[发明专利]一种双平面磁共振成像系统梯度线圈的设计方法

说明书

本发明公开了一种双平面磁共振成像系统梯度线圈设计方法，首先对梯度线圈区域进行三维连续三角网格划分，根据边界元方法，计算梯度线圈区域网格节点对目标场点产生的线圈电感矩阵，然后通过线圈目标梯度值、电感约束条件和吉洪诺夫正则化优化方法，计算出梯度线圈平面的电流大小和方向。最后利用流函数方法得到梯度线圈的实际绕线分布。本发明采用上述结构的双平面磁共振成像系统梯度线圈设计方法，解决了梯度线圈中导线电感大的问题。

技术领域

本发明涉及一种双平面磁共振成像系统梯度线圈的设计方法。

背景技术

梯度线圈是磁共振成像设备的原件之一，其主要作用是在主磁场上附加另外的依部位递增（或递减）的梯度磁场，从而对MRI信号进行空间定位和编码。实际工作中，梯度线圈系统至少要提供三种梯度磁场，即层面选择，频率编码梯度和相位编码梯度。衡量梯度线圈性能的主要指标是成像速度、清晰度、噪声大小等。而提高梯度线圈的性能对于改善整个核磁共振成像系统的性能具有非常重要的意义。

目前国内梯度线圈边界元法设计主要是圆柱超导梯度线圈设计，而开放式磁共振设备一般存在梯度线圈中导线电感大的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种双平面磁共振成像系统梯度线圈的设计方法，来解决开放式磁共振设备中梯度线圈导线电感大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种双平面磁共振成像系统梯度线圈的设计方法，提前设定梯度线圈的尺寸，设定梯度线圈之间的最小间距。最小间距为梯度线圈的一个约束条件，从而解决梯度线圈布线困难的问题。

本发明首先将梯度线圈区域划分为三维连续三角网格节点，将成像区域中的球形表面均匀划分成156个目标场点，采用MATLAB软件读取三角网格各顶点和面，优化排序后，计算目标点坐标确定目标点磁场值；根据边界元方法，设置导线尺寸，计算源点区域通电导线对场点的贡献值，计算梯度线圈区域网格节点对目标场点产生的线圈电感矩阵；通过吉洪诺夫正则化优化方法，约束条件梯度线圈电感最小，根据线圈目标梯度值、电感约束条件计算出梯度线圈平面的电流大小和方向，最后通过流函数方法得到梯度线圈的实际绕线分布。

本发明的具体步骤如下。

1、在梯度线圈区域进行三维连续三角网格节点划分，将成像区域中的球形表面均匀划分成156个目标场点。

2、根据目标场点坐标计算目标点磁场值。

3、根据边界元方法与设置的导线尺寸，计算源点区域通电导线对场点的贡献值，计算梯度线圈区域网格节点对目标场点产生的线圈电感矩阵。

4、通过吉洪诺夫正则化优化方法，约束条件梯度线圈电感最小，根据线圈目标梯度值、电感约束条件计算出梯度线圈平面的电流大小和方向。

5、通过流函数方法得到梯度线圈的实际绕线分布。

因此，本发明采用上述一种双平面磁共振成像系统梯度线圈的设计方法，解决了开放式磁共振设备中梯度线圈导线电感大的问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明设计方法流程图。

图2是本发明所设计X/Y梯度线圈的2D示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

以下是一个应用本发明的双平面磁共振成像系统梯度线圈的设计实施例，其设计流程如图1所示。该梯度线圈间距为0.54m,直径0.42m，所设计梯度线圈的目标梯度磁场为15mT/m,成像区域为直径0.4m的球形区域。