[發明專利]一種射頻線圈的混合設計方法

有效

• 申請號: 201210091111.9
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN102651043A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發明（設計）人: 辛學剛;陳武凡
• 申請（專利權）人: 南方醫科大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州市越秀區海心聯合專利代理事務所(普通合伙) 44295
• 代理人: 馬麗麗

1.一種射頻線圈的混合設計方法，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)根據具體的磁場分布需求在人體負載內部靶組織區域提出一目標場；

(3)由該目標場出發，在考慮人體負載的條件下進行反演計算，得到一個電磁場分布；

(4)以步驟(3)所得的電磁場分布為基礎，重新建立一個逆方法中定義的目標場；

(5)通過新目標場求得線圈表面的電流密度。

2.根據權利要求1所述的射頻線圈的混合設計方法，其特征在于，步驟(1)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，利用軟件經過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、子宮和組織液六個組織部分組成，并分別給每個組織賦予相應的電磁參數。

3.根據權利要求2所述的射頻線圈的混合設計方法，其特征在于，步驟(1)中，各組織賦予的電磁參數如下：

。

4.根據權利要求1所述的射頻線圈的混合設計方法，其特征在于：步驟(2)中，設定靶組織表面的目標磁場是均勻的，并為了簡化計算，設定其大小為單位場強，即1亨利。

5.根據權利要求1所述的射頻線圈的混合設計方法，其特征在于，步驟(3)中，所述的反演計算方法如下：

根據麥克斯韋旋度方程：

其中，E為電場強度，H為磁場強度，D為電通量密度，B為磁通量密度，J為電流密度，J_m為磁流密度。

在直角坐標系中上述兩式可表示為：?

其中，ε表示介電常數，μ表示磁導系數，σ表示電導率，σ_m表示導磁率。

由于麥克斯韋方程組具有對稱性，下面僅以(4)式第一個等式為例進行離散，其余式子可類似展開：設節點E_x(i+1/2?j?k)，時刻t＝(n+1/2)Δt，則：

上式即隨時間軸推進電磁場各分量相互之間的關系；

在給定初始條件(即設定目標場)和邊界條件后由推進公式求得空間電磁場分布。

6.根據權利要求1所述的射頻線圈的混合設計方法，其特征在于，步驟(5)中，所述線圈表面的電流密度計算方法如下：

首先，設定兩個邊界條件，1)在柱面兩端，柱面長度軸方向的電流密度分量為零，2)在無線圈回路區域與線圈回路區域的兩條交界線上，旋轉角方向的電流密度分量為零；

其次，構造出電流密度的二重傅里葉級數形式為：

及

上式中，j_φ(φ′，z′)和j_z(φ′，z′)為圓柱表面上點(φ′，z′)處兩個方向的電流密度分量，自變量為φ′和z′，柱面的長度為2L，弧面缺口為α，a_mn，b_mn，c_mn，d_mn，a_m0和c_0n均為待定系數；由經典電動力學中的磁場與電流密度的關系式：

及

將已設定的目標磁場以及電流密度的傅里葉級數形式代入上述關系式中，求得電流密度級數中的待定系數，從而得到電流密度的分布。

7.根據權利要求1所述的射頻線圈的混合設計方法，其特征在于：步驟(5)之后還包括，步驟(6)再利用流函數技術來確定線圈回路排布，并對其進行必要的離散化，使其能夠在工程中實踐。

8.根據權利要求7所述的射頻線圈的混合設計方法，其特征在于：步驟(6)之后還包括，步驟(7)對離散化后的線圈進行補償優化。?