小型化MRI永磁系统的设计

论文摘要

核磁共振中的磁体设计有许多方案，但是要使磁体体积小、重量轻、均匀区大、稳定性好，将面临一系列的问题。而这些问题的解决主要依赖于电磁场计算。文中首先阐述这些问题，然后对方案进行优化分析计算，从中找出一个最佳的解决方案。在磁体外部建立片状均匀磁场区域，是磁体设计所面临的一个全新问题。文中采用一种混合逆数值算法，以探索磁体小型化设计的可行性。混合逆数值算法是一种两步算法，包含直接矩阵反演求逆和二次规划两个步骤。文中对该数值算法进行了详细的描述，并用它成功地找到一种多磁块组合的单边永磁磁体结构。经通用Maxwell 3D／2D有限元计算软件仿真和对磁体模型的测量表明，这种磁体结构能够较好地在磁体外部一侧构建片状均匀磁场区。从而为开展小型化单边均匀场常规磁共振成像系统研制打下基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 目的意义
• 1.2 永磁低场强开放式 MRI 的进展
• 1.3 磁路设计的进展
• 1.4 本研究的工作
• 第二章 设计的基本原理
• 2.1 基本理论依据
• 2.2 磁荷模型
• 2.3 电流模型
• 2.4 磁介质
• 第三章 磁系统的结构设计与磁场计算简介
• 3.1 磁性材料的选择
• 3.1.1 稀土永磁材料的特点
• 3.2 磁系统结构的分析
• 3.2.1 磁系统结构设计的原则
• 3.2.2 新型稀土永磁系统结构
• 3.3 磁场的分析计算方法
• 3.3.1 有限差分法 （FDM）
• 3.3.2 有限元法 （FEM）
• 3.3.3 边界元法 （BEM）
• 3.3.4 几种方法的比较
• 3.4 系统的优化设计
• 3.4.1 优化设计的数学模型
• 3.4.2 优化设计方法
• 第四章 小型化核磁共振 （MRI） 永磁系统设计
• 4.1 引言
• 4.2 MRI 基本原理
• 4.3 MRI 磁路结构设计分析
• 4.4 MRI 国内外研究现状和水平
• 4.5 MRI 磁系统的要求
• 4.6 永磁材料的选择
• 4.7 Maxwell 3D/2D 简介
• 4.7.1 Maxwell 3D/2D 的使用
• 4.8 小型化共振成像主磁场系统的设计分析
• 4.8.1 混合逆方法
• 4.8.2 结论
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 读硕期间取得的成果