并行发射（PTX）技术-8通道射频发射线圈的设计及其在MRI上的应用

论文摘要

磁共振成像系统是数字医疗核心设备中的重要产品,在近20年的时间里得到了快速的发展。其间,人们对磁共振整个系统以及如何改进图像质量已经作了大量的研究,并取得了很多研究成果。一般来说,磁共振系统由几个子系统组成,其中射频子系统在整个成像过程中非常重要。本课题研究的射频发射线圈是其中重要的组成部分,在射频子系统实现其功能的始终都起着重要的作用。近年来磁共振成像系统日益呈现向更高场强发展的趋势。目前,3T磁共振系统已广泛应用于日常的临床诊断,更高场强的磁共振也不断涌现,例如7T系统。此类超高场强MRI带来了许多可预见的优势,然而技术上的难题也随之产生,例如在一些特殊的线圈中RF发射场会产生相消性干涉现象。根据拉莫频率B ,随着场强的增大,频率增高,从而波长变短,当波长达到和人体的尺寸差不多是,会导致图像亮暗不均匀,局部非常的亮,局部非常的暗,图像质量变差。目前,研发工程师正在探索一些相应的方法,来补偿这种B1发射场的空间不均匀。在本论文中,应用并行发射技术,分析设计了一种八通道射频发射线圈,已经在西门子的3T系统中经过了成像测试,结果表明提高了B1发射场的空间不均匀性,图像质量得到了很大的改善。本文重点介绍了八通道射频发射线圈的设计方法及其如何改善B1发射场的空间不均匀性,改善图像质量的。在本文介绍这种新的线圈设计方法之前,讲述了核磁共振成像的基本原理和基本的电磁理论方面的知识,使得后面的分析得到更好的理解。f=γ

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• NOMENCLATURE
• LIST OF TABLES
• LIST OF FIGURES
• 1. Introduction to magnetic resonance imaging
• 1.1 Introduction
• 1.2 Physical principles of nuclear magnetic resonance
• 1.2.1 Property of spin
• 1.2.2 Behavior of nuclei in external magnetic field
• 1.2.3 Effects of a radio frequency pulse
• 1.2.4 Phenomenological relaxation—the Bloch Equations
• 1.3 Hardware of magnetic resonance imaging
• 1.3.1 The main magnet
• 1.3.2 The gradient coils
• 1.3.3 The RF coil
• 1.3.4 The receiver
• 1.4 Basic pulse sequence and imaging method
• 1.4.1 RF pulse sequences
• 1.4.2 Basic imaging methods
• 2. Basic electromagnetic theory
• 2.1 Introduction
• 2.2 Magnetostatic fields in free space
• 2.3 Boundary conditions for magnetostatic fields
• 2.4 Magnetostatic fields in source-free regions
• 2.5 Time-varying electromagnetic fields
• 3. Analysis of RF coils
• 3.1 Brief history of birdcage coils
• 3.2 Surface coil
• 3.3 Phased arrays
• 3.3.1 Introduction
• 3.3.2 Optimizing SNR for a Tree-dimensional volume
• 3.3.3 Switch versus simultaneous arrays
• 3.3.4 Coil interactions and their elimination
• 4. Design of an 8 channel RF coil for parallel transmission
• 4.1 Introduction
• 4.2 concepts of resonance and reciprocity
• 4.3 Equivalent circuit analysis
• 4.3.1 A simple example
• 4.3.2 Highpass birdcage coil
• 4.3.3 Lowpass birdcage coil
• 4.3.4 Hybrid birdcage coil
• 4.4 Design of an 8 channel 3D-segmented RF coil for parallel transmission
• 4.4.1 Introduction
• 4.4.2 Design Methods of the coil
• 4.4.3 Design results of the coil
• 4.4.4 Design conclusion of the coil
• 5. CONCLUSION
• REFERENCES
• 攻读学位期间发表的论文