强检查各期病灶均无明显强化, 随扫描时间延长, 结节信号强度低于周围正常肝组织, 分析增强时间与信号强度关系, 提示增强为缓慢上升型。

DN共检出21个结节病灶, 平扫主要表现为T1WI高/等信号为主 (图1) , 另有2例平扫呈现低信号, T2WI低信号为主, 3例平扫高信号, 动态增强检查过程中显示动脉期强化较明显 (图2) , 门脉期主要呈等信号, 而在延迟期以等 (图3) 及稍高信号为主要表现, 所有病灶没有呈低信号者, 整体上病灶强化为速升缓降型。其中有5例出现结节中结节现象。通过病理随访, 整体影像信号表现相同, 见图4-6。

病理证实的6个癌症结节, 平扫表现T1WI低信号, T2WI高信号;增强检查动脉期明显强化, 呈高信号, 呈等/低信号, 延迟期呈等/低信号。强化特点速升速降型和缓升速降型两种表现。

注:图1-6为同一患者的影像表现, 肝内有3个大结节病灶, T1W I呈高信号 (图1) ,

T2W I为低信号, 动态增强病灶强化较明显 (图2) ,

延迟扫描层等信号, 周围见环形强化 (图3) 。

四年后患者复查, T1W I呈稍高信号 (图4) ,

T2W I为低信号, 动态增强病灶强化1处较明显, 另两处不明显 (图5) ,

延迟扫描层等信号 (图6) 。

3 讨论

肝内结节的性质不同, 往往决定治疗的方式和方法, 所以如何对肝内结节进行定性, 能决定患者的临床治疗, 肝内再生性结节 (RN) 在病理上, 是由于在肝硬化基础上肝组织增生而成的肝实质小岛, 组织上多被纤维基质所包绕。结节往往较小, 一般不超过2 cm, 有资料报道, 直径超过时通常为DN[3]。多数RN的MRI表现多与正常肝实质相同, 在工作中发现采用压脂序列扫描后, 往往信号较不压脂时更高, 正常肝组织信号也同时提高, 在影像上也证明了RN的组织结构与正常肝组织相似[2], RN是已门静脉供血为主, 与正常肝组织相同, 因此在动态增强检查过程中也可以出现强化, 但是强化程度较低。

MR下能检查出的DN通常直径在1.0cm以上, MRI是显示DN最敏感成像方法, 在本组病例中, 有6个DN病灶最后通过随访转变为肝癌, 从而印证了Effendi是一种癌前病变的结论, 典型DN表现为均匀的T1WI高信号、T2WI低信号影像[4], 动态增强检查过程中, 动脉期强化相对明显, 门脉期等信号, 延迟期等/稍高信号为主表现。

值得临床注意的是, 肝硬化结节, 通过多阶段复杂的病理变化过程, 最终可转变为癌, 可以经历再生结节, 普通型腺瘤性增生, 不典型腺瘤样增生, 含微癌灶的异常增生结节, 小肝癌[5]这样一个病理过程, 组织学上此过程门脉供血逐渐减少, 相应肝动脉供血逐渐增多, 从病灶中央开始转变, 转变过程能够被MRI所检测[6]。组织上结节内部出现具有较高增殖活力, 但分化较差的组织结构, 即出现“结节中结节 (nodule with innodule) ”现象, 当不典型结节发展呈肝癌 (SHCC) 主要表现是T1W I低信号、T2W I高信号, 动态增强结节特点为“速升速降型”此过程容易被MRI所探测。

总之, 在我科通过对本组患者的临床资料进行回顾性分析, 可以看出, 肝硬化结节及小肝癌在3T MRI上具有典型的影像表现, 医生可据此对疾病进行诊断与鉴别诊断, 指导临床对疾病的进一步治疗, 是一种很可行的影像诊断方法。

参考文献

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[5]董道先, 罗正益.不典型增生结节进展为小肝癌病例一例[J].放射学实践, 2010, 25 (10) :1175-1176.

3T理论 篇7

1 材料与方法

1.1 对象

收集2005年4月至2011年5月在我院行MRI检查, 均符合临床及病理诊断的MM患者23例, 其中男15例, 女8例, 年龄在40～81岁, 平均58岁, 以50～70岁为多, 共17例。其中10例伴有肋骨、骨盆、颅骨等其他部位的骨质破坏。主要临床症状:全身骨痛, 贫血、乏力, 发热等, 部分合并病理性骨折。

1.2 检查方法

每个患者均行常规脊柱矢状位T1WI、T2WI、STIR横断位T2WI像, 增强矢状、冠状、横断T1WI像。扫描参数:采用德国Siemens公司sonata 1.5T及美国GE公司3.0T Signal XT MR成像仪;采用脊柱线圈。矢状位层厚4mm, 间距1mm。全部病例行Gd-DTPA增强扫描。

1.3 MR诊断标准

以压脂T1增强序列显示病灶数目为参考标准, 将STIR序列所显示的病灶数目与之相比较。参照Stabler等[1]分类方法, 将脊椎MM的MRI表现分为4型: (1) 正常型, (2) 弥漫型, (3) 局灶型, (4) “椒盐”型。

1.4 研究方法

由2位经验丰富的MRI医师进行双盲法阅片, 分析本组患者的磁共振影像学表现, 得出MRI检查结果, 对有不同意见的病例再进行共同讨论得出一致的结论。

2 结果

2.1 本组23例患者中, 在T1WI序列上共15例显示病灶, 8例未见病灶显示;

在T2WI序列上共显示病灶14例, 9例未见病灶显示;在STIR序列上共显示病灶20例, 3例未见病灶显示;在T1WI增强序列上共显示病灶22例, 1例未见病灶显示。在所有成像序列中, STIR序列能较常规T1、T2序列显示更多的病灶, 略少于增强T1序列显示的病灶。统计结果发现STIR序列与常规T1、T2序列在显示病灶能力上有显著性差异, STIR序列与增强T1序列在显示病灶能力上无显著性差异。

2.2 本组23例脊椎MM中, (1) 正常型2例, 病灶在T1WI及T2序列上与正常相似, 仅仅在STIR上病灶呈斑片状稍高信号。

(2) 弥漫型12例, 病灶在T1WI序列上为多发性且整个椎体弥漫性均匀低信号, 边界尚清楚, T2WI序列上呈稍高信号或等信号, 边界不清, 在STIR上则呈明显不均匀高信号。 (3) 局灶型4例, 病灶在T1WI上为大小、数目不等的结节状、斑片状低信号, 边界较清楚, T2WI呈稍高信号或等信号, 病灶在STIR上呈局灶性高信号。 (4) “椒盐”型5例, T1WI及T2WI均表现为弥漫性斑点状高、等、低混杂信号, 边界欠清, STIR上病灶也呈混杂信号。

3 讨论

多发性骨髓瘤是骨髓内浆细胞弥漫性浸润生长, 是骨髓瘤细胞增殖、浸润和破坏骨髓及骨组织的病理过程;在脊椎MM所致骨质破坏出现之前, X线片及CT多数不能显示异常, 而MRI对其检出病变、确定病变范围非常敏感, 尤其是STIR序列。它利用反转恢复快速自旋回波序列, 相当于在FSE脉冲序列前使用一个180°脉冲来先行翻转激发。STIR序列成像时, 当脂肪组织在180°脉冲后, 将进行纵向磁矩恢复过程, 由于脂肪组织具有很短的T1值, 纵向磁矩恢复较快, 当纵向磁矩从负值恢复至零水平时, 给予90°脉冲和其后的180°脉冲进行图像信号激发和采集, 也就是选择T1值正好与脂肪组织纵向磁矩从负值恢复到零水平所需时间, 这时脂肪组织就没有信号, 达到了选择性抑制脂肪信号的目的[2,3,4]。STIR序列实际上是一种脂肪信号被抑制的T2加权序列。由于将正常椎体中的高信号脂肪被抑制了, 而有病灶浸润的椎体则呈现高信号影, 这样显示病灶的能力就增高了。

3.1 脊椎MM的MRI的扫描序列比较

T1序列因正常椎体呈稍高信号, 病灶在稍高信号背景下呈低信号所以能较清楚显示, 而在T2序列上背景呈稍高信号, 病灶亦呈高信号反而不易分辨。STIR序列及增强T1序列均能更清楚的显示脊椎MM病灶的数目、形态及边界, 表现为高信号, 对诊断有较大的参考价值[5]。在本组23例患者中, T1WI序列上共15例显示病灶, 8例未见病灶显示;在T2WI序列上共显示病灶14例, 9例未发现病灶;在STIR序列上共显示病灶20例, 3例未见病灶显示;在T1WI增强序列上共显示病灶22例, 1例未发现病灶。在所有成像序列中, STIR序列能较常规T1、T2序列显示更多的病灶, 略少于增强T1序列显示的病灶。统计结果发现STIR序列与常规T1、T2序列在显示病灶能力上有显著性差异, STIR序列与增强T1序列在显示病灶能力上无显著性差异。在一定程度上STIR序列可以弥补因种种原因所致未行T1增强序列检查的MM患者的诊断准确性。在日常工作中也经常遇见患者病情危重, 不能耐受较长时间检查或者不能耐受增强而只进行了平扫未能行增强扫描, 这时STIR序列就显得尤为重要了。

3.2 脊椎MM的MRI诊断

参照Stabler等分类方法, 将脊椎MM的MRI表现分为4型: (1) 正常型:骨髓内瘤细胞数较少, 骨髓内脂肪细胞的数量及与水的比例无明显改变, 故MRI信号正常或轻微异常, 本组2例。 (2) 弥漫型:当骨髓广泛为瘤细胞取代后, 因此边界不清楚, 表现为多发性小灶状, 也是多发性骨髓瘤的最常见分型, 在MR上表现为广泛的弥漫性或结节状长T1长T2信号。本组弥漫型有12例, 为最常见类型。 (3) 局灶型:骨髓内脂肪细胞被大量异常浆细胞广泛代替或肿瘤性浆细胞相互聚集形成瘤结节所致, 以T1WI表现较为明显, 呈低信号, STIR序列呈高信号, 本组4例。 (4) “椒盐”型是由于颗粒状瘤细胞灶弥漫性散在分布于骨髓中所致, 本组5例。MRI表现为弥漫性黑白相间的点状或小颗粒状高、低混杂信号, 其中高信号影代表脂肪组织, 点状低信号影代表瘤细胞灶及部分正常红骨髓, 此征象为脊椎MM的典型MRI表现, 在诊断与鉴别诊断中价值较大, 但是此典型征象较少出现。

3.3 脊椎MM鉴别诊断

3.3.1 脊椎多发性转移瘤

脊柱转移瘤为临床常见疾病之一, 其发病率远高于MM, 因为两者的MRI表现很相似, 因此临床上很容易把脊椎MM误诊为脊椎转移瘤。但转移瘤常有原发肿瘤病史, 转移瘤椎体外形常改变, 且受累椎体常表现为“跳跃性”分布, 此为脊椎转移瘤的特征之一;转移瘤累及附件的发生率亦较高, 附件骨转移瘤多呈与椎体相连的团块状, 其周围亦常见软组织肿块形成, 且常以椎体破坏区为中心生长, 转移瘤病灶的大小、范围多与原肿瘤的性质有关;而MM常表现为连续多个椎体受累, 但附件受累及椎旁软组织肿块不常见, 尿本-周蛋白阳性[6,7]。

3.3.2 白血病侵犯脊椎

白血病易侵犯脊椎等红骨髓集中区, MRI上也可表现为弥漫性或局灶性长T1、长T2信号, 与脊椎MM相似。但白血病在多数情况下骨髓浸润与骨髓脂肪成分的信号强度之间缺乏对比, 不利于显示病变, 通常在T1WI上病灶显示不清楚, 信号均匀且与椎间盘信号相似, 而MM的病灶在T1WI上大多数都显示较清楚“椒盐状”改变有助于两者的鉴别。白血病的发病年龄多较年轻;而MM以中老年人多见。确诊主要依靠骨髓细胞学检查[8,9]。

3.3.3 脊椎恶性淋巴瘤

恶性淋巴瘤脊椎骨髓浸润的MRI表现与脊椎MM也相似, 病灶的信号改变及分布无特异性, 影像学上两者难以鉴别, 主要是结合临床进行鉴别, 前者多见于40岁以下, 常有无痛性浅表淋巴结肿大;后者多见于40岁以上, 尿本-周蛋白阳性。确诊主要依靠骨髓活检[8,9]。

随着磁共振硬件及软件技术的升级改进, MM的磁共振检查手段日益增多、敏感, STIR序列是一个比较实用的序列, 特别是那些不适合做增强检查的患者, 可以部分代替增强扫描的作用;结合临床资料综合分析, 为早期诊断MM提供可靠的影像学依据, 为临床在正确治疗、判断预后等医疗行为中提供帮助。

参考文献

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