【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁共振，具体涉及到一种基于匀场片位移的被动匀场方法。
技术介绍
1、被动匀场技术主要用于优化磁共振成像(mri)设备的磁场均匀性。磁体是mri系统的核心，用于产生高度均匀的主磁场。然而，由于磁体本身的结构、制造误差和环境中的磁干扰，主磁场通常会出现不均匀性，影响成像质量。被动匀场是通过在磁体周围放置特定形状和位置的磁片或铁片等匀场片，来调整和补偿主磁场的不均匀性。相比于主动匀场，被动匀场不需要额外的电源或复杂的控制系统，具有成本低、结构简单和维护需求少的优点。因此，在许多便携式mri系统中通常依赖被动匀场提高磁场均匀性，且在一些高稳定性要求的mri系统中，被动匀场也作为重要的补充技术。
2、基于匀场片实现的被动匀场，通常根据磁偶极子假设或毕奥萨伐尔定理计算由匀场片产生的磁场。实际运用中通常采用匀场片的体积或厚度、数量、面积等等效变量进行优化计算然而，磁片位置引起磁场变化通常被忽略。中国专利技术专利cn114636958a中公布了一种铁片匀场方法，以匀场铁片厚度作为优化变量，没有考虑到位移作为匀场补充手段。中国专利技术专利cn110308411a公布了一种高精度、快速的halbach磁体被动匀场方法，方法实现不使用额外铁片下的匀场调节，但仅针对于halbach构型磁体并要求径向可调，这存在一定局限性，在常规匀场中难以实现。
3、对于常规的被动匀场方法而言，匀场片的制造规格和制造精度决定了匀场片的磁化体积存在不连续性和制造误差，匀场片安装过程也存在安装误差，这些误差的存在会降低匀场效果，并在常规
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于匀场片位移的被动匀场方法，以解决现有技术中存在的匀场片的磁化体积存在不连续性和制造误差，匀场片安装过程存在安装误差的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于匀场片位移的被动匀场方法，包括以下步骤：
4、步骤s1，由被动匀场方法确定一组匀场片分布信息，所述匀场片分布信息包括匀场片初始安装位置、匀场片空间尺寸、匀场片；
5、步骤s2，安装匀场片后，测量目标区域表面的磁场分布信息，所述磁场分布信息包括主磁场方向分量的磁场值和测量点的空间位置信息；
6、步骤s3，基于步骤s1得到的匀场片分布信息和步骤s2得到的磁场分布信息，建立优化问题，所述优化问题包括关于磁场偏差和匀场片总位移量的加权目标函数，以及基于磁场均匀度和匀场片位移最大值确定的约束条件；
7、步骤s4，求解步骤s3建立的优化问题，得到匀场片的位移量，基于位移量对目标匀场片操作。
8、进一步的，所述步骤s1中，匀场片需要确定初始安装分布，在实施被动匀场方法前，匀场片应当实现可拆卸的固定，并能够移动调节；通过磁性吸附、可去胶粘、可移动机械结构的一种或多种方式实现匀场期间的位移调节。
9、进一步的，所述步骤s3中，优化问题通过最小化目标函数的一范数实现，该优化问题表示如下：
10、
11、-dmax≤x≤dmax (3)
12、-dmax≤y≤dmax (4)
13、其中，ax、ay分别代表在x方向和y方向位移计算的系数矩阵，dmax为对磁片位移量的约束限制；ε为允许的均匀度误差；bz1为基于匀场片初次匀场后的测试磁场数据；x和y为匀场片位移量；w为权重系数用于控制最小化移动总量在优化函数中的占比。
14、进一步的，所述步骤s4中，求解优化问题时，对优化问题作如下简化：
15、令a＝[axay]，并进一步令|d|＝u，将问题转化为如下的线性规划问题：
16、minimizeσv+wσu(5)
17、d-u≤0 (6)
18、-d-u≤0 (7)
19、
20、
21、u≥0 (12)
22、v≥0 (13)
23、d≥-dmax (14)
24、d≤dmax (15)
25、其中，为矩阵a沿维度一求取均值得到；为磁场数据bz1的均值。
26、进一步的，所述优化问题的优化矩阵通过下式实现计算：
27、
28、f＝2(δz)2-(δx)2-(δy)2 (18)
29、
30、δx＝xi-xj (21)
31、δy＝yi-yj (22)
32、δz＝zi-zj (23)
33、其中，ax_ij、ay_ij分别代表矩阵ax、ay的元素，xi、yi、zi代表第i个磁场测试点的坐标；xj、yj、zj代表第j个匀场片的初始位置；vj代表第j个匀场片的体积量；brzj代表第j个匀场片的剩磁；mzj代表第j个匀场片的磁化强度；μ0代表真空磁导率。
34、进一步的，所述优化矩阵不局限于笛卡尔坐标系下的x和y方向位移，还可以是笛卡尔坐标系下不同分量的位移，或柱坐标系下的不同分量位移；
35、对于不同坐标系下的系数矩阵，通对下式及对应坐标系分量求取一阶偏导获取：
36、
37、其中，在柱坐标系下，优化矩阵元素由下式确定
38、
39、其中，aρ_ij、分别代表矩阵aρ、的元素，矩阵aρ、为柱坐标系下的径向位移系数矩阵和周向位移系数矩阵；ρj、代表第j个匀场片在初始位置在柱坐标系下的表示。
40、进一步的，所述匀场片的体积变量vj可替换为表示匀场片用量的变量，所述变量包括匀场片厚度、匀场片数量、匀场片质量。
41、进一步的，所述步骤s4中，匀场片的位移量不局限于在两个正交方向位移变量同时优化，或者对任意一个优化变量进行优化或以任意顺序进行优化，或是在其它坐标系下的位移变量进行优化。
42、进一步的，所述基于匀场片位移的被动匀场方法的步骤实施迭代，或与其它匀场方法的步骤实施组合或是组合的迭代，或是将所述基于匀场片位移的被动匀场方法的步骤用于降低由磁场长期静置或温度变化导致不均匀性。
43、有益效果：本专利技术在匀场过程中通过补充位移匀场手段，允许已安装匀场片在原位基础上形成一个小的位移，这一定程度上可以实现对以上误差的弥补，有利于减少匀场迭代次数，和多次迭代造成的匀场片用量增加。此外建立了由磁片本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于匀场片位移的被动匀场方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于匀场片位移的被动匀场方法，其特征在于：所述步骤S1中，匀场片需要确定初始安装分布，在实施被动匀场方法前，匀场片应当实现可拆卸的固定，并能够移动调节；通过磁性吸附、可去胶粘、可移动机械结构的一种或多种方式实现匀场期间的位移调节。
3.根据权利要求1所述的基于匀场片位移的被动匀场方法，其特征在于：所述步骤S3中，优化问题通过最小化目标函数的一范数实现，该优化问题表示如下：
4.根据权利要求2所述的基于匀场片位移的被动匀场方法，其特征在于：所述步骤S4中，求解优化问题时，对优化问题作如下简化：
5.根据权利要求3所述的基于匀场片位移的被动匀场方法，其特征在于：所述优化问题的优化矩阵通过下式实现计算：
6.根据权利要求5所述的基于匀场片位移的被动匀场方法，其特征在于：所述优化矩阵应用于笛卡尔坐标系下的x和y方向位移，或笛卡尔坐标系下不同分量的位移，或柱坐标系下的不同分量位移；
7.根据权利要求5所述的基于匀场片位移的被动匀场
8.根据权利要求1或3所述的基于匀场片位移的被动匀场方法，其特征在于：所述步骤S4中，匀场片的位移量在两个正交方向位移变量同时优化，或对任意一个优化变量进行优化或以任意顺序进行优化，或是在其它坐标系下的位移变量进行优化。
9.根据权利要求1所述的基于匀场片位移的被动匀场方法，其特征在于：所述基于匀场片位移的被动匀场方法的步骤实施迭代，或与其它匀场方法的步骤实施组合或是组合的迭代，或是将所述基于匀场片位移的被动匀场方法的步骤用于降低由磁场长期静置或温度变化导致不均匀性。
...【技术特征摘要】
1.一种基于匀场片位移的被动匀场方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于匀场片位移的被动匀场方法，其特征在于：所述步骤s1中，匀场片需要确定初始安装分布，在实施被动匀场方法前，匀场片应当实现可拆卸的固定，并能够移动调节；通过磁性吸附、可去胶粘、可移动机械结构的一种或多种方式实现匀场期间的位移调节。
3.根据权利要求1所述的基于匀场片位移的被动匀场方法，其特征在于：所述步骤s3中，优化问题通过最小化目标函数的一范数实现，该优化问题表示如下：
4.根据权利要求2所述的基于匀场片位移的被动匀场方法，其特征在于：所述步骤s4中，求解优化问题时，对优化问题作如下简化：
5.根据权利要求3所述的基于匀场片位移的被动匀场方法，其特征在于：所述优化问题的优化矩阵通过下式实现计算：
6.根据权利要求5所述的基于匀场片位移的被动匀场方...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆荣生，宋轩，易红，姜晓文，倪中华，郭江黔，刘杰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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