MRI矩形表面线圈的磁场强度分析和实验

人体不同部位成象的最佳表面线圈与线圈的几何形状及大小有关。表面线圈的几何形状和大小决定了线圈的磁场强度大小,而后者与线圈接收的信号强度成正比。本文对脊柱成象用的矩形表而线圈进行了理论分析和实验研究,为设计最佳的脊柱成象表面线圈提供了科学的依据。     

永磁微型磁共振成像仪的射频线圈及鼠成像实验

研发高质量的射频线圈,以提高永磁微型小动物用磁共振成像仪的成像质量。在分析各类线圈的基础上,认为对于永磁系统中的螺线管型线圈有独到的优越性,但直接应用不能满足成像需要。通过理论分析螺线管射频线圈磁场的特点,确定了进一步提高线圈磁场的均匀性、提高接收信号的灵敏度和信噪比为研究方向。借鉴了鸟笼型、马鞍型和相控阵线圈的优势,避开它们的不足,使用自己专利技术的合金材料设计并制作出适用于永磁微型磁共振成像仪的龙骨状、多线圈组合型、单通道整体射频接收线圈,并申请了专利。安装于25mm孔径,主磁场强度0.5T、1.5T,以及50mm孔径,主磁场强度0.48T的三种仪器上,进行小鼠、大鼠和荷瘤裸小鼠实验,结果表明该射频接收线圈完全适用于永磁型成像系统。     

磁刺激用平面线圈结构的优化研究

文中建立了采用任意形状平面线圈磁刺激仪的RLC模型，给出了模型参数的计算方法。为了优化线圈，将磁刺激仪线圈的性能指标分为反映线圈输出性能的峰值磁能和反映线圈结构的几何变量。在磁刺激激活函数达到阈值条件下，调整平面螺旋线圈的结构并计算出依赖于线圈结构参数的输出性能值，从而，寻找最优的线圈几何参数。优化结果表明：线圈外半径是关键因素，给定阈值条件，选择合适的线圈外半径，可以大大降低线圈峰值磁能；另外，现在使用的圆环线圈并非最优，D形线圈优于圆环线圈。     

经颅磁刺激中刺激线圈的仿真研究

目的设计用于经颅磁刺激的线圈,要求能够对大脑皮质进行多点刺激,且具有聚焦性好、制作简单、使用方便等特点。方法利用电磁仿真方法,以圆形线圈和8字形线圈为基础,计算线圈在均匀人体模型中感应电场的分布情况,比较尺寸、绕法对经颅磁刺激线圈的聚焦性和刺激深度的影响。在此基础上设计了一种多圆相切线圈,并计算该线圈在均匀人体和真实头部模型中的电场分布。结果感应电场强度随刺激深度的增加呈指数式衰减。减小圆形线圈的尺寸,会提高聚焦性,同时可减弱感应电场强度。8字形线圈比圆形线圈具有更好的聚焦性,多层绕法综合效果较好。多圆相切线圈具有8字形线圈的优点,且可以进行多点刺激。结论尺寸、绕法等因素对线圈的聚焦性和刺激深度具有重要影响,多圆相切线圈在经颅磁刺激中具有很好的应用前景。真实头部模型仿真,对于线圈的设计和靶区定位具有重要意义。     

基于Ansoft的台式磁共振成像仪双平面梯度线圈的有限元分析

目的：采用Ansofl软件对台式磁共振双平面梯度线圈进行磁场分析和模拟仿真,为梯度线圈的设许和制作提供技术支持。方法：采用设计梯度线圈时得到的线圈绕线中的点数据,设计梯度线圈的Ansoft三维模型．并修改模型设计过程中出现的一些不理想的点数据;设计梯度线圈模型的各种参数,待系统自检成功后,进行梯度线圈的模拟仿真和结果分析。结果：通过三维Ansoft线圈模型的制作、后处理和模拟仿真分析,得到了均匀性很好的纵向梯度磁场和横向梯度磁场模拟图,梯度线圈能够产生具有良好均匀性和线性度的梯度磁场分布。结论：通过梯度线圈的三维Ansoff磁场模拟仿真,可以为梯度线圈的设计和制作提供-定的支持和参考,更好的优化、设计和制作高性能的双平面梯度线圈。     

提高脑神经磁刺激感应电场聚焦性能的线圈参数优化方法的研究

本研究提出一个衡量磁刺激线圈聚焦性的比较系数,比较不同形状线圈的感应电场聚焦性,研究线圈参数的优化方法.我们建立了磁刺激感应电场分布的数学模型,以Matlab作为仿真工具,以能够反映线圈刺激效果的比较系数ξ为指标,分析比较了几种不同线圈的聚焦性,以及成不同角度的线圈聚焦性.结果表明:四叶玫瑰形为刺激聚焦性最好的线圈形状,该线圈半径越小,聚焦性越好,成102°角的四叶玫瑰线形线圈具有最佳聚焦性,而且112°角四叶玫瑰形线圈与89°角线圈组合成的线圈阵列聚焦性最好.由此说明本研究中的比较系数可用于比较线圈聚焦性,对线圈参数的优化设计具有一定的指导意义.     

经颅磁刺激仪线圈位姿调整装置

为了解决传统经颅磁刺激仪刺激线圈位姿固定,导致输出磁场刺激部位调节困难的问题,本研究设计并仿真了一种经颅磁刺激仪线圈位姿调整装置,设计了线圈位姿调整装置的机械结构,建立系统坐标系、线圈和人脑有限元模型,分析在刺激电参数相同、机械结构参数不同条件下,线圈刺激颅脑的磁场分布.随着刺激线圈位姿的调整,磁场刺激颅脑的部位发生改...     

磁刺激八字线圈变形对空间磁场与感应电场分布的影响

在经颅磁刺激中,尽管传统八字线圈的聚焦性要优于圆形线圈的聚焦性,但是八字线圈的两侧边缘产生的磁场与感应电场的峰值仍然较高。设计一种基于折叠变形的八字线圈,通过数值计算分析变形八字线圈空间磁场与感应电场的分布,并与传统八字线圈进行对比。结果表明,当变形八字线圈的折叠角度在45°～60°范围内时,其中心位置产生的空间磁场和感应电场占传统八字线圈在中心位置的90%左右,而变形线圈两侧产生的空间磁场与感应电场占传统八字线圈两侧的30%左右。因此,在空间磁场和感应电场的聚焦度方面,折叠变形八字线圈均优于传统八字线圈。所提出的折叠变形八字线圈为设计新型经颅磁刺激线圈提供了新的思路。     

影响感应电场分布的线圈设计因素分析

本文理论上分析了影响头部磁刺激感应电场分布的各种因素,包括刺激线圈的形状、线圈的直径、直径与刺激深度比的影响以及线圈间距和通过线圈电流方向的影响等。分别计算了这些因素的变化引起的感应电场的变化情况,结果表明当直径为刺激浓度的２－４倍时刺激的定位性能较好。     

脑神经磁刺激技术的研究

生物组织磁刺激技术是一种无创伤生物刺激技术，在脑神经刺激以及深部神经刺激中较之传统电刺激具有明显优势，近１０几年来发展较迅速。本文概述了磁刺激技术的基本原理，介绍了脑部磁刺激常用的球形头模型和计算颅内感应电场分布的数学模型，分析了线圈设计中不同的结构、形状、大小、方向等对感应电场聚焦性的影响，比较了圆形（包括圆形的变形）线圈、八字形线圈、Ｓｌｉｎｋｙ线圈刺激脑部神经的基本特性，此外还简单描述了刺激线圈的内部参数。     

基于真实头模型的H型线圈颅内感应电场分布的仿真研究

研究了H线圈作用下人体颅内感应电场分布情况,并且评估H型线圈的深部特性;建立包含边缘系统的真实头部电导率模型,沿头部模型轮廓建立H型线圈模型,分析其在头皮表面和边缘系统产生的感应电场的分布规律;与8字线圈颅内电场分布进行了比较,采用头皮电场峰值和边缘系统电场峰值之比来评估H型线圈和8字线圈脑深部电场分布特性;结果显示,H型线圈产生的感应电场在头皮不聚焦,但能集中刺激到边缘系统的前扣带回;与8字线圈相比,H型线圈能够减弱头皮电场强度,增强边缘系统电场强度,具有良好的深部特性;本文基于真实头模型的H型线圈研究,初步揭示了H型线圈感应电场的颅内分布特性,有助于脑深部磁刺激线圈的设计优化。     

脊柱表面线圈和样品距离对成像质量影响的探讨

本文讨论了线圈和样品之间距离对线圈电参数的影响,并着重利用对体模矢状面成像,探讨了脊柱表面线圈和样品间距离与图象质量的关系。通过所测数据的比较,得到了脊柱线圈成像时同样品间的最佳距离范围。并用较佳间距2.5厘米对志愿者进行脊柱线圈成像,获得了高质量的图象。     

磁刺激中线圈感应电场的聚焦性研究

根据磁刺激线圈感应电场理论,对圆形线圈、8字形线圈、四圆形线圈和四叶形线圈感应电场的分布进行研究,结果表明四叶形聚焦性好,更利于磁刺激兴奋点的定位.     

磁共振射频发射与接收线圈谐振电路特性仿真分析

目的:使射频线圈的工作频率接近于磁共振成像（MRI）的共振频率,即射频线圈处于谐振状态,从而提高MRI系统射频功率的转化效率、改善MRI图像质量。方法:在介绍MRI射频线圈谐振电路原理的基础上,对射频线圈串联谐振电路和并联谐振电路进行理论推导。采用电子电路设计软件MULTISIM搭建串联谐振电路和并联谐振电路,从射频脉冲作用瞬间、正弦稳态和射频脉冲撤除后3个阶段,分别对其谐振电路波形、幅频特性、相频特性、线圈两端的瞬时压降和稳态电路参数等进行仿真模拟分析。结果:电子线路仿真的结果能够直观地反映串联谐振电路和并联谐振电路的特性。通过电子线路参数的优化调整能使射频线圈处于最佳谐振状态,从而提高射频功率的转化效率和改善MRI图像质量。结论:谐振电路特性的仿真分析为射频线圈的设计提供了技术依据,提高了工作效率,节约了射频线圈谐振电路的设计制造成本。     

基于目标场法的永磁微型核磁共振成像系统梯度线圈设计的多参数仿真研究

目的:研究永磁微型核磁共振成像系统双平面梯度线圈产生梯度磁场的最大线性偏离与电流密度函数展开阶数、线圈的最大半径、双平面线圈间距及目标场点数等参数的关系。方法:根据改进的目标场法,利用Matlab仿真设计双平面梯度线圈,然后利用控制变量法,分别模拟计算出各个参数在不同取值情况下梯度磁场的最大线性偏离值,最后对得到的数据进行分析。结果:利用上述方法,获得了最大线性偏离值随着横、纵向梯度线圈中各个参数的改变而分别产生不同程度的变化。结论:通过对以上参数的合理取值可以获得满足梯度线性度和制造工艺的梯度线圈。另外,此研究也可推广到永磁MRI系统双平面匀场线圈。     

体内核磁共振中表面线圈技术进展

本文介绍了体内核磁共振(in vi vo NMR)中表面线圈技术的发展。着重讨论了表面线圈的工作原理及其特点,同时也对空间定位问题作了介绍。与常规核磁共振探头相比,表面线圈是目前将NMR技术用于生命机体内进行无损伤测定的较为理想的传感器。最后介绍了表面线圈技术在生物医学方面的应用。     

多通道线圈去耦技术及其在新型术中磁共振射频接收线圈的应用

在多通道磁共振射频线圈设计过程中,回路之间的耦合会使射频线圈发生共振频率分裂及偏移,从而降低线圈的性能,因此对于多通道线圈,去耦技术在其设计过程中至关重要。此外,线圈回路的空间排列不同,将导致回路间的耦合类型及程度不同,故所采用的去耦方法也将不同。本文应对超声聚能热消融手术的临床需求,提出一新型多通道射频线圈,该线圈是与超声聚能设备相结合的术中磁共振系统重要组成部分。针对该射频线圈,本文提出了去耦电路的设计方法,并通过实测相关参数来验证该去耦电路的设计,最后通过人体盆腔成像实验说明所设计线圈的去耦效果。     

体内核磁共振(in vivo NMR)中表面圈线技术进展

本文综述了体内核磁共振(in vivo NMR)中表面线圈技术的发展。着重讨论了表面线圈的工作原理及其特点,同时也对空间定位问题作了介绍。与常规核磁共振探头相比,表面线圈是目前将NMR技术用于生命机体内进行无损伤测定的较为理想的传感器。最后介绍了表面线圈技术在生物医学方面的应用。     

人体消化道内微机电系统线圈耦合系数分析

在人体消化道微机电系统无线能量传输系统中,线圈间的耦合程度是影响传输效率的关键因素之一.本文对空间任意位置的两个线圈建立耦合模型,提出了一种计算线圈耦合系数的方法,分析了轴向偏移、径向偏移、角度偏移对耦合程度的影响,与实验结果吻合较好.最后利用这种方法,比较分析了能量传输系统中发射线圈的两种布置方式.     

混合MOM/FDTD电磁分析方法及其在MR射频线圈设计中的应用

研究的目的在于增强磁共振射频线圈仿真的真实性,提高射频线圈设计水平,从而提高线圈的成像质量。充分利用矩量法（MOM）在计算复杂结构线圈上电流分布的优势,以及时域有限差分（FDTD）方法在仿真人体模型等复杂的不均匀电磁介质中的优势,通过惠更斯等效面将MOM和FDTD有机地结合到一起,形成混合MOM/FDTD射频线圈设计方法,并提出一种新的真实人体电磁模型建立方法,融入到混合方法中,充分考虑线圈与真实人体组织之间复杂的电磁相互作用。由该方法设计的原型线圈扫描图像的信噪比达到193.4dB,相比先前未考虑人体与线圈之间作用的方法,所以得到的图像信噪比提高了38.7 dB,从而验证了仿真设计的正确性。