[发明专利]一种自屏蔽梯度线圈的设计方法

说明书

本发明公开了一种自屏蔽梯度线圈的设计方法，首先将根据成像区域目标点磁场值，通过边界元法和流函数法求出梯度线圈主线圈最大尺寸及主线圈在成像区域和屏蔽区域目标点的磁场值，根据主线圈在成像区域和屏蔽区域的磁场值来设定屏蔽线圈的目标点，从而控制屏蔽线圈在成像区域的磁场值，以实现对自屏蔽梯度线圈的功耗的控制。本发明采用上述结构的自屏蔽梯度线圈的设计方法，能有效提高自屏蔽梯度线圈的效率，降低自屏蔽梯度线圈的功耗。

技术领域

本发明涉及磁共振成像领域，特别是涉及一种自屏蔽梯度线圈的设计方法。

背景技术

梯度线圈是磁共振成像设备的部件之一，其主要作用是在成像区域产生梯度磁场，实现对信号空间定位。在磁共振成像(MRI)中，要实现对信号的X、Y、Z三个方向空间定位，需要三路梯度线圈。梯度线圈在实现空间定位过程中，由于梯度电流的快速切断，会在梯度线圈附近的金属中产生涡流，涡流产生的磁场叠加到原梯度磁场中，会导致梯度线圈定位不准，产生涡流伪影和图像畸变。

目前克服梯度线圈涡流效应常用的方法有两种，一种是抗涡流极盘，另一种是自屏蔽梯度线圈。抗涡流极盘常采用双层硅钢片叠加，通过提高极盘电阻来降低梯度线圈产生的涡流，但硅钢片剩磁比较大，会使MRI成像系统中剩磁变大，会影响图像质量。第二种方法采用自屏蔽梯度线圈，通过使目标区域磁场变化为零，从而使极头上不会产生感应涡流。采用的设计方法主线圈和屏蔽线圈一体化设计方法，这种设计方法可以一次设计出主线圈和屏蔽线圈，但是不能控制屏蔽线圈在成像区域产生磁场的大小，在达到要求梯度场强条件下，一体化设计的线圈功耗会更大。

本发明专利为了解决上述自屏蔽梯度线圈的问题，提出了一种新的自屏蔽梯度线圈设计方法。既保证屏蔽区域磁场最小，又控制屏蔽线圈在成像区域产生梯度场最小，进一步降低自屏蔽梯度线圈的功耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种自屏蔽梯度线圈的设计方法，能有效提高自屏蔽梯度线圈的效率且能降低自屏蔽梯度线圈的功耗。

为实现上述目的，本发明提供了一种自屏蔽梯度线圈的设计方法，其步骤如下：

步骤一：导入主梯度线圈网格，将主梯度线圈区域分为三维三角形网格节点；

步骤二：将成像区域直径360mm球体表面均匀划分156个目标点，采用MATLAB软件读取三角网格的各个顶点和面的坐标值，优化顶点和面的排布顺序，确定成像区域目标点坐标值；

步骤三：根据成像区域目标点坐标值计算主线圈在成像区域理想梯度磁场值；

步骤四：根据边界元法，设置导线尺寸，计算源点区域通电导线对成像区域目标点的磁场贡献值；

步骤五：通过Quadprog二次规划方法，约束主线圈的功耗做小，计算出主线圈上电流的大小和方向；

步骤六：通过流函数法得到主线圈的实际绕线形状；

步骤七：根据主线圈的实际绕线形状，通过奥萨伐尔公式计算出成像区域目标点和屏蔽区域目标点磁场值；

步骤八：以屏蔽区域目标点磁场值作为屏蔽线圈在屏蔽区域的理想磁场值，以主线圈在理想区域设计值的1/5作为屏蔽线圈在成像区域的理想磁场值；

步骤九：导入屏蔽线圈的网格，排序网格顶点和三角面；

步骤十：根据边界元法和给定的导线尺寸，计算源点区域通电导线对成像区域目标点的磁场贡献值；

步骤十一：通过Quadprog二次规划方法，约束屏蔽线圈的功耗最小，计算出屏蔽线圈上电流的大小和方向；

步骤十二：通过流函数法得到屏蔽线圈的实际绕线形状。

本发明的有益效果为：