本文關(guān)鍵詞：磁共振成像小尺寸射頻線圈設(shè)計(jì)的研究

  更多相關(guān)文章： 磁共振成像 射頻線圈 目標(biāo)場(chǎng)法 流函數(shù) 正則化

【摘要】：射頻線圈是磁共振成像系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。射頻線圈作為發(fā)射線圈發(fā)射射頻脈沖信號(hào)時(shí),需要在磁共振成像系統(tǒng)內(nèi)部的成像區(qū)域產(chǎn)生頻率為拉莫頻率的均勻穩(wěn)定的射頻磁場(chǎng),從而激發(fā)自旋核產(chǎn)生磁共振信號(hào);射頻線圈作為接收線圈接收自旋核產(chǎn)生的磁共振回波信號(hào)時(shí),需要擁有較高的接收信噪比并保證射頻接收磁場(chǎng)的均勻性。本文以實(shí)蠅磁共振成像為研究背景,對(duì)傳統(tǒng)的射頻線圈的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了改進(jìn),并將其應(yīng)用于小尺寸圓柱體射頻線圈和小尺寸主動(dòng)屏蔽射頻線圈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。論文第一部分討論了小尺寸圓柱體射頻線圈的設(shè)計(jì)方法。通過(guò)目標(biāo)場(chǎng)法,求解出分布于圓柱體射頻線圈表面的電流密度表達(dá)式。利用流函數(shù)的方法將電流密度表達(dá)式離散為傅里葉級(jí)數(shù)的形式。通過(guò)吉洪諾夫正則化的方法,引入電流密度的散度最小化約束函數(shù)和曲率最小化約束函數(shù),解決了積分方程的病態(tài)問(wèn)題。通過(guò)軟件編程和仿真,求得了傅里葉系數(shù),將傅里葉系數(shù)分別帶入電流密度表達(dá)式和感興趣區(qū)域磁場(chǎng)強(qiáng)度表達(dá)式得到了線圈的繞線形狀和感興趣區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度。論文第二部分完成了小尺寸圓柱體射頻線圈的設(shè)計(jì)方法的拓展應(yīng)用,根據(jù)自備射頻屏蔽功能的射頻線圈系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理,在主線圈外部設(shè)計(jì)了一個(gè)與主線圈平行且線圈表面有電流密度分布的屏蔽線圈,構(gòu)成了自備射頻屏蔽功能的小尺寸射頻線圈系統(tǒng)。并利用小尺寸圓柱體射頻線圈的設(shè)計(jì)方法對(duì)該射頻線圈系統(tǒng)進(jìn)行求解,得到了主線圈和屏蔽的繞線形狀以及主線圈內(nèi)部和屏蔽線圈外部感興趣區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度。最后討論了線圈尺寸大小的改變和約束因子取值的改變對(duì)線圈形狀、繞線結(jié)構(gòu)以及成像區(qū)域磁場(chǎng)分布均勻性的影響。研究表明,用該方法設(shè)計(jì)的線圈能在感興趣區(qū)域產(chǎn)生均勻的磁場(chǎng)。與兩種懲罰函數(shù)對(duì)應(yīng)的約束因子均能改變線圈的繞線形狀和磁場(chǎng)分布的均勻性。線圈尺寸大小不同,則線圈合適的約束因子取值也各不相同,約束因子的值的選取必須同時(shí)兼顧線圈繞線形狀的簡(jiǎn)單性以及磁場(chǎng)強(qiáng)度的均勻性這兩個(gè)因素。論文的創(chuàng)新點(diǎn)有:(1)利用目標(biāo)場(chǎng)法完成了小尺寸圓柱體射頻線圈和小尺寸主動(dòng)屏蔽射頻線圈系統(tǒng)的設(shè)計(jì),結(jié)合了電流密度的散度最小化約束函數(shù)和曲率最小化約束函數(shù),對(duì)病態(tài)的積分方程加以約束。(2)詳細(xì)討論了實(shí)際線圈加工過(guò)程中約束因子的取值對(duì)射頻線圈的繞線形狀以及感興趣區(qū)域磁場(chǎng)分布均勻性的影響。
【關(guān)鍵詞】：磁共振成像 射頻線圈 目標(biāo)場(chǎng)法 流函數(shù) 正則化
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R445.2
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-16
• 1 緒論16-31
• 1.1 磁共振成像系統(tǒng)16-20
• 1.2 研究背景及意義20-25
• 1.2.1 實(shí)蠅科昆蟲(chóng)種類識(shí)別研究現(xiàn)狀20-21
• 1.2.2 磁共振成像技術(shù)與實(shí)蠅識(shí)別21-23
• 1.2.3 小尺寸射頻線圈設(shè)計(jì)方法研究的意義23-25
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀25-30
• 1.4 論文架構(gòu)30-31
• 2 磁共振成像原理、射頻線圈及相關(guān)設(shè)計(jì)方法和技術(shù)31-48
• 2.1 磁共振成像原理和系統(tǒng)硬件31-41
• 2.1.1 成像原理31-34
• 2.1.2 空間定位34-35
• 2.1.3 系統(tǒng)組成35-39
• 2.1.4 射頻線圈39-41
• 2.2 目標(biāo)場(chǎng)法41-42
• 2.3 流函數(shù)42-44
• 2.4 正則化方法44-47
• 2.5 本章小結(jié)47-48
• 3 磁共振成像小尺寸圓柱體射頻線圈設(shè)計(jì)48-66
• 3.1 求解射頻線圈表面的電流密度49-51
• 3.2 利用流函數(shù)離散電流密度表達(dá)式51-52
• 3.3 傅里葉系數(shù)的求解52-54
• 3.4 數(shù)值積分54-55
• 3.5 軟件編程55-56
• 3.6 仿真結(jié)果與分析56-64
• 3.6.1 射頻線圈尺寸變化仿真結(jié)果與分析56-58
• 3.6.2 λ_1 取值變化變化仿真結(jié)果與分析58-60
• 3.6.3 λ_2 取值變化變化仿真結(jié)果與分析60-64
• 3.7 本章小結(jié)64-66
• 4 磁共振成像小尺寸主動(dòng)屏蔽射頻線圈系統(tǒng)設(shè)計(jì)66-91
• 4.1 求解射頻線圈表面的電流密度66-69
• 4.2 利用流函數(shù)離散電流密度表達(dá)式69-73
• 4.3 傅里葉系數(shù)的求解73-75
• 4.4 仿真結(jié)果與分析75-89
• 4.4.1 射頻線圈系統(tǒng)尺寸變化仿真結(jié)果與分析75-79
• 4.4.2 λ_1 取值變化變化仿真結(jié)果與分析79-82
• 4.4.3 λ_2 取值變化變化仿真結(jié)果與分析82-89
• 4.5 本章小結(jié)89-91
• 5 總結(jié)與展望91-94
• 5.1 工作總結(jié)91-92
• 5.1.1 磁共振成像小尺寸圓柱體射頻線圈設(shè)計(jì)91-92
• 5.1.2 磁共振成像小尺寸主動(dòng)屏蔽射頻線圈系統(tǒng)設(shè)計(jì)92
• 5.2 展望92-94
• 參考文獻(xiàn)94-98
• 作者簡(jiǎn)歷98

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本文編號(hào)：842798