永磁型MRI梯度線圈設計方法研究.pdf

1、自從100多年前倫琴發(fā)現(xiàn)X射線至今，多種醫(yī)學影像技術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)學影像方法，它根據(jù)核磁共振原理對處于靜磁場中的人體器官施加射頻激勵信號，利用組織器官內氫原子核所表現(xiàn)出的共振特性進行信號采集并對信號進行重建成像。磁共振成像具有成像參數(shù)多、對人體無傷害、軟組織分辨率高等諸多優(yōu)點，在現(xiàn)代醫(yī)學領域中得到廣泛應用。在MRI系統(tǒng)中，梯度線圈是一個重要的組成部分，主要作用是產(chǎn)生

2、線性梯度磁場對MRI信號進行空間定位、相位編碼以及頻率編碼，其性能的好壞將直接影響到MRI的成像速度和質量。因此如何設計出結構合理、性能良好的梯度線圈，對提高MRI系統(tǒng)整體性能，改善MRI圖像質量具有重要的意義。 我國的磁共振成像研究工作起步較晚，在這一領域的相關技術相對落后，目前成像系統(tǒng)仍然以設備引進為主，盡管國內一些企業(yè)已經(jīng)在永磁型領域開發(fā)出一些產(chǎn)品，但是核心技術上仍然缺乏足夠的競爭力。針對目前我國磁共振成像領域的現(xiàn)狀，為了

3、提高我國磁共振成像設備的自主研發(fā)水平，本文對梯度線圈系統(tǒng)設計方法進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，設計出一種適用于開放式永磁型磁共振系統(tǒng)的結構特點的梯度線圈系統(tǒng)。論文工作主要包括縱向和橫向梯度線圈設計方法研究以及縱向和橫向屏蔽線圈設計方法研究。 (1)梯度線圈設計方法研究本文基于經(jīng)典電磁學理論，對梯度線圈設計方法進行了分析和研究。在分析和比較前人方法的基礎上，針對永磁型磁共振系統(tǒng)的結構特點，將分離導

4、線法應用到該系統(tǒng)的梯度線圈設計當中，并對設計方法進行了改進。根據(jù)目標磁場的不同，設計過程分為縱向梯度線圈設計和橫向梯度線圈設計兩個部分。應用本文設計方法，在縱向和橫向均設計得到了結構簡單、性能優(yōu)良的梯度線圈結構。 (2)屏蔽線圈設計方法研究梯度線圈的高速開關導致在線圈外部的金屬內產(chǎn)生渦流。渦流會對梯度磁場的性能帶來負面影響，降低成像速度和成像質量。本文通過設計自屏蔽線圈，在保證成像區(qū)域內梯度磁場性能不變的前提下，來減小梯度線圈外