[發明專利]用于微尺度磁共振成像系統的橫向梯度線圈及其設計方法有效
| 申請號： | 201710915912.5 | 申請日： | 2017-09-30 |
| 公開（公告）號： | CN109598004B | 公開（公告）日： | 2022-09-20 |
| 發明（設計）人： | 劉震宇;潘輝;史航;郭煜晨;程路超 | 申請（專利權）人： | 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所 |
| 主分類號： | G06F30/23 | 分類號： | G06F30/23;G01R33/385 |
| 代理公司： | 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316 | 代理人： | 趙勍毅 |
| 地址： | 130033 吉林省長春*** | 國省代碼： | 吉林;22 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 用于 尺度 磁共振 成像 系統 橫向 梯度 線圈 及其 設計 方法 | ||
1.一種用于微尺度磁共振成像系統的橫向梯度線圈的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：
在設計表面上對稱分布偶數根導線；
采用電流或電壓分別驅動所述偶數根導線；
采用拓撲優化算法確定所述導線的空間位置；
所述拓撲優化算法的具體步驟包括：
步驟一：確定所述設計表面的參數及目標磁場分布區域的大小；
步驟二：針對預設方向的橫向梯度線圈，建立物理模型和推導計算公式；
步驟三：推導目標磁場對設計變量的靈敏度；
步驟四：采用優化程序進行迭代求解，得出橫向梯度線圈的構型；
所述步驟二的建模和推導步驟包括：
以導電材料密度作為設計變量，所述設計變量滿足電流連續性方程；
計算電勢分布，獲取電流密度在x、y方向的分量表達式；
根據Biot-Savart定律計算目標區域內點(xi,yi,zi)的磁場強度z方向分量；
以目標區域內實際磁場強度與目標磁場強度的殘差的平方和最小為目的，建立磁場強度、電流密度與設計變量之間對應關系的模型；
采用有限元離散的方式，對所述模型進行離散簡化而獲取簡化模型；
以電阻作為正則項引入設計目標，獲取優化模型。
2.根據權利要求1所述的一種用于微尺度磁共振成像系統的橫向梯度線圈的設計方法，其特征在于，所述各根導線采用同一電壓驅動或者所述各根導線采用同一電流驅動。
3.根據權利要求1所述的一種用于微尺度磁共振成像系統的橫向梯度線圈的設計方法，其特征在于，所述拓撲優化算法以所述導線的導電材料的分布為設計變量。
4.根據權利要求1所述的一種用于微尺度磁共振成像系統的橫向梯度線圈的設計方法，其特征在于，所述設計出的橫向梯度線圈采用柔性PCB板、3D打印技術、或刻蝕技術、或其結合方式加工制造。
5.根據權利要求1所述的一種用于微尺度磁共振成像系統的橫向梯度線圈的設計方法，其特征在于，所述偶數根導線中一根橫向梯度線圈構型采用所述拓撲優化算法進行計算，剩余其他導線根據所述橫向梯度線圈構型進行對稱法得到。
6.根據權利要求1所述的一種用于微尺度磁共振成像系統的橫向梯度線圈的設計方法，其特征在于，所述步驟三中引入伴隨變量，求得離散伴隨敏度。
7.一種用于微尺度磁共振成像系統的橫向梯度線圈，其特征在于，采用如權利要求1至6中任意一項所述的設計方法而獲得，所述橫向梯度線圈對稱分布于設計表面。
8.根據權利要求7所述的一種用于微尺度磁共振成像系統的橫向梯度線圈，其特征在于，所述橫向梯度線圈采用柔性PCB板、3D打印技術、或刻蝕技術、或其結合方式加工制造。
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