[发明专利]一种应用粒子群算法的射频线圈设计方法及线圈结构

说明书

本发明属于磁共振成像技术领域，涉及一种应用粒子群算法的射频线圈设计方法及线圈结构，主要应用于对人体脑部的磁共振成像，射频线圈布线区域选择在一个半球面上，其内部形成用于包裹脑部的半球形空腔，其下方的线圈形成磁场组成单元，建立起射频磁场的主要部分，其上方的线圈用于补偿磁场，使得在半球形空腔内部的特定区域内的磁场趋于均匀；通过调节线圈的个数N以及线圈所在的高度来调节线圈的性能，通过粒子群算法大范围的搜索最优的线圈结构，通过算法设计代替了传统的盲目多次试验，提高了设计效率、减轻了设计的繁琐程度，提高了线圈结构的设计质量。

技术领域

本发明属于磁共振成像技术领域，涉及一种应用粒子群算法的射频线圈设计方法及线圈结构。

背景技术

磁共振成像技术在医学诊断领域广泛应用，高场磁共振医学成像系统由于其使用条件的限制，无法配备于一般科室中，低场永磁结构的磁共振成像设备相对高场的超低场磁共振成像系统，具有重量轻、费用低、维护方便等特点，可以进入到各类科室中作为专用的检测仪器。而相应的低场磁共振较高场磁共振信噪比低、图像质量差，需要各方面来保障设备的图像质量。

射频线圈是磁共振系统中的一个重要组成部件，主要用于发射射频信号激励氢质子产生共振，及接受质子所产生磁共振信号。线圈的射频磁场均匀性及射频磁场强度是衡量射频线圈的一个重要参数，影响接受信号的信噪比以及图像质量。

因此，为改善头部专用低场垂直磁场磁共振医学成像设备的图像质量，有必要提出一种用于头部成像的射频线圈结构，并提出用于对该结构进行优化设计的设计方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种应用粒子群算法的射频线圈设计方法及线圈结构。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种应用粒子群算法的射频线圈设计方法，包括以下步骤：

S1：设置线圈匝数范围，线圈匝数n∈[a,b]，进行步骤S2

S2：初始化线圈模型参数种群，Pi，进行步骤S3

S3：检测线圈匝数n是否在区间[a,b]内，若n∈[a,b]，则进行步骤S4；若则得到最优的线圈结构；

S4：根据线圈模型计算出区域内的磁场均匀性及磁场强度，计算出各个粒子对应的适应度Fi，进行步骤S5；

S5：计算最优粒子的适应度，若其满足优化目标函数的要求或达到最大迭代步骤，则进行S6；若其不满足优化目标函数的要求，则进行步骤S7；

S6：记录最优粒子的参数，将线圈匝数n替换成(n+1)，返回步骤S3；

S7：更新各个粒子信息，返回步骤S4；

其中，a＜b，且a、b均为正整数。

可选地，步骤S5中所述的优化目标函数为其中表示目标区域内磁场均匀性，B_zAVG为目标区域内磁场强度值，γ为权重系数。

可选地，步骤S7中所述的粒子更新函数为：

v_i(t+1)＝w×v_i(t)+c₁×rand_i(P_i-x_i(t))+c₂×rand_i(Q_i-x_i(t))，

一种应用粒子群算法的射频线圈结构，包括n个线圈，所述若干个线圈的同轴设置，设第一个线圈所在平面与该轴的交点为O，则沿远离O点的方向，线圈的半径逐渐减小，在所述射频线圈结构的内部空间形成均匀磁场，n为正整数且n≥2。