用于医学成像的超高磁场下的磁导丝转向

物理学家和生物工程师可以通过使用具有微创医疗程序范围的远程磁力转向来操纵磁力驱动的导丝。磁转向策略目前受到低磁场的限制，从而阻止了它们在超高磁场下运行的医疗系统中的集成，包括磁共振成像(MRI)扫描仪。在现在发表在《科学进展》上的一项新研究中，Mehmet Tiryaki和德国，瑞士和土耳其物理智能，生物医学工程和医学系的研究小组开发了一种磁导丝设计以及超高场的转向策略。

这项工作展示了广泛的研究范围，以及其原位再磁化的潜力。结果说明了临床前磁共振成像扫描仪中由钕磁铁和光纤棒制成的磁引导的转向原理。新开发的超高场磁驱动框架可以促进下一代磁自动化在临床MRI扫描仪中的应用。

推进磁共振成像 (MRI) 系统

尽管磁共振成像方法已经发展了十年之久，但与X射线透视相比，该技术存在缺点。X射线透视的无电离辐射特性及其卓越的软组织对比度使其成为更先进的替代方案。MRI系统目前受到扫描仪中工作区区域及其较低分辨率的限制，导致了一系列改进该方法的新建议。

例如，完全远程的MRI驱动方法可以集成铁磁体永磁体，以实现直观的三维(3D)转向。然而，该方法需要实时软件访问和增加功率才能在MRI扫描仪内运行。在这项工作中，Tiryaki及其同事在MRI扫描仪中提出了一种超高场磁导丝转向策略，并展示了其在具有动脉血流的生理相关3D血管模型以及动物模型肾脏中的MRI扫描中的转向能力。

在超高磁场下磁化永磁体

永磁体(如钕磁铁)通常用于磁致动过程中，以便在低磁场下进行高磁转矩和力传递。永磁体是用恒定的磁化矢量开发的，该矢量在低磁场下与磁体的易轴对齐。虽然物理学家已经研究了超高场下永磁体的磁理论，但他们仍在研究该概念在自动磁致动过程中的影响。

例如，在超高磁场中，永磁体呈现软磁体的形式。因此，该团队检查了磁化矢量，并计算了作用在永磁体上的磁力和扭矩。他们专注于体钕磁铁，并使用振动样品磁力计推断磁性材料常数，并研究磁滞的影响，以验证磁化强度。

MRI扫描仪和导丝设计中的磁致动

Tiryaki及其同事测量了MRI扫描仪中的磁场和磁梯度，以模拟磁扭矩和力。他们计算了超高场下作用在永磁体上的磁化角和扭矩，并研究了形成导丝弹性芯的随附柔性结构的设计，并优化了柔性体的刚度以磁致动导丝并操纵磁致动系统。

该团队使用开源软件并开发了一个Cosserat杆模型动态模拟来模拟导丝的形状，并包括弹性和重力，以了解它们对MRI磁力和扭矩的影响。他们进行了弯曲仿真，以验证杨氏模量和导丝动力学基础的其他参数，以主动使用磁性导丝。

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