永磁体系统及其形成方法技术方案

提供了一种形成永磁体系统的方法，该方法包括：确定用于形成磁环对阵列的一种或多种类型的几何参数，该磁环对阵列包括第一磁环的第一子阵列以及沿纵轴与第一磁环的第一子阵列间隔开的第二磁环的第二子阵列；基于所确定的一种或多种类型的几何参数形成磁环对阵列，其中，上述的确定用于形成磁环对阵列的一种或多种类型的几何参数是基于遗传算法的。还提供了诸如由该方法形成的对应的永磁体系统。诸如由该方法形成的对应的永磁体系统。诸如由该方法形成的对应的永磁体系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】永磁体系统及其形成方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2018年9月3日提交的申请号为10201807522U的新加坡专利申请的优先权的权益，其内容出于所有目的通过引用完整地合并到本文中。


[0003]本专利技术总体上涉及一种永磁体系统及其形成方法，并且更具体地，涉及一种便携式磁共振成像(MRI)系统。

技术介绍

[0004]大多数临床磁共振成像(MRI)扫描仪都基于超导磁体。它们体积大、笨重，并且具有高昂的购买、选址和维护成本。常规MRI系统的各种缺点使得人们对便携式MRI扫描仪的研发有越来越高的兴趣。与基于超导磁体的常规MRI扫描仪相比，便携式MRI扫描仪具有低成本、便携性和与带金属植入物的患者的兼容性，因此可以为移动环境(例如，救护车和野战医院)、农村地区或欠发达地区/国家提供补充医学成像解决方案。为了使MRI扫描仪便携，可能不可避免地需要用其他机制来取代占据MRI系统的大部分空间的超导磁体，以提供B0场。此外，围绕被成像的部分人体构建MRI扫描仪而非覆盖整个人体构建MRI扫描仪，有助于实现MRI系统的紧凑性。在此基础上，已经提出了一种便携式MRI成像系统，其在被扫描的物体(例如，头部和四肢)周围构建磁体或磁体阵列以及射频(RF)线圈。这种MRI系统中的磁体阵列被配置成紧凑以使得MRI系统紧凑。在该方案中，电磁体和永磁体阵列可作为提供B0场的较好或较合适的选择。然而，尚未发现传统便携式MRI系统能够在预期的视场内产生足够的或预期的磁场来成像(MRI成像)，例如，该视场能够容纳人体的一部分(例如，人的头部)。
[0005]此外，若考虑零功耗和低成本，将永磁体阵列用作便携式MRI扫描仪的静态主磁场(B0场)的源的想法可能较为诱人。但是，当采用使用傅里叶变换和线性梯度场的传统成像方法时，在MRI扫描仪中可能需要均匀的B0场，进而导致磁体阵列的体积庞大；或者，如果将磁体阵列缩小到可便携的尺寸，则成像容量变得太小而无法对诸如人体器官进行成像。
[0006]因此，需要提供一种永磁体系统及其形成方法，以尝试克服或至少改善与传统永磁体系统关联的一个或多个缺陷或问题，例如但不限于：能够在预期的视场(例如，该视场能够容纳人体的一部分，诸如人的头部)内产生足够的或预期的磁场来在便携式MRI系统中成像。以上即为本专利技术的发展背景。

技术实现思路

[0007]本专利技术的第一方面提供了一种形成永磁体系统的方法，该方法包括：
[0008]确定用于形成磁环对阵列的一种或多种类型的几何参数，所述磁环对阵列包括第一磁环的第一子阵列和第二磁环的第二子阵列，所述第二磁环的所述第二子阵列沿纵轴与所述第一磁环的所述第一子阵列间隔开；以及
[0009]基于所确定的一种或多种类型的几何参数形成所述磁环对阵列，
[0010]其中，上述的确定用于形成磁环对阵列的一种或多种类型的几何参数是基于遗传算法的。
[0011]在各种第一实施例中，基于所述遗传算法，所述确定用于形成磁环对阵列的一种或多种类型的几何参数包括：
[0012]针对由所述磁环对阵列在基于所确定的一种或多种类型的几何参数被形成时所产生的、在所述磁环对阵列内的视场中磁场在纵向上的场强和场均匀性，优化用于形成所述磁环对阵列的所述一种或多种类型的几何参数。
[0013]在各种第二实施例中，将所述第一磁环的第一子阵列围绕所述纵轴分割成第一环段的第一子阵列，并且将所述第二磁环的第二子阵列围绕所述纵轴分割成第二环段的第二子阵列，每个第一环段延伸穿过所述第一子阵列中的所有第一磁环，并且每个第二环段延伸穿过所述第二子阵列中的所有第二磁环。
[0014]在各种第二实施例中，基于所述遗传算法，上述的确定用于形成磁环对阵列的一种或多种类型的几何参数包括：
[0015]针对由所述磁环对阵列在基于所确定的一种或多种类型的几何参数被形成时所产生的、在所述磁环对阵列内的视场中磁场在纵向上的场强和场均匀性以及所述磁场在横向上的场单调性，优化用于形成所述磁环对阵列的所述一种或多种类型的几何参数。
[0016]根据本专利技术的第二方面，提供了一种永磁体系统，包括：
[0017]磁环对阵列，包括：
[0018]第一磁环的第一子阵列；以及
[0019]第二磁环的第二子阵列，所述第二磁环的所述第二子阵列沿纵轴与所述第一磁环的所述第一子阵列间隔开。
[0020]在各种第一实施例中，基于一种或多种类型的几何参数来配置所述磁环对阵列，所述一种或多种类型的几何参数被确定以在所述磁环对阵列内的视场中产生在所述纵向上平均场强等于或大于150mT且场均匀性等于或小于50000ppm的磁场。
[0021]在各种第一实施例中，通过根据本文中描述的各种第一实施例的形成永磁体系统的方法来形成所述永磁体系统。
[0022]在各种第二实施例中，将所述第一磁环的第一子阵列围绕所述纵轴分割成第一环段的第一子阵列，并且将所述第二磁环的第二子阵列围绕所述纵轴分割成第二环段的第二子阵列，每个第一环段延伸穿过所述第一子阵列中的所有第一磁环，并且每个第二环段延伸穿过所述第二子阵列中的所有第二磁环。
[0023]在各种第二实施例中，基于一种或多种类型的几何参数来配置所述磁环对阵列，以在所述磁环对阵列内的视场中产生在所述纵向上平均场强等于或大于100mT且场均匀性等于或小于200000ppm并且在所述横向上场单调性的场梯度等于或小于0.40T/m的磁场。
[0024]在各种第二实施例中，通过根据本文中描述的各种第二实施例的形成永磁体系统的方法来形成所述永磁体系统。
附图说明
[0025]通过以下仅作为示例的书面描述并结合附图，本专利技术的实施例对本领域的普通技
术人员来说将更容易理解并更加显而易见，其中：
[0026]图1A至图1D示出了各种类型的常规磁体；
[0027]图2示出了根据本专利技术的各种第一实施例的形成永磁体系统的方法的示意性流程图；
[0028]图3示出了根据本专利技术的各种第一实施例的永磁体系统的透视图的示意图；
[0029]图4示出了根据本专利技术的各种第二实施例的形成永磁体系统的方法的示意性流程图；
[0030]图5示出了根据本专利技术的各种第二实施例的永磁体系统的透视图的示意图；
[0031]图6示出了根据本专利技术的各种实施例的MRI系统的示意图；
[0032]图7示出了根据各种实施例的用于确定用于形成磁环对阵列的几何参数的系统；
[0033]图8示出了可用于实现或实施图7中示出的系统的示例计算机系统的示意性框图；
[0034]图9示出了根据本专利技术的各种第一示例实施例的如图3中示出的永磁体系统的侧视截面图；
[0035]图10示出了根据本专利技术的各种第一示例实施例的应用遗传算法设计或配置环对永磁体阵列的示意性流程图；
[0036]图11示出了根据本专利技术的各种第一示例实施例的如图3中示出的磁环对阵列的单个磁环的示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种形成永磁体系统的方法，该方法包括：确定用于形成磁环对阵列的一种或多种类型的几何参数，所述磁环对阵列包括第一磁环的第一子阵列和第二磁环的第二子阵列，所述第二磁环的所述第二子阵列沿纵轴与所述第一磁环的所述第一子阵列间隔开；以及基于所确定的一种或多种类型的几何参数形成所述磁环对阵列，其中，所述确定用于形成磁环对阵列的一种或多种类型的几何参数是基于遗传算法的。2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述遗传算法，所述确定用于形成磁环对阵列的一种或多种类型的几何参数包括：针对由所述磁环对阵列在基于所确定的一种或多种类型的几何参数被形成时所产生的、在所述磁环对阵列内的视场中磁场在纵向上的场强和场均匀性，优化用于形成所述磁环对阵列的所述一种或多种类型的几何参数。3.根据权利要求2所述的方法，其中，基于所述遗传算法，所述优化用于形成所述磁环对阵列的所述一种或多种类型的几何参数包括：获得用于形成所述磁环对阵列的多个测试配置，每个测试配置包括几何参数测试集，所述几何参数测试集与被优化以形成所述磁环对阵列的所述一种或多种类型的几何参数相关；以及针对所述多个测试配置中的每个测试配置，确定具有该测试配置的所述磁环对阵列内的所述视场中磁场在所述纵向上的场强和场均匀性。4.根据权利要求3所述的方法，其中，针对所述多个测试配置中的每个测试配置，确定磁场的场强和场均匀性包括：针对所述多个测试配置中的每个测试配置，基于具有该测试配置的所述磁环对阵列中的每个磁环的电流密度模型确定具有该测试配置的所述磁环对阵列的磁场。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述电流密度模型是基于与该磁环的面向第一方向的第一表面相关的第一等效表面电流源和与该磁环的面向第二方向的第二表面相关的第二等效表面电流源的，所述第一方向与所述纵轴基本平行，所述第二方向与所述纵轴基本平行并且与所述第一方向相反。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，通过配置所述电流密度模型以确定具有该测试配置的所述磁环对阵列中的每个磁环的磁场关于所述纵轴对称，来简化所述电流密度模型。7.根据权利要求4至6中的任一项所述的方法，其中，所述优化用于形成所述磁环对阵列的所述一种或多种类型的几何参数还包括：针对所述多个测试配置中的每个测试配置，确定磁场的场强和场均匀性的适应度度量，该磁场是基于所述电流密度模型针对具有该测试配置的所述磁环对阵列而确定的；以及确定针对所述多个测试配置确定的所述适应度度量是否满足预定条件；其中，如果所述适应度度量满足所述预定条件，则所述优化用于形成所述磁环对阵列的所述一种或多种类型的几何参数还包括：选择所述多个测试配置中的一个测试配置作为所确定的用于所述磁环对阵列的一种或多种类型的几何参数；并且其中，如果所述适应度度量不满足所述预定条件，则所述优化用于形成所述磁环对阵
列的所述一种或多种类型的几何参数还包括：基于所述多个测试配置中的所选数量的测试配置产生多个后代配置；对所产生的多个后代配置进行变异和交叉；以及针对所述多个后代配置中的每个后代配置，确定具有该后代配置的所述磁环对阵列内的视场中磁场在所述纵向上的场强和场均匀性。8.根据权利要求2至7中的任一项所述的方法，其中，所述形成所述磁环对阵列包括：基于所确定的一种或多种类型的几何参数来形成所述磁环对阵列，以在所述磁环对阵列内的视场中产生在所述纵向上平均场强等于或大于150mT且场均匀性等于或小于50000ppm的磁场。9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中，用于所述磁环对阵列的所述一种或多种类型的几何参数包括用于所述磁环对阵列中的每个磁环对的一种或多种类型的几何参数。10.根据权利要求9所述的方法，其中，用于每个磁环对的所述一种或多种类型的几何参数是从由以下参数构成的组中选择的：与该磁环对的内半径相关的内半径参数、与该磁环对的内半径相关的外半径参数、以及与该磁环对中的每个磁环的厚度相关的厚度参数。11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，用于所述磁环对阵列的所述一种或多种类型的几何参数还包括与所述磁环对阵列中的环对的数量相关的数量参数、以及与所述第一子阵列和所述第二子阵列沿所述纵轴间隔开的距离相关的距离参数。12.根据权利要求9至11中的任一项所述的方法，其中，所述一种或多种类型的几何参数由内半径参数和距离参数构成。13.根据权利要求1至12中的任一项所述的方法，其中，所述磁环对阵列中的每个磁环对为Aubert环对。14.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述第一磁环的第一子阵列围绕所述纵轴分割成第一环段的第一子阵列，并且将所述第二磁环的第二子阵列围绕所述纵轴分割成第二环段的第二子阵列，每个第一环段延伸穿过所述第一子阵列中的所有第一磁环，并且每个第二环段延伸穿过所述第二子阵列中的所有第二磁环。15.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述遗传算法，所述确定用于形成磁环对阵列的一种或多种类型的几何参数包括：针对由所述磁环对阵列在基于所确定的一种或多种类型的几何参数被形成时所产生的、在所述磁环对阵列内的视场中磁场在纵向上的场强和场均匀性以及所述磁场在横向上的场单调性，优化用于形成所述磁环对阵列的所述一种或多种类型的几何参数。16.根据权利要求15所述的方法，其中，基于所述遗传算法，所述优化用于形成所述磁环对阵列的所述一种或多种类型的几何参数包括：获得用于形成所述磁环对阵列的多个测试配置，每个测试配置包括几何参数测试集，所述几何参数测试集与被优化以形成所述磁环对阵列的所述一种或多种类型的几何参数相关；以及针对所述多个测试配置中的每个测试配置，确定具有该测试配置的所述磁环对阵列内的所述视场中磁场在所述纵向上的场强和场均匀性以及所述磁场在所述横向上的场单调性。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述针对所述多个测试配置中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄少滢，任志华，牟汶川，龚嘉，
申请(专利权)人：新加坡科技设计大学，
类型：发明
国别省市：