[发明专利]一种乳腺专用MRI梯度线圈的设计方法

权利要求书

1.一种乳腺专用MRI梯度线圈的设计方法，其特征在于：包含以下步骤：

第一步：设定梯度线圈参数和目标点，采用blender2.7软件根据人乳腺形状仿形对梯度线圈进行三角网格划分，即将梯度线圈离散成节点和三角面，将网格节点导出成.obj格式，通过matlab对.obj格式文件处理得到源点坐标点S(x,y,z)；

第二步：计算成像区域目标点坐标值并以此计算理想梯度磁场值，用matlab将椭球体分成16层，每隔11.6°设定一个测试点，总共设置496个测试点，并求出这些测试点的x、y、z坐标，得到场坐标点F(x1,y1,z1)，目标梯度磁场值为10mT/m，球面上目标点磁场值为坐标点z坐标值与梯度强度乘积，即：

G_z＝G*z

公式中G_Z为给定目标区域内目标点的梯度磁场值，单位为mT；G为给定线性区域梯度强度，单位为mT/m；z为目标点z方向坐标值，单位为m；

第三步：根据边界元法与设置的梯度线圈导线尺寸，计算源点区域通电导线对场点的贡献值，将源点区域离散化，离散成顶点和三角面，采用排序程序，对源点顶点和三角面进行排序，得到离散顶点的坐标值S(x,y,z),根据毕奥萨伐尔公式：

公式中为源点导线对场点磁感应强度的贡献值；μ₀为真空磁导率；dl为源点区域通电导线的长度；r为源点到场点的距离；I为源点导线上电流值；θ为通电导线与源点和场点连线之间夹角；

第四步：计算梯度线圈的功耗和采用matlab中quadprog函数来计算功耗最小主线圈节点上电流值，根据电流功耗公式：

公式中S为离散单元面，包括n个节点，I_m和I_n分别是第m个和第n个节点上电流值，ρ是导体的电阻，d_r是导体的厚度，R_mn是梯度线圈的电阻矩阵，根据quadprog函数：

F＝(1/2)*I*R_mn*I^T

式中，F为目标函数，I为源区离散点电流值，I^T为I的转置矩阵，R_mn为源区离散点电阻值；

第五步：通过流函数法计算梯度线圈的绕线形状，

式中，Ψ为等势差，max(I)为节点电流最大值，min(I)为节点电流最小值，N梯度线圈绕线匝数；

第六步：根据梯度线圈形状求解出梯度线圈在目标点上的磁场值，判断磁场值是否满足梯度线圈线性度5％的要求，如果满足则停止修改梯度线圈尺寸参数，否则修改梯度线圈的尺寸参数直到满足梯度线圈的线性度要求。

2.根据权利要求1所述的一种乳腺专用MRI梯度线圈的设计方法，其特征在于：第一步中的设定梯度线圈参数和目标点为梯度线圈半球直径为0.350m，圆柱直径0.350m，高0.175m，梯度线圈磁场强度为10mT/m，线圈区域为长边半径0.1m，短边半径0.085m的椭球体，非线性度不大于5％。