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新型开放式超导MRI主磁体设计

作　者: 黄文月
导　师: 曾林锁；张艳丽
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 磁共振成像多二次径向基函数超导表面响应模型进化策略
分类号: R318.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 71次
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内容摘要

磁共振成像(MRI,Magnetic Resonance Imaging)技术是目前最有价值、最有发展前景的医学诊断技术之一。MRI设备是一种高端医疗诊断设备,其磁体结构分为永磁型、常导型和超导型三种。在我国,由于稀土永磁资源丰富,使得永磁型MRI的价格相对低廉,而且其磁体结构开放性好,所以永磁型MRI广泛应用于临床。但是,近年来由于国家对稀土资源的限制政策,永磁低场MRI的价格优势正逐步消失,这使得超导型MRI又重新走入人们的视线。传统超导型MRI装置通常采用螺线管式磁体结构,其成像空间为一个圆柱腔体,开放度低。为了提高超导MRI磁体结构的开放度,本文提出了一种新型开放式超导型MRI磁体结构。提出的新型超导MRI设备的磁体形式参照了永磁MRI的开放式结构,而主磁场则是由超导线圈产生。为了实现其成像区的高磁场强度、高磁场均匀度等设计目标,本文研究了一种全局优化算法。在优化算法执行过程中,首先,利用正交试验法从初始设计变量中确定出影响磁体性能指标的关键设计变量;然后,在变量空间内,利用拉丁超立方采样策略获得均匀分布的空间采样数据;并利用表面响应模型中多二次径向基函数近似模拟优化目标。同时,讨论了表面响应模型中形状参数的选取方法;最后,使用进化策略寻求表面响应模型的全局最优解。为了验证上述算法的有效性,本文选取了解析函数进行测试。并对国际公认的验证优化算法有效性的TEAM标准问题22进行了计算,对比分析了计算结果。最后,将上述优化算法应用于开放式超导MRI主磁体结构的优化设计。以磁体极面形状为优化对象,完成了所提出的超导MRI磁体结构的最佳尺寸设计,获得了一种高场强、高均匀度的主磁体结构。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-18
  1.1 课题的背景及意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-16
    1.2.1 核磁共振发展动态  12-13
    1.2.2 超导MRI 研究现状  13-16
  1.3 本课题主要研究内容  16-17
  1.4 本章小结  17-18
第二章 MRI 的物理基础及硬件设备  18-31
  2.1 核磁共振成像概述  18-19
  2.2 磁共振成像的基本原理  19-26
  2.3 磁共振成像硬件设备  26-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章基于多二次径向基函数的优化算法  31-51
  3.1 表面响应模型  31-33
  3.2 多二次径向基函数  33-35
  3.3 进化策略  35-42
  3.4 基于表面响应模型的优化策略  42-50
    3.4.1 拉丁超立方采样  42-44
    3.4.2 基于多二次径向基函数的优化策略  44-45
    3.4.3 解析函数测试  45-47
    3.4.4 TEAM 问题验证  47-50
  3.5 本章小结  50-51
第四章开放式超导MRI 主磁体的优化设计  51-60
  4.1 开放式超导MRI 主磁体结构及其特点  51-53
  4.2 磁体结构优化设计  53-59
    4.2.1 优化变量选取  53-56
    4.2.2 极面优化  56-59
  4.3 本章小结  59-60
第五章结论  60-61
参考文献  61-64
在学研究成果  64-65
致谢  65

新型开放式超导MRI主磁体设计

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