模拟了一个工作频率为 64 MHz 的低通鸟笼线圈，以显示空载和加载条件下的 B 场。当加载异质人体头部模型时，使用XFdtd 的生物热传感器计算暴露在线圈场中引起的温升。
如论文[1]所述，线圈是一个直径为 27 厘米、长度为 22 厘米、屏蔽直径为 34 厘米的 16 级低通鸟笼线圈，如图 1 所示。本示例只考虑论文中的常规配置，因为其他配置只需对这一基本设计稍作修改即可轻松构建。线圈的几何形状使用XFdtd 的 PrOGrid 项目优化网格划分技术离散化，网格单元大小各不相同。此外，XACT 精确单元技术还用于解决线圈各部分的曲率问题。图 2 显示了部分线圈的 FDTD 网格的 XACT 表示法。高分辨率人体模型将加载到线圈中进行加载模拟。
图 1：带有传统屏蔽罩的低通鸟笼线圈 CAD 图。
图 2：部分线圈几何形状的 PrOGrid 和 XACT 网格。
在鸟笼的每个梯级上都有一个间隙，在这个间隙中添加了相位电压源，其相位与梯级在几何体中的角度位置相匹配。传感器被设置为保存几何体两个平面上的稳态 B 场，模拟以 64 MHz 正弦波作为源信号执行。
图 3 和图 4 分别显示了第一次模拟后，空载线圈的 |B1+| 和 B 场。从图 3 和图 4 中可以看出，通过线圈中心的场显示出良好的对称性。在所有显示场的图中，线圈的输入功率都调整为 1 W，并且设置了比例条，以便更好地显示平面中心的场。
图 3：空载线圈轴向平面上的 |B1+| 显示平衡场分布。
图 4：B 在无负荷线圈的矢状面上。
然后使用Remcom 的 Varipose 软件提取的可见人头模型加载鸟笼，如图 5 的三维视图所示。线圈中头部网格的轴向和矢状平面图见图 6 和图 7。
图 5：装有人头的线圈。
图 6：PrOGrid 网格表示头部轴向平面和线圈的几何形状。
图 7：头部矢状面的 PrOGrid 网格和线圈几何图形。
在对加载线圈进行第二次模拟后，通过加载线圈的|B1+|场和 B 场分别如图 8 和图 9 所示。不出所料，人头的引入会扰乱 |B1+| 场。本文对其他三种端环/屏蔽配置进行了类似的分析，发现传统配置为未加载线圈提供了最大的均匀性，但在加载时均匀性最小。
图 8：加载线圈轴向平面上的 |B1+| 显示受干扰的磁场分布。
图 9：加载线圈矢状面上的 B。
在模拟加载线圈的过程中，热传感器确定了由于鸟笼辐射场的影响而导致的头部温度升高。热分析考虑了组织中耗散功率产生的热量、新陈代谢过程产生的热量以及血液灌注产生的冷量。在图 10 和图 11 中，脸部前部靠近眼睛和鼻子的地方温度上升最快，但在头骨下方靠近大脑的地方也可以看到加热现象。1 W 输入的最大温升很小，暴露 3 分钟后不到 0.05 度。
图 10：鸟笼式线圈在头部矢状面上的温升。
图 11：头部轴向平面上鸟笼线圈的温升。
参考资料
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Wanzhan Liu, Christopher M. Collins, Pamela J. Delp, and Michael B. Smith, "Effects of End-Ring/Shield Configuration on Homogeneity and Signal-to-Noise Ratio in a Birdcage-Type Coil Loaded With a Human Head,"Magnetic Resonance in Medicine,no.51, pp.
