3.0T颅脑磁共振主磁体线圈优化设计

朱旭帅，刘志珍,刘振友，魏小钊，冯国文

(山东大学 电气工程学院，山东 济南 250061)

0 引 言

由于高场磁共振(magnetic resonance imaging，MRI)不仅在信噪比、分辨率和扫描时间上占有优势，缩短了患者的检查时间，同时还可以开展波谱、功能成像等方面的研究，因此，3.0T超导设备成为了当前医学领域的新主流，也成为了临床和科研的高级双重平台。但3.0T超导MRI设备成本高，价格昂贵，且目前仅有全身型的通用型号，导致病人排队时间长，使一些突发性高致死率患者的治疗受到延误。

目前，影响人们寿命的首要因素是脑血管疾病。而脑血管疾病是一种病情发展迅速的高危害、高致死率疾病，该病情最重要的影像检测手段[1-2]是MRI。因此，3.0T超导MRI需要进行颅脑专科化研发。

颅脑MRI与全身型MRI相比，具有整体结构小和磁场均匀度高的特点。而在保持结构和磁场强度不变的情况下，整体结构的减小会导致磁场均匀度的降低。MRI的核心部件是超导磁体，而主磁体线圈又决定了超导磁体的大小和性能[3-4]。因此，对主磁体线圈进行优化设计是实现3.0T颅脑MRI研发的关键技术问题。

本文通过对现有3.0T MRI主磁体线圈结构进行分析，结合亥姆霍兹线圈对的原理，设计了3.0T颅脑MRI的主磁体线圈结构。根据叠加原理，构建了主磁体线圈的数学模型，结合遗传算法，以磁场均匀度为优化目标函数、主磁体线圈结构参数为约束条件进行了优化计算，得到整体结构小、磁场均匀度高的主磁体线圈设计方案。根据加工工艺级别不同，对主磁体线圈结构参数进行了整数化处理；……