Sim4Life 新手學習指南

2026.03 更新

本篇文章將 Sim4Life 培訓教材的內容以單元模塊的方式進行分類，用戶可以依照自己的研究領域選擇不同的模塊單元去有系統地學習軟體的功能和操作。這裡共列出 17 個單元模組，內容包含軟體基礎安裝和設定、高頻天線電磁模擬、低頻電磁應用、個人化建模、神經動力學、MRI 線圈設計與植入物安全等主題。

以下是依應用領域所建議的學習單元搭配:

• 天線設計: 單元 1、2、3、4
• 微波元件設計: 單元 1、2、3.2、4
• 射頻/微波熱消融與個人化治療: 單元 1、2.1-2.2、3.2、4、9、12
• 無線功率傳輸(WPT): 單元 1、3.2、6、7、8
• 經顱直流/交流電刺激(tDCS/tACS)、磁刺激(TMS): 單元 1、3.2、6、7、8、12
• 深腦刺激(DBS): 單元 1、6、7、9、12、14
• 脊椎電刺激: 單元 1、6、7、9、12、14
• 時域干涉電刺激(TIS): 單元 1、6、12、13
• MRI 線圈設計與優化: 單元 1、2、3.2、15
• 植入物設計與安全分析: 單元 1、2、3.2、4、9、15、16
• 聚焦超聲熱治療: 單元 1、9、11、12
• 血流流體分析: 單元 1、10

單元 1

學習目標:
(1) Sim4Life 軟體介紹

• 介紹軟體的開發單位與導覽原廠網站
• 介紹 Sim4Life 模組架構與應用
• 了解桌機/網頁版 Sim4Life 的使用方案  
• Sim4Life 網頁版導覽  

(2) 桌機版 Sim4Life 軟體安裝、License 導入與 ARES 資源管理 

• 熟悉 Sim4Life、MRI & 神經模組和 ViP/ViZoo 模型安裝與導入流程
• 認識 License 的安裝工具 License Installer、LMTOOLS
• 熟悉 ARES 資源管理介面、遠端連線與 GPU 設置

(3) 建模工具操作

• 桌機版 GUI 介面介紹
• 熟悉 Sketch、Solids 與 Templates 中各個建模工具的使用方式
• 學習 Poser 工具對人體模型姿勢的調控

(4) 教程練習:

• 人體模型使用與姿勢建模
  • 2.2.12 Poser
  • 2.16.2 Handling of Virtual Human Models in Sim4Life
  • 3.11.1 Poser: Linking Objects to Posable Models

• 基礎建模工具操作
  • 2.2.1 Introduction to the Model Environment
  • 2.2.2 Model Primitives
  • 2.2.3 Manipulation Tools
  • 2.2.4 Model Operations
  • 2.2.13 Templates

單元 2

學習目標:
(1) FDTD 高頻電磁模擬 

• FDTD 計算原理介紹與不同電磁模擬軟體演算法比較
• 熟悉 FDTD 求解器的種類和參數設置
• FDTD 求解器範例實作
  • 偶極天線模擬: 3.1.1 Dipole Antenna

• 學習串接多個 FDTD 求解器
  • 惠更斯場模擬: 3.1.20 Huygens Import/Export

(2) 後處理工具 

• 熟悉模擬結果的數據處理(圖形可視化、數據導出、劑量學工具…)

(3) 教程練習:

• 平面波
  • 3.1.2 Plane Wave Simulation

• SAR 劑量評估
  • 3.1.3 IEEE SCC 34 Benchmark, Dipole and Spherical Bowl
  • 3.1.4 SAR in a Flat Phantom

• 天線設計
  • 3.1.6 Horn Antenna
  • 3.1.16 Phased Array Patch Antenna for 5G [Single element]
  • 3.1.21 Other Antennas
  • 3.1.24 Biconical Antenna

• 濾波器與波導
  • 3.1.12 Hairpin-line Microstrip Bandpass Filter
  • 3.1.17 Asymmetric Bandpass Filter
  • 3.1.18 Coaxial to Rectangular Waveguide Transition
  • 3.1.26 Microwave Applications

單元 3

學習目標:
(1) 電磁應用模組

• 認識 MBSAR、Antenna Diversity、MATCH、Hearing Aid Compatibility Tool(HAC)、DISPFIT 等工具
  • 2.17.7 MBSAR
  • 2.17.8 Antenna Diversity
  • 2.17.9 MATCH
  • 2.17.10 Hearing Aid Compatibility Tool
  • 2.17.11 DISPFIT

(2) 參數掃描(Sweeper)與優化器(Optimizer)

• 了解模擬參數掃描與最佳化工具的使用流程
  • 2.4 Parametrization, Sweeps and Optimization

(3) 熟悉 Sim4Life 在天線應用方面的參數優化技術

(4) 教程練習

• 手機天線
  • 3.1.5 SAM Phantom with Generic Phone
  • 3.9.2 Antenna Performance Optimization with a Constraint on Electromagnetic Radiation Exposure (Optimizer)

• 貼片天線
  • 3.1.11 Microstrip-Fed Patch Antenna 
  • 3.8.1 Parametrized Patch Antenna (Sweeper)

• 5G 相控陣列天線
  • 3.1.16 Phased Array Patch Antenna for 5G [Phased Array]
  • 3.9.3 Maximum Exposure Power Density for 5G Phased-Array Antenna (Optimizer)
  • 3.9.4 Optimized Phased Array Patch Antenna for 5G (Optimizer)

• 天線阻抗匹配
  • 3.2.25 Antenna Matching (MATCH)

單元 4

學習目標:
(1) 認識 FDTD 高頻電磁模擬的子網格(Subgrid)功能

(2) 教程練習

• 3.1.13 Subgrid Tutorial: Wireless Capsule Endoscopy
• 3.1.14 Connected Subgrid: Tilted Wire
• 3.1.15 Subgrid Tutorial: Helix Antenna on Generic Phone
• 3.1.19 Adaptive Subgrid: Fitness Tracker

單元 5

學習目標:
(1) Sim4Life python 腳本自動化模擬

• 認識 Sim4Life Python API 功能
• 熟悉在編輯器中(Scripter, VScode, Jupyter Notebook)撰寫 Sim4Life python 腳本
  • 2.20 Python Scripting Environment
• Sim4Life 腳本案例練習

(2) Jupyter notebook 範例-基礎建模練習

• 3.13.1 CAD Modeling Tutorials

單元 6

學習目標:

(1) Sim4Life 低頻電磁模擬應用

(2) Sim4Life 低頻電磁求解器的種類與模擬參數設置

(3) 學習串接不同的低頻電磁運算器

(4) 教程練習

• 低頻/靜電場模擬
  • 3.2.1 Parallel Plates (Electro Static)
  • 3.2.3 Two Metallic Spheres (Electro Static)

• 低頻/靜磁模擬
  • 3.2.5 Power Line (Magneto Static Biot-Sav.)
  • 3.2.6 Transcranial Magnetic Stimulation (Magneto Quasi-Static)
  • 3.2.8 Self-Inductance of Qi Transmit Coil (Magneto Static Vector Pot.)
  • 3.2.15 Helmholtz Coil (Magneto Quasi-Static)
  • 3.2.17 Toroidal Inductor (Magneto Static Vector Pot.)

單元 7

學習目標:

(1) 非結構化網格(Unstructured Mesh)的低頻電磁模擬流程

• 認識結構化與非結構化網格的低頻電磁求解器種類
• 熟悉非結構化網格的模型預處理與求解器參數設置

(2) 教程練習

• 3.2.2 Parallel Plates – Unstructured (Electro Static)
• 3.2.4 Two Metallic Spheres - Unstructured (Electro Static)
• 3.13.6 Octree Mesher (Python tutorial)

單元 8

學習目標:

(1) 低頻電磁模擬在無線電力傳輸(WPT)的應用

• 認識 WPT 測試標準 IEC63184、模擬與量測方法

(2) 教程練習

• 3.2.9 Wireless Power Transfer: Exposure Assessment (Magneto Static Vector Pot. & Magneto Quasi-Static)
• 3.2.10 Wireless Power Transfer: Exposure Assessment - Unstructured (Magneto Static Vector Pot. & Magneto Quasi-Static)
• 3.2.11 WPT Exposure Assessment with MAGPy source (Magneto Quasi-Static)

單元 9

學習目標:

(1) 熱模擬基礎理論與實作(熱裝置建模, 模擬參數設定, 後處理)

• 2.8.1 Thermal Simulation Theory
• 2.8.2 Structured Thermal Simulation Settings
• 2.8.3 Unstructured Thermal Simulation Settings

(2) 學習串接電磁與熱求解器進行模擬計算

(3) 教程練習

• 3.3.1 Heated Brain
• 3.3.2 Superficial Hyperthermia using a Lucite Pyramid Applicator
• 3.3.3 RF Ablation of Liver Tumor

(4) 場調變(Modulation)工具

• 認識 Sim4life 場調變工具的使用方式
  • 2.13.20 Modulation
• 教程練習
  • 3.3.5 Transient RF Heating of Yoon-Sun Arm

單元 10

學習目標:

(1) 流體模擬理論與實作(血管建模, 模擬參數設定, 後處理)

• 2.9.1 Flow Simulation Theory
• 2.9.2 Flow Simulation Settings

(2) 教程練習

• 3.4.1 Pipe Flow
• 3.4.2 Bifurcating Blood Vessel
• 3.4.3 Lid Driven Cavity

單元 11

學習目標:

(1) 超聲模擬理論與實作(超聲裝置建模, 模擬參數設定, 後處理)

• 2.10.1 Acoustic Simulation Theory
• 2.10.2 Acoustic Simulation Settings

(2) 教程練習

• 3.7.1 Single Element Focused Transducer

單元 12

學習目標:

(1) Sim4Life 醫學圖像處理與人體頭部/軀幹建模工具

• 基本影像處理
  • 2.15 Segmentation
  • 3.13.4 Meshing Nerves (Python tutorial)
• iSEG 醫學影像半自動建模工具
  • 教程練習: Segmentation of the Pelvis (iSeg Tutorial)
• AI 自動化建模操作
  • 2.2.9 Auto-Label: Automatic Head Model Segmentation
  • 2.2.10 Auto-Segment: Automatic Torso/Trunk Segmentation
  • 教程練習: 3.10.1 Head Segmentation
• 擴散張量影像(DTI)處理
  • 2.6.2.3.1 Anisotropic and Inhomogeneous Conductivity Tensors
  • 2.13.16 Anisotropic Conductivity
  • 教程練習: 3.13.2 Anisotropic Conductivity from DTI Data (Python tutorial)

• 經顱磁刺激(TMS)
  • 3.2.16 Transcranial Magnetic Stimulation With Complex Head Model
  • 3.13.8 Transcarnial Magnetic Stimulation with Magnetic Quasi-Static Solver with a Personalized Head Model (Python tutorial)
• 經皮脊髓刺激(tSCS)
  • 3.13.9 Personalized Transcutaneous Spinal Cord Stimulation from Patient MRI (Python tutorial)
• 電阻抗斷層掃描(EIT)
  • 3.13.11 Personalized Electrical Impedance Tomography (Python tutorial)
• 聚焦超聲刺激(FUS)
  • 3.13.12 Personalized Focused Ultrasound from Patient CT (Python tutorial)

(3) Sim4Life 表面投影工具與電極-皮膚阻抗模型介紹

• 皮膚表面投影
  • 2.2.7.8 Surface Projection
  • 教程練習: 3.13.5 Surface Projecting Tool (Python tutorial)

• 接觸阻抗模型
  • 2.13.21 Contact Impedance
  • 教程練習: Skin Impedance model (Python tutorial)

單元 13

學習目標:

(1) 認識時域干涉刺激(Temporal Interference Stimulation, TIS)技術

(2) 熟悉 Sim4Life 的 TIS 模擬設置與後處理

• 2.2.11 The 10-10 System: Points on Scalp and Electrode Placement

(3) 教程練習

• 3.2.12 SAM Head with Electrodes
• 3.2.13 Temporal Interference with Complex Head Model
• 3.13.7 Temporal Interference Stimulation with Ohmic Electro Quasi-Static Solver with a Personalized Head Model (Python tutorial)
• 3.2.14 Multiple Electrodes in Homogenous Medium

• TI Planning Tool Manual

單元 14

學習目標:

(1) Sim4Life 神經模擬應用

• 熟悉 Sim4Life 神經模擬技術，包含神經數值模型建立、神經求解器參數設置與數據後處理
  • 2.12.1 Neuronal Dynamics Solver Theory
  • 2.12.2 Generalized Activating Function Theory
  • 2.12.3 Neuronal Dynamics Simulation Settings
  • 2.13.15 Hessian Matrix Calculator
  • 2.13.22 Neuronal Dynamics Post Processing

• 學習串接低頻電磁與神經求解器進行模擬計算
• 教程練習
  • 3.6.1 Monopole Stimulation
  • 3.6.2 Neuronal Networks and Connections
  • 3.6.3 Yoon-sun Arm Stimulation
  • 3.6.4 Yoon-sun Arm Neural Sensing
  • 3.6.5 Electroceuticals - Implantable Stimulator - Recruitment and Selectivity
  • 3.6.6 Electrode with Nerve Model
  • 3.6.7 Orientation-Dependent Threshold E-Fields in Cortical Pyramidal Neuron Models
  • 3.6.8 Volume of Tissue Activated (VTA) by DBS lead using the Hessian Evaluator
  • 3.6.9 Electroceuticals: Predictions of Stimulation Thresholds and eCAP Recording
  • 3.9.5 Optimization of a Spinal Stimulator (Optimizer)
  • 3.6.6 Neurostimulation By Electroceuticals Pipeline (網頁版限定)

單元 15

學習目標:

(1) Sim4Life MRI 應用

• 鳥籠線圈設計
  • 2.17.1 BCAGE
• 平行發射線圈分析
  • 2.17.4 Parallel Transmit
  • 2.17.5 TXCOIL
• MUSAIK 模組
  • 2.17.2 MUSAIK
  • 2.17.3 MUSAIK Pro (V2.0)

• 平行發射線圈設計、模擬與分析
  • 3.1.8 MRI Single Loop Coil
  • 3.1.10 MRI Parallel Transmit Coil Array
  • 3.3.6 MRI Parallel Transmit Coil Array With Phantom
  • 3.9.1 B1+ Field Shimming of a Parallel Transmit MRI Coil Array (Optimizer)
• 鳥籠線圈設計、模擬、分析與優化
  • 3.1.7 Generic MRI System and Lead Pass (Empty Coil 章節)
  • 3.1.9 MRI Lowpass Volume Coil
• MUSAIK Pro (V2.0) 平行接收線圈優化
  • 3.11.1 pRx Coil Array Optimization

• 2.17.12 SYSSIM
• 3.13.1 MRI Simulation of a human head (網頁版)

• 3.2.7 Gradient Coil
• 3.5.1 Design of a MRI Z-Gradient Coil
• 3.6.10 Periphereal Nerve Stimulation Induced by Gradient Coils

單元 16

學習目標:

(1) 認識植入物安全測試標準與 Sim4Life 植入物安全分析工具

• 被動式與主動式植入物安全測試標準: ASTM F2182, ISO 10974
• Sim4Life 植入物安全分析工具: IMSAFE, MRIxViP 與 IMAnalytics
  • 2.17.6 IMSAFE – RF
  • 2.17.13 IMAnalytics

(4) 植入物建模練習

• 3.11.2 Modeling Pacemaker Lead in ViP
• 3.13.3 Implant Routings (Python tutorial)

(5) 應用案例練習

• 3.1.7 Generic MRI System and Lead Pass (ASTM Phantom & Lead Pass 章節)
• 3.3.4 Heating from a Standard Active Implantable Medical Device 
• 3.1.22 Assessment of MRI-Induced Risks in Active Implants with Transfer Function Approach
• 3.13.10 Numerical Estimation of Transfer Function for Non-Homogeneous Tissue in Sim4Life (Python tutorial)
• 3.1.23 Assessment of MRI-Induced Risks in Active Implants with Minimal Restrictions

單元 17 (網頁版限定)

學習目標:

(1) 認識元建模(Meta modeling)、代理模型(Surrogate model)等進階模擬概念和工具操作

•  2.20 Model Intelligence

(2) 教程練習

• 3.14.1 Model Intelligence Tutorial - Sural Nerve Pain Relief Neural Implant Design Optimization
• 3.14.2 Model Intelligence Tutorial - Sural Nerve Pain Relief Neural Implant Tissue Condutivity Uncertainty Quantification