[發(fā)明專利]一種用于新生兒成像的超導(dǎo)磁共振磁體及設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011139386.6
• 申請(qǐng)日: 2020-10-22
• 公開（公告）號(hào): CN112307657B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志珍;劉振友;朱旭帥;宗沙沙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/17;G01R33/3815;A61B5/055;G06F111/06
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

1.一種用于新生兒成像的超導(dǎo)磁共振磁體的設(shè)計(jì)方法，其特征在于,磁體的參數(shù)通過(guò)以下步驟獲得：

步驟(1)確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)指標(biāo)；

步驟(2)將線圈設(shè)置區(qū)域劃分為多個(gè)理想電流圓環(huán)，在成像區(qū)間均勻選擇成像目標(biāo)點(diǎn)，根據(jù)畢奧-薩伐定理建立單位電流圓環(huán)對(duì)成像目標(biāo)點(diǎn)的磁場(chǎng)控制矩陣A；設(shè)定初始雜散場(chǎng)范圍，在雜散場(chǎng)邊界均勻選取雜散場(chǎng)目標(biāo)點(diǎn)，建立單位電流圓環(huán)對(duì)雜散場(chǎng)目標(biāo)點(diǎn)的磁場(chǎng)控制矩陣B和C,以超導(dǎo)線用量V最小為優(yōu)化目標(biāo)建立線性優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，利用線性規(guī)劃算法求出電流簇的分布；如下式所示：

J_max為超導(dǎo)線材所允許通過(guò)的最大電流密度，ms與ns為區(qū)域劃分的電流圓環(huán)縱向與橫向數(shù)目，r_i與I_i分別是電流圓環(huán)的半徑與電流值,ε₁為所允許磁場(chǎng)偏差，A_mesh為單位電流圓環(huán)實(shí)際截面面積；

步驟(3)根據(jù)電流簇分布確定初步磁體系統(tǒng)主線圈與屏蔽線圈數(shù)目，位置及所通電流大小，建立包含初步線圈位置與初始骨架結(jié)構(gòu)，初始鐵磁屏蔽機(jī)構(gòu)的有限元模型；

步驟(4)將有限元模型與多目標(biāo)進(jìn)化算法NSGA-II結(jié)合，建立多目標(biāo)優(yōu)化模型；

步驟(5)輸出磁體系統(tǒng)參數(shù)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行有限元模型仿真驗(yàn)證；

磁體包括同軸布置的主線圈和屏蔽線圈，屏蔽線圈位于主線圈外側(cè)，鐵磁屏蔽機(jī)構(gòu)位于屏蔽線圈外側(cè)；所述屏蔽線圈至少具有四組，分別位于超導(dǎo)磁體的兩端和中部，位于兩端的兩組屏蔽線圈中，其結(jié)構(gòu)、尺寸及產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度相同；位于中部的兩組屏蔽線圈中，其結(jié)構(gòu)、尺寸及產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度相同。

2.如權(quán)利要求1所述的一種用于新生兒成像的超導(dǎo)磁共振磁體的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述主線圈至少具有七組，與屏蔽線圈同軸，布置在超導(dǎo)磁體的內(nèi)部。

3.如權(quán)利要求1所述的一種用于新生兒成像的超導(dǎo)磁共振磁體的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述主線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是所需要的成像磁場(chǎng)方向，屏蔽線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與所需要的成像磁場(chǎng)方向相反。

4.如權(quán)利要求1所述的一種用于新生兒成像的超導(dǎo)磁共振磁體的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：還具有線圈骨架，線圈骨架位于主線圈和屏蔽線圈之間，固定支撐線圈。

5.如權(quán)利要求1所述的一種用于新生兒成像的超導(dǎo)磁共振磁體的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述屏蔽線圈的骨架與主線圈的骨架之間具有支撐肋板，將屏蔽線圈固定支撐在主線圈的外側(cè)，且與主線圈同軸。

6.如權(quán)利要求5所述的一種用于新生兒成像的超導(dǎo)磁共振磁體的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述支撐肋板中部具有通孔。

7.如權(quán)利要求1所述的一種用于新生兒成像的超導(dǎo)磁共振磁體的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：還具有杜瓦瓶，杜瓦瓶位于超導(dǎo)磁體一端，使主線圈和屏蔽保持在低溫超導(dǎo)狀態(tài)。

8.如權(quán)利要求1所述的一種用于新生兒成像的超導(dǎo)磁共振磁體的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：還具有溫孔，溫孔位于主線圈的兩端，提供容納新生兒身體的空間。

9.如權(quán)利要求8所述的一種用于新生兒成像的超導(dǎo)磁共振磁體的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述溫孔中部具有目標(biāo)成像區(qū)域，該區(qū)域?yàn)閳A形。