核磁共振成像（MRI）中主磁体的优化设计

论文摘要

磁共振成像(MRI)是一种新兴的医学影像技术。该技术基于核磁共振原理,对处于均匀静磁场中的人体器官进行成像。磁体系统的磁场均匀度决定了成像的质量。本文所做的工作由863重点项目《0.6T MgB2磁共振成像系统研究》支持,主要研究了磁场均匀度。本文的主要研究工作如下：(1)磁场的有限元分析将电磁场基本理论和有限元分析方法(FEM)相结合,用ANSYS软件对MRI中的主磁体进行静磁场分析,得出了磁场分布规律。为了加快求解速度,在不影响求解精确度的前提下,用二维分析代替三维分析。(2)匀场板的优化设计根据匀场板在磁体中的作用,设计了匀场板的基本结构。用ANSYS参数描述语言(APDL)编写优化算法程序,得出以磁场均匀度为目标函数的最优解。总结了匀场板优化设计过程的一般步骤。(3)实验和计算的对比分析根据现有的实验条件,选择合适的实验仪器和实验方法。通过对比分析计算结果与实验结果,证明了优化设计的有效性。总结了误差的来源,分析了误差的影响程度,并提出了减小误差的方法。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源
• 1.1.1 背景
• 1.1.2 MRI系统的组成
• 1.1.3 磁共振磁体的分类
• 1.2 磁体优化设计的研究状况
• 1.2.1 影响图像质量的因素
• 1.2.2 主磁体的设计
• 1.3 论文的研究内容
• 第2章 基本理论
• 2.1 有限元分析方法概述
• 2.1.1 有限元法原理
• 2.1.2 有限元方法的特点
• 2.1.3 有限元方法的发展趋势
• 2.2 有限元分析软件ANSYS
• 2.2.1 图形用户界面（GUI）
• 2.2.2 基本操作
• 2.2.3 基本概念
• 2.2.4 有限元分析步骤
• 2.3 磁场的有限元分析
• 2.3.1 电磁场基本理论
• 2.3.2 电磁场的边界条件
• 2.4 本章小结
• 第3章 磁体的有限元分析
• 3.1 超导磁体
• 3.1.1 磁路计算
• 3.1.2 三维分析
• 3.1.3 二维分析
• 3.2 实验磁体
• 3.2.1 实验磁体的结构参数
• 3.2.2 实验模型的有限元分析
• 3.3 优化计算方法
• 3.3.1 目标函数
• 3.3.2 求解工具
• 3.3.3 求解算法
• 3.3.4 求解结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 实验对比分析
• 4.1 实验仪器及方法
• 4.1.1 THS119霍尔传感器
• 4.1.2 C8051F350单片机
• 4.1.3 匀场板
• 4.1.4 实验系统
• 4.2 实验结果
• 4.2.1 磁场大小与趋势的比较
• 4.2.2 均匀度的比较
• 4.3 误差分析
• 4.3.1 偏心度的校正
• 4.3.2 时间稳定性的估计
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 简历