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(jìn)的醫(yī)療診斷設(shè)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(dāng)前的重要發(fā)展方向.主磁體端部磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng)嚴(yán)重影響其成像質(zhì)量.該文的主要目標(biāo)是對(duì)主磁體上下兩極面的極靴進(jìn)行形狀優(yōu)化,以提高樣品區(qū)的磁場(chǎng)均勻度,并擴(kuò)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(chǎng)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(duì)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(dāng)主磁體極靴表面平直時(shí),氣隙磁通端部效應(yīng)顯著,氣隙磁場(chǎng)不均勻,它的均勻度與均勻區(qū)域遠(yuǎn)不能達(dá)到核磁共振成像裝置的要求.因此,該文應(yīng)用磁場(chǎng)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(chǎng)的技術(shù),目標(biāo)是在核磁共振成像主磁體已設(shè)計(jì)好的基礎(chǔ)上,對(duì)極靴的形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),盡量擴(kuò)大樣品區(qū)磁場(chǎng)均勻的范圍.極靴一般采用高質(zhì)量的純鐵做成,磁導(dǎo)率可以看成是無(wú)窮大,這樣可以把極靴作相應(yīng)的簡(jiǎn)化,采用二維場(chǎng)標(biāo)量位進(jìn)行計(jì)算.該文針對(duì)一

3、類典型結(jié)構(gòu)的主磁體,通過磁場(chǎng)分析與大量的計(jì)算,找到了極靴形狀的改變影響樣品區(qū)磁場(chǎng)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(shì)及其形狀影響樣品區(qū)磁場(chǎng)均勻度的各種因素,進(jìn)行了極靴的形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)并編制了相應(yīng)的計(jì)算機(jī)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(duì)均勻的磁場(chǎng).該文在電磁場(chǎng)形狀優(yōu)化問題中,采用隨機(jī)性優(yōu)化算法中的遺傳算法作為搜索的工具,并對(duì)遺傳算法作了相應(yīng)的改進(jìn);采用有限元方法作為優(yōu)化檢索過程中的分析工具,