專利名稱：一種射頻線圈的混合設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁共振成像技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，是涉及ー種設(shè)計(jì)磁共振射頻線圈結(jié)構(gòu)的混合方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的磁共振射頻線圈設(shè)計(jì)方法中，逆方法是ー重要的方法。在運(yùn)用該方法設(shè)計(jì)線圈時(shí)，首先需要根據(jù)具體的磁場(chǎng)分布需求提出一目標(biāo)場(chǎng)，并通過(guò)該目標(biāo)場(chǎng)求得線圈表面的電流密度，之后利用流函數(shù)技術(shù)來(lái)確定線圈回路排布，最后對(duì)其進(jìn)行必要的離散化或簡(jiǎn)化，使其能夠在工程中實(shí)踐。FDTD (Finite-Difference Time-Domain)也是一種常用的電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法。它對(duì)電磁場(chǎng)中電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量在空間和時(shí)間上米取交替抽樣的離散方式，把含有時(shí)間變量的麥克斯韋方程組轉(zhuǎn)化為ー組差分方程，并沿時(shí)間軸逐步推進(jìn)計(jì)算空間電磁場(chǎng)。逆方法從目標(biāo)區(qū)域出發(fā)，設(shè)計(jì)完后，目標(biāo)場(chǎng)可以得到非常理想的電磁分布效果，但是該方法過(guò)程中未有考慮現(xiàn)實(shí)情況下掃描人體負(fù)載會(huì)對(duì)線圈產(chǎn)生干擾，影響圖象質(zhì)量，所以，想要更準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)線圈就需要將人體負(fù)載考慮進(jìn)來(lái)。而FDTD能對(duì)復(fù)雜電磁參數(shù)電介質(zhì)(例如人體)進(jìn)行有效地仿真，因此應(yīng)用電磁等效原理將兩種方法結(jié)合到一起來(lái)分析設(shè)計(jì)射頻線圏。逆方法是分析電磁場(chǎng)的常用數(shù)值方法，但是單獨(dú)使用該方法無(wú)法考慮人體產(chǎn)生的影響。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種射頻線圈的混合設(shè)計(jì)方法，該方法在逆方法設(shè)計(jì)過(guò)程中，將等效原理引入人體模型負(fù)載進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，從而在設(shè)計(jì)過(guò)程中將人體負(fù)載與線圈之間的相互影響關(guān)系考慮進(jìn)來(lái)并且有效地消除了這種干擾影響，從而使線圈設(shè)計(jì)更加準(zhǔn)確。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)一種射頻線圈的混合設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟(I)首先在FDTD域中建立三維人體模型；(2)根據(jù)具體的磁場(chǎng)分布需求在人體負(fù)載內(nèi)部靶組織區(qū)域提出一目標(biāo)場(chǎng)；(3)由該目標(biāo)場(chǎng)出發(fā)，在考慮人體負(fù)載的條件下進(jìn)行反演計(jì)算，得到ー個(gè)電磁場(chǎng)分布；(4)以步驟(3)所得的電磁場(chǎng)分布為基礎(chǔ)，重新建立ー個(gè)逆方法中定義的目標(biāo)場(chǎng)；(5)通過(guò)新目標(biāo)場(chǎng)求得線圈表面的電流密度；本發(fā)明還可做以下改進(jìn)步驟(I)中，建立三維人體模型的方法為以人體CT斷層掃描圖像為基礎(chǔ)，利用相關(guān)軟件，如比利時(shí)Materialise公司的Mimics軟件,經(jīng)過(guò)人工勾勒分割及體繪制三維重建方法建立，該人體模型由皮膚、脂肪、肌肉、骨、子宮和組織液六個(gè)組織部分組成，井分別給每個(gè)組織賦予相應(yīng)的電磁參數(shù)。
步驟(I)中，各組織賦予的電磁參數(shù)如下
權(quán)利要求
1.一種射頻線圈的混合設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟 (1)首先在FDTD域中建立三維人體模型； (2)根據(jù)具體的磁場(chǎng)分布需求在人體負(fù)載內(nèi)部靶組織區(qū)域提出一目標(biāo)場(chǎng)； (3)由該目標(biāo)場(chǎng)出發(fā)，在考慮人體負(fù)載的條件下進(jìn)行反演計(jì)算，得到ー個(gè)電磁場(chǎng)分布； (4)以步驟(3)所得的電磁場(chǎng)分布為基礎(chǔ)，重新建立ー個(gè)逆方法中定義的目標(biāo)場(chǎng)； (5)通過(guò)新目標(biāo)場(chǎng)求得線圈表面的電流密度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的射頻線圈的混合設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟(I)中，建立三維人體模型的方法為以人體CT斷層掃描圖像為基礎(chǔ)，利用軟件經(jīng)過(guò)人工勾勒分割及體繪制三維重建方法建立，該人體模型由皮膚、脂肪、肌肉、骨、子宮和組織液六個(gè)組織部分組成，并分別給每個(gè)組織賦予相應(yīng)的電磁參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻線圈的混合設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟(I)中，各組織賦予的電磁參數(shù)如下 組織名稱電導(dǎo)率[S/m]相對(duì)介電常數(shù) 骨0.1325952.691 脂肪0.03121310. 578 肌肉0.63629121.37 。 子宮0.80727205.69 皮膚O. 26706239. 7 組織液I. 502269. 538
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的射頻線圈的混合設(shè)計(jì)方法，其特征在干步驟(2)中，設(shè)定靶組織表面的目標(biāo)磁場(chǎng)是均勻的，并為了簡(jiǎn)化計(jì)算，設(shè)定其大小為單位場(chǎng)強(qiáng)，即I亨利。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的射頻線圈的混合設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟(3)中，所述的反演計(jì)算方法如下 根據(jù)麥克斯韋旋度方程
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的射頻線圈的混合設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟(5)中，所述線圈表面的電流密度計(jì)算方法如下 首先，設(shè)定兩個(gè)邊界條件，I)在柱面兩端，柱面長(zhǎng)度軸方向的電流密度分量為零，2)在無(wú)線圈回路區(qū)域與線圈回路區(qū)域的兩條交界線上，旋轉(zhuǎn)角方向的電流密度分量為零； 其次，構(gòu)造出電流密度的二重傅里葉級(jí)數(shù)形式為
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的射頻線圈的混合設(shè)計(jì)方法，其特征在于步驟(5)之后還包括，步驟(6)再利用流函數(shù)技術(shù)來(lái)確定線圈回路排布，并對(duì)其進(jìn)行必要的離散化，使其能夠在工程中實(shí)踐。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的射頻線圈的混合設(shè)計(jì)方法，其特征在于步驟(6)之后還包括，步驟(7)對(duì)離散化后的線圈進(jìn)行補(bǔ)償優(yōu)化。
全文摘要
本發(fā)明提供一種射頻線圈的混合設(shè)計(jì)方法，屬于磁共振成像技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟(1)在FDTD域中建立三維人體模型；(2)根據(jù)磁場(chǎng)分布需求在人體負(fù)載內(nèi)部靶組織區(qū)域提出一目標(biāo)場(chǎng)；(3)由該目標(biāo)場(chǎng)出發(fā)，在考慮人體負(fù)載的條件下進(jìn)行反演計(jì)算，得到一個(gè)電磁場(chǎng)分布；(4)以步驟(3)所得的電磁場(chǎng)分布為基礎(chǔ)，重新建立一個(gè)逆方法中定義的目標(biāo)場(chǎng)；(5)通過(guò)新目標(biāo)場(chǎng)求得線圈表面的電流密度；該方法將等效原理引入人體模型負(fù)載進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，將人體負(fù)載與線圈之間的相互影響關(guān)系考慮進(jìn)來(lái)并且有效地消除了這種干擾影響，從而使線圈設(shè)計(jì)更加準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102651043SQ20121009111
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者辛學(xué)剛, 陳武凡 申請(qǐng)人:南方醫(yī)科大學(xué)