工具

医学影像分割工具集（iSEG）是一个完全集成的分割工具箱，包括前处理和后处理，可从医学影像数据中高效、快速、灵活地生成解剖模型。这些模型可用于个性化治疗规划，或建立硅学试验群体。iSEG 可与桌面版 Sim4Life 实时连接，也可在基于云的 Sim4Life.web 管道中作为模块实例化。

Sim4Life 包括人工智能和计算机视觉功能，可根据核磁共振成像数据高精度生成详细的个性化头部解剖模型（40 个组织类别）。这一功能在精准医疗领域具有广泛的适用性，包括个性化脑刺激规划，以及为变异性评估和硅学试验生成虚拟人群。

查看个性化模型创建视频。

通过 Poser 工具，用户可以操纵虚拟人口的姿态。 虚拟人口模型（ViP，IT'IS 基金会，瑞士；3.0 或更高版本）的姿势，利用基于物理的求解器模拟特定的使用案例。摆姿势是通过旋转刚性骨架的关节来实现的，这将引发软组织的被动变形。经过优化的计算技术可以实时流畅地显示变形情况。此外，用户还可以在先前保存的、用户自定义的姿势之间进行切换。

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Sim4Life 支持使用扩散张量成像（DTI）数据为低频电磁模拟分配各向异性传导分布。这对于神经相关模拟尤为重要，因为沿着与脊髓、脊髓根或外周神经方向局部对齐的方向的传导性可能比正交传导性高 10 倍。该平台还支持为头骨和骨骼分配异质声学特性图，并支持在热模拟中使用磁共振灌注图。

Sim4Life 提供了丰富的功能，便于进行个性化建模：

• 控制点变形，便于调整解剖形态
• 基于图像配准的标记区域和表面建模
• 基于表面的变形
• 基于图像的组织属性分配
• 脑图谱联合注册
• 基于人工智能的头部模型生成
• 植入物插入工具（例如，用于支架的血管中心线提取、用于整形外科植入物的投影工具、重塑工具）
• 图像数据、模拟结果和几何形状的混合渲染
• 个性化 10-10 脑电图电极放置

Sim4Life 相控阵天线工具包为 5G 毫米波天线阵列的设计、分析和优化提供了市场上最高效的解决方案。它使工程师能够快速开发和研究相控阵天线，以满足苛刻的性能要求，包括合规性要求。在平面和曲面上，功率密度算法完全符合 IEC/IEEE 63195 标准。

Sim4Life 的多参数多目标优化器是一款高效易用的工具箱，可用于优化和/或调整虚拟原型。该工具箱为实际工程和医疗应用提供了全局优化技术（如随机响应面法）。Sim4Life 结合了高性能计算求解器的卓越速度和专用算法，可对嵌入复杂环境中的整个（CAD 衍生）设备进行高效优化。优化框架横跨整个 Sim4Life 工作流程，包括建模、仿真和后处理。

Sim4Life 现在提供了一种新型仿真引擎，能够在一个或多个独立环境中执行所有计算任务。用户可以通过友好的图形用户界面访问 "扫描器"，利用变量和数学表达式对整个项目（建模、仿真和分析）进行强大而灵活的参数化，同时保持内存效率。完全可配置的参数扫描是自上而下进行的，用户可以专注于结果分析，而将数字运算和数据管理工作委托给仿真引擎。

三维任意对象阵列生成工具简化了复杂相控阵 CAD 模型的创建过程，只需点击几下鼠标即可完成。由于其创新的后台逻辑，相控阵的 FDTD 仿真设置现在只需拖放操作即可完成。用户可以应用预定义的相位/振幅激励模式（如切比切夫权重），从而轻松模拟相控阵在各种条件下的运行。

MATCH 是一款多功能匹配电路应用程序，专为天线、天线阵列和 RX/TX MR 线圈等单端口和多端口设备而设计。它允许用户在仿真的 S 矩阵中添加加载或匹配电路，在端口附加电路（用于调谐和/或匹配）后，无需重新仿真即可计算新的散射值。MATCH 提供以下功能：

• 从多端口模拟或 Touchstone 文件输入数据
• 创建新设置或加载现有设置
• 指定端口和负载
• 选择匹配电路类型（T、pi、无）和顺序
• 绘制或导出结果 S 矩阵
   

天线分集工具（MIMO）使用户能够全面分析多天线系统的分集性能。该工具具有以下功能：

• 自动仿真设置和数据提取
• 平均有效增益（MEG）：评估给定散射环境中天线元件接收到的总功率。
• 相关系数：量化两个天线元件在辐射模式方面的相关性。该工具通过计算包络相关性来反映这一参数。
• 分集增益 (DG)：显示天线阵列优于单个元素的程度。DG 的定义基于中断概率，特别是瑞利衰减环境下 1%的遍历累积分布函数 (CDF)。

MUSAIK RF Array Designer 为磁共振成像接收线圈阵列的设计、优化和性能验证提供了一个基于仿真结果或实验数据的综合框架。它使用户能够导入阵列线圈的仿真结果，并评估其并行成像能力。还可对实验数据进行等效分析，从而对一系列不同的设计过程进行精确验证，或评估仿真模型的保真度。用户可以评估信噪比（SNR），并根据模拟和/或实验数据集生成二维并行 MRI g 因子图。

核磁共振成像系统模拟器（SYSSIM）可预测任意脉冲序列对核磁共振成像产生的真实电磁场效应。该工具根据提供的模型几何形状、材料特性、射频场和梯度场以及脉冲序列求解布洛赫方程，预测核磁共振成像 k 空间信号。该求解器可处理不均匀的材料分布，如现实解剖结构中的材料分布。射频场分布可以由以前的电磁模拟提供，也可以假设为理想的射频场分布。模拟器支持多通道信号传输和接收。该模拟器包含梯度回波和自旋回波序列的两个参数化示例配置，用户可通过 Python 界面实现定制的 MRI 脉冲序列。

SYSSIM 是与纽约大学医学院的 Christopher Collins 教授合作开发的。更多详情，请参阅出版物："Cao, Z., Oh, S., Sica, C.T., McGarrity, J.M., Horan, T., Luo, W. and Collins, C.M. (2014), Bloch-based MRI system simulator considering realistic electromagnetic fields for calculation of signal, noise, and specific absorption rate.Magn.Reson.doi:10.1002/mrm.24907"。

并行传输工具箱是一套用于高场磁共振成像应用的设计和安全工具，需求量很大。这些工具能够计算、压缩和导出多端口并行传输 MRI 线圈模拟的 Q 矩阵、VOP 和 SAR 值，从而实现在线安全监控，帮助线圈制造商/用户满足监管要求：

• 将多通道并行传输线圈阵列的模拟结果压缩成一小组 VOP 的工具集
• 针对所有可能的垫片配置，快速预测 SAR，并保证其保守性和可调整的先验已知高估值
• 最坏情况下的 SAR 识别
• 计算 Q 矩阵和质量平均 Q 矩阵
• 将 Q 矩阵和 VOP 数据导出至 MATLAB

梯度线圈设计器（GRAD）可根据使用曲面或模型对象定义的给定线圈几何形状生成逼真的线型。它还能计算驱动线圈产生指定强度（以 mT/m 为单位）梯度场所需的电流大小。该求解器使用边界元法为任意几何形状的主动屏蔽电阻电磁铁设计线型。GRAD 是与华盛顿大学的 Blaine Chronik 教授合作开发的。

主要特点

• 考虑均匀或实际的 B0 分布
• 优化电流密度和磁场均匀性，同时将功率和电感降至最低

应用

• 设计任意形状的梯度线圈
• 计算梯度场与其他元素（如梯度屏蔽、射频线圈和屏蔽、患者体内的植入设备）之间的相互作用
• 有无植入物（如神经刺激、振动）情况下的梯度线圈安全性评估