一种减小梯度线圈产生的涡流的方法

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1、第%%卷第$期"##$年$月物理学报N,6)%%，M,)$，O?><，"##$’###.F"&#E"##$E%（%#$）EF#$#.#3GHIGJKL/DHG/DMDHG!"##$H;+>)J;8P)/,=)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!一种减小梯度线圈产生的涡流的方法!沈杰宁瑞鹏刘颖李鲠颖（华东师范大学光谱学与波谱学教育部重点实验室，物理系，上海"###$"）（"##%年&月’(日收到；"##%年’’月&日收到修

2、改稿）从原理上分析了减小梯度线圈的半径可以减小其在带抗涡流板磁体中引起的涡流)然后采用目标场方法设计了一组半径缩减的梯度线圈，并用*+,-./0102-定理计算了这个梯度线圈的梯度线性区)最后通过磁共振成像实验证明了原理中分析得出的结论)关键词：梯度线圈，涡流，目标场，流函数!"##：3$$#大一些，待梯度场达到要求后电流再减小，这样就可’A引言以缩短上升E下降沿所占的时间)但是这种方法只能在一定程度上补偿与原梯度场具有相同空间特征的目前，磁共振成像（BCD）技术的发展方向之一涡流磁场（即涡流场的线性项），而

3、对于非线性项则是提高成像速度，以最短的时间获得具有优良分辨不能处理)预加重的另一个缺点是要求梯度功放能率、信噪比和所需特征对比度的图像)在BCD系统提供更大的电流输出，同样会导致整个磁共振成像中，对样品空间定位的过程是通过在成像序列中施系统的成本上升)加频率编码和相位编码的梯度磁场来实现的)理论自屏蔽线圈是在梯度线圈的外面加一组电流方上为了使样品空间位置与核磁共振信号的频率或相向与其相反的线圈，使成像区域的梯度场满足设计位之间有良好的对应关系，要求梯度磁场的空间分需要，而屏蔽线圈以外的区域梯度为零)尽管自屏蔽

4、布及其随时间的变化情况必须是已知的)可是由于线圈具有许多优点，然而其缺点也是非常明显的)首［’］系统中有金属部件，例如：超导磁体外壳、永磁体先，由于屏蔽线圈与主线圈的电流方向相反，要在成极板等)这类部件在梯度磁场（例如矩形波形）的上像区域产生同样的梯度，所需的电流要比非屏蔽线升沿和下降沿的突变过程中，均会在其金属内部产圈大一些，对梯度功放的电流输出要求较高)其次，生涡流)涡流的存在使成像区的实际梯度场变为激由于自屏蔽线圈是由主线圈和屏蔽线圈两组线圈组发梯度磁场和涡流产生磁场的合成，导致上升E下降成，占用了更多

5、的磁极空间（用于病人诊断成像）)实沿拖长)用这样的梯度场进行编码，会使样品空间定际使用中要保证一定的磁极空间，就必须采用更大位线性变差，使系统产生的图像发生畸变和伪影等的主磁体，从而导致磁体制作成本急剧增加)最后，失真现象，而且涡流的影响使得系统很难缩短回波因为它用两组线圈来代替常规的单线圈，其直流电时间)因此，在BCD系统中要想提高成像速度或者阻比较大，所以在成像过程中梯度线圈本身的温升要获得高质量的图像，必须解决好涡流问题)为了比较显著)而对于永磁体系统来说，温度的恒定是获消除或减小涡流的影响，通常采用三

6、种方法：梯度波得高质量图像的前提条件)［"，F］［(］形预加重、自屏蔽梯度线圈和抗涡流板的抗涡流板是由高电阻率材料制成的，可以在一［%］方法)定程度上减小涡流，若在板上刻槽可以进一步阻碍梯度波形预加重是通过电流过驱动的方法来减涡流的形成)但是由于加工工艺的限制，抗涡流板不小涡流所产生的影响的)梯度场的上升E下降沿由于能将主磁体与梯度线圈完全隔离，因此板的边缘（永受到涡流的影响而变缓，若线圈所通电流比需要的磁体的匀场环）附近和覆盖不到的地方涡流仍很大)!通讯联系人)4.50+6：786+9:;8)<=>?)<@

7、?)=>(期沈杰等：一种减小梯度线圈产生的涡流的方法%)($前两种方法虽然在一定程度上减小了涡流的影响，有些效果还不错，但是它们都在其他方面付出了较大的代价!第三种方案虽然能够减小涡流，但是在抗涡流板不能覆盖到的边缘区域涡流仍很大!针对第三种方案，本文提出了一种在带抗涡流板磁体的基础上进一步减小涡流的新方法，即通过减小梯度线圈的半径来减小梯度线圈引起的涡流!"#原理图"测量涡流的脉冲序列!9:为梯度脉冲时间，!+,-./为延时时间带有抗涡流板的永磁体结构如图$所示!;$)<，数据点的分辨率为"#’78!实验结

8、果如表$所示!表$在不同的延时时间下涡流引起的频率偏移数据频偏=78频偏=78频偏=78频偏=78频偏=78频偏=78延时=<"（>’23）"（?’23）#（>’23）#（?’23）$（>’23）$（?’23）)#))$’$(%&"""@$?%)%)#))%&$(%""&""%?"’&)#))’%$’%""&"5(?")@)#))5%$&%&"""("?")))#)$%$&%"$4$%)?$4$图$