磁共振用超导磁体的无源匀场测量系统和算法研究
核磁共振成像（MRI）作为一种新型的非介入式、无放射性影像技术，已经在医疗成像诊断领域起到了至关重要作用，而超导MRI系统凭借高磁场强度、高均匀度等优点，已经逐渐成为目前主流的医学影像设备。MRI 系统中心球形成像空间（DSV）的磁场均匀性对最终的成像质量有着决定性的影响，但是生产制造、工程安装、外界环境等因素都可能导致 DSV 磁场均匀性的改变，因此，在系统生产制造的过程中，通过一系列的匀场步骤提升DSV均匀度至预期水平是必不可少的。无源匀场是一种依靠金属匀场片在主磁场内产生的磁化磁场，来补偿DSV的不均匀场的方法。本文根据设计并开发的新型DSV磁场测量系统对实例超导磁体进行实际的测量；并提出了一种非线性的无源匀场算法，主要成果如下： 1、针对MRI圆筒型超导磁体DSV磁场测量的传统方法中探头位置移动不准确、数据记录繁琐、操作过程复杂等缺点，设计并开发了基于 Labview 的新型DSV磁场测量系统：通过编写Labview控制程序（串口通信、数据采集程序和人机交互界面）对高斯计进行仪器控制，划分DSV表面的测量点，通过调节测量装置来精确移动探头位置。该系统实现了DSV表面测量点磁场数据的实时采集，无需手动记录，可通过导出数据到TXT文件的方式保存磁场数据至本地。经工程实际应用，操作便捷、高效，实测超导磁体的DSV均匀度为416.0506ppm 。 2、针对传统线性规划无源匀场算法DSV均匀度提升程度不够、DSV均匀度和匀场片使用的总厚度难以兼顾等缺点，提出了一种基于L1范数约束的无源匀场算法：利用L2范数对磁场误差进行正则化约束，保证DSV均匀度最优，加上匀场片厚度矩阵的L1范数，组成目标函数，有效的平衡DSV磁场均匀度与匀场片总厚度，在保证均匀性的同时，尽量降低匀场片的使用量，削弱涡流。该算法最优解与线性规划算法相比，匀场片使用的总厚度仅相差 0.67%，但是DSV均匀度提升了48.32%（线性规划算法匀场后的DSV均匀度：16.0383ppm ，本文算法匀场后的DSV均匀度：8.2892ppm）。
超导磁体;核磁共振;测量系统;无源匀场;线性规划;L1范数正则化;磁场强度
中国计量大学
硕士
信息与通信工程
朱建明
2018
中文
O482.532
2019-04-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）