开放式高场超导MRI匀场结构的优化设计

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)，是依据原子核在磁场中磁共振的原理，通过检测不同的电磁波信号，经电脑成像处理获得物质内部精确图像的技术。磁共振的磁场系统由主磁体和匀场系统组成。其中，主磁体是系统中体积最大、价格最昂贵的部分。目前，在医学临床应用中，主磁体多为传统的“成像区封闭”结构。这种结构的MRI 系统具有成像区域体积大、磁场和均匀度高和成像速度快等优点。本文针对高场开放式超导MRI 系统的成像区域尺寸、场强、磁场不均匀度、杂散场分布等参数，开发了开放式超导MRI 电磁设计的优化算法。提出了“改进的形状优化+后处理优化”方法，用以设计紧凑型铁轭屏蔽的部分超导MRI 磁体；结合“线性规划+改进的形状优化”方法， 设计了反向线圈屏蔽的部分超导MRI 磁体；采用“线性规划+后处理优化”方法，设计了紧凑的全超导MRI 磁体。论文最后对三种电磁结构进行了参数分析和经济性对比，得出了全超导开放式MRI 结构更适合高场MRI 磁体、部分超导开放式MRI 结构则适适宜于中场磁体的结论。