磁共振射频阵列线圈技术的出现进一步提高了磁共振成像的质量,但现有的阵列线圈无法凸显局部感兴趣区域(ROI)。为了满足术中磁共振发展的需求,研究反演法在磁共振射频阵列发射线圈设计与优化中的应用。首先根据临床需求确定ROI,设计目标函数,应用反演法计算阵列线圈的电流密度,采用正则化技术优化计算中出现的高病态问题,采用流函数技术求解线圈绕组。根据临床不同需求设计了3种ROI位置的阵列发射线圈,ROI内的磁场强度达到0.957 4 A/m以上,与目标磁场强度的误差在5%以内,10 cm ROI内磁场均匀度达到5×10-8以内,满足理论设计要求。实验结果表明,基于反演法设计的射频阵列发射线圈在ROI内的磁场分布符合理论要求,证明反演法在射频阵列发射线圈设计中的适用性。
目的:研究反演法在磁共振射频场设计与优化中的应用,分析比较不同优化函数在射频场设计与优化中的不同作用。方法:根据不同临床诊断或科研需求确定感兴趣区域(Region of Interest,ROI)以及射频场分布,设计目标函数;应用数学中的反演法,根据电流密度和磁场分布之间关系,依据洛伦茨法则(Lorentz Gauge)推导出目标磁场分布与电流密度分布之间的关系表达式,计算射频场的电流密度分布,针对计算过程中出现的积分函数高病态问题,采用不同的优化补偿函数,得到能够产生该射频场的电流密度分布;采用流函数技术将电流密度分布转化为电流分布轮廓,并检验该电流分布轮廓在ROI内的磁场分布是否满足目标磁场的要求,比较不同优化函数的在设计射频场过程中的效果。结果:以反演法为基础优化设计的电流分布轮廓,结构简单、分布平滑便于工程实现,ROI内的射频场分布均匀,磁场强度符合理论设计要求。结论:基于反演法设计的射频场在ROI内的分布符合目标磁场要求,说明我们提出的优化方案在射频场设计与优化中具有优越性,为磁共振射频场的设计提供了一种新的优化方法。
