基于流函数的磁共振射频线圈设计方法

摘要

本发明公开了一种基于流函数的磁共振射频线圈设计方法，包括以下各步骤：(1)确定感兴趣区域；(2)初始参数设定：设定主线圈的几何参数，屏蔽线圈的几何参数；设定内部感应兴趣区域的目标磁场强度和外部感应兴趣区域的目标磁场强度；设定线圈工作的谐振频率；(3)将主线圈沿角度分量方向和高度分量方向分别等分为K份和Q份；用流函数对线圈表面的电流密度分量(包括角度分量、高度分量)进行离散；(4)通过矩阵计算得到流函数的傅里叶级数表达式；(5)对流函数绘制等势线，等势线形状即为主线圈和屏蔽线圈的具体绕线形。本发明能够根据设计目标精确设计磁共振线圈形状，线圈在其内部感兴趣区的磁场分布均匀，提高了成像系统的信噪比。

主权项

一种基于流函数的磁共振射频线圈设计方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)确定感兴趣区域：内部感应兴趣区域和外部感应兴趣区域，内部感应兴趣区域为锥形空间，外部感应兴趣区域为圆柱形空间；所述的内部感应兴趣区域在待设计主线圈内部，外部感应兴趣区域在待设计屏蔽线圈的外部，待设计屏蔽线圈位于待设计主线圈外部；(2)初始参数设定：设定主线圈的几何参数，屏蔽线圈的几何参数；设定内部感应兴趣区域的目标磁场强度和外部感应兴趣区域的目标磁场强度；设定线圈工作的谐振频率；(3)将主线圈沿角度分量方向和高度分量方向分别等分为K份和Q份，得到K×Q的相控阵射频线圈；用流函数对线圈表面的电流密度分量进行离散，得到电流密度分量的傅里叶级数表达式，傅里叶级数表达式与K和Q相关；(4)将实际感应磁场强度与目标磁场强度之间的差值对步骤(3)中给出的傅里叶系数求导，并令导数为零，得到关于傅里叶系数的线性方程组，线性方程组的矩阵形式为：AX＝T，其中矩阵A与磁场强度的傅里叶级数表达式相关，矩阵X包含傅里叶系数，矩阵T与期望磁场强度相关；得到流函数的傅里叶级数表达式；(5)对流函数绘制等势线，等势线形状即为主线圈和屏蔽线圈的具体绕线形状；步骤(4)中，采用Tikhonov正则化技术求解傅里叶级数：引入最小曲率惩罚函数，用矩阵(A+Γ)代替矩阵A求解傅里叶系数，最小曲率惩罚函数存在于矩阵Γ中，用于降低矩阵A的条件数。