[发明专利]磁共振成像系统的矩阵梯度线圈驱动方法

说明书

本发明涉及一种磁共振成像系统的矩阵梯度线圈驱动方法，使用的线圈结构为矩阵梯度线圈，该线圈由许多分布在线圈载体表面的线圈元素组成。通常情况下，每个线圈元素配备一个功率放大器来独立驱动线圈元素产生磁场。但当线圈元素数量较多时，再采用这种全通道线圈驱动方式将导致使用的功率放大器数量增加，不仅占用更多的系统空间，还增加了线圈系统控制的复杂性和线圈系统成本。本发明中涉及的矩阵梯度线圈驱动方法，通过减少需要驱动的线圈元素个数以及对线圈元素进行分组，从而减少功率放大器的使用数量，减少其使用空间，降低线圈系统控制的复杂性和线圈系统成本。

技术领域

本发明属于磁共振成像系统中线圈驱动领域，尤其涉及一种磁共振成像系统的矩阵梯度线圈驱动方法。

背景技术

矩阵梯度线圈是一种新型的线圈结构，该结构由许多线圈元素组成，并按照一定的位置分布在线圈载体表面。矩阵梯度线圈系统产生的磁场是所有线圈元素产生磁场的线性叠加。向线圈元素中通入不同幅值和方向的电流即可在成像范围内获得不同的磁场形态，实现线性/非线性成像和匀场功能。因此，该线圈系统在产生磁场时具有非常高的灵活性，即仅使用一组线圈结构即可产生不同形态的磁场。

对线圈元素进行独立驱动，即独立控制每一个线圈元素电流的幅值和方向，可以增加矩阵梯度线圈产生磁场的灵活性。通常情况下，矩阵梯度线圈驱动采用的是全通道驱动方法，即每一个线圈元素配备一个功率放大器对该线圈元素进行独立驱动。但是，当线圈元素数量较多时，传统的全通道驱动方法将主要带来以下三个问题。首先，功率放大器数量的增加将占用更多的系统结构空间；其次，需要对每一个功率放大器进行控制，增加了线圈系统控制的复杂性；第三，增加了制作和应用矩阵梯度线圈的成本。

矩阵梯度线圈产生磁场的灵活性取决于线圈元素数量及其产生的磁场。当分布在线圈载体表面的线圈元素数量足够多、范围足够广泛时，甚至可以忽略线圈元素的形状。为了保证线圈系统产生磁场的灵活性，线圈元素的使用数量是不能太少的。而且，线圈元素本身所占空间范围就小，又是分布在载体表面，使用较多的线圈元素也不会占据很多空间。因此，可以通过减少功率放大器的使用数量，即用于驱动线圈元素的功率放大器数量小于线圈元素的数量，来降低线圈控制系统的复杂性，同时保持线圈系统产生磁场的灵活性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种磁共振成像系统的矩阵梯度线圈驱动方法，可以在保证线圈系统性能和产生磁场灵活性的前提下，有效减少功率放大器的使用数量，从而减少线圈系统占用空间，降低线圈系统控制的复杂程度和应用成本。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种磁共振成像系统的矩阵梯度线圈驱动方法，包括：

所述的磁共振成像系统中的矩阵梯度线圈由许多线圈元素组成，并分布在线圈载体表面，其产生的磁场是所有线圈元素产生磁场的线性叠加；所述驱动方法具体包括如下步骤：

步骤1：根据目标磁场计算矩阵梯度线圈元素的电流分布；

步骤2：计算每个线圈元素对目标磁场的作用；

步骤3：首先去除对目标磁场不起作用的线圈元素，然后对剩余的线圈元素进行分组；或仅去除对目标磁场不起作用的线圈元素；或仅对线圈元素进行分组；

步骤4：当对线圈元素进行分组后，将分至同一组的线圈元素进行串联并使用同一个功率放大器进行驱动。

进一步地，所述步骤3中的去除对产生目标磁场不起作用的线圈元素具体包括：

线圈元素对目标磁场的作用表达式如式(1)所示，roc_j为第j个线圈元素对目标磁场的作用：

当roc_j数值为0时，说明第j个线圈元素对目标磁场的产生不起作用，则去除线圈元素对目标磁场的作用数值为0的线圈元素，即不对这些线圈元素进行驱动。