超低场磁共振研究：双平面有源匀场线圈设计与优化

"超低场磁共振双平面有源匀场线圈设计" 超低场磁共振（Ultra-Low Field Magnetic Resonance，ULF-MR）作为一种新兴的医学成像技术，因其便携性、安全性以及低能耗等特点，近年来受到了广泛关注。在ULF-MR系统中，主磁场的均匀度对于图像质量和信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）至关重要。然而，由于其主磁场强度远低于常规磁共振成像（MRI）设备（通常低于50毫特斯拉，mT），因此对磁场均匀性的要求更为严格。 该文由何为、熊丙权等研究人员发表，他们提出了一种基于目标场法（Objective Field Method）设计的双平面有源匀场线圈方案。这种方法旨在通过生成微小的磁场来校正主磁场的不均匀性，以提升磁场的整体均匀度。他们首先采用正交球谐函数（Orthogonal Spherical Harmonics Functions）对永磁体产生的初始磁场进行展开，以分析其不均匀性。接着，通过目标场法建立匀场线圈电流密度与主磁场球谐展开项之间的数学模型，这允许他们通过求解逆矩阵来确定电流密度分布。最后，利用流函数等值线离散法设计出实际的匀场线圈绕组布局。 实验结果显示，通过这种设计的双平面有源匀场线圈可以显著改善磁场均匀性。例如，在线圈中通以1.4A电流时，原本174.4258ppm（parts per million，百万分之一）的磁场不均匀度降低到了72.3911ppm，证明了该设计的有效性。这种线圈尤其针对Z2-(X2+Y2)/2的磁场扰动进行了优化，这是影响磁场均匀性的一个关键因素。 关键词涵盖了电工理论、超低场磁共振技术、目标场法以及双平面匀场线圈设计，这些都是文章核心内容的关键术语。其中，电工理论提供了设计线圈的基础，而目标场法是解决磁场均匀性问题的关键工具。超低场磁共振的特性使得这一领域对新型线圈设计有特殊需求，双平面有源匀场线圈则是一种创新解决方案，能有效提高成像质量。 这篇论文展示了如何利用先进的数学方法和物理原理来设计适用于ULF-MR系统的高效匀场线圈，这对于推动超低场磁共振技术在医学诊断和其他领域的应用具有重要意义。未来的研究可能会进一步优化这些线圈设计，以实现更高级别的磁场均匀性和更高的成像性能。