64 MHz バードケージコイルにおける温度上昇シミュレーション

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64 MHz で動作するように設計されたローパスバードケージコイルは、アンロード状態とロード条件の両方で B フィールドを表示するようにシミュレートされています。異種人体頭部モデルを搭載した場合、コイルの電界暴露による温度上昇は、XFdtd の生体熱センサを用いて計算される。

紙 [1] に記載されているように、コイルは、図1に示すように、直径27センチ、長さ22センチ、およびシールド直径34の16段、ローパスバードケージコイルです。この例は、他の構成は、この基本的な設計にわずかな変更で容易に構築されているので、紙からの従来の構成のみを考慮します。コイルのジオメトリは、XFdtd の PrOGrid プロジェクトで最適化されたグリッディングを使用して、セルサイズを変えて離散化します。さらに、XACT の正確なセル技術を使用して、コイルのすべての部分の曲率を解決します。図2は、コイルの一部に対する FDTD メッシュの XACT 表現を示しています。負荷の高いシミュレーションのために、高分解能人体モデルがコイルにロードされます。

図 1: 従来のシールドを使用したローパスバードケージコイルの CAD 表現

図 2: コイルジオメトリの一部の PrOGrid と XACT メッシュ

鳥かごの各段には、幾何学のラングの角度位置に一致する位相でフェイズ電圧源が追加されるギャップが存在する。センサーは、ジオメトリの2つの平面に定常状態の B フィールドを保存するように設定され、シミュレーションはソース信号として 64 MHz の正弦波で実行されます。

最初のシミュレーションに続いて、アンロードされたコイルを使用して、|B1 + |そして B フィールドはそれぞれ図3と4に示すように表示されます。図3および4に見ることができるように、コイルの中心を通るフィールドは、所望されるように良好な対称性を示す。フィールドを表示するすべての図形について、コイルへの入力電力が 1 W に調整され、平面の中心のフィールドをよりよく視覚化するようにスケールバーが設定されています。

図 3: |B1 + |負荷磁場分布を示すアンロードコイルの軸面について

図 4: アンロードコイルの矢状面上の B

Remcom の Varipose ソフトウェアによって抽出された目に見える人間の頭部のモデルは、図5の3D ビューに示すように、バードケージをロードするために使用します。コイル内のヘッドの得られたメッシュの軸方向および矢状の平面ビューは、図6および7に見られる。

図 5: 人間の頭部を搭載したコイル

図 6: ヘッドとコイル形状の軸面の PrOGrid メッシュ表現

図 7: 頭部とコイル形状の矢状面の PrOGrid メッシュ表現

2番目のシミュレーションに続いて、ロードされたコイルを使用して、|B1 + |そして、ロードされたコイルを通る B フィールドは、それぞれ図8および9に示される。予想通り、人間の頭部の導入は、|B1 + |フィールド。このペーパーでは、他の3つのエンドリング/シールド構成について同様の分析を行い、従来の構成では、アンロードされたコイルに対して最も均質性がありますが、ロード時の均質性は最も少なくなります。

図 8: |B1 + |負荷されたコイルの軸面上に乱れた電界分布を示す。

図 9: ロードされたコイルの矢状面上の B。図 9: ロードされたコイルの矢状面上の B。

ロードされたコイルのシミュレーション中に、熱センサーは、鳥かごからの放射フィールドの影響により、ヘッド内の温度の上昇を決定しました。熱分析は、組織内の放散された電力からの加熱、代謝プロセスからの加熱、および血液灌流からの冷却を考慮します。図10と11では、目と鼻の近くの顔の前で温度が最も高くなりましたが、脳の近くの頭蓋骨の下でも加熱を見ることができます。1 W 入力の最高温度上昇は非常に小さく、3分の暴露の後、0.05 度未満です。

図 10: 頭部の矢状面におけるバードケージコイルからの温度上昇

図 11: ヘッドの軸面におけるバードケージコイルからの温度上昇。

参照

  1. Wanzhan 劉、クリストファー・コリンズ、パメラ・ J ・・デルプ、マイケル・ B ・スミス「ヒト頭部を装荷したバードケージ型コイルの均質性と sn 比に及ぼすエンドリング/シールド構成の影響」 医学における磁気共鳴, n. 51、217-221、2004。