超低场磁共振双平面有源匀场线圈设计

发布时间：2020-05-29 22:38

【摘要】：脑血管疾病是一种病情发展迅速的高危害、高致死率疾病。目前的监护手段主要包括格拉斯哥昏迷评分(Glasgow coma scale,GCS)、头颅CT影像、电阻抗成像及颅内压监测。GCS依靠生命体征观察评分,主观性较强,且具有滞后性。CT检查机器体积较大,对放射防护要求高,无法实现床旁监护。电阻抗成像噪声影响大,图像分辨率低,不能达到对病情诊断的要求。颅内压监测是将探头植入脑室,监测颅内压力,但无法快速反映颅内的血肿和水肿扩大。对脑卒中等高危险脑部疾病,临床上迫切地需要一种无创的动态床旁图像监护设备。超低场磁共振成像(Ultra-low Magnetic Resonance Imaging,ULMRI)因主磁场较低,设备轻量小型,可以对突发性血肿扩大或再出血实现快速敏锐的识别,为颅内疾病的诊断和床旁监护提供物质基础和专业设备。主磁场的均匀度直接影响着图像的质量和信噪比,而磁体制造安装等误差不可避免,所以需要匀场线圈对磁场进行精细校正,每个匀场线圈被设计为对应一个空间谐波,由线圈磁场来抵消主磁场对应的谐波场,从而提高主磁场均匀度。本论文研究了一种可以用于超低场磁共振的双平面有源匀场线圈设计方法,具体内容包括以下几个方面:(1)磁场测量及谐波分析。为测量双平面磁体中目标区域内的原始磁场分布,本论文设计研制了基于核磁共振原理的高精度磁场测量工具,测得有源匀场之前基础场的均匀度为137ppm。并对主磁场进行谐波展开,分析各谐波对主磁场均匀度的影响,并由此确定了匀场顺序。(2)双平面匀场线圈结构设计。采用基于目标场法的谐波系数法,直接建立了谐波场系数和谐波电流系数之间的关系,只要指定目标区域内一个场谐波就可直接计算出双平面上对应的电流密度,再结合流函数等值线离散法得到线圈的理想绕线结构。针对每个匀场线圈只有一个电流源的实际情况,对理想的匀场线圈结构进行微调,使线圈各环串联起来,并建立模型仿真匀场线圈实际结构在目标区域的磁场谐波情况,发现误差在5%以内。(3)匀场实验。针对本研究目标区域较大的特性,利用螺线管线圈重新设计了射频线圈,射频线圈均匀度为5.17%。并且搭建了包括谱仪,射频线圈,双工器,匀场线圈等组成的匀场实验系统。利用样品信号频谱线的半高宽反映磁场的均匀度,经过匀场,磁场均匀度由137ppm降至28ppm。最后仿真分析了线圈误差和线圈安装位置偏差对线圈磁场的影响,得到线圈安装应注意中心线对齐的结论。本文对适用于超低场磁共振的双平面有源匀场线圈开展了一系列的工作,成功提高了主磁场的均匀度,为超低场磁共振成像保证了图像的质量和信噪比。
【图文】：

t/sMxy0*2T图 1.2 横向衰减曲线Fig. 1.2 Transverse attenuation curve均匀性不好时，，磁共振成像时将会出现很多问题，比如脂肪成像变形等。例如，抑制脂肪时常采用频率饱和法[8]，水中的磁共振频率接近，如果主磁场均匀性不好，两者将无法败，磁共振图像受到影响，如图 1.3 所示。

图 1.4 带状伪影的磁共振图像对比Fig. 1.4 Magnetic resonance imaging contrast of banded artifacts于弥散成像和脑功能成像等高级应用，常采用平面回波序列[10匀，梯度编码将出现偏差，直接导致图像变形，如图 1.5 所示图 1.5 图像变形的磁共振对比Fig. 1.5 Magnetic resonance imaging contrast of image deformation
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM55

【参考文献】

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本文编号：2687616