摘要：在磁共振成像系统的工作过程中,噪声主要是由梯度线圈系统产生的.梯度线圈置于高均匀度超导磁体的室温孔内,并工作于脉冲状态,频繁的开启和关闭会使线圈中电流急剧随时间变化,变化的电流导致线圈受到变化的洛伦兹力作用,从而产生振动,这种高频振动所发出的噪声会对病人产生刺激,严重时甚至会对病人的听觉神经产生损伤.梯度场的场强越强、切换速度越快,所产生的噪声就越大.降低噪声的最根本方法是通过有效的梯度线圈设计,降低洛伦兹力的空间分布.本文针对纵向梯度线圈,在原经典目标场设计方法基础上,加入对振动参量,从而能够有效地降低线圈工作时所产生的噪声.其具体方法是将振动控制函数作为约束条件,通过目标场法建立数学模型,利用MATLAB进行电磁验算.计算结果表明,所提数学模型可有效地降低线圈振动的最大振幅.

摘要：目标场方法由Turner于1986年提出,到目前为止该方法已成为核磁共振成像系统中匀场、梯度线圈设计的一种主流方法。各种改进的目标场方法纷纷涌现。为解决线圈设计中的有限尺寸问题,Forbes和Crozier提出了一种新方法,该方法预先通过三角函数来约束线圈面上的电流密度分布,为克服方程求解过程中的病态问题,对电流密度表达式中的待定系数采用最小均方差(least square,LS)和L2范数相结合的方法来进行估计,成功得到了有限长匀场线圈的设计结果。该文采用最小均方差和L1范数结合的方法来对面电流密度分解表达式中的未知系数进行估计,并将该方法应用于核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)系统的匀场线圈设计中。系统主磁体长度为3 m,室温孔直径为1.6 m,目标区域(region of interest,ROI)直径为0.4 m。算例采用Matlab仿真平台,结果表明该文提出的LS-L1目标场方法相比于传统的LS-L2目标场方法磁场偏差更小、效果更好。

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.

摘要：本采用目标场方法设计了一组超导核磁共振成像系统梯度线圈。该梯度线圈固定在半径为0.8m、长3m的圆柱形骨架上,目标区域位于该圆柱中心,半径为0.2m,梯度场强为40mT/m。在该方法中,电流密度在柱坐标系下被分解为三角级数之和,接着通过Biot-Savart定律求出轴向磁场强度表达式,再通过基于目标场的Tikhonov正则化算法把待定三角系数的求解问题转化成线性方程组的求解,并通过流函数技术得到线圈的实际绕线分布,最后进行磁场偏差分析,分析结果表明所设计线圈的磁场偏差远远小于通常所要求的百分之五。此外,该方法不仅适用于柱面梯度线圈设计,对于超导磁共振成像系统的有源匀场线圈设计也同样适用。

摘要：针对设计带铁磁的超导磁共振成像磁体,提出了一种确定类的优化算法来优化极靴的形状以达到匀场的目的。这种方法集合了灵敏度分析、形状优化的理论和有限元方法计算非线性铁磁材料极靴的配置,来改善两个极靴之间大体积成像区的磁场均匀度。需要指出的是,本优化方法不受极靴初始形状的限制,均可以快速收敛。我们通过一个紧凑型的1.2T双平面磁共振磁体,展示了这种方法。

摘要：遗传算法(Genetic Algorithm简称GA)是借鉴生物遗传学和自然选择机理的一种智能的优化算法。MATLAB中的遗传算法工具箱集成了当前比较成熟的各种遗传操作算子,借助它可以方便地完成各种问题的优化。COMSOL Multiphysics是一款大型的高级数值仿真软件,以高效的计算性能和杰出的多场直接耦合能力实现了任意多物理场的高度精确的数值仿真。为使遗传算法更高效的应用于电磁优化设计,我们研究了在MATLAB中调用COMSOL联合仿真的方法,实现了MATLAB与COMSOL的数据传递。我们将该电磁优化设计方法成功的用于一亥姆霍兹线圈,由此表明了此方法的可行性。