专利名称：一种射频线圈的混合设计方法
技术领域：
本发明涉及磁共振成像技术领域，具体来说，是涉及ー种设计磁共振射频线圈结构的混合方法。
背景技术：
在现有的磁共振射频线圈设计方法中，逆方法是ー重要的方法。在运用该方法设计线圈时，首先需要根据具体的磁场分布需求提出一目标场，并通过该目标场求得线圈表面的电流密度，之后利用流函数技术来确定线圈回路排布，最后对其进行必要的离散化或简化，使其能够在工程中实践。FDTD (Finite-Difference Time-Domain)也是一种常用的电磁场数值计算方法。它对电磁场中电场和磁场分量在空间和时间上米取交替抽样的离散方式，把含有时间变量的麦克斯韦方程组转化为ー组差分方程，并沿时间轴逐步推进计算空间电磁场。逆方法从目标区域出发，设计完后，目标场可以得到非常理想的电磁分布效果，但是该方法过程中未有考虑现实情况下扫描人体负载会对线圈产生干扰，影响图象质量，所以，想要更准确的设计线圈就需要将人体负载考虑进来。而FDTD能对复杂电磁參数电介质(例如人体)进行有效地仿真，因此应用电磁等效原理将两种方法结合到一起来分析设计射频线圏。逆方法是分析电磁场的常用数值方法，但是单独使用该方法无法考虑人体产生的影响。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种射频线圈的混合设计方法，该方法在逆方法设计过程中，将等效原理引入人体模型负载进行分析设计，从而在设计过程中将人体负载与线圈之间的相互影响关系考虑进来并且有效地消除了这种干扰影响，从而使线圈设计更加准确。本发明通过以下技术手段实现一种射频线圈的混合设计方法，包括以下步骤(I)首先在FDTD域中建立三维人体模型；(2)根据具体的磁场分布需求在人体负载内部靶组织区域提出一目标场；(3)由该目标场出发，在考虑人体负载的条件下进行反演计算，得到ー个电磁场分布；(4)以步骤(3)所得的电磁场分布为基础，重新建立ー个逆方法中定义的目标场；(5)通过新目标场求得线圈表面的电流密度；本发明还可做以下改进步骤(I)中，建立三维人体模型的方法为以人体CT断层扫描图像为基础，利用相关软件，如比利时Materialise公司的Mimics软件,经过人工勾勒分割及体绘制三维重建方法建立，该人体模型由皮肤、脂肪、肌肉、骨、子宮和组织液六个组织部分组成，井分别给每个组织赋予相应的电磁參数。
步骤(I)中，各组织赋予的电磁參数如下
权利要求
1.一种射频线圈的混合设计方法，其特征在于包括以下步骤 (1)首先在FDTD域中建立三维人体模型； (2)根据具体的磁场分布需求在人体负载内部靶组织区域提出一目标场； (3)由该目标场出发，在考虑人体负载的条件下进行反演计算，得到ー个电磁场分布； (4)以步骤(3)所得的电磁场分布为基础，重新建立ー个逆方法中定义的目标场； (5)通过新目标场求得线圈表面的电流密度。
2.根据权利要求I所述的射频线圈的混合设计方法，其特征在于，步骤(I)中，建立三维人体模型的方法为以人体CT断层扫描图像为基础，利用软件经过人工勾勒分割及体绘制三维重建方法建立，该人体模型由皮肤、脂肪、肌肉、骨、子宮和组织液六个组织部分组成，并分别给每个组织赋予相应的电磁參数。
3.根据权利要求2所述的射频线圈的混合设计方法，其特征在于，步骤(I)中，各组织赋予的电磁參数如下 组织名称电导率[S/m]相对介电常数 骨0.1325952.691 脂肪0.03121310. 578 肌肉0.63629121.37 。 子宫0.80727205.69 皮肤O. 26706239. 7 组织液I. 502269. 538
4.根据权利要求I所述的射频线圈的混合设计方法，其特征在干步骤(2)中，设定靶组织表面的目标磁场是均匀的，并为了简化计算，设定其大小为单位场强，即I亨利。
5.根据权利要求I所述的射频线圈的混合设计方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的反演计算方法如下 根据麦克斯韦旋度方程
6.根据权利要求I所述的射频线圈的混合设计方法，其特征在于，步骤(5)中，所述线圈表面的电流密度计算方法如下 首先，设定两个边界条件，I)在柱面两端，柱面长度轴方向的电流密度分量为零，2)在无线圈回路区域与线圈回路区域的两条交界线上，旋转角方向的电流密度分量为零； 其次，构造出电流密度的二重傅里叶级数形式为
7.根据权利要求I所述的射频线圈的混合设计方法，其特征在于步骤(5)之后还包括，步骤(6)再利用流函数技术来确定线圈回路排布，并对其进行必要的离散化，使其能够在工程中实践。
8.根据权利要求7所述的射频线圈的混合设计方法，其特征在于步骤(6)之后还包括，步骤(7)对离散化后的线圈进行补偿优化。
全文摘要
本发明提供一种射频线圈的混合设计方法，属于磁共振成像技术领域。包括以下步骤(1)在FDTD域中建立三维人体模型；(2)根据磁场分布需求在人体负载内部靶组织区域提出一目标场；(3)由该目标场出发，在考虑人体负载的条件下进行反演计算，得到一个电磁场分布；(4)以步骤(3)所得的电磁场分布为基础，重新建立一个逆方法中定义的目标场；(5)通过新目标场求得线圈表面的电流密度；该方法将等效原理引入人体模型负载进行分析设计，将人体负载与线圈之间的相互影响关系考虑进来并且有效地消除了这种干扰影响，从而使线圈设计更加准确。
文档编号G06F17/50GK102651043SQ20121009111
公开日2012年8月29日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者辛学刚, 陈武凡 申请人:南方医科大学