磁共振成像仪磁场计量标准及溯源技术研究

摘要

近些年,大量的医疗装备特别是高科技的医疗诊断设备进入医院,提供了越来越多的量化数据帮助医生进行临床诊断。但与此同时,一些因为医疗诊断设备造成的误诊和医疗纠纷层出不穷。如果医院没有相应的计量检测手段,就难以对医疗诊断设备进行规范管理和实时校准,难以保证检测数据的真实有效。磁共振成像设备是大型医院常用的高科技的诊断设备,也是医院最昂贵的医疗设备之一。随着对成像质量的要求不断提高,磁共振设备的主磁场强度也不断提高,从1T、1.5T提高到3T、5T甚至7T。目前我国的磁感应强度检定系统中,弱磁场范围(10-10~1×10-4T)、中场范围(10-4～0.1T)和中强磁场范围(0.05~2T)都有具体的检定规程。但是,对于2T以上的强磁场的检定还处于空白阶段,尚无一个完善的溯源标准。由此可见,我国现有的磁场溯源体系已经不能满足医疗核磁共振成像仪磁场溯源性的要求。
　　本篇论文首先列举了核磁共振技术的发展和应用,分析了磁共振成像设备的现状和目前存在的问题。根据核磁共振法测量磁场的原理,通过分析经典电路设计方案,优化了边缘振动器,设计了自动搜索式核磁共振测场仪。建立了磁场均匀性计量检测装置,包括核磁共振测场仪和场源,为建立磁共振设备磁场均匀性溯源体系提供了技术方案。核磁共振测场仪由振荡器和控制器组成,振荡器通过变容二极管反向偏压调节振荡频率,使得振荡频率可以覆盖10-82MHz。控制器能够通过单片机控制的自动搜索电路自动搜索共振信号,并在找到共振信号后将共振点锁定。针对不同被测磁场,设计了测量2T以下磁场的水探头和测量大于2T磁场的重水探头。同时,设计了基于Labview的上位机显示系统,除了能够自动测量磁场,还可以同时显示磁场的大小和变化情况。利用研制的自动搜索式核磁共振测场仪,测量了某永磁体磁场均匀区的磁场值,并对测量结果进行了不确定度评定,最终得到测量结果为:B0=0.73932(1±1.4×10-5)T;k=2。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 核磁共振技术的发展

1.3 磁共振成像设备的发展和现状

1.4 研究意义

1.5 论文主要内容及章节安排

第二章 核磁共振原理及系统设计方案

2.1 核磁共振原理介绍

2.2 系统设计方案

第三章 边缘振荡器的设计和测量控制部分的实现

3.1 边缘振荡器设计

3.2 自动控制的实现

3.3 测量显示控制程序

第四章 标准装置的建立和强磁场的溯源

4.1 标准装置的建立

4.2 强磁场的溯源

5.1 振荡器频率的复现

5.2 实际测量步骤

5.3 不确定度分析

第六章 总结与展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间取得的科研成果