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基于边界元方法的超导核磁共振成像设备高阶轴向匀场线圈优化算法

胡洋 王秋良 李毅 朱旭晨 牛超群

基于边界元方法的超导核磁共振成像设备高阶轴向匀场线圈优化算法

胡洋, 王秋良, 李毅, 朱旭晨, 牛超群
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  • 在磁共振成像设备中,为了消除目标区域内的高阶谐波磁场分量,传统方法采用无源匀场,但该方法匀场精度较低,针对性较差,适用于全局匀场,而有源匀场则可以通过优化线圈分布来产生所需要的特定的磁场分布.但是,由于匀场线圈线型的复杂度会随着线圈阶数的增加而增加,难以满足设计需要,因此本文提出了一种用于磁共振成像超导匀场线圈系统的多变量非线性优化设计方法.该方法基于边界元方法,将匀场线圈所产生的磁场与目标磁场之间的偏差作为目标函数,线匝间距、线圈半径等作为约束条件,通过非线性优化算法,得到满足设计要求的线圈分布.通过一个中心磁场为0.5 T的开放式双平面磁共振成像超导轴向匀场线圈的设计案例,说明本方法具有计算效率高、灵活性好的特点.
      通信作者: 王秋良, qiuliang@mail.iee.ac.cn
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    Wang Q L 2008(Beijing:Science Press) p54, 55(in Chinese)[王秋良2008高磁场超导磁体科学(北京:科学出版社)第54, 55页]

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-20
  • 修回日期:  2016-08-01
  • 刊出日期:  2016-11-05

基于边界元方法的超导核磁共振成像设备高阶轴向匀场线圈优化算法

  • 1. 中国科学院电工研究所, 应用超导重点实验室, 北京 100190;
  • 2. 中国科学院大学, 北京 100049
  • 通信作者: 王秋良, qiuliang@mail.iee.ac.cn

摘要: 在磁共振成像设备中,为了消除目标区域内的高阶谐波磁场分量,传统方法采用无源匀场,但该方法匀场精度较低,针对性较差,适用于全局匀场,而有源匀场则可以通过优化线圈分布来产生所需要的特定的磁场分布.但是,由于匀场线圈线型的复杂度会随着线圈阶数的增加而增加,难以满足设计需要,因此本文提出了一种用于磁共振成像超导匀场线圈系统的多变量非线性优化设计方法.该方法基于边界元方法,将匀场线圈所产生的磁场与目标磁场之间的偏差作为目标函数,线匝间距、线圈半径等作为约束条件,通过非线性优化算法,得到满足设计要求的线圈分布.通过一个中心磁场为0.5 T的开放式双平面磁共振成像超导轴向匀场线圈的设计案例,说明本方法具有计算效率高、灵活性好的特点.

English Abstract

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