開放式永磁MRI系統(tǒng)梯度線圈設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、磁共振成像的應(yīng)用日益廣泛，對(duì)系統(tǒng)的成像精度和速度要求也越來越高。成像精度的提升有賴于主磁場強(qiáng)的增高和場均勻性的改善，而成像速度的提升有賴于伴隨高梯度切換速率的序列設(shè)計(jì)的改進(jìn)；高場強(qiáng)和梯度場的高速切換又引起了人們對(duì)臨床檢測安全性的關(guān)注。同時(shí)，低場強(qiáng)的開放式磁共振成像系統(tǒng)以其不斷完善的功能和低投資成本而日益受醫(yī)學(xué)界重視，高、中場的功能不斷被移植到低場系統(tǒng)。這些都對(duì)MRI系統(tǒng)提出了新的設(shè)計(jì)要求。在此背景下本文圍繞磁共振系統(tǒng)中極為重要的組成部分

2、——梯度線圈，探索了相關(guān)方面的內(nèi)容，主要是從梯度線圈的設(shè)計(jì)新方法探索，梯度場非線性引起的幾何失真校正，梯度場切換在人體引起的生物效應(yīng)這三個(gè)方面展開。 (1)關(guān)于梯度線圈設(shè)計(jì) 從實(shí)空間法的角度提出了形變空間的設(shè)計(jì)思想，并設(shè)計(jì)了指紋式的適用于開放式MRI的橫向雙平面型梯度線圈和基于Maxwell線圈對(duì)的縱向雙平面型梯度線圈，還設(shè)計(jì)了連續(xù)螺旋形的縱向梯度線圈。這種新方法可以適應(yīng)復(fù)雜線圈結(jié)構(gòu)的要求，且可以自由推廣應(yīng)用到各種空間形

3、狀。 從流函數(shù)空間法的角度提出了一種基于有限差分流函數(shù)法的梯度線圈設(shè)計(jì)新方法，結(jié)合正則化方法，設(shè)計(jì)了雙平面橫向梯度線圈。該方法不依賴于任何特殊的流函數(shù)假設(shè)，適用于三維的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)。此外還提出了通過構(gòu)造調(diào)制函數(shù)的方法來解決邊緣回線密集的問題，該方法簡單易行，有別于傳統(tǒng)的切趾濾波，也不屬于普通的后處理方式。 上述兩種梯度線圈設(shè)計(jì)新方法都非常易于加入實(shí)際的工程約束，易于實(shí)現(xiàn)工程的合理設(shè)計(jì)，并且可以應(yīng)用于自由空間，不需要傳統(tǒng)的

4、復(fù)雜的電流密度解析展開過程。 (2)關(guān)于梯度非線性失真校正 基于開放式MRI系統(tǒng)，進(jìn)行了由梯度場非線性引起的幾何失真校正的研究。應(yīng)用圖像分析的方法，構(gòu)造校正模型，對(duì)永磁開放式MRI系統(tǒng)下的失真圖像進(jìn)行了校正，初步的結(jié)果顯示了良好的校正效果。該研究對(duì)提高M(jìn)RI圖像質(zhì)量以及進(jìn)一步擴(kuò)展MRI應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。 (3)關(guān)于梯度場生物效應(yīng) 基于美國空軍實(shí)驗(yàn)室人體模型，研究探討了人體組織在梯度線圈中的生物效應(yīng)。應(yīng)