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1.5 T关节磁共振成像超导磁体的设计、制作与测试

杜晓纪 王为民 兰贤辉 李超

1.5 T关节磁共振成像超导磁体的设计、制作与测试

杜晓纪, 王为民, 兰贤辉, 李超
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  • 磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是当今世界上最先进的医学影像技术之一,现阶段MRI技术正朝着成像质量更清晰、功能更强大、效率更高、个体化更强的趋势发展.与全身MRI设备相比,专科型MRI设备具有体积小、重量轻、成本低、病人舒适度高、成像质量高、功能更强等优点.但是关节专用超导MRI系统需要长度方向上被严格限制的超导磁体在160 mm直径球域(diameter sphere volume,DSV)内产生高均匀度的磁场.本文综合考虑了超导线用量、中心磁感应强度和成像区磁场不均匀度等因素,使用0-1规划和遗传算法相结合的方法设计了一种非屏蔽型1.5 T关节MRI超导磁体,该磁体的室温孔径为280 mm,总长度为520 mm,液氦量为30 L,载流区最大磁场为5.48 T,5高斯线范围为径向3.2 m、轴向2.6 m,160 mm DSV的磁场不均匀度设计值为22 ppm,考虑加工误差及冷缩因素,磁体加工完成并经过被动匀场后的预估值为60 ppm.经过绕制、固化、组装、焊接等工序,该磁体已制作完成.经过3次锻炼后成功励磁到1.5 T,经过被动匀场后160 mm DSV的磁场不均匀度达到50 ppm,各项指标均达到设计目标.
      通信作者: 王为民, wmw@pku.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51477168)、国家自然科学基金重点项目(批准号:61531002)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2015CB250902)和中国科学院B类先导科技专项培育项目(批准号:XDPB01)资助的课题.
    [1]

    Lvovsky Y, Jarvis P 2005 IEEE Trans. Appl. Supercond. 15 1317

    [2]

    Cosmus T, Parich M 2011 IEEE Trans. Appl. Supercond. 21 2104

    [3]

    Lvovsky Y, Stautner E, Zhang T 2013 Supercond. Sci. Technol. 26 093001

    [4]

    Kitaguchi H, Ozaki O, Miyazaki T, Ayai N, Sato K, Urayama S, Fukuyama H 2010 IEEE Trans. Appl. Supercond. 20 710

    [5]

    Ling J, Voccio J, Hahn S, Kim Y, Song J, Bascunan J, Iwasa Y 2015 IEEE Trans. Appl. Supercond. 25 4601705

    [6]

    Slade R, Parkinson B, Walsh R 2014 IEEE Trans. Appl. Supercond. 24 4400705

    [7]

    Cheng Y, Brown R, Thompson M, Eagan T, Shvartsman S 2004 IEEE Trans. Appl. Supercond. 14 2008

    [8]

    Cavaliere V, Formisano A, Martone R, Primizia M 2000 IEEE Trans. Appl. Supercond. 10 1376

    [9]

    Campelo F, Noguchi S, Igarashi H 2006 IEEE Trans. Appl. Supercond. 16 1316

    [10]

    Tieng Q, Vegh V, Brereton I 2009 IEEE Trans. Appl. Supercond. 19 3645

    [11]

    Du X, Wang W 2014 IEEE Trans. Appl. Supercond. 24 4402104

  • [1]

    Lvovsky Y, Jarvis P 2005 IEEE Trans. Appl. Supercond. 15 1317

    [2]

    Cosmus T, Parich M 2011 IEEE Trans. Appl. Supercond. 21 2104

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    Lvovsky Y, Stautner E, Zhang T 2013 Supercond. Sci. Technol. 26 093001

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    Kitaguchi H, Ozaki O, Miyazaki T, Ayai N, Sato K, Urayama S, Fukuyama H 2010 IEEE Trans. Appl. Supercond. 20 710

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    Ling J, Voccio J, Hahn S, Kim Y, Song J, Bascunan J, Iwasa Y 2015 IEEE Trans. Appl. Supercond. 25 4601705

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    Slade R, Parkinson B, Walsh R 2014 IEEE Trans. Appl. Supercond. 24 4400705

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    Cheng Y, Brown R, Thompson M, Eagan T, Shvartsman S 2004 IEEE Trans. Appl. Supercond. 14 2008

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    Cavaliere V, Formisano A, Martone R, Primizia M 2000 IEEE Trans. Appl. Supercond. 10 1376

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出版历程
  • 收稿日期:  2017-07-19
  • 修回日期:  2017-08-31
  • 刊出日期:  2017-12-20

1.5 T关节磁共振成像超导磁体的设计、制作与测试

  • 1. 中国科学院应用超导重点实验室, 北京 100190;
  • 2. 中国科学院电工研究所, 北京 100190;
  • 3. 北京大学信息科学技术学院, 北京 100871;
  • 4. 西安聚能超导磁体科技有限公司, 西安 710018
  • 通信作者: 王为民, wmw@pku.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51477168)、国家自然科学基金重点项目(批准号:61531002)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2015CB250902)和中国科学院B类先导科技专项培育项目(批准号:XDPB01)资助的课题.

摘要: 磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是当今世界上最先进的医学影像技术之一,现阶段MRI技术正朝着成像质量更清晰、功能更强大、效率更高、个体化更强的趋势发展.与全身MRI设备相比,专科型MRI设备具有体积小、重量轻、成本低、病人舒适度高、成像质量高、功能更强等优点.但是关节专用超导MRI系统需要长度方向上被严格限制的超导磁体在160 mm直径球域(diameter sphere volume,DSV)内产生高均匀度的磁场.本文综合考虑了超导线用量、中心磁感应强度和成像区磁场不均匀度等因素,使用0-1规划和遗传算法相结合的方法设计了一种非屏蔽型1.5 T关节MRI超导磁体,该磁体的室温孔径为280 mm,总长度为520 mm,液氦量为30 L,载流区最大磁场为5.48 T,5高斯线范围为径向3.2 m、轴向2.6 m,160 mm DSV的磁场不均匀度设计值为22 ppm,考虑加工误差及冷缩因素,磁体加工完成并经过被动匀场后的预估值为60 ppm.经过绕制、固化、组装、焊接等工序,该磁体已制作完成.经过3次锻炼后成功励磁到1.5 T,经过被动匀场后160 mm DSV的磁场不均匀度达到50 ppm,各项指标均达到设计目标.

English Abstract

参考文献 (11)

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