用于磁共振成像的锥形阵列梯度线圈及其设计方法和应用技术

本发明专利技术提供一种用于磁共振成像的锥形阵列梯度线圈及其设计方法和应用，首先设定锥形阵列线圈结构，划分线圈元素；然后使用正交网格线将各线圈元素分割为网格单元，并在单元局部坐标系下，将单元电流密度用流函数的差分数值逼近表示；接着通过坐标变换，将基于局部坐标的电流密度，统一到全局笛卡尔坐标系下，从而确定各网格单元在全局坐标系下的特定点上产生的磁通密度梯度；最后，通过构造约束优化问题并使用非线性规划法求解来确定流函数和相应的线圈绕线样式，配置线圈电流。基于本发明专利技术方法所设计的阵列梯度线圈可以产生多种线性和非线性的梯度场，而且还能提高局部成像分辨率。辨率。辨率。

【技术实现步骤摘要】
用于磁共振成像的锥形阵列梯度线圈及其设计方法和应用


[0001]本专利技术涉及磁共振成像领域，特别涉及一种用于磁共振成像的锥形阵列梯度线圈及其设计方法和应用。

技术介绍

[0002]梯度线圈是磁共振成像设备的元件之一，其主要作用是在主磁场上附加另外的依部位递增(或递减)的梯度磁场，从而对MRI信号进行空间定位和编码。目前在磁共振成像中，为了提高梯度强度经常需要使用局部梯度线圈，局部梯度线圈和成像区之间距离较近进而可以提高电流效率，且较小的线圈尺寸可以降低线圈电阻和电感，从而减少耗散功率和开关时间。
[0003]中国专利CN105718677A提供一种自屏蔽超导核磁共振成像系统梯度线圈设计方法，其采用的单一梯度形式的体梯度线圈，主线圈和屏蔽线圈是分开设计的；CN108872896A提供一种双平面磁共振成像系统梯度线圈的设计方法，其也是提供单一梯度形式的体梯度线圈，且并未设计屏蔽线圈；CN113033028A提供一种磁共振Halbach型匀场线圈的设计方法，其也是提供一种单一梯度形式的匀场线圈，主线圈和屏蔽线圈是分开设计的；F.Tang,J本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于磁共振成像的锥形阵列梯度线圈的设计方法，其特征在于，包括：1)设定锥形阵列线圈的结构：锥形阵列线圈由一组沿圆周和纵向方向呈直线的线圈元素构成，且锥形阵列线圈所在空间形成锥形线圈空间；2)将线圈元素划分为网格单元：在锥形线圈空间内外表面使用沿圆周以及纵向的正交网格线划分线圈元素得到网格单元，在内外表面的连接面上使用沿径向以及纵向的正交网格线划分线圈元素得到网格单元；3)对每个网格单元建立网格单元局部坐标系(u,v,n)，其中u和v平行于所述网格单元的正交网格线，n指向网格单元的法向；4)在所述网格单元局部坐标系上，建立每个网格单元的电流密度与节点流函数之间的差分表达式；5)将差分表达式转换到全局笛卡尔坐标系；6)在全局笛卡尔坐标下，利用毕奥
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萨伐定律计算每个网格单元的电流密度在最大成像区采样点上产生的磁通密度以及磁通密度梯度，建立节点流函数与最大成像区采样点的磁通密度梯度之间的矩阵方程；7)选择工程约束方程；8)基于工程约束方程建立约束优化问题并使用非线性规划法求解矩阵方程，得到每个线圈元素的节点流函数与绕圈绕线样式；9)为每个线圈元素配置电流。2.根据权利要求1所述的用于磁共振成像的锥形阵列梯度线圈的设计方法，其特征在于，锥形阵列线圈包括一体化设计成型的主线圈和屏蔽线圈，主线圈和屏蔽线圈之间通过圆锥侧面相连。3.根据权利要求1所述的用于磁共振成像的锥形阵列梯度线圈的设计方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：康礼义，顾新，龚莹岚，陈武凡，夏灵，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：