[發(fā)明專利]基于反演/FDTD混合法的磁共振射頻線圈設計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810329278.1
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108776316A
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發(fā)明（設計）人: 何鈞
• 申請（專利權(quán)）人: 上海辰光醫(yī)療科技股份有限公司
• 主分類號: G01R33/34
• 分類號: G01R33/34;G01R33/24
• 代理公司: 上海兆豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(有限合伙) 31241
• 代理人: 盧艷民

1.基于反演/FDTD混合法的磁共振射頻線圈設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，建立人體電磁模型；

S2，根據(jù)具體的磁場分布需求提出目標場；

S3，基于步驟S1中的人體電磁模型，給出惠更斯等效面，并通過FDTD方法，求出惠更斯等效面上的電磁場分布；

S4，將步驟S3中所求的惠更斯等效面上電磁場的分布作為新的目標場，通過反演法求出線圈表面電流密度分布；

S5，根據(jù)步驟S4中所求的線圈表面電流密度分布結(jié)果，利用流函數(shù)技術(shù)最終確定線圈回路排布。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于反演/FDTD混合法的磁共振射頻線圈設計方法，其特征在于，所述步驟S1中，通過對人體組織進行磁共振或CT成像，獲得DICOM文件形式的人體組織掃描成像圖，對人體組織掃描成像圖進行分割及三維重建，得到解剖模型，再賦以相應電參數(shù)的數(shù)值，獲得人體電磁模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于反演/FDTD混合法的磁共振射頻線圈設計方法，其特征在于，所述步驟S1中，人體組織掃描成像圖存在大量的尖銳三角面片，采用網(wǎng)格重劃方法和三角面片優(yōu)化方法依次對人體組織掃描成像圖進行優(yōu)化，網(wǎng)格重劃方法去除質(zhì)量差的三角面片，將不規(guī)則三角面片轉(zhuǎn)化成等邊面片，從而大幅減少其數(shù)量；三角面片優(yōu)化方法是基于差補運算對網(wǎng)格優(yōu)化后的人體組織掃描成像圖進行光順處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于反演/FDTD混合法的磁共振射頻線圈設計方法，其特征在于，所述步驟S2中，所述目標場的形狀及大小尺寸由步驟S1中所建立的人體電磁模型及實際需求決定。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于反演/FDTD混合法的磁共振射頻線圈設計方法，其特征在于，所述步驟S3中，所述惠更斯等效面為規(guī)則幾何形狀，所述惠更斯等效面圍蔽的空間包含步驟S1中所建立的人體電磁模型；通過FDTD方法，求出在FDTD區(qū)域內(nèi)的穩(wěn)態(tài)解，在求解過程中，時間步長和空間步長的具體確定，由計算機硬件條件及解的精度需要等情況，通過試驗最終確定；邊界條件采用完全吸收邊界條件，計算區(qū)域為惠更斯等效面所圍空間；依據(jù)惠更斯等效映射原理，確定惠更斯等效面和步驟S2中目標場的映射方案，由FDTD計算結(jié)果給出在惠更斯等效面上的電磁場分布。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于反演/FDTD混合法的磁共振射頻線圈設計方法，其特征在于，所述步驟S4中，反演法的計算區(qū)域僅為線圈到所述惠更斯等效面的空間區(qū)域，而不包含人體負載，具體包括以下步驟：

S41，構(gòu)造電流密度形式：電流密度形式采用傅里葉級數(shù)展開，傅里葉級數(shù)的系數(shù)為待求參數(shù)，線圈殼體采用常規(guī)的柱形，故電流密度在理論建模中只考慮兩個方向的電流密度分量，又由于電流密度僅分布于線圈表面，因此每個分量僅以旋轉(zhuǎn)角和線圈殼體長軸為自變量，電流密度兩個分量j_z(φ',z')和j_φ(φ',z')分別表示為：

式(1)和式(2)中，a_mn、b_mn、c_mn、d_mn、e_m0、f_m0、g_mn、h_mn、k_0n和l_0n為待求參數(shù)，L為線圈殼體長度的一半；電流密度的邊界條件為：j_z(φ',z')＝0，當z'＝±L；

S42，通過經(jīng)典電磁學中的磁場與電流密度關(guān)系，給出磁場三個分量的表達式：

式(3)、式(4)和式(5)中，

S43，將步驟S42中磁場三個分量的表達式與經(jīng)過步驟S3更新后的目標場相結(jié)合，構(gòu)建最終的目標函數(shù)：

式(6)中，H_Tx，H_Ty，H_Tz為步驟S3中給出的目標場。