[發(fā)明專利]一種磁共振高階勻場線圈的退耦合方法及相關(guān)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110962633.0
• 申請(qǐng)日: 2021-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN113671431B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李蘭凱;何群;房哲斌;單波;李國超;劉照泉;鄭杰;姚海鋒;許建益
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波健信超導(dǎo)科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01R33/36
• 分類號(hào): G01R33/36
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王云曉

本發(fā)明公開了一種磁共振高階勻場線圈的退耦合方法，通過以磁作用能和儲(chǔ)能為目標(biāo)函數(shù)，建立最小化目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型，之后根據(jù)該優(yōu)化模型得到勻場線圈的線圈輪廓，可以使得該勻場線圈的線圈輪廓所形成的勻場線圈與原線圈之間具有非常小的磁作用能，從而使得勻場線圈與原線圈之間具有非常小的互感，有效降低勻場線圈與原線圈之間的耦合。本發(fā)明還提供了一種磁共振高階勻場線圈的退耦合裝置、一種磁共振高階勻場線圈的退耦合設(shè)備、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，同樣具有上述有益效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁共振成像技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種磁共振高階勻場線圈的退耦合方法、一種磁共振高階勻場線圈的退耦合裝置、一種磁共振高階勻場線圈的退耦合設(shè)備、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

磁共振成像系統(tǒng)由磁體、梯度線圈、射頻線圈、電源以及相應(yīng)的控制回路等組成，是一個(gè)非常復(fù)雜的電磁系統(tǒng)。其中，磁體用于在成像區(qū)域產(chǎn)生所需的具有一定空間均勻度的靜磁場，但是，由于制造偏差、電磁力作用、溫度變化、環(huán)境因素、技術(shù)難度等原因，導(dǎo)致實(shí)際產(chǎn)品的磁場均勻度無法滿足成像要求，一般成像要求的磁場均勻度要優(yōu)于10ppm。梯度線圈包含三套梯度線圈，分別為X梯度線圈、Y梯度線圈和Z梯度線圈。

為了獲得理想的磁場均勻度，需要布置相應(yīng)地高階勻場線圈，利用勻場線圈產(chǎn)生的磁場來調(diào)整磁場均勻度。常用的高階勻場線圈有二階勻場線圈和三階勻場線圈，其中二階勻場線圈為偶數(shù)階勻場線圈，三階勻場線圈為奇數(shù)階勻場線圈。一般高端的磁共振產(chǎn)品會(huì)配置二階勻場線圈，利用產(chǎn)生的磁場來抵消成像區(qū)域的二階不均勻磁場分量；更高端的磁共振產(chǎn)品會(huì)配置三階勻場線圈，能夠抵消成像區(qū)域的三階不均勻磁場分量，因此可以獲得更理想的磁場均勻度。另外，按照空間方位來區(qū)分，二階和三階勻場線圈都包含軸向勻場線圈和橫向勻場線圈。

磁共振成像系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的電磁系統(tǒng)，不同部件間可能會(huì)存在電磁干擾。其中，梯度線圈回路和一些奇數(shù)階勻場線圈間存在較強(qiáng)的電感耦合，磁體和一些偶數(shù)階勻場線圈間也存在電感耦合。當(dāng)梯度線圈進(jìn)行電流切換時(shí)，較強(qiáng)的電感耦合會(huì)在勻場線圈回路里感應(yīng)出電流和電壓，這會(huì)導(dǎo)致磁場均勻度的變差，并可能導(dǎo)致圖像性能的惡化，在一些情況下還可能會(huì)燒壞勻場電源。給勻場線圈饋電時(shí)，電感耦合則會(huì)導(dǎo)致磁體電流的波動(dòng)，會(huì)引起中心磁場的波動(dòng)和均勻度的變差。

在現(xiàn)有技術(shù)中，勻場線圈的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法主要關(guān)注磁場的精度，以及線圈的自感或者用線量。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法沒有考慮線圈的電感耦合，因此，設(shè)計(jì)得到的線圈可能會(huì)導(dǎo)致圖像性能變差和硬件設(shè)備損毀的問題。所以，如何提供一種可以降低線圈間電感耦合的退耦合方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種磁共振高階勻場線圈的退耦合方法，可以降低勻場線圈與原線圈之間的耦合；本發(fā)明的另一目的在于提供一種磁共振高階勻場線圈的退耦合裝置、一種磁共振高階勻場線圈的退耦合設(shè)備、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，可以降低勻場線圈與原線圈之間的耦合。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種磁共振高階勻場線圈的退耦合設(shè)計(jì)方法，包括：

獲取設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)；所述設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)包括預(yù)布置表面、勻場線圈性能參數(shù)和原線圈結(jié)構(gòu)；

對(duì)所述預(yù)布置表面進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到有限元網(wǎng)格，并從所述勻場線圈性能參數(shù)中的目標(biāo)磁場區(qū)域中選取采樣點(diǎn)，得到采樣點(diǎn)坐標(biāo)；所述目標(biāo)磁場區(qū)域?yàn)閯驁鼍€圈工作時(shí)產(chǎn)生的期望磁場所作用的區(qū)域；

根據(jù)所述有限元網(wǎng)格、所述采樣點(diǎn)坐標(biāo)和所述原線圈結(jié)構(gòu)，建立表征勻場線圈性能參數(shù)的系數(shù)矩陣；

根據(jù)所述系數(shù)矩陣，以勻場線圈的儲(chǔ)能以及所述勻場線圈與所述原線圈之間磁作用能作為目標(biāo)函數(shù)，建立最小化目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型；

根據(jù)所述優(yōu)化模型得到所述勻場線圈的線圈輪廓。

可選的，所述根據(jù)所述系數(shù)矩陣，以勻場線圈的儲(chǔ)能以及所述勻場線圈與所述原線圈之間磁作用能作為目標(biāo)函數(shù)，建立最小化目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型，并根據(jù)所述優(yōu)化模型得到所述勻場線圈的線圈輪廓，包括：