基于Ansoft的台式磁共振成像仪双平面梯度线圈的有限元分析

目的:采用Ansoft软件对台式磁共振双平面梯度线圈进行磁场分析和模拟仿真,为梯度线圈的设计和制作提供技术支持。方法:采用设计梯度线圈时得到的线圈绕线中的点数据,设计梯度线圈的Ansoft三维模型,并修改模型设计过程中出现的一些不理想的点数据;设计梯度线圈模型的各种参数,待系统自检成功后,进行梯度线圈的模拟仿真和结果分析。结果:通过三维Ansoft线圈模型的制作、后处理和模拟仿真分析,得到了均匀性很好的纵向梯度磁场和横向梯度磁场模拟图,梯度线圈能够产生具有良好均匀性和线性度的梯度磁场分布。结论:通过梯度线圈的三维Ansoft磁场模拟仿真,可以为梯度线圈的设计和制作提供一定的支持和参考,更好的优化、设计和制作高性能的双平面梯度线圈。

永磁开放式MR系统中梯度线圈性能参数优化方案

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。

超导MRI柱面梯度线圈的目标场设计方法

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。

永磁微型磁共振成像仪的梯度线圈与图像质量

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.

永磁磁共振成像系统中磁体极板尺寸与梯度线圈的关系

本文叙述了合理确定极板尺寸的意义，描述了梯度线圈的计算方法和设计指标，给出了框式磁体和开放式Ｃ型磁体在典型气隙尺寸下梯度磁场线性度与梯度线圈外形尺寸关系的计算曲线，并讨论了一些因素对梯度线圈外形尺寸的影响，从而对磁体极板尺寸提出了要求。

永磁磁共振系统盘式梯度线圈的设计

针对永磁磁共振成像系统极板的形状,提出了一种平面圆盘式梯度线圈的设计方法.将电流密度在极坐标下进行傅立叶级数展开,根据误差平方和建立目标函数,使目标函数最小化,得到电流密度的表达式.应用流函数技术离散电流密度,得到线圈的绕线形式.利用Biot-Savart积分方程计算线圈绕线产生的梯度磁场来验证所设计方法的正确性.结果表明,利用该方法设计的线圈可以产生成像所需要的线性度很好的磁场.该方法也可以用于双平面盘式自屏蔽梯度线圈的设计.

磁共振成像系统中梯度线圈设计的一种新的长度约束方案

目的 针对磁共振成像系统中长度约束的梯度线圈设计 ,寻求一种新的方案 ,使其能代替原有的方法 ,并且可以设计用于头部成像的不对称短线圈。方法 本文在目标场方法的基础上 ,引入了流函数约束条件 ,从而提出了流函数约束方案。并在该方案的基础上提出了一种简单的不对称短梯度线圈设计方案。结果 文中分别对直径 3 2cm ,长径比 1.5∶1的对称和不对称横向梯度线圈进行了仿真设计 ,结果显示了该方案的有效性。结论 文中比较了对称和不对称线圈梯度均匀区的位置 ,结果显示后一种线圈适合头部成像而前一种不适合。

GE HDxt 1.5T磁共振梯度线圈更换

梯度系统是磁共振最重要的硬件之一，是由梯度线圈、梯度放大器、数模转换器、梯度控制器以及梯度冷却装置锋构成。梯度线圈是整个梯度系统的核心，

一种设计术中MRI系统横向梯度线圈的新方法

目的近年来出现的新型术中MRI系统对于梯度线圈提出了很高的要求,尤其重要的是低电感和高效率。本文提出一种设计该种线圈的新方法。方法这种方法能够很好地将线圈约束在圆形磁体极面内,并且可以对线圈性能进行整体地优化。结果本文运用该方法设计了一个术中MRI系统的x梯度线圈,计算结果显示了该方法的正确性和有效性。结论本文提出的方法对于设计术中系统专用的高性能横向梯度线圈非常有效。

一种全开放磁共振成像装置单平面梯度线圈的新型设计方法

针对全开放磁共振成像系统的特点,提出了一种单平面梯度线圈的新型设计方法。将电流密度用二维傅立叶级数展开,根据误差平方和与一个惩罚函数建立目标函数。使目标函数最小化,得到电流密度的表达式。应用流函数技术离散电流密度,得到线圈的绕线形式。为了验证理论的正确性,利用Biot-Savart积分方程计算该线圈绕线产生的梯度磁场。采用这种方法,设计了梯度强度为40mT/m,电流为114.474A的x梯度线圈。结果表明,应用所提出的方法设计的线圈可以产生所需要的线性度很好的磁场。该方法也可以用于双平面或者双平面自屏蔽梯度线圈的设计。

矩阵梯度线圈研究现状与发展趋势

梯度和匀场线圈性能的好坏直接影响磁共振成像质量.常规线圈在成像过程中存在一些固有的不足,如产生的磁场形态单一、不灵活,需要的线圈种类较多,结构较复杂等.而新型矩阵梯度线圈可以较好地弥补这些缺点.本文首先介绍了矩阵梯度线圈的概念及其特性,然后根据结构和功能对其研究现状进行分类汇总,在此基础上对矩阵线圈未来的发展趋势进行分析.此外,本文还对矩阵梯度线圈的前期研究基础进行了介绍.

基于Pareto优化理论的多目标超椭梯度线圈设计

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.

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

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。

基于目标场法的永磁微型核磁共振成像系统梯度线圈设计的多参数仿真研究

目的:研究永磁微型核磁共振成像系统双平面梯度线圈产生梯度磁场的最大线性偏离与电流密度函数展开阶数、线圈的最大半径、双平面线圈间距及目标场点数等参数的关系。方法:根据改进的目标场法,利用Matlab仿真设计双平面梯度线圈,然后利用控制变量法,分别模拟计算出各个参数在不同取值情况下梯度磁场的最大线性偏离值,最后对得到的数据进行分析。结果:利用上述方法,获得了最大线性偏离值随着横、纵向梯度线圈中各个参数的改变而分别产生不同程度的变化。结论:通过对以上参数的合理取值可以获得满足梯度线性度和制造工艺的梯度线圈。另外,此研究也可推广到永磁MRI系统双平面匀场线圈。

磁共振系统梯度线圈支撑结构的拓扑优化

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。

永磁型MRI梯度线圈设计方法

本文根据开放式永磁型MRI系统的特点,设计出了优化参数的梯度磁场,使它的有效区域和梯度线性度性能均有很大改善。通过仿真实验,验证了设计方法的有效性。

一种台式磁共振双平面梯度线圈的优化设计方法

目的:针对台式磁共振成像仪器的系统功能特点,设计双平面梯度线圈。方法:以目标场法为基础,设计一目标函数;通过MATLAB最优化求解目标函数,得出磁体线圈平面上的电流密度表达式;采用流函数技术对电流密度进行离散,进而得到线圈的绕线形式,利用Biot-Savart定律验证线圈绕线产生梯度值的误差大小。结果:利用此方法,成功设计了均匀性和线性度很好的双平面纵向梯度线圈。结论:此方法设计的线圈能够很好的符合磁共振的生产设计要求,应用本方法同样可以进行台式磁共振双平面横向梯度线圈的设计。

核磁共振成像系统梯度线圈的设计

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。

基于COMSOL的磁共振成像双平面梯度线圈的仿真研究

采用COMSOLMultiphysics有限元软件对磁共振成像横向双平面梯度线圈进行仿真分析,为高性能梯度线圈的设计及制作提供技术支持;首先采用改进的目标场方法设计得到梯度线圈绕线的点数据,然后利用AUTOCAD建立三维模型,最后将模型导入COMSOL中,进行电-磁多场耦合模型仿真和结果分析;并且提出结合3D打印技术为复杂梯度线圈的制作提供技术支持;根据设计的不同参数建立不同的梯度线圈模型进行仿真比较,所设计梯度线圈的梯度磁场可以满足非线性度小于5%的应用要求;通过横向双平面梯度线圈三维模型的有限元仿真,可以为梯度线圈的设计和制作提供一定的参考,对优化设计和制作性能更优的梯度线圈具有重要意义。

MR成像中梯度线圈噪声的声学分析

在磁共振(MR)扫描系统的操作过程中,由梯度线圈产生的噪声是不可避免的。线圈在静磁场的X、Y和Z平面上产生磁通梯度,并且在层面选择和空间定位时发挥着重要的作用。扫描所必需的脉冲序列本身引起梯度线圈的振动。从而产生冲击,发生机械噪声,病人对此十分抱怨。据我们所知,在过去的医学文献中,有关MR成像系统梯度线圈噪声的物理学和噪声抑制原理还从未讨论过。然而,Brummett等人最近发表的文章报道说,病人在没有对噪声进行防护的情况下做MR扫描检查,其暂时听力丧失率达13％。