超高场下磁共振RF线圈的设计

论文摘要

超高场磁共振成像比低中场磁共振成像具有更高的成像速度、信噪比及分辨率,是目前磁共振前沿科学研究的发展趋势。但和低中场成熟的射频(RF)线圈设计技术相比,超高场射频线圈的相关研究却还处于摸索阶段。随着超高场拉莫尔频率的升高,波长变短,使得人体内产生相消干涉进而严重影响成像质量。传统的鸟笼线圈、环形线圈及马鞍线圈等在超高场的环境下都无法达到较好的成像效果。针对这一问题,论文采用天线设计理论设计了一种适合超高场7T的射频线圈。论文以具有简单结构、方向性好的微带八木天线作为射频线圈的初步模型,通过两个反射器来控制射频线圈的辐射方向,以达到对于人体成像的目的,通过对初始电路的仿真优化确定了7T射频线圈单元的设计。论文对可用于全身成像的射频线圈设计进行了探索,以微带偶极子天线单元为基础设计了三种射频线圈阵列排布:平面射频线圈阵列、六棱柱线圈阵列、八棱柱线圈阵列,通过HFSS软件对三种阵列进行了仿真,在对射频线圈阵列磁场强度及均匀度、线圈间的耦合、成像范围等方面综合分析与比较后,获得了八棱柱线圈阵列由于其更均匀的磁场分布以及在矢状面冠状面的对称分布等优势更适合超高场磁共振成像的结论。针对人体组织介电特性的差异性以及在超高场下,射频线圈的辐射能量更容易被人体吸收从而引起人体组织局部热损伤。论文利用HFSS仿真软件设计了一款人体等效电磁模型,将人体电磁模型与八棱柱线圈阵列联合仿真,对人体组织内的磁场分布及人体特定吸收率SAR分布进行了分析,验证了射频线圈阵列的安全性。论文设计的微带八木天线线圈阵列其成像范围覆盖了人体躯干部分,在感兴趣区域磁场分布相对来说较为均匀,表明该线圈阵列可应用于7T超高场全身成像领域。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 磁共振成像系统简介
•   1.2 研究背景及意义
•   1.3 国内外研究动态
•     1.3.1 国外研究动态
•     1.3.2 国内研究动态
•   1.4 本文内容安排
• 第二章 磁共振成像原理
•   2.1 引言
•   2.2 磁共振成像的物理基础
•     2.2.1 原子核的自旋角动量与磁矩
•     2.2.2 质子在静磁场中的运动
•   2.3 磁共振成像系统的组成
•     2.3.1 主磁体
•     2.3.2 梯度系统
•     2.3.3 射频系统
•   2.4 磁共振成像原理
•     2.4.1 磁共振条件
•     2.4.2 射频脉冲
•   2.5 本章小结
• 第三章 射频线圈的设计
•   3.1 引言
•   3.2 射频线圈的设计要点
•     3.2.1 线圈的信噪比
•     3.2.2 射频场的均匀性
•     3.2.3 特定吸收率（SAR）
•     3.2.4 有限范围（FOV）
•   3.3 微带偶极子线圈单元的设计
•     3.3.1 八木天线
•     3.3.2 微带八木线圈建模
•     3.3.3 天线参数的研究
•     3.3.4 阻抗匹配
•   3.4 本章小结
• 第四章 线圈阵列的设计
•   4.1 引言
•   4.2 天线阵列的设计
•   4.3 线圈阵列的设计
•     4.3.1 平面线圈阵列
•     4.3.2 六棱柱线圈阵列
•     4.3.3 八棱柱线圈阵列
•   4.4 本章小结
• 第五章 线圈阵列的成像研究
•   5.1 引言
•   5.2 成像范围
•   5.3 人体电磁模型建模
•   5.4 人体等效电磁模型成像研究
•     5.4.1 对多组织结构模型的成像研究
•     5.4.2 病变组织的成像研究
•   5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 全文总结
•   6.2 后续工作展望
• 致谢
• 参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵娥

导师: 喻梦霞

关键词: 磁共振成像,射频线圈,超高场,特定吸收率

来源: 电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,电信技术

单位: 电子科技大学

分类号: O482.531;TN820

总页数: 68

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