[发明专利]一种乳腺专用MRI梯度线圈的设计方法有效

专利信息
申请号: 201910929659.8 申请日: 2019-09-27
公开(公告)号: CN110703170B 公开(公告)日: 2021-08-31
发明(设计)人: 李良安;侯荣芹;陈琳鑫;安学亮;陈春霞 申请(专利权)人: 河北惠仁医疗设备科技有限公司
主分类号: G01R33/385 分类号: G01R33/385;A61B5/055
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 071000 河*** 国省代码: 河北;13
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摘要:
搜索关键词: 一种 乳腺 专用 mri 梯度 线圈 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:

Gz=G*z

公式中GZ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,Im和In分别是第m个和第n个节点上电流值,ρ是导体的电阻,dr是导体的厚度,Rmn是梯度线圈的电阻矩阵,根据quadprog函数:

F=(1/2)*I*Rmn*IT

式中,F为目标函数,I为源区离散点电流值,IT为I的转置矩阵,Rmn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%。

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