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基于Pareto优化理论的多目标超椭梯度线圈设计

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物理学报 2017年第9期66卷 306-315页

作者：潘辉王亮王强龙陈利民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 德国弗莱堡大学医学院医学中心放射学系医学物理科弗莱堡79110

磁共振系统梯度线圈设计是一个多目标优化问题,在设计时需要综合考虑能耗、磁场能、线性度等设计要求.这些设计要求通常难以同时获得极小解,因此在设计梯度线圈时需要权衡线圈的各方面的设计需求.本文基于柱面可展性和流函数设计方法,结... 详细信息

磁共振系统梯度线圈设计是一个多目标优化问题,在设计时需要综合考虑能耗、磁场能、线性度等设计要求.这些设计要求通常难以同时获得极小解,因此在设计梯度线圈时需要权衡线圈的各方面的设计需求.本文基于柱面可展性和流函数设计方法,结合Pareto优化方法实现了在超椭圆柱设计表面上梯度线圈的多目标设计.分别分析了磁场能、能耗目标对梯度线圈线性度、线圈构型的影响;并在Pareto解空间中分析各目标的相互变化关系,通过数值算例验证了该方法在超椭梯度线圈设计时的有效性与灵活性.优化结果显示,在满足线性度误差小于5%,能耗与磁场能分别小于用户设定值的设计约束下,梯度线圈的多目标设计存在多个局部优化解.该方法可以直观地比较相同目标函数值的情况下各单目标的具体表现,有利于实现不同的设计要求下梯度线圈的最终定型设计.

关键词：梯度线圈流函数超椭圆柱面 Pareto优化

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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

医用3.0 T磁共振成像仪梯度系统故障三例

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中国医疗设备 2024年第2期39卷 179-182页

作者：邵晓宁吕佩颖刘良孟炯程敬亮郑州大学第一附属医院磁共振科河南郑州450000

梯度系统是磁共振成像仪的重要组成部分,主要用于产生X轴,Y轴及Z轴三个方向的梯度信号,从而对磁共振信号进行空间编码,确定信号的空间位置。梯度系统功率高、散热量大,需要对梯度线圈及梯度放大器进行冷却。梯度系统及其冷却系统故障将... 详细信息

梯度系统是磁共振成像仪的重要组成部分,主要用于产生X轴,Y轴及Z轴三个方向的梯度信号,从而对磁共振信号进行空间编码,确定信号的空间位置。梯度系统功率高、散热量大,需要对梯度线圈及梯度放大器进行冷却。梯度系统及其冷却系统故障将导致图像质量下降甚至设备停机。本文总结了三例梯度系统故障,包括梯度线圈水冷系统故障、梯度放大器线路故障及梯度放大器散热风扇故障,包括三例故障的表现、探究了故障原因并给出故障排除方法,供同行参考,以期共同提升维修水平,提高设备使用率。

关键词：磁共振成像仪梯度线圈梯度放大器散热风扇

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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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核磁梯度线圈温控引发反复宕机的维修体会

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