[发明专利]一种基于最小VRMS误差的梯度线圈设计方法

说明书

本发明公开了一种基于最小VRMS误差的梯度线圈设计方法，其特征在于，梯度线圈的设计满足VRMS线性误差的平方与线圈储能的加权和构成的泛函最小。本发明同时给出了一种基于最小VRMS误差设计梯度线圈的算法流程。对于球形成像区域，本发明采用谐波系数展开来进行VRMS误差计算，具有很高的效率与精度。本发明适用于设计圆柱形梯度线圈、平板梯度线圈、不规则形状的梯度线圈等现存的任何类型的梯度线圈。

技术领域

本发明涉及一种基于最小VRMS误差的梯度线圈设计方法，属于核磁共振成像系统部件设计领域。

背景技术

无论是永磁型MRI还是超导型MRI，其最核心的关键部件均为梯度线圈。衡量梯度线圈性能的标准，主要有场强、线性度、切换率等。而梯度线圈的设计主要是综合兼顾这三个指标。目前主流的梯度线圈设计算法，大多是在成像区域内或表面取一系列的采样点，然后令采样点处的梯度场与理想的梯度场之间的误差的平方和与线圈储能的和加权最小。这样做的缺点是，在算法上只保证了采样点处的线性误差最小，而不能保证在整个成像区域内线性误差最小。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于最小VRMS误差的梯度线圈设计方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于最小VRMS误差的梯度线圈设计方法，包括以下步骤，

步骤一，预先给定梯度线圈所在的骨架尺寸以及预设参数；

预设参数包括成像区域范围、梯度场强度和VRMS误差Evrms；

VRMS误差Evrms为，

其中，V为成像区域的体积，Bz为梯度线圈产生的z方向磁场，G为梯度场的斜率，v为梯度场方向的坐标；

步骤二，构造流函数的基函数fi；

流函数的N项展开式为，

其中，ai为基函数系数，i为整数，i＝1,2...N；

步骤三，根据求得电流密度J的表达式；

其中，为骨架的外法向矢量；

步骤四，建立与电流密度J有关的泛函数Φ；