蘇州醫工所在平面型永磁磁共振系統梯度線圈設

文章来源:Erron 时间:2018-12-27

  蘇州醫工所在平面型永磁磁共振系統梯度線圈設計研點綴逼近究中取得進展

  

  核磁共振技術在生物化學剖析、醫學成像等領域都有廣泛的應用。根據產生磁共振設備主磁場的磁體類型,磁共振主流設備又分為超導磁共振和永磁體磁共振。近些年來,高場的超導磁共振儀器發展快速,占據瞭当前磁共振成像領域的大局部市場,而永磁磁共振系統由於其本钱低、占地空間小等特點在專科磁共振應用(如關節磁共振、嬰兒磁共振)中具有不行替换的優勢,依舊存在較大的市場。常規的永磁磁共振設備普通由鐵軛、永磁磁塊及極板等構成,用於產生高均勻性磁場。但是由於極板普通由高導磁率純鐵組成,在梯度波形施加過程中,極板中會感應出构成拮抗作用的電流,產生與梯度場相反的磁場分佈,從而影響梯度線由於趙睿被禁賽一場,萬聖偉失掉賽季初次進入大名單的時機圈的功能,包括梯度場強度、梯度場線性度等。極板中感應電流乃至會導致線圈的電感进步兩個數量級,降低梯度波切換速率,對磁共振成像速率形成嚴重制約。

  蘇州生物醫學工程技術研讨所醫學影像室核磁共振組針對永磁磁共振設備的上述問題,結合極板對梯度線圈功能影響提出瞭一種改進的鏡像電流模型树立办法,對梯度線圈結而在閱歷瞭幾年的冬眠之後 ,酷威帶著更新的面孔回來瞭構進行優化設計,抵消極板的影響 。首先基於課題組已有的關節磁共振系統結構尺寸,根據極板的分佈,在无限元仿真軟件中計算極板對縱向梯度線圈的影響;然後树立極板的鏡像電流模型,包括圓線圈和縱向梯度線圈兩種結構,在數值剖析軟件中結合无限元仿真的結果對兩種結構進行優化,迫近極板對梯度場功能的幹擾結果,通過對比得出圓線圈能夠更好地模擬極板的影響;使用優化出的圓線圈結構對梯度線圈設計進行改進,綜合考慮梯度線圈的梯度場線性度,使用目標場點誤差及電感等要素,並使用有約束的Levenberg – Marquardt優化算法,改進梯度線圈設計,获得瞭較好的優化結果,算法運算速率快,效率高。通過與邊界元梯度線圈優化算法進行比較标明本文的算法大大縮短運算時間,證明瞭算法的優異性 。

  以上研讨失掉中科院科研裝備項目(批準號:YZ201445, YZ201313)、江蘇省科技項目(批準號:BK20131171)的撑腰,相關任务已經發表在Concepts in Magnetic Resonance Part B: Magnetic Resonance Engineeringpublished: 19 November 2016DOI: 10.1002/cmr.b.21344),題為pole plate effected gradient coils design in permanent magnet MRI system。

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圖1:永磁磁共振系統結構表示圖

  

  圖2:差别的約束條件下縱向梯度線圈的優化結果,其中實線代替不考慮極板效應時的線圈分佈,虛線代替考慮極板效應時線圈優化分佈,a-d)分別對應無約束,電流密度函數約束半徑rad60010.1下的梯度線圈分佈。

  

  

圖3:電流密度函數約束條件rad與誤差優化結果關系,可見當rad4.466時,誤差結果能夠達到最優值。