磁共振裝置中磁場均勻性要求較高，需要達到ppm量級的變化幅度，研究主動勻場提高磁場均勻度十分必要。傳統磁共振勻場設計針對球諧函式正交基設計多組勻場線圈，存在交叉項的問題。而組裝過程中多組線圈之間的位移也可能引入高階的磁場汙染，直接導致勻場迭代過程十分耗時。此外，數十層球諧函式勻場線圈組也佔用大量的磁體內部空間，不適用於緊湊型的磁體應用。
陣列線圈（也稱“多線圈”）技術利用分佈在圓柱表面上的一組線圈直接產生目標磁場分佈，適用於緊湊型磁共振裝置勻場應用。傳統的陣列線圈組勻場技術研究主要針對超導磁共振裝置，而對於緊湊型的Halbach磁體的陣列線圈尚無相關研究。
近日，中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所研究員楊曉冬課題組與德國弗萊堡大學合作，提出一種基於諧波函式分解的陣列勻場線圈設計理論（Spherical Harmonics Decomposition Method，SHDM），可基於一組陣列線圈設計，適應多種型別的勻場需求。科研人員透過針對一階、三階以及混合的一/二階場的勻場設計，與標準陣列線圈比較，最佳化的陣列線圈效能顯著提升，包括降低功耗、最大電流幅度和總電流。進一步計算表明，線圈的幾何形狀在最佳化中相比標準陣列線圈，結構適應了其最差效能球諧函式場分佈，從而獲取整體更好的勻場能力。
該工作提出了一種直接的不規則陣列線圈最佳化設計理論和方法，在緊湊型磁共振系統中具有應用價值，也可應用於常規磁共振裝置的區域性梯度和勻場線圈設計。
相關研究成果以A Spherical Harmonics Decomposition Method (SHDM) for irregular Matrix Coils design為題，發表在IEEE Transactions on Biomedical Engineering上。
SH(1，-1/0/1)一階陣列線圈的實現。(a)3D列印陣列線圈，（b）R2.5mm球面上SH(1，-1）的場分佈，其中，yoz和xoy平面上的場如b.2-3所示；(c)(d)是SH(1，0)和SH(1，1)場圖及其相應平面場分佈
來源：中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
