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开放式自屏蔽全身成像高场超导MRI磁体优化设计

冯忠奎 胡格丽 许莹 朱光 周峰 戴银明 王秋良

开放式自屏蔽全身成像高场超导MRI磁体优化设计

冯忠奎, 胡格丽, 许莹, 朱光, 周峰, 戴银明, 王秋良
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  • 本文发展了开放式自屏蔽全身成像高场超导磁共振成像(MRI)磁体的优化设计方法,使设计出来的磁体仅有4 对超导线圈. 这种开放结构的超导MRI磁体优化设计方法集成了线性规划算法和遗传算法. 通过迭代线性规划算法可以在考虑成像区域(DSV)磁感应强度约束、磁场不均匀度约束、5 Gs线范围约束、线圈区域最大磁场值约束和最大环向应力约束的条件下,获得用线量最少的线圈初始形状和位置,同时可以得到每个线圈的层数和每层匝数;通过遗传算法可以提高DSV区域的磁场不均匀度,以达到高质量成像的要求. 这种集成的优化设计方法既可以灵活有效的设计开放式MRI磁体,也可以设计传统的圆柱形MRI磁体,本文通过一个1.2 T的开放式MRI磁体的设计清楚的展示了这种优化方法.
    • 基金项目: 国家重大科研装备研制项目(批准号:ZDYZ2010-2)资助的课题.
    [1]

    Liu W T, Zu D L, Tang X 2010 Chin. Phys. B 19 018701

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    Zu D L, Guo H, Song X Y, Bao S L 2002 Chin. Phys. 11 1008

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    [4]

    Cosmus T C, Parizh M 2011 IEEE Transactions on Applied Superconductivity 21 2104

    [5]

    Xu H, Conolly S M, Scott G C 2000 IEEE Transactions on Magnetics 36 476

    [6]

    Shaw N R, Ansorg R E 2002 IEEE Transactions on Applied Superconductivity 12 733

    [7]

    Crozier S, Zhao H, Doddrell M 2002 Concepts in Magnetic Resonance 15B 208

    [8]

    Cheng, Y C N,Eagan T P,Brown R W 2003 Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine 16 57

    [9]

    Vegh V, Tieng Q M,Brereton I M 2009 Concepts in Magnetic Resonance 35B 180

    [10]

    Tieng Q M, Vegh V, Brereton I M 2009 Journal of Magnetic Resonance 196 1

    [11]

    Crozier S, Doddrell D M 1997 Journal of Magnetic Resonance 127 233

    [12]

    Zhao H, Crozier S, Doddrell D M 2001 Magnetic Resonance in Medicine 45 331

    [13]

    Wang C, Wang Q, Zhang Q 2010 IEEE Transactions on Applied Superconductivity 20 706

    [14]

    Wang Q, Xu G, Dai Y 2009 IEEE Transactions on Applied Superconductivity 19 2289

    [15]

    Kalafala A K 1990 IEEE Transactions on Magnetics 26 1181

    [16]

    Ni Z P, Hu G, Li L K 2013 IEEE Transactions on Applied Superconductivity 23 4401104

    [17]

    Berriaud C, Bermond S, Dechambre T 2012 IEEE Transactions on Applied Superconductivity 22 6001104

    [18]

    Ni Z Z, Wang Q L, Yan L G 2013 Acta Phys. Sin. 62 020701 [倪志鹏, 王秋良, 严陆光 2013 物理学报 62 020701]

    [19]

    Tony Tadic, B Gino Fallone 2012 IEEE Transactions on Applied Superconductivity 22 4400107

    [20]

    Zhang G Q, Du X J, Zhao L, Ning P F, Yao W C, Zhu Z A 2012 Acta Phys. Sin. 61 228701 [张国庆, 杜晓纪, 赵玲, 宁飞鹏, 姚卫超, 朱自安 2012 物理学报 61 228701]

    [21]

    Zhang H J, Zong J, Li Q F 2006 Chinese Journal of Low Temperature Physics 28 258 [张宏杰, 宗军, 励庆孚 2006 低温物理学报 28 258]

    [22]

    Zhang Q S 2012 Master Dissertation (Guangdong: South China University of Technology) (in Chinese) [张庆山 2012 硕士学位论文 (广东: 华南理工大学)]

  • [1]

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    Zhang H J, Zong J, Li Q F 2006 Chinese Journal of Low Temperature Physics 28 258 [张宏杰, 宗军, 励庆孚 2006 低温物理学报 28 258]

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    Zhang Q S 2012 Master Dissertation (Guangdong: South China University of Technology) (in Chinese) [张庆山 2012 硕士学位论文 (广东: 华南理工大学)]

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出版历程
  • 收稿日期:  2013-04-15
  • 修回日期:  2013-08-19
  • 刊出日期:  2013-12-05

开放式自屏蔽全身成像高场超导MRI磁体优化设计

  • 1. 中国科学院大学, 北京 100049;
  • 2. 中国科学院电工研究所, 北京 100190
    基金项目: 

    国家重大科研装备研制项目(批准号:ZDYZ2010-2)资助的课题.

摘要: 本文发展了开放式自屏蔽全身成像高场超导磁共振成像(MRI)磁体的优化设计方法,使设计出来的磁体仅有4 对超导线圈. 这种开放结构的超导MRI磁体优化设计方法集成了线性规划算法和遗传算法. 通过迭代线性规划算法可以在考虑成像区域(DSV)磁感应强度约束、磁场不均匀度约束、5 Gs线范围约束、线圈区域最大磁场值约束和最大环向应力约束的条件下,获得用线量最少的线圈初始形状和位置,同时可以得到每个线圈的层数和每层匝数;通过遗传算法可以提高DSV区域的磁场不均匀度,以达到高质量成像的要求. 这种集成的优化设计方法既可以灵活有效的设计开放式MRI磁体,也可以设计传统的圆柱形MRI磁体,本文通过一个1.2 T的开放式MRI磁体的设计清楚的展示了这种优化方法.

English Abstract

参考文献 (22)

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