1、磁共振成像(NuclearMagneticResonanceimaging，NMRI)是一種斷層成像技術，它通過外部射頻場發(fā)射不同的射頻脈沖序列對生物體內各個組織進行激發(fā)，通過接收探測生物體內產生的核磁共振信號來對體內組織器官的內部生理與化學特征成像。相比其他的一些成像技術，例如X-ray和CT(ComputedTomography)，磁共振成像技術具有很多優(yōu)勢:首先，磁共振成像不需要將人體曝露在電離輻射的環(huán)境下，因此磁共振成像技術更具

2、安全性。其次，磁共振為多參數(shù)成像，能夠提供許多診斷信息。第三，磁共振成像對比度高，可得到詳細的解剖圖譜。第四，磁共振具有對任意層面斷層成像的功能，可以從三維空間上直接觀察人體。第五，磁共振成像不會出現(xiàn)氣體及骨偽影等現(xiàn)象。
　　 工程上實際的電磁場問題是很復雜的，如邊界形狀不規(guī)則，復雜的物質結構，材料性能的非線性以及電磁場的分布性等等。因此，在計算機出現(xiàn)以前人們在實際的設計計算工作過程中，只能采取一些簡化措施，得出近似的解析解，或

3、者用模擬實驗的方法來滿足工程要求的近似結果。電子計算機的出現(xiàn)，給解算復雜的電磁工程技術問題提供了強有力的工具。由于數(shù)字電子計算機具有運算速度快，儲存容量大，計算功能強和準確度高等優(yōu)點，使得計算領域產生了驚人的發(fā)展。20世紀60年代以來，隨著電子計算機技術的發(fā)展，一些電磁場的數(shù)值計算方法發(fā)展起來，并得到廣泛地應用，相對于經典電磁理論而言，數(shù)值方法受邊界形狀的約束大為減少，可以解決各種類型的復雜問題。電磁學問題的數(shù)值求解方法主要分為時域和頻

4、域兩大類。頻域技術主要有矩量法、有限差分方法等，頻域技術發(fā)展得比較早，也比較成熟。時域法主要有時域差分技術。時域法的引入是基于計算效率的考慮，某些問題在時域中討論起來計算量要小。但是，各種數(shù)值計算方法都有優(yōu)缺點:時域有限差分方法(FDTD)適合對非均勻復雜電磁參數(shù)電介質(例如人體)進行有效地分析，但是需要對整個三維空間進行網格化，還要在空間邊緣設定邊界吸收條件，計算時間相對比較久，需要的物理內存也相對比較大。相反，矩量法(MOM)在計算

5、過程中不需要對整個空間網格化，也不許要設定吸收邊界，只需要對有電流分布的區(qū)域進行離散化，計算相對快速，非常適用于對類似射頻線圈這樣的復雜結構進行電磁仿真分析。但同時，MOM不能處理類似人體這樣的復雜介質的負載。而逆方法則是反向考慮問題，由預設理想目標場出發(fā)反演計算得出線圈結構。一個復雜的問題往往難以依靠一種單一方法解決，常需要將多種方法結合起來，互相取長補短，因此混和方法日益受到人們的重視。
　　 為了提高磁共振射頻線圈射頻場的

6、性能，解決射頻線圈與人體組織復雜電磁作用問題，我們提出了以真實人體為基礎建立三維電磁模型的方法。以人體CT斷層掃描圖像為基礎，采用精確的人工分割方式和體繪制三維重建方法，并賦上不同組織相應的電磁參數(shù)，建立真實人體三維電磁模型，作為射頻場FDTD域負載。將建立起來的真實人體三維電磁模型作為線圈負載，優(yōu)化磁共振射頻線圈的射頻場分布。
　　 本本研究的目的在于增強磁共振射頻線圈仿真的真實性，提高射頻線圈設計水平，從而提高線圈的成像質量

7、。充分利用三種方法的長處:矩量法(MOM)在計算復雜結構線圈上電流分布的優(yōu)勢;時域有限差分(FDTD)方法在仿真人體模型等復雜的不均勻電磁介質的優(yōu)勢;逆方法可以模擬理想目標場。通過惠更斯等效面將MOM和FDTD以及逆方法和FDTD有機結合到一起，形成混合射頻線圈設計方法，并提出了一種新的真實人體電磁模型建立方法，融入到混合方法中，充分考慮線圈與真實人體組織之間復雜的電磁相互作用。其中，由MOM和FDTD混合方法設計的原型線圈掃描圖像的信