永磁型MRI梯度線圈設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、自從100多年前倫琴發(fā)現(xiàn)X射線至今，多種醫(yī)學(xué)影像技術(shù)先后問世并取得了前所未有的發(fā)展，醫(yī)療水平也獲得了極大的提高。磁共振成像就是一種新興的醫(yī)學(xué)影像方法，它根據(jù)核磁共振原理對(duì)處于靜磁場中的人體器官施加射頻激勵(lì)信號(hào)，利用組織器官內(nèi)氫原子核所表現(xiàn)出的共振特性進(jìn)行信號(hào)采集并對(duì)信號(hào)進(jìn)行重建成像。磁共振成像具有成像參數(shù)多、對(duì)人體無傷害、軟組織分辨率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。在MRI系統(tǒng)中，梯度線圈是一個(gè)重要的組成部分，主要作用是產(chǎn)生

2、線性梯度磁場對(duì)MRI信號(hào)進(jìn)行空間定位、相位編碼以及頻率編碼，其性能的好壞將直接影響到MRI的成像速度和質(zhì)量。因此如何設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理、性能良好的梯度線圈，對(duì)提高M(jìn)RI系統(tǒng)整體性能，改善MRI圖像質(zhì)量具有重要的意義。 我國的磁共振成像研究工作起步較晚，在這一領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)相對(duì)落后，目前成像系統(tǒng)仍然以設(shè)備引進(jìn)為主，盡管國內(nèi)一些企業(yè)已經(jīng)在永磁型領(lǐng)域開發(fā)出一些產(chǎn)品，但是核心技術(shù)上仍然缺乏足夠的競爭力。針對(duì)目前我國磁共振成像領(lǐng)域的現(xiàn)狀，為了

3、提高我國磁共振成像設(shè)備的自主研發(fā)水平，本文對(duì)梯度線圈系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了比較深入的研究，并以永磁型磁共振系統(tǒng)為突破口做了大量工作，設(shè)計(jì)出一種適用于開放式永磁型磁共振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的梯度線圈系統(tǒng)。論文工作主要包括縱向和橫向梯度線圈設(shè)計(jì)方法研究以及縱向和橫向屏蔽線圈設(shè)計(jì)方法研究。 (1)梯度線圈設(shè)計(jì)方法研究本文基于經(jīng)典電磁學(xué)理論，對(duì)梯度線圈設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了分析和研究。在分析和比較前人方法的基礎(chǔ)上，針對(duì)永磁型磁共振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將分離導(dǎo)

4、線法應(yīng)用到該系統(tǒng)的梯度線圈設(shè)計(jì)當(dāng)中，并對(duì)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了改進(jìn)。根據(jù)目標(biāo)磁場的不同，設(shè)計(jì)過程分為縱向梯度線圈設(shè)計(jì)和橫向梯度線圈設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。應(yīng)用本文設(shè)計(jì)方法，在縱向和橫向均設(shè)計(jì)得到了結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)良的梯度線圈結(jié)構(gòu)。 (2)屏蔽線圈設(shè)計(jì)方法研究梯度線圈的高速開關(guān)導(dǎo)致在線圈外部的金屬內(nèi)產(chǎn)生渦流。渦流會(huì)對(duì)梯度磁場的性能帶來負(fù)面影響，降低成像速度和成像質(zhì)量。本文通過設(shè)計(jì)自屏蔽線圈，在保證成像區(qū)域內(nèi)梯度磁場性能不變的前提下，來減小梯度線圈外