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非线性编码并行成像中梯度线圈设计

作　者: 戚芳
导　师: 宋枭禹
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 目标场方法梯度线圈非线性编码并行成像非常规磁共振单边磁体
分类号: O482.531
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

磁共振成像的应用日益广泛，对其成像速度及其开放性要求也越来越高。传统的依靠主磁场高场强和梯度磁场高切换率来提高成像速度的方法已发展到极致，非线性编码并行成像技术应用多通道采集技术与并行算法，是提高核磁共振成像速度新的发展方向。传统的MRI系统是磁体包围样品的结构，近来发展的非常规MRI系统突破了传统的封闭式结构，拓展了磁共振成像的应用范围，但是成像速度一直是制约非常规磁共振技术发展的瓶颈问题。为了提高MRI系统成像技术及发展非常规MRI系统，把非线性编码并行成像技术应用到非常规MRI系统中，设计了在此背景下的非线性梯度磁场的梯度线圈。首先，根据传统的目标场方法，通过电磁场理论并应用数学物理方法推导，及由非线性并行成像对梯度场的要求和非常规成像系统中磁体的边界条件，建立磁场及电流的数学模型。对此数学模型进行数值模拟，分析采样点的选取方式对梯度磁场以及电流分布的影响，设计了无限长的非线性梯度磁场的平面梯度线圈。其次，对传统的目标场方法进行改进，改进的目标场方法限制了电流分布范围，用电流密度的级数展开式推导出磁场的表达式。数值模拟中讨论级数项数对磁场及电流振荡的影响，得到有限长尺寸的非线性梯度磁场的平面梯度线圈。改进的目标场方法设计的梯度线圈比传统的目标场方法设计得出的导线分布更具有可实现性，拓展了梯度线圈设计的目标场理论。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第1章绪论  8-20
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8-9
    1.1.1 课题来源背景  8
    1.1.2 本课题研究目的  8-9
    1.1.3 非线性编码并行成像中梯度线圈设计的意义  9
  1.2 相关方向的研究现状和分析  9-19
    1.2.1 非线性编码并行成像现状分析  9-13
    1.2.2 梯度线圈设计方法分析  13-14
    1.2.3 非常规磁共振系统研究  14-19
  1.3 非线性编码并行成像中梯度线圈设计主要研究内容  19-20
第2章基础理论  20-29
  2.1 引言  20
  2.2 设计梯度线圈的目标方法  20-23
    2.2.1 传统的目标场方法理论基础  20-21
    2.2.2 改进的目标场方法理论基础  21-23
  2.3 非线性编码并行成像技术理论  23-28
    2.3.1 并行磁共振成像的基本原理  23
    2.3.2 并行成像的算法  23-25
    2.3.3 非线性编码并行成像理论基础  25-28
  2.4 非常规磁共振磁体模型  28
  2.6 本章小结  28-29
第3章无限长单平面非线性梯度线圈设计  29-55
  3.1 引言  29
  3.2 原始的线性梯度线圈设计演绎  29-31
  3.3 数学模型  31-37
    3.3.1 非线性编码并行成像梯度磁场模型  31-32
    3.3.2 非线性梯度磁场应用到单边磁体中的模型  32-33
    3.3.3 磁标势推导磁场  33-35
    3.3.4 磁矢势推导磁场  35-37
    3.3.5 推得磁场公式的互验证  37
  3.4 目标场方法的设计理论  37-42
    3.4.1 电感最小的约束条件下的电流的分布  37-39
    3.4.2 目标场法设计方法  39
    3.4.3 流函数法离散导线分布问题  39-40
    3.4.4 设计优化方法  40-42
  3.5 模拟结果的验证及讨论  42-54
    3.5.1 设计参数设置  42
    3.5.2 数值模拟  42-54
  3.6 本章小结  54-55
第4章改进的有限长单平面非线性梯度线圈设计  55-72
  4.1 引言  55
  4.2 电流分布对应空间磁场的表达  55-58
    4.2.1 电流分布函数  55-56
    4.2.2 推导梯度磁场表达式  56-57
    4.2.3 与 k 有关的梯度磁场分类讨论  57-58
    4.2.4 流函数技术离散电流分布  58
  4.3 改进的目标场方法设计理论  58-60
    4.3.1 目标场点的表达  59
    4.3.2 项数 Q 的讨论  59-60
  4.4 模拟结果的验证及讨论  60-70
    4.4.1 参数的设置  60-61
    4.4.2 模拟条件  61
    4.4.3 数值模拟验证  61-70
  4.5 本章小结  70-72
结论  72-73
参考文献  73-78
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  78-80
致谢  80

非线性编码并行成像中梯度线圈设计

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