中文摘要：

首先基于有限时域差分法和人体实测电磁特性参数构造出一个分辨率为1毫米的国际上最高分辨率的全人体电磁模型，然后开创性地采用虚拟心脏模型与人体电磁模型相结合的方法来研究磁共振成象设备中时变梯度场感应电流对心脏刺激的研究，该法打破了以往仅计算感应电流大小看是否超过单个心肌细胞刺激阈值来判断是否可能产生心脏刺激的不符合心脏生理特性的研究方法，该研究可望得出磁共振成象设备中梯度场不引发心脏刺激的具有说服力的安全参数范围，从而改变国际不同机构极为混乱的安全参数制订的难堪局面。另外，通过对梯度线圈不同结构、不同激励源和不同切换率进行人体内感应电流的仿真计算比较，提出理想安全性能梯度线圈的结构和相关的各种参数以辅助梯度线圈的优化设计，该研究对提高我国磁共振成象设备关键技术的设计制造水平很有意义。全人体电磁模型提供了研究电磁场生物效应的重要平台，其应用可拓展到工业、医疗、国防等诸多领域，有广阔的应用前景。

结论摘要：

本项目首先基于美国空军研究实验室和National Radiological Protection Board提供的实验数据，构造了1mm、3mm、5mm和10mm不同分辨率的三个全人体电磁模型（二男一女），然后采用High-Definition Finite-Difference Time-Domain的FDTD改进算法对磁共振成像系统梯度场引起的人体内感应电流进行仿真研究，结果表明人体内感应电场的分布非常复杂，它跟人体组织的电导率、线圈激励源类型、梯度强度和切换率、梯度线圈结构等密切相关，其中心脏部位由于充满血液，电导率较大，感应电流也较大，在当今磁共振成像系统中，100T/m/s左右的梯度切换率还不足以引发心脏刺激，但如果进一步提高切换率，达到434.8T/m/s时，则完全有可能引发心脏刺激，诱发致命的室颤，因此，在追求快速成像的同时，磁共振成像系统的安全性也应引起高度重视。本项目还对超高静磁场引起心电图T波变化的机制进行了研究，结果表明在超高静磁场中，人体主动脉的血流率减少可超过10%，由此引起的心肌缺血会使T波幅度明显增长，这可能是超高静磁场对心电图T波影响的重要因素之一。