Iron shielded MRI optimization

Issue		Eur. Phys. J. Appl. Phys. Volume 3, Number 3, September 1998


Page(s)		343 - 348
DOI		10.1051/epjap:1998235

DOI: 10.1051/epjap:1998235

Eur. Phys. J. AP 3, 343-348

C.A. Borghi - M. Fabbri

Department of Electrical Engineering, University of Bologna, Viale Risorgimento 2, 40136 Bologna, Italy

Received: 20 March 1998 / Revised: 23 March 1998 / Accepted: 25 May 1998

Abstract
The design of the main current systems of an actively shielded and of an iron shielded MRI device for nuclear resonance imaging, is considered. The model for the analysis of the magnetic induction produced by the current system, is based on the combination of a Boundary Element technique and of the integration of two Fredholm integral equations of the first and the second kind. The equivalent current magnetization model is used for the calculation of the magnetization produced by the iron shield. High field uniformity in a spherical region inside the device, and a low stray field in the neighborhood of the device are required. In order to meet the design requirements a multi-objective global minimization problem is solved. The minimization method is based on the combination of the filled function technique and the (1+1) evolution strategy algorithm. The multi-objective problem is treated by means of a penalty method. The actively shielded MRI system results to utilize larger amount of conductor and produce higher magnetic energy than the iron shield device.

Résumé
On veut étudier le projet du système des courants principaux d'un MRI à écran en fer et d'un MRI à écran actif. Le modèle d'analyse du champ magnétique produit par le système de courants est basé sur la combinaison d'une technique Boundary Element et de l'intégration de deux équations intégrales de Fredholm de première et de seconde sorte. On utilise pour calculer la magnétisation produite par l'écran en fer le modèle à courants de magnétisation équivalents. On exige une élévation uniforme du champ dans une région sphérique au c $\oe$ ur de l'appareil et un bas champ magnétique dispersé à proximité de l'appareil. Dans le but de répondre aux impératifs du projet, on va résoudre un problème multiobjectif de minimisation globale. On utilise une technique de minimisation obtenue par la combinaison des méthodes ``Filled Function'' et ``(1+1) Evolution Strategy''. Le problème multiobjectif est traité avec la méthode des pénalités. Il s'ensuit que le MRI à écran actif utilise une plus grande quantité de conducteur et produit une énergie magnétique plus élevée que le MRI à écran en fer.

PACS
41.20.-q Electromagnetic fields; electron and ion optics - 41.20.Gz Magnetostatics; magnetic shielding, magnetic induction, boundary-value problems - 87.59.Pw Magnetic resonance imaging (MRI)

Author for correspondance: ca.borghi@mail.ing.unibo.it

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