[发明专利]一种磁共振高阶匀场线圈的退耦合方法及相关装置

说明书

本发明公开了一种磁共振高阶匀场线圈的退耦合方法，通过以磁作用能和储能为目标函数，建立最小化目标函数的优化模型，之后根据该优化模型得到匀场线圈的线圈轮廓，可以使得该匀场线圈的线圈轮廓所形成的匀场线圈与原线圈之间具有非常小的磁作用能，从而使得匀场线圈与原线圈之间具有非常小的互感，有效降低匀场线圈与原线圈之间的耦合。本发明还提供了一种磁共振高阶匀场线圈的退耦合装置、一种磁共振高阶匀场线圈的退耦合设备、一种计算机可读存储介质，同样具有上述有益效果。

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术领域，特别是涉及一种磁共振高阶匀场线圈的退耦合方法、一种磁共振高阶匀场线圈的退耦合装置、一种磁共振高阶匀场线圈的退耦合设备、一种计算机可读存储介质。

背景技术

磁共振成像系统由磁体、梯度线圈、射频线圈、电源以及相应的控制回路等组成，是一个非常复杂的电磁系统。其中，磁体用于在成像区域产生所需的具有一定空间均匀度的静磁场，但是，由于制造偏差、电磁力作用、温度变化、环境因素、技术难度等原因，导致实际产品的磁场均匀度无法满足成像要求，一般成像要求的磁场均匀度要优于10ppm。梯度线圈包含三套梯度线圈，分别为X梯度线圈、Y梯度线圈和Z梯度线圈。

为了获得理想的磁场均匀度，需要布置相应地高阶匀场线圈，利用匀场线圈产生的磁场来调整磁场均匀度。常用的高阶匀场线圈有二阶匀场线圈和三阶匀场线圈，其中二阶匀场线圈为偶数阶匀场线圈，三阶匀场线圈为奇数阶匀场线圈。一般高端的磁共振产品会配置二阶匀场线圈，利用产生的磁场来抵消成像区域的二阶不均匀磁场分量；更高端的磁共振产品会配置三阶匀场线圈，能够抵消成像区域的三阶不均匀磁场分量，因此可以获得更理想的磁场均匀度。另外，按照空间方位来区分，二阶和三阶匀场线圈都包含轴向匀场线圈和横向匀场线圈。

磁共振成像系统是一个复杂的电磁系统，不同部件间可能会存在电磁干扰。其中，梯度线圈回路和一些奇数阶匀场线圈间存在较强的电感耦合，磁体和一些偶数阶匀场线圈间也存在电感耦合。当梯度线圈进行电流切换时，较强的电感耦合会在匀场线圈回路里感应出电流和电压，这会导致磁场均匀度的变差，并可能导致图像性能的恶化，在一些情况下还可能会烧坏匀场电源。给匀场线圈馈电时，电感耦合则会导致磁体电流的波动，会引起中心磁场的波动和均匀度的变差。

在现有技术中，匀场线圈的传统设计方法主要关注磁场的精度，以及线圈的自感或者用线量。传统设计方法没有考虑线圈的电感耦合，因此，设计得到的线圈可能会导致图像性能变差和硬件设备损毁的问题。所以，如何提供一种可以降低线圈间电感耦合的退耦合方法是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁共振高阶匀场线圈的退耦合方法，可以降低匀场线圈与原线圈之间的耦合；本发明的另一目的在于提供一种磁共振高阶匀场线圈的退耦合装置、一种磁共振高阶匀场线圈的退耦合设备、一种计算机可读存储介质，可以降低匀场线圈与原线圈之间的耦合。

为解决上述技术问题，本发明提供一种磁共振高阶匀场线圈的退耦合设计方法，包括：

获取设计输入参数；所述设计输入参数包括预布置表面、匀场线圈性能参数和原线圈结构；

对所述预布置表面进行网格划分，得到有限元网格，并从所述匀场线圈性能参数中的目标磁场区域中选取采样点，得到采样点坐标；所述目标磁场区域为匀场线圈工作时产生的期望磁场所作用的区域；

根据所述有限元网格、所述采样点坐标和所述原线圈结构，建立表征匀场线圈性能参数的系数矩阵；

根据所述系数矩阵，以匀场线圈的储能以及所述匀场线圈与所述原线圈之间磁作用能作为目标函数，建立最小化目标函数的优化模型；

根据所述优化模型得到所述匀场线圈的线圈轮廓。

可选的，所述根据所述系数矩阵，以匀场线圈的储能以及所述匀场线圈与所述原线圈之间磁作用能作为目标函数，建立最小化目标函数的优化模型，并根据所述优化模型得到所述匀场线圈的线圈轮廓，包括：