Введение к работе
Актуальность работы. Магнитная резонансная томография относится, по тению медицинских специалистов, к числу наиболее перспективных диагностических методов. Накопленный опнт свидетельствует о таких несомненных достоинствах МР-томограїот, как обеспечение высококонтрастного изображения, возможность визуализации трудподостушшх областей человеческого тела. В ней не используются источники ионизирующего излучения, и поэтому она практически бозопосна для обследуемых; сравнение с рентгеновской MP-томография позволяет поставить диагноз многих заболеваний на более ранних стадиях их развития.
Первый отечественный промышленный MP-томограф "Образ-1" был разработан и изготовлен в 1991 году на Опытном заводе "Агрегат" Мкн-электротехприбора СССР (ныне Акционерное общество "Корпорация "Агрегат"). К настоящему времени созданы и серийно производятся МР-томо-грэфы "Образ-2", "Образ-3", а также совместно с итальянской фирмой
"ГСОКА SISTBI МЕОГСАЫ" МР-ТОМОГрафЫ IC0NA-64OO.
Автор принимал непосредственное участие в создании МР-томографов "Образ-1" к последующих модификаций. В диссорташтоппои работе обобаэ-ются результаты выполненных юл теоретических и экспериментальных исследований, связанных с разработкой магнитных систем этих томографов.
При всем многообразии и заметных различиях конструкций МР-томо-граграфов их структурная схема в качестве обязательного элемента содержи? магнитную систему, предназначенную для создания магнитного поля с таким пространственным распределением, при котором обеспечиваются условия, необходимые для МР-визуализашаї исследуемого объекта.
При определения направления разработки МР-томогрофа "05раз-1" с учетом факторов риска и стоимости, з такте ккеваогося зарубежного опыта создания fJT-томографоз выбор был остановлен на магнитной система с резистивным электромагнитом.
Основное требование, которое предъявляется к магнитной системе MF-томографа, - это обеспечение однородности поля на уровне двух-трех тысячных процента. Высокий уровень требований по однородности магнитного поля предопределил выбор конструктивного исполнения магнитной системы в виде набора осесимметричных катушек.
Вопросы создания и расчета магнитных систем на основе осесимметричных катушек исследовались многими авторами. Общепринятый подход к расчету параметров магнитных систем на основе осесимметричйых кагупек базируется на разложении магнитного потенциала в виде гармойй1-" ческого ряда с использованием полинома Лехандра и подборе таких значй5-
ний параметров, при которых исключается как мокно больше гармоник, кроме первой.
Поскольку, по нашему мнению, принятый метод расчета ц содержащиеся в литературных источниках данные не отвечали напряму» практическим потребностям разработки MP-томографов, нами предпринята разработка инженерной методики расчета параметров магнитных систем на основе осе симметричных катушек, обоспечивашнх достижение требуемой в MP-томографах однородности магнитного поля при рациональных экономико-производственных затратах.
Основное содержание исследовании составляло определение количестве тшх зависимостей однородности магнитного поля 4-х катушечной системы от ее параметров и установление соотношений моаду параметрами (в графическом или аналитическом виде) как основы методики выбора параметров таких систем. Эти же соотнесения составляют основу разработанной методики расчета параметров 6-ти катуиечных систем.
Спицпфичеекне особэ'.шосг." объекта исследований ( габарити, вес, энергопотребление) предопределим применение в качества основного татода исследования метода математического моделирования.
При описании объекта и происходящих при ого работе процессов используются уравнения теории электромагнетизма, а также результаты исследований отечественных и зарубежных авторов в области ядерного магнитного резонанса и !.ГР-впзуалпзоцпи.
Расчеты виполнялісь на ГОК.' IBM PC/AT-2S6 с использовагаюм специально разрабатывавшихся или стандартных программ. При программировании использовался адгориткпчосззйі язык Q-Saslc.
Научная значимость работы состоит в развитии методов расчета магнитных систем на основе осесимметричных катувек.
Практическая значимость работа определяется реализацией ее рекомендаций ігри разработке и промышленном производство МР-томографов "Образ".
Результаты выполненных исследований могут быть использованы при разработке различных устройств, в которых используются магнитные системы на основе осасимметричных катушек.
На зашиту бьтосится:
математическая модель магнитной системи на основе осесимметричних катушек, включающая аналитичаскко соотношения для опроделоїшя индукции и однородности магнитного поля, а такая формализованные в аналитическом виде граничннэ условия и ограничения, характерные для медицинских МР-томограФов:
методика расчета параметров 4-х и 6-ти катукечшх систем, при кото-рях уровень однородности магнитного поля в рабочой области соответствует заданному,
расчетные зависимости однородности магнитного поля 4-х катушочшх систем от их параметров, а также количественные оценки влияішя на однородность поля технологических отклонений параметров,
комплекс вычислительных программ для расчета характеристик и параметров систем па основа осесиммстріглщх катушек.
Адпробация. Основные полокешш и рзультаты диссертационной работы докладывались па республиканской научно-практической конференции "Магнитно-резонансная томография:медицинские и технические аспекты" (Москва,1992) и научно-практическом семинаре "Опыт эксплуатации MP-томографов "Образ" (Москва,,1995).
Публикации. Результаты выполноншх исследований и -разработок представлены в 3-х докладах в сборниках материалов конференций и 2-х статьях, опубликованных в курнале "Электротехника".
Структура и объем диссортации. Диссертация представлена рукопись» на 106 стр., состоящей из введения, 5-ти глав, заключения, 2-х приложения и Акта о внедрении результатов диссертационной работы.
содержание: работы.
Во введении дается постановка задачи работы, характеризуется ее основное содержание я принятый метод исследования, формулируются основные полохання, выносимые- на защиту, рассматривается научная и практическая значимость работы.
