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3.0t颅脑MRI有源匀场设计

3.0T颅脑MRI有源匀场设计

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作者：朱旭帅山东大学

学位级别：硕士

脑血管疾病是危害我国人民生命安全的首要因素,它的主要检测手段为磁共振成像。为了提高成像质量和实现精准医疗,需要进行颅脑磁共振的专科化研发。颅脑磁共振相比于全身型,有着更好的磁场均匀性和更小的结构,可以大大提高成像质量和降... 详细信息

脑血管疾病是危害我国人民生命安全的首要因素,它的主要检测手段为磁共振成像。为了提高成像质量和实现精准医疗,需要进行颅脑磁共振的专科化研发。颅脑磁共振相比于全身型,有着更好的磁场均匀性和更小的结构,可以大大提高成像质量和降低生产成本与使用成本。磁体磁场受生产技术和环境的影响,磁场均匀度较差,所以需要进行匀场。匀场分为无源匀场和有源匀场,无源匀场受自身条件限制只能进行粗略匀场,有源匀场可以进行精细校正。目前已有诸多有源匀场的研究,但大多局限在1.5t以下,且磁体结构大多为双平面结构和长圆柱形结构,无法应用于颅脑磁共振的短圆柱形结构。本文在现有国内外研究的基础上,对3.0t颅脑磁共振成像的有源匀场进行了研究,通过对颅脑磁共振磁体结构的研究和有源匀场系统的改良,达到了改善颅脑磁共振磁场均匀性的目的。本文首先对磁共振成像原理和匀场流程进行了研究。指出有源匀场系统在设计过程中所受结构约束和有源匀场的匀场目标与匀场流程。本文接着进行了 3.0t颅脑磁共振成像主磁体的设计,用以确定匀场系统的结构约束。通过人体颅脑尺寸和患者舒适度分析,确定了主磁体的结构约束,然后采用遗传算法进行优化计算,设计出一种适用于颅脑磁共振成像的主磁体结构。通过磁场模型仿真,验证了该主磁体方案的可行性,为有源匀场系统的设计提供了边界约束参数。本文对成像空间区域的磁场进行测量与谐波分析。通过对磁场测量数据进行转化处理,得到可以用来描述磁场的拟合函数;通过谐波分析,将对磁场的校正转化为对磁场的滤波,有源匀场的目标也转化为谐波磁场,进而确定了有源匀场的目标函数。本文在上述约束和目标函数研究的基础上,设计了一套有源匀场系统。通过对约束条件和目标函数的整合,得到有源匀场的匀场线圈数学模型,通过对该数学模型进行求解,得到了匀场线圈的设计参数,根据设计参数进行磁场仿真验证,从仿真结果来看,本文设计的有源匀场系统匀场性能良好,能大大改善磁场均匀性。

关键词： 3.0t颅脑磁共振成像磁场均匀性主磁体谐波分析有源匀场

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