[发明专利]磁共振射频线圈设计方法、装置、设备及可读存储介质

说明书

本发明公开了一种磁共振射频线圈设计方法、装置、设备及可读存储介质，属于磁共振成像技术领域。该方法包括：基于磁共振系统的主磁场方向及成像目标的设计要求，构建目标线圈的初始几何模型，并基于所述初始几何模型获取所述目标线圈的结构参数；基于COMSOL多物理场仿真软件和所述结构参数，对所述目标线圈进行仿真，以得到所述目标线圈的性能参数；获取所述成像目标对应的约束条件，并基于MATLAB科学计算分析软件、所述结构参数、所述性能参数和所述约束条件，对所述结构参数进行优化，以得到所述目标线圈的目标结构参数。本发明通过COMSOL软件和MATLAB软件联合仿真对线圈进行优化设计，旨在实现提升线圈优化效率。

技术领域

本发明涉及磁共振成像领域，尤其涉及磁共振射频线圈设计方法、装置、设备及可读存储介质。

背景技术

磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，简称MRI）有高分辨率、无电离辐射、多参数成像等优点，广泛应用于医学临床检查中。射频线圈（RF线圈）是磁共振成像扫描仪（MRI扫描仪）的关键部件，是获得具有高信号强度和良好的信噪比的图像的重要一环。良好的RF线圈在成像区域内能均匀地接收MRI信号，即线圈的B₁磁场在ROI内应是空间均匀分布的。同时为提高磁共振图像的信噪比，改善薄层扫描、高分辨扫描及低场机的图像质量，多通道射频线圈是主要的基础磁共振线圈模型。

为得到最佳的线圈结构，通常使用电磁仿真软件如HFSS、CST、FEKO、COMSOL等，对线圈三维模型进行B₁射频磁场仿真，利用有限元数值分析方法计算感兴趣区内线圈的电磁场分布，优化结构得到空间均匀的B₁磁场。

然而，电磁场仿真软件虽然可以模拟感兴趣区域内的射频磁场分布，但是优化能力较弱，限制了其在工程优化设计中的应用，具体表现为速度慢、耗时长、工作量大、寻优效果差等。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种磁共振射频线圈设计方法、装置、设备及可读存储介质，旨在解决现有线圈优化方法效率低下的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种磁共振射频线圈设计方法，所述磁共振射频线圈设计方法包括以下步骤：

基于磁共振系统的主磁场方向及成像目标的设计要求，构建目标线圈的初始几何模型，并基于所述初始几何模型获取所述目标线圈的结构参数；

基于COMSOL多物理场仿真软件和所述结构参数，对所述目标线圈进行仿真，以得到所述目标线圈的性能参数；

获取所述成像目标对应的约束条件，并基于MATLAB科学计算分析软件、所述结构参数、所述性能参数和所述约束条件，对所述结构参数进行优化，以得到所述目标线圈的目标结构参数。

可选地，所述基于MATLAB科学计算分析软件、所述结构参数、所述性能参数和所述约束条件，对所述结构参数进行优化，以得到所述目标线圈的目标结构参数的步骤包括：

根据所述结构参数，设定种群规模、空间维度，并将所述结构参数分别对应空间维度中的每个粒子；

基于所述MATLAB科学计算分析软件、所述结构参数、所述性能参数、所述种群规模、所述空间维度和所述约束条件，通过粒子群算法对所述结构参数进行优化，以得到所述目标线圈的目标结构参数。

可选地，所述约束条件包括结构约束条件和性能约束条件，所述基于所述MATLAB科学计算分析软件、所述结构参数、所述性能参数、所述种群规模、所述空间维度和所述约束条件，通过粒子群算法对所述结构参数进行优化，以得到所述目标线圈的目标结构参数的步骤包括：

基于所述MATLAB科学计算分析软件、所述结构参数、所述性能参数，确定所述每个粒子的粒子位置，并获取所述每个粒子的预设位置范围；

根据所述每个粒子的粒子位置，通过适应度函数计算所述每个粒子的适应度值；