在磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）系统中，图像的质量直接与主磁场强度相关，主磁场强度越大，图像质量越好。出于安全考虑，目前一般使用的是1.5—3 T的系统，而这种依托于超导材料的设备制造和维护成本非常高。相对而言，低场系统的成本大大降低了，但这是以牺牲图像质量为代价的。
在成像系统中，一个高性能的射频线圈可以减小图像分辨率的损失。因此，相控阵列线圈技术是实现磁共振并行成像的重要手段，它不仅能提高成像速度，还能提高图像信噪比，目前在高场和超高场的系统中都已得到广泛应用，但是在低场中相关研究很少。这是因为高场和超高场设备的主磁场大多是水平场系统，中低场设备则大多为垂直场系统。由于主磁场的差异，在高场中使用的相控阵列线圈不能直接在低场设备上使用，否则会导致图像亮暗不一。而相对水平场而言，垂直场的相控阵列线圈设计更困难。因此，为了提高现有低场磁共振设备的性能，苏州医工所磁共振课题组近期研究出了适用于低场磁共振成像系统的高信噪比相控阵列线圈。
该线圈综合考虑了接收线圈中影响信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR)的因素：线圈的通道数、线圈的几何结构、布局等等，建立了SNR的等效计算模型。基于已有的0.5T 磁共振系统，为了获得图像更高的信噪比和均匀性，优化设计了一个四通道的接收线圈，并进行了实物制作与水模成像实验。该实验结果与超导通用的四通道布局线圈进行了对比，发现SNR值和图像的均匀性都有了很大的提高。同时，实验与仿真结果一致，验证了SNR等效计算模型的正确性。
不一样的成像感兴趣区域、目标函数、尺寸参数限制条件，都会产生不一样的优化线圈，可根据不同的应用来进行相应的优化设计，但该SNR等效计算模型通用于任意形状、任意通道数的线圈计算。
该成果得到中国科学院科研装备研制项目（磁共振关节成像系统及其显影剂的开发）的支持，相关工作已经发表在《Applied Magnetic Resonance》（(2016) 47:1147–1158），题为“Design and optimization of a four-channel received coil for vertical-field MRI”。
http://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s00723-016-0822-4.pdf
这种经过优化设计后的多通道线圈非常适用于垂直场磁共振系统，提高了现有系统的性能。我国国产的磁共振成像设备大多数为低场永磁设备，低场MRI的研发, 对提高国产磁共振成像设备的技术水平具有重要的现实意义。
图1 四通道接收线圈在xoy平面上SNR分布的仿真结果：(a)优化前；(b)优化后。
图2 四通道接收线圈在坐标轴上SNR分布的仿真结果：(a)x轴上；(b)y轴上；(c)z轴上。
图3 四通道接收线圈水模成像结果：(a)优化前的线圈；(b)优化后的线圈。
图4 中心区域的信噪比分布：(a)垂直线上；(b)水平线上。
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