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基于超导的小型化磁粒子成像系统仿真构建

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针对磁粒子成像技术尚停留在实验室鼠用设备阶段,传统线材线圈过大,无法在可接受的设备体量内达到临床人体检测所需磁场强度的问题,提出了一种基于超导技术构建高场强、小型化磁粒子成像设备的方法.采用高温超导MgB2 线圈替代传统铜线圈,构建磁粒子成像选择场与驱动场.结果表明,在达到相同磁通量的情况下,超导磁粒子成像系统可将两组功能区总质量降低为0.01 kg,设备体积缩小至7L.在此基础上,采用超导线圈构建梯度磁场还能够获得更高的变化斜率,使零磁扫描区边缘更为清晰规则,移动过程中形态更为稳定,平均直径缩小近二分之一.
Simulated construction of miniaturized magnetic particle imaging system based on superconductor
Aiming at the problem that magnetic particle imaging(MPI)has been stayed in the laboratory mouse-scale stage,due to the conventional coils being incapable of constructing a high-strength gradient magnetic field for human use within an acceptable size,a method based on superconductor was proposed to develop miniaturized MPI system with a high-strength magnetic field.High-temperature superconductor MgB2 coils were employed to replace the conventional copper coils to construct selection and drive fields of magnetic particles.The results show that under the condition of achieving the same order of magnetic flux,the total weight of two functional modules decreases to 0.01 kg,and the equipment volume decreases to 7 L due to the superconductor MPI.On this basis,the superconductor coils can provide a gradient magnetic field with a steeper slope of change,contributing to a clear and regular boundaries of field-free scanning region and more stable shape during the moving process with an average diameter narrows by about 50%.

magnetic particle imagingminiaturized equipmentgradient magnetic fieldfield free regionhigh-temperature superconductorMgB2 coilselection fielddrive field

田育珅、马少华、王程松、范霖

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沈阳工业大学 电气工程学院,辽宁 沈阳 110870

南京邮电大学 集成电路科学与工程学院,江苏 南京 210023

南京大学 医学院,江苏 南京 210093

东南大学 生物电子学国家重点实验室,江苏 南京 210096

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磁粒子成像 小型化设备 梯度磁场 零磁区 高温超导 MgB2线圈 选择场 驱动场

国家自然科学基金江苏省前沿引领技术基础研究专项江苏省高等学校基础科学(自然科学)研究项目江苏省双创博士专项东南大学生物电子学国家重点实验室开放研究项目南京邮电大学引进人才科研启动基金

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2024

10.7688/j.issn.1000-1646.2024.02.04

沈阳工业大学学报
沈阳工业大学

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CSTPCD北大核心
影响因子：0.62
ISSN：1000-1646
年,卷(期)：2024.46(2)
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