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一种减小梯度线圈产生的涡流的方法

物理学报 2006年第6期55卷 3060-3066页

作者：沈杰宁瑞鹏刘颖李鲠颖华东师范大学光谱学与波谱学教育部重点实验室物理系上海200062

从原理上分析了减小梯度线圈的半径可以减小其在带抗涡流板磁体中引起的涡流.然后采用目标场方法设计了一组半径缩减的梯度线圈,并用Biot-Savart定理计算了这个梯度线圈的梯度线性区.最后通过磁共振成像实验证明了原理中分析得出的结论.

关键词：梯度线圈涡流目标场流函数

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超椭圆柱面梯度线圈设计

物理学报 2014年第23期63卷 367-373页

作者：王亮曹英晖贾峰刘震宇中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院大学北京100039 弗莱堡大学医学院放射与医学物理系弗莱堡79106

超椭圆柱设计表面能够减小线圈与目标的距离,提高空间利用率,扩大成像区域的有效范围.提出利用流函数法及柱面的可展性在超椭圆柱面上设计核磁共振成像系统中的梯度线圈.根据Biot-Savart定律建立磁场强度与流函数的表达式,采用最小二乘... 详细信息

超椭圆柱设计表面能够减小线圈与目标的距离,提高空间利用率,扩大成像区域的有效范围.提出利用流函数法及柱面的可展性在超椭圆柱面上设计核磁共振成像系统中的梯度线圈.根据Biot-Savart定律建立磁场强度与流函数的表达式,采用最小二乘法和Tikhonov正则化方法构造了双目标设计函数.利用柱面的可展性提高了基于分片离散流函数计算电磁场的数值精度,通过L-曲线方法实现了正则参数的合理选取.通过引入适当的流函数边界约束条件,把梯度线圈的优化问题转化为适定线性方程组的直接求解问题.通过数值算例验证了超椭圆柱面展开求解方法的正确性.优化结果显示,在满足线性度误差小于5%的设计约束下,该方法在设计超椭圆柱面线圈驱动电流分布的同时有效控制了梯度线圈的能耗.

关键词：梯度线圈流函数超椭圆柱面可展曲面

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核磁共振成像系统梯度线圈的设计

上海交通大学学报 1996年第7期30卷 34-39页

作者：储岳森郑杰鲍胜浩电机工程系

系统地介绍了用于磁共振成像系统中具有轴向磁场的圆柱型表面梯度线圈的设计与优化．应用基本场理论，分析产生所需梯度分布场的无限长连续分布的柱面电流系统，并构造相应的线圈结构．通过对该线圈各项指标的综合优化，设计出用于ＬＭ... 详细信息

系统地介绍了用于磁共振成像系统中具有轴向磁场的圆柱型表面梯度线圈的设计与优化．应用基本场理论，分析产生所需梯度分布场的无限长连续分布的柱面电流系统，并构造相应的线圈结构．通过对该线圈各项指标的综合优化，设计出用于ＬＭＷ－４００型常导磁体上的梯度线圈，实测与设计指标相当。

关键词：梯度线圈表面电流密度 NMR 成像

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超导MRI柱面梯度线圈的目标场设计方法

中国电机工程学报 2012年第S1期32卷 276-280页

作者：胡格丽王秋良倪志鹏黄礼凯文聪中国科学院电工研究所北京市海淀区100190

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Bi... 详细信息

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。

关键词：超导核磁共振成像目标场方法梯度线圈

基于梯度电感约束和图形处理单元加速算法的磁共振双平面自屏蔽梯度线圈设计方法

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中国医学影像技术 2020年第3期36卷 453-459页

作者：黄清明郑刚上海健康医学院医学影像学院上海201318 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 上海市分子影像重点实验室上海201318 上海理工大学医学影像工程研究所上海200093

目的针对MRI梯度线圈自感和互感引起涡流抑制梯度磁场快速变化、影响梯度切换率及成像时间问题,提出一种有效解决方案。方法采用梯度电感最小化和梯度磁场自屏蔽等约束条件,结合目标场点法建立数学模型,求解双平面梯度线圈的绕线分布,... 详细信息

目的针对MRI梯度线圈自感和互感引起涡流抑制梯度磁场快速变化、影响梯度切换率及成像时间问题,提出一种有效解决方案。方法采用梯度电感最小化和梯度磁场自屏蔽等约束条件,结合目标场点法建立数学模型,求解双平面梯度线圈的绕线分布,以减小梯度线圈的磁场能量,降低涡流等对梯度线圈性能的影响。为缩短数值计算软件对以上复杂数学模型矩阵求解的运算时间,采用图形处理单元(GPU)加速算法实现梯度线圈的设计计算。结果采用最小化梯度电感能有效降低涡流影响,实现磁场自屏蔽,具有良好的梯度切换率,可改善梯度线圈整体性能。结论采用双平面梯度线圈新型目标场点法算法能实现梯度电感最小化和梯度磁场自屏蔽梯度线圈设计。

关键词：梯度线圈涡流梯度电感自屏蔽加速算法磁共振成像

永磁开放式MR系统中梯度线圈性能参数优化方案

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中国医学影像技术 2011年第9期27卷 1913-1917页

作者：黄清明陈珊珊汪红志徐小萍杨培强张学龙上海医疗器械高等专科学校医学影像设备系上海200093 上海理工大学医学影像工程研究所上海200093 纽迈-上海医疗器械高等专科学校MR分析测试中心上海200093 上海纽迈电子科技有限公司上海200333

针对MRI系统中梯度线圈对图像质量和高端应用领域要求的直接决定因素,在对梯度线圈性能指标优化理论的基础上,构建了通过Matlab实现反演计算、Ansoft模拟仿真电磁场分布,设计永磁开放式平板梯度线圈(x、y、z)几何结构、电感等参数,以满... 详细信息

针对MRI系统中梯度线圈对图像质量和高端应用领域要求的直接决定因素,在对梯度线圈性能指标优化理论的基础上,构建了通过Matlab实现反演计算、Ansoft模拟仿真电磁场分布,设计永磁开放式平板梯度线圈(x、y、z)几何结构、电感等参数,以满足梯度场强度、梯度线性度、切换率、梯度电感等梯度线圈性能参数系统优化方案和参数检测平台。实验结果表明此方案具有一定的工程实用价值。

关键词：磁共振成像梯度线圈 Matlab/Ansoft 梯度磁场涡流

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永磁微型磁共振成像仪的梯度线圈与图像质量

波谱学杂志 2012年第4期29卷 508-520页

作者：侯淑莲谢寰彤侯晓吻李石玉陈伟河北联合大学基础医学院河北唐山063000 上海寰彤科教设备有限公司上海201806 杭州电子科技大学浙江杭州310000

通过理论分析结合计算机仿真试验剖析了磁共振成像(MRI)中梯度场线性对图像质量影响的原理,在梯度场线性有缺陷的情况下,用实例和计算机模拟直观的展示了重建图像和模拟结果.结合研发实践发现,在永磁微小口径、低场强用于鼠类等小动物... 详细信息

通过理论分析结合计算机仿真试验剖析了磁共振成像(MRI)中梯度场线性对图像质量影响的原理,在梯度场线性有缺陷的情况下,用实例和计算机模拟直观的展示了重建图像和模拟结果.结合研发实践发现,在永磁微小口径、低场强用于鼠类等小动物成像情况下,对梯度场线性度的要求远高于文献中提出的指标.依靠软件改进,图像没有本质的提高,尝试补偿技术耗时费力效果也不理想.说明了对永磁微小口径成像仪研发线性度更好的梯度线圈是提高图像质量的关键技术之一.揭示了在理想条件下普适的理论原理,在不同的实践条件下有不同的趋近理想条件要求.将具有独立知识产权的高线性梯度线圈安装在自行研制的仪器上得到了较好的图像.

关键词：磁共振成像(MRI) 永磁微型三维磁共振成像仪线性梯度线圈计算机仿真

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梯度线圈设计方法研究

梯度线圈设计方法研究

作者：戈星华东师范大学

学位级别：硕士

1973年,Lauterbur和Mansfield利用核磁共振技术第一次进行了成像实验(MRI),随着MRI的快速发展,在成像领域已经成为了与X射线、CT、超声成像和PET比肩甚至更好的成像技术。目前关于核磁共振成像在医学应用的研究已经取得了丰硕的成果,国... 详细信息

1973年,Lauterbur和Mansfield利用核磁共振技术第一次进行了成像实验(MRI),随着MRI的快速发展,在成像领域已经成为了与X射线、CT、超声成像和PET比肩甚至更好的成像技术。目前关于核磁共振成像在医学应用的研究已经取得了丰硕的成果,国内在医学方面的研究也日益增多。磁共振成像设备内的核心部件有：磁体、梯度线圈、射频线圈、谱仪控制系统、功放电路等。国内对这些部件方面的研究还欠缺,相对于国外的技术有很大的差距。本文在实验室原有的基础上对梯度线圈做了一系列的研究,希望可以对国内的研究有些帮助。本文的第一部分首先是介绍梯度线圈的用途,了解为什么要设计梯度线圈,以及怎样来评价梯度线圈的性能。后面介绍梯度线圈是如何设计的、设计完成之后对梯度线圈的制作方法以及制作完成之后的测试方法。第二部分将介绍平面型梯度线圈的设计方法,利用频率空间缩减法来设计优化常规的平面梯度线圈和嵌入型梯度线圈。后面将讨论自屏蔽线圈的设计,采用三角函数展开流函数设计,为了更大限度的减小涡流,还尝试利用模拟退火算法对已经设计的自屏蔽线圈进行优化,得到了较好的结果。最后介绍利用蚁群算法设计梯度线圈,蚁群算法目前还没有被用来设计梯度线圈,设计的结果还需进一步的优化。第三部分将介绍有限长圆柱形梯度线圈的设计,采用目标场方法和电流密度约束结合进行设计。

关键词：梯度线圈目标场方法平面自屏蔽线圈蚁群算法有限长圆柱梯度线圈

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磁共振系统梯度线圈支撑结构的拓扑优化

计算机仿真 2020年第8期37卷 177-182,466页

作者：任浩王强龙潘辉刘震宇中科院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100039

磁共振(MRI)系统广泛应用于现代医疗影像诊断。其中梯度线圈是MRI系统的一个重要组成部分,其线圈效率以及产生梯度磁场的线性度直接影响到MRI系统的成像质量。在MRI系统工作时,通电的梯度线圈在MRI系统的匀强磁场中会受到洛伦兹力的作用... 详细信息

磁共振(MRI)系统广泛应用于现代医疗影像诊断。其中梯度线圈是MRI系统的一个重要组成部分,其线圈效率以及产生梯度磁场的线性度直接影响到MRI系统的成像质量。在MRI系统工作时,通电的梯度线圈在MRI系统的匀强磁场中会受到洛伦兹力的作用,通过梯度线圈的脉冲电流,产生的洛伦兹力会导致线圈的变形和振动。所以对梯度线圈的支撑结构进行优化以提升梯度线圈在实际工作状态下的位置精度和稳定性对于成像精度有较为重要的作用。针对流函数方法设计的圆柱型梯度线圈的支撑结构,通过提高其刚度来降低洛伦兹力对梯度线圈精度的影响。使用基于密度法的多负载条件下SIMP拓扑优化方法,对x,y,z三个方向的梯度线圈支撑结构进行多负载条件下力学结构优化设计。得到较为符合受力状态的结构并且在实际工作状态下的性能得到了提高。

关键词：梯度线圈流函数拓扑优化多负载情况