本文選題：磁共振成像 + 小型永磁磁體　； 參考：《浙江大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：目前,磁共振成像已經(jīng)成為一種非常重要的醫(yī)學(xué)成像技術(shù),被廣泛應(yīng)用于臨床的診斷與治療。磁共振成像系統(tǒng)主要是由磁體系統(tǒng)、梯度系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)和計算機(jī)輔助系統(tǒng)這四大部分所構(gòu)成的。其中,磁體是磁共振系統(tǒng)中非常重要的部件之一,也是磁共振成像系統(tǒng)中成本最高、維護(hù)費最高的部分。磁體主要用來生成靜磁場,靜磁場的均勻性直接影響著最終磁共振成像的圖像質(zhì)量。在低場以及便攜型的小型磁共振成像系統(tǒng)中,通常采用永磁型磁體,因此,本文的主要研究工作就是圍繞小型永磁磁共振成像磁體進(jìn)行了一系列的仿真設(shè)計與優(yōu)化。文中主要涉及到兩種不同類型的永磁磁體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,分別為H型磁體和Halbach型磁體。概況起來說,本論文的工作主要圍繞以下三個方面開展的。(1)關(guān)于H型小磁體中勻場環(huán)的敏感性分析與優(yōu)化設(shè)計將敏感性分析方法和粒子群優(yōu)化算法成功地綜合運用于小型永磁磁共振系統(tǒng)的H型磁體的勻場環(huán)的分析和優(yōu)化設(shè)計中。首先,對勻場環(huán)的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了敏感性分析,通過敏感性分析的結(jié)果可以說明,勻場環(huán)的內(nèi)徑是影響中心成像區(qū)磁場質(zhì)量的非常重要的因素,因此在優(yōu)化和實際制作過程中需要格外認(rèn)真的考慮,而勻場環(huán)的高度對于成像區(qū)的磁場影響不大,因此在優(yōu)化過程中可以固定為定值,以此來簡化優(yōu)化過程,縮短計算時間,提高優(yōu)化效率。其次,運用粒子群優(yōu)化算法解決非線性的優(yōu)化問題,最終通過粒子群優(yōu)化算法計算得到的勻場環(huán),可以大幅度地改善中心成像區(qū)的磁場均勻度。這種敏感性分析和粒子群優(yōu)化算法相結(jié)合的方法可以有效地用于其他高質(zhì)量的永磁磁共振磁體的設(shè)計中。(2)關(guān)于H型小磁體中多環(huán)型極靴的優(yōu)化設(shè)計提出了一種用于小型永磁磁共振系統(tǒng)H型磁體中的新型的多環(huán)型極靴。通常情況下都是采用勻場環(huán),即一個環(huán)的結(jié)構(gòu)來改變極靴形狀,從而來改善中心成像區(qū)的磁場均勻度。我們嘗試用多個環(huán)的結(jié)構(gòu),希望能夠比單個勻場環(huán)改善更多的中心成像區(qū)的磁場均勻度。通過三維有限元分析的計算和粒子群優(yōu)化算法的優(yōu)化,我們得到了幾組比較好的多環(huán)型極靴結(jié)構(gòu),這幾組多環(huán)形極靴都能夠有效地提高中心成像區(qū)的磁場均勻度,與傳統(tǒng)的單個勻場環(huán)相比提高的更多。這種多環(huán)型的極靴的理論仿真計算結(jié)果可以為實際工程制造提供大量的參考價值,同時也可以推廣到其他類型的永磁磁共振系統(tǒng)的磁體中。(3)關(guān)于Halbach型便攜磁共振磁體的優(yōu)化設(shè)計分別針對Halbach型便攜磁共振磁體的二維和三維結(jié)構(gòu)提出了幾種改進(jìn)方法并進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。首先,根據(jù)Halbach型磁體的理論基礎(chǔ)建立了一個用于小動物磁共振成像的便攜型的磁體模型。然后,針對模型進(jìn)行了二維的仿真計算與優(yōu)化,提出了兩種改進(jìn)型的二維磁體模型。接著,把磁體模型擴(kuò)展到了三維的仿真計算與優(yōu)化,提出了四種方法對中心成像區(qū)的磁場進(jìn)行改善。最后,通過各種嘗試以及四種方法的組合優(yōu)化,得到了三種改進(jìn)型的Halbach磁體模型。這三種改進(jìn)型的三維磁體結(jié)構(gòu)都能夠產(chǎn)生比原始模型要均勻很多的中心成像區(qū)磁場。同時對這些改進(jìn)型的磁體模型進(jìn)行了重量的估算和比較,以此作為便攜型磁體設(shè)計的一個重要參考因素。
[Abstract]:Magnetic resonance imaging has become a very important medical imaging technique , which is widely used in the diagnosis and treatment of magnetic resonance imaging . ( 3 ) The two - dimensional and three - dimensional structures of Halbach - type portable magnetic resonance magnets are designed respectively for the two - dimensional and three - dimensional structures of Halbach - type portable magnetic resonance magnets .

【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R445.2;O482.532

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：1864372