基于超导的小型化磁粒子成像系统仿真构建

摘要

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7 L。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。

关键词

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

基金资助

国家自然科学基金项目(62305175); 江苏省前沿引领技术基础研究专项(BK20222002); 江苏省高等学校基础科学(自然科学)研究项目(1020231538); 江苏省双创博士专项资金项目(CZ032SC210506); 东南大学生物电子学国家重点实验室开放研究基金项目(SKLB2022-K08); 南京邮电大学引进人才科研启动基金项目(XK0320920167)