[发明专利]一种适用于计算磁场VRMS均匀度的数值方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于计算磁场VRMS均匀度的数值方法，属于核磁共振成像系统部件仿真与设计技术领域。

背景技术

核磁共振成像(MRI)是一种利用核磁共振原理来进行成像的医学影像新技术。近年来，随着科技的发展，MRI系统逐渐由永磁型向超导型过渡。无论是永磁型MRI还是超导型MRI，其最核心的关键部件均为磁体。而衡量磁体性能最主要的指标是磁场均匀度。过去衡量MRI主磁场均匀度通常采用峰峰值来进行计算。所谓峰峰值，即成像区域内最大场与最小场之差与中心场之比。由于整个成像区域内的最大场与最小场很难求得，通常的做法是在成像区域内取一系列的采样点，然后根据所有采样点上的最大值与最小值计算峰峰值。这样做有两个缺点，一是采样点上的最大值与最小值与整个区域内的最大值与最小值可能相差很大，二是不能描述整个成像区域内的均匀度。因此，采用体均方根(VRMS)均匀度代替峰峰值均匀度是一种更合理的做法。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于VRMS表示的磁场均匀度计算方法，以解决现有技术中缺少精确、有效、适用性广的磁场均匀度度量方法的问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种适用于计算磁场VRMS均匀度的数值方法，其特征是，包括如下步骤：

1)将待计算的区域离散成N个四面体网格，计算每个四面体的体积，第i个四面体内的区域用Ω_i表示，体积用V_i表示；

2)将每个四面体内的磁场用基函数L插值表示；

3)根据每个四面体内的插值点处的磁场计算出插值基函数的系数；

4)计算成像区域内磁场的VRMS值：将基函数代入如下积分公式

这里为整个计算区域的体积，B₀为主磁场的中心场,B_z(r)为磁体在r处产生的z方向磁场。

前述的一种适用于计算磁场VRMS均匀度的数值方法，其特征是，所述步骤1)中第i个四面体内的第j个点的基函数L_ij定义如下：L_ij(r)＝V_ij(r)/V_i，(1≤j≤4)，这里r为四面体内任一点P的矢量坐标，V_ij(r)为该点与四面体除第j个点之外的三个顶点组成的四面体的体积。

前述的一种适用于计算磁场VRMS均匀度的数值方法，其特征是，所述步骤1)中，离散网格尺寸不超过10mm。

前述的一种适用于计算磁场VRMS均匀度的数值方法，其特征是，所述步骤2)中四面体内的插值点在四面体的顶点。

前述的一种适用于计算磁场VRMS均匀度的数值方法，其特征是，所述步骤3)中，当涉及超导磁体问题时插值点处的磁场用毕奥-萨伐尔定律求得：这里μ₀为自由空间的磁导率，I为超导磁体导线上的电流，为观察点的坐标矢量。

本发明所达到的有益效果：通过本发明给出的计算方法，能够精确计算任意区域的磁场均匀度，具有很高的适用范围与计算精度，可以计算包括但不限于球、椭球、圆柱、立方体等成像区域内的磁场。算法的精度可以通过调整网格的尺寸来得到。

附图说明

图1是所设计超导磁体线圈磁场峰均值为3ppm的等高线分布；

图2是所设计超导磁体线圈磁场峰均值为1ppm的等高线分布；

图3是椭球成像区域的四面体离散网格；

图4计算磁场VRMS均匀度的算法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本申请受江苏省自然科学基金青年基金项目(项目批准号:BK20130854)支持。