核磁共振成像主磁體極靴形狀優(yōu)化.pdf

1、核磁共振成像裝置是一種先進的醫(yī)療診斷設備,可用來獲得人體內(nèi)部組織的斷層掃描圖像.主磁體是該裝置的核心部分,采用永磁型主磁體是當前的重要發(fā)展方向.主磁體端部磁場的邊緣效應嚴重影響其成像質(zhì)量.該文的主要目標是對主磁體上下兩極面的極靴進行形狀優(yōu)化,以提高樣品區(qū)的磁場均勻度,并擴大均勻區(qū)范圍.首先,該文介紹了核磁共振成像的基本原理,指出樣品區(qū)靜磁場的均勻度是核磁共振成像的關(guān)鍵所在,并給出了滿足成像要求的條件.對于各種類型的核磁共振成像永磁型主磁

2、體,都普遍存在著端部問題,當主磁體極靴表面平直時,氣隙磁通端部效應顯著,氣隙磁場不均勻,它的均勻度與均勻區(qū)域遠不能達到核磁共振成像裝置的要求.因此,該文應用磁場數(shù)值分析和形狀優(yōu)化的理論和方法,探索了大空間內(nèi)均勻磁場的技術(shù),目標是在核磁共振成像主磁體已設計好的基礎上,對極靴的形狀進行優(yōu)化設計,盡量擴大樣品區(qū)磁場均勻的范圍.極靴一般采用高質(zhì)量的純鐵做成,磁導率可以看成是無窮大,這樣可以把極靴作相應的簡化,采用二維場標量位進行計算.該文針對一

3、類典型結(jié)構(gòu)的主磁體,通過磁場分析與大量的計算,找到了極靴形狀的改變影響樣品區(qū)磁場均勻度以及均勻區(qū)域范圍的規(guī)律,掌握了極靴形狀的變化趨勢及其形狀影響樣品區(qū)磁場均勻度的各種因素,進行了極靴的形狀優(yōu)化設計并編制了相應的計算機軟件,給出了極靴形狀的具體尺寸,使得主磁體能在更大空間內(nèi)產(chǎn)生相對均勻的磁場.該文在電磁場形狀優(yōu)化問題中,采用隨機性優(yōu)化算法中的遺傳算法作為搜索的工具,并對遺傳算法作了相應的改進;采用有限元方法作為優(yōu)化檢索過程中的分析工具,