基于超材料的3T磁共振射频接收线圈性能研究

发布时间：2017-08-24 11:19

  本文关键词：基于超材料的3T磁共振射频接收线圈性能研究

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【摘要】：磁共振成像是近20年来发展最为迅速的一种先进医学影像技术,在无创伤、无辐射、多参数、高分辨率、高对比度及任意方位截面成像等多个方面具有相当大的优势。射频接收线圈用于近距离接收成像区域内原子核发出的微弱的共振信号,因此,射频接收线圈的性能直接影响图像的信噪比,是决定磁共振成像质量的关键组成部分。为获得更高信噪比的图像从而有利于临床诊断,磁共振系统研究的主要环节之一就是研究如何提高射频接收线圈的性能。超材料是一类具有自然界普通材料不具备的电磁属性的人工复合材料。对一些周期单元结构进行尺寸和形状的有序设计,可使超材料可具有负磁导率、负介电常数和负折射率,这些属性通过特定的使用方式能改善微波器件的性能。目前,超材料在微波射频、天线等领域有广泛的应用。本文的主要工作是设计用于3T磁共振射频接收线圈的超材料,研究其对射频接收线圈性能的影响。论文首先介绍了磁共振的背景知识、超材料的特点以及用于射频线圈设计的场路联合仿真方法,通过电磁场数值仿真方法研究超材料的负磁导率对射频线圈的影响,然后介绍超材料的设计方法,设计并制作几种不同频率的超材料,利用Smith法提取等效磁导率,对超材料进行实际测量、分析和优化,最后将超材料加载到射频接收线圈之中,进行3T磁共振水模成像对比实验。对比结果表明,加载超材料的射频接收线圈成像的信噪比有所提升。为了获得更好的实验结果,水模实验需进一步优化。
【关键词】：磁共振 射频线圈 信噪比 超材料 仿真
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH774
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 主要研究内容12-15
• 2 磁共振成像基本原理15-19
• 2.1 MRI原理简介15-16
• 2.2 MRI系统的组成结构16-18
• 2.2.1 磁体系统17-18
• 2.2.2 梯度系统18
• 2.2.3 射频系统18
• 2.2.4 谱仪系统18
• 2.3 本章小结18-19
• 3 场路联合仿真方法在MRI研究中的应用19-27
• 3.1 场路联合仿真原理19-20
• 3.2 场路联合仿真方法实现20-22
• 3.2.1 仿真模型设置20-22
• 3.2.2 场路联合仿真22
• 3.3 仿真结果对比22-25
• 3.3.1 S参数对比22-24
• 3.3.2 磁场对比24
• 3.3.3 SAR值对比24-25
• 3.3.4 仿真时间对比25
• 3.4 本章小结25-27
• 4 MRI超材料设计27-45
• 4.1 超材料色散模型仿真研究28-30
• 4.2 超材料结构仿真模型30-40
• 4.2.1 单面绕线结构31-35
• 4.2.2 双面绕线结构35-40
• 4.3 MRI超材料频率测量40-44
• 4.4 本章小结44-45
• 5 MRI射频接收线圈设计45-55
• 5.1 射频线圈简介45-48
• 5.1.1 射频线圈的分类45-47
• 5.1.2 信噪比SNR47
• 5.1.3 SAR值47-48
• 5.2 射频接收线圈制作方法48-51
• 5.2.1 调谐与失谐48-49
• 5.2.2 阻抗匹配49
• 5.2.3 去耦49-51
• 5.3 3T MRI射频接收线圈制作51-54
• 5.3.1 单通道MRI接收线圈51
• 5.3.2 8通道颈动脉MRI射频接收线圈51-54
• 5.4 本章小结54-55
• 6 加载超材料的射频接收线圈性能测试55-63
• 6.1 水模对比实验设计55
• 6.2 体线圈加载超材料的MRI图像评估55-59
• 6.3 表面线圈加载超材料的MRI图像评估59-61
• 6.4 本章小结61-63
• 7 总结和展望63-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果70-71

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本文编号：731023