基于材料变密度法的MRI匀场线圈设计

来源：电工电能新技术杂志2019年第5期北京时间：

作者：曲洪一， 王秋良， 王耀辉， 秦朗

单位：1. 中国科学院电工研究所， 北京 100190；
\r\n2. 中国科学院大学， 北京 100049

摘要：核磁共振成像系统磁场的均匀度对成像的质量起着决定性作用，采用匀场线圈抵消磁场球谐波分量是提高磁场均匀度的有效手段。采用材料变密度法设计了一阶轴向匀场线圈，首先将设计区域划分为足量的网格，网格的材料密度作为设计变量，利用有限元法组装电导矩阵，求解设计区域的电流分布，建立了材料密度分布与磁场的关系。其次，将磁场均匀度作为优化目标，采用优化准则法对密度变量进行优化，得到了满足约束条件的最优解。最后，利用流函数方法将材料分布离散为导线，得到了线圈的拓扑结构。相比于室温有源匀场线圈设计常用的解析法，变密度法能够有效地利用材料，充分发挥材料特性，可设计出更高性能匀场线圈。

关键词：MRI, 匀场线圈, 变密度法, 有限元, 优化准则法, 流函数

基金资助：国家自然科学基金项目（51777205；11745005；51477167）