磁共振脉冲优化设计

【摘要】在磁共振仪器中，脉冲的发射与接收是一个核心模块，优化脉冲是进行核磁共振波谱分析、磁共振成像（MagneticResonanceImaging，MRI）等应用的关键技术，本文主要介绍了最优控制理论在磁共振脉冲最优化设计中的应用。文章首先介绍了本课题的研究背景及意义，并对脉冲优化进展作了简要介绍。为了详细介绍磁共振脉冲设计中的最优控制算法，文章对磁共振自旋体系的最优控制理论模型进行了描述，在此基础上对四种常用的脉冲优化算法——梯度上升算法（GradientAscentPulseEngineering）、Krotov算法、伪谱法以及几何最优控制算法进行了详细对比。之后选择梯度法作为优化工具，并对其进行步长搜索方式以及梯度构造的优化改进，针对实际应用中存在的带宽、射频场不均匀性、弛豫等影响因素进行优化。文章主体部分给出了优化过程的仿真结果、模拟结果对比，并采用PureDevice小型磁共振仪器进行实验，从而验证了优化脉冲的具体实验效果。通过仿真、模拟以及具体实验三者相互验证并改进，最终得到的优化脉冲能够覆盖更高的带宽，并对磁共振实验灵敏度有较大改善。
【作者】蒋瑞瑞；
【导师】杨晓冬；
【作者基本信息】中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)，机械电子工程，2013，硕士
【关键词】磁共振；最优控制；GRAPE；带宽；射频场不均匀性；

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