CN100577098C - 用于磁共振成像的盆部射频线圈装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在磁共振成像系统中使用的短裤式盆部射频线圈装置(10)，该盆部射频线圈装置(10)分为前半部分(21)和后半部分(22)，分别塑模，可拆卸式连接。由前半部分(21)的一端与后半部分(22)的一端组成腰部开口(30)，由前半部分(21)的另一端与后半部分(22)的另一端分别组成左腿开口(31)与右腿开口(32)。并且在前半部分(21)与后半部分(22)设置了第一射频线圈组前部线圈(21’)和后部线圈(22’)，在左腿开口(31)和右腿开口(32)处设置了第二射频线圈组左部线圈(31’)和右部线圈(32’)。采用本发明，它们组成相控阵线圈或正交线圈。解决了通常插入式盆部线圈装置在做磁共振成像时给病人带来不适，使用不便的问题，在使用过程中病人无痛苦感。同时，由于根据人体盆部体型，采用多线圈组集中探测的设计方式，使得填充因子大，灵敏度和信噪比高，成像质量好。

Description

用于磁共振成像的盆部射频线圈装置

技术领域

本发明一般涉及磁共振成像系统。具体而言，本发明涉及在磁共振成像系统中使用的盆部射频线圈装置(10)。

背景技术

磁共振成像(MRI)系统采用来自主磁系统的均匀强磁场(称为MRI系统主磁场-B₀)对人体中的氢原子核自旋进行极化。磁极化原子核自旋在人体中产生磁矩i。该磁矩在稳态时指向主磁场方向，如果没有激励扰动则不会产生有用的信息。

通过均匀的射频(RF)磁场(称为激发磁场或B₁磁场)激发磁矩产生核磁共振(NMR)信号，从而获取磁共振成像系统(MRI)数据。射频发射线圈在所需探测的图像区域产生B₁磁场，该射频发射线圈由采用功率放大器的受计算机控制的射频发射器驱动。在激发过程中，原子核自旋系统吸收能量，使磁矩绕着主磁场方向进动。在激发后，进动的磁矩将经历自由感应衰减(FID)，释放其吸收的能量并返回稳态。在自由感应衰减(FID)中，使用放置在人体受激部分附近的接收射频线圈探测核磁共振(NMR)信号。该核磁共振(NMR)信号是处于接收射频线圈中的第二电压(或电流)，该电压(或电流)被人体组织的进动磁矩所诱导。接收射频线圈可以是发射线圈本身也可以是只接收射频信号的独立线圈。通过集成在主磁场系统中的梯度线圈产生附加脉冲梯度磁场，选择性地激发所需要位置的体素内的原子核，并可以对信号进行频率编码和相位编码，从而确定其空间坐标，最终经过傅立叶变换，建立一幅完整的磁共振成像。

在磁共振成像系统(MRI)中，发射线圈和接受线圈所产生的磁场的均匀性是获得高质量图像的一个关键因素。在标准的磁共振成像系统中，对于发射通常采用整体射频线圈取得最佳激发场均匀性。整体射频线圈是系统中最大的射频线圈。但是，如果同时使用较大的线圈接收，则会产生较低的信噪比(SNR)，这主要是因为这样的线圈与成像的信号发生组织距离较远。因为在磁共振成像系统(MRI)中最重要的是高信噪比(SNR)，所以采用专用线圈进行射频接收以提高所需探测部分的信噪比(SNR)。但是，由于人体各个生理部位的形状各不相同，又十分不规则，而且尺寸大小也差别很大，所以如何根据人体各个部位的生理结构特点，巧妙地布置线圈电路，从而获得较为均匀的磁场分布和较大的探测灵敏度一直是国际上线圈设计人员的最大任务。

在实用中，设计较佳的专用射频线圈应当具有下列功能：高信噪比(SNR)、好的均匀性，谐振电路的高空载质量因子(Q)。此外，盆部射频线圈装置(10)必需设计成适于病人操作并具有舒适度，而且在病人与射频电子设备之间提供保护屏障。一种提高信噪比的方法是正交接收。在这种方法中，由覆盖所需探测的相同区域的两个互相独立的线圈探测两个信号。采用正交接收的射频信号信噪比是采用单个线性线圈情况时的

倍。另外一种提高信噪比的方法是相控阵线圈技术。为了对一个较大的区域进行成像，如果使用单个较大的线圈，线圈所覆盖的所有区域的噪声均进入线圈，因此信噪比差。如果使用相控阵技术，使用多个独立的小线圈一起覆盖此区域，由于只有临近线圈的很小区域的噪声才能进入线圈，因此能够有效地提高信噪比。

盆部线圈装置在临床磁共振成像中有着重要的应用价值，可用于诊断位于人体盆腔内的器官、例如男性的前列腺和女性的子宫、卵巢等生理部位的病变。目前盆部磁共振成像主要有两种方式，一种方式是使用体线圈进行盆部成像，但是由于用体线圈进行接收，接收时与成像的信号组织距离较远，填充因子较小，因此通常成像时信噪比较低。

另一种方式是使用专用插入式射频线圈，在使用时将线圈插入人体内部(如直肠，女性阴部等)，这将导致病人感觉非常不适。而且，在使用过程中需要严格消毒，并要对病人进行洗肠等处理，过程复杂。此外，除非对病人进行麻醉处理，否则很难保持待成像区域长时间静止不动，同时由于这种插入式线圈的可观察范围较小，不便于诊断时的成像。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本发明设计了一种专用的盆部射频线圈装置(10)。

本发明的第一个方案是提出一种用于人体盆部器官磁共振成像(MRI)的盆部射频线圈装置，具有壳体支撑部分与线圈电路部分，将短裤式盆部射频线圈装置分为紧贴人体腹部的前半部分和对应人体臀部的后半部分，分别塑模，可拆卸式连接。在前半部分的上端与后半部分的上端有腰部开口，在前半部分的左下端与后半部分的左下端形成左腿开口，在前半部分的右下端和后半部分的右下端形成右腿开口。盆部射频线圈装置设置两组线圈电路，第一组线圈电路由两个环形线圈组成，两个环形线圈分别设置在前半部分和所述后半部分；第二组线圈电路由另两个环形线圈组成，该第二组线圈电路的两个环形线圈分别设置在左腿开口和右腿开口处。这些射频线圈电路可以组合形成正交线圈，相控阵线圈，或者SENSE线圈。

本发明的另一个方案是提出一种用于人体盆部的磁共振成像系统(MRI)盆部射频线圈装置，具有壳体支撑部分与线圈电路部分，盆部射频线圈装置为短裤型，将短裤式盆部射频线圈装置分为紧贴人体腹部的前半部分和对应人体臀部的后半部分，整体塑模。在前半部分的上端与后半部分的上端有腰部开口，在前半部分的左下端与后半部分的左下端形成左腿开口，在前半部分的右下端和后半部分的右下端形成右腿开口。并且分别在前半部分，后半部分，左腿开口处和右腿开口处设置两组线圈电路。第一组线圈电路由两个环形线圈组成，两个环形线圈分别设置在前半部分和所述后半部分；第二组线圈电路由另两个环形线圈组成，该第二组线圈电路的两个环形线圈分别设置在左腿开口和右腿开口处。盆部射频线圈装置设置两组线圈电路，第一组线圈电路由两个环形线圈组成，两个环形线圈分别设置在所述前半部分和所述后半部分；第二组线圈电路由另两个环形线圈组成，该第二组线圈电路的两个环形线圈分别设置在所述左腿开口和所述右腿开口处。

这种盆部射频线圈装置采用短裤式结构设计，解决了现有专用线圈使用不便，给病人带来不适的问题。同时，由于根据人体盆部体型，采用多个线圈组集中探测的设计方式，使得填充因子大，信噪比高，成像质量好。

附图说明

图1是根据本发明的盆部射频线圈装置(10)装置透视图。

图2是根据本发明的盆部射频线圈装置(10)前半部分(21)的透视图。

图3是根据本发明的盆部射频线圈装置(10)后半部分(22)的透视图。

图4是根据本发明的盆部射频线圈装置(10)的第一组射频线圈的空间布局及所产生磁场的示意图。

图5是根据本发明的盆部射频线圈装置(10)的第二组射频线圈的空间布局及所产生磁场的示意图。

具体实施方式

参考图1，图1是根据本发明的盆部射频线圈装置(10)透视图，在图1中，MRI盆部射频线圈装置(10)由互相独立的前半部分(21)和后半部分(22)组成。前半部分(21)按照人体腰胯部位前部体型设计，形状根据人体腹部的形状向外适当鼓出，在使用时紧贴人体腹部，后半部分(22)按照人体腰胯部位后部设计，在使用时紧贴人体臀部。由于使用时后半部分(22)放置在磁共振成像系统的病台上，所以后半部分(22)与病台接触的一面设计为设计为平面。由前半部分(21)的上端与后半部分(22)的上端围成腰部开口(30)，腰部开口(30)依据人体腰部尺寸设计，在使用时可以将病人的腰部套在其中。前半部分(21)的左下端与后半部分(22)的左下端围成左腿开口(31)，前半部分(21)的右下端与后半部分(22)的右下端围成右腿开口(32)，病人的左腿和右腿分别从左腿开口(31)和右腿开口(32)伸出。在使用时，将线圈后半部分(22)放置在磁共振成像设备的病台上，病人躺下后，其臀部贴在后半部分(22)上，然后将前半部分(21)盖在后半部分(22)上，将两部分用卡扣的方式连接在一起，这样就将前半部分(21)和后半部分(22)接合而成为整个盆部射频线圈装置(10)，即将线圈电路形成能够工作的完整回路而可以进行磁共振成像。可以理解，所述卡扣方式可以用各种不同的连接方案替换，比如是铰链连接、拉链连接等。

参考图2和图3，图2和图3是盆部射频线圈装置(10)的前半部分(21)和后半部分(22)的单独透视图。前半部分(21)和后半部分(22)又分别分为外壳和内壳，线圈电路就贴敷在前半部分(21)和后半部分(22)的内壳上，外壳用无磁性的螺丝和内壳固定在一起，从而起到保护电路和美观的作用。在前半部分(21)和后半部分(22)的左腿开口(31)与右腿开口(32)之间的裆部位置，分别设置有一组弹簧接线柱(41，51)；在前半部分(21)的左侧与右侧，分别设置有弹簧接线柱(42，43)；在后半部分(22)的左侧与右侧，也分别设置有弹簧接线柱(52，53)。上述前半部分(21)的弹簧接线柱(41，42，43)和后半部分(22)的弹簧接线柱(51，52，53)一一对应，当前半部分(21)和后半部分(22)利用卡扣的方式紧密结合在一起时，它们能够把贴敷在前半部分(21)和后半部分(22)的内壳上的线圈电路连接起来从而组成各自完整的回路。

在本实施例中，线圈电路采用的是4个环形线圈所形成的相控阵线圈组。其中一个环形线圈，即前部线圈(21’)贴敷在前半部分(21)的内壳上，靠近下腹部的位置。另外一个环形线圈，即后部线圈(22’)贴敷在后半部分(22)的内壳上，靠近下臀部。这两个线圈组成第一线圈组。图4是第一线圈组的布线和所产生磁场效果示意图。这里将这两个环形线圈从线圈的结构中分离出来表示以便理解。为了简化，这里将前部线圈(21’)和后部线圈(22’)设置为平行放置。如果定义人体平躺时，面朝的方向(即向上的方向)是X方向，向左的方向是Y方向，头朝向的方向是Z方向，系统主磁场B₀沿Z方向。则两个环形线圈所在的平面为YZ平面，它们所组成的第一线圈组主要接受X方向的交变磁场信号，这一点可以从图4中清晰地看出来。图4中画出了这个第一线圈组在通过两个环形线圈圆心的XZ平面上所产生的磁场的大小和方向。从图4可以看出，在这两个线圈所覆盖的区域内，磁场基本上都沿X方向排列，而且磁场的大小也基本一致。这就意味着两个环形线圈所组成的第一组线圈对所覆盖的区域的不同位置的人体组织所发出的核磁共振信号有着相同的接收灵敏度，即所成的MRI图像均匀。本领域的普通技术人员可以理解，可以将图4中设置第一射频线圈组的方案替换为将上述的前部线圈(21’)及后部线圈(22’)连接成为一个8字形的马鞍型线圈，或者将前部线圈(21’)和后部线圈(22’)进行适当的交叠，这样都可以消除互感，利于成像质量的提高。

上述4个环形线圈中的另外两个，即左部线圈(31’)和右部线圈(32’)设置在左腿开口(31)和右腿开口(32)处。其中左部线圈(31’)从盆部射频线圈装置(10)的前半部分(21)的左侧接线柱开始，沿前半部分(21)的内壳表面向右下方向走线，并从位于裆部的接线柱(41，51)通到盆部射频线圈装置(10)的后半部分(22)，然后沿后半部分(22)的内壳表面向左上部分走线，最终回到前半部分(21)的左侧接线柱(42，52)，从而形成一个环绕左腿根部的回路。右部线圈(32’)从盆部射频线圈装置(10)的前半部分(21)的右侧接线柱开始，沿前半部分(21)的内壳表面向左下方向走线，并从位于裆部的接线柱(41，51)通到盆部射频线圈装置(10)的后半部分(22)，然后沿后半部分(22)的内壳表面向右上部分走线，最终回到前半部分(21)的右侧接线柱(43，53)，从而完成一个环绕右腿根部的回路。这两个环形线圈(31’和32’)的空间布局表示在图5当中，这里将这两个环形线圈从盆部射频线圈装置(10)的结构中分离出来表示以便理解。按照上述坐标轴的定义，两个环形线圈(31’和32’)所组成的第二线圈组主要接受Y方向的交变磁场信号，这一点可以从图5中清晰地看出来。图5画出了第二线圈组在通过两个环形线圈圆心的YZ平面上所产生的磁场的大小和方向。从图4可以看出，在靠近两个环形线圈的交接区域，即在人体的下腹部，磁场基本上都沿Y方向排列，而且此处的磁场强度最强，而这里正是男性的前列腺、女性的子宫、卵巢等易发病的重要器官所在的位置，而远离这些位置的磁场强度就变得十分微弱。这也就是说，这种布线方式下的线圈对这些器官有很高的探测灵敏度，而又不被其它器官所产生的噪声所干扰。本领域的普通技术人员可以理解，可以将图5中设置的第二组射频线圈的方案替换为将上述的左部线圈(31’)及右部线圈(32’)连接成为一个8字形的马鞍型线圈，或者将左部线圈(31’)和右部线圈(32’)进行适当的交叠，这样都可以消除互感，利于成像质量的提高。

综上所述，第一组线圈能够均匀地探测位于下腹部的前列腺、子宫等器官产生的X方向的NMR交变磁场信号，而第二组线圈对这些器官产生的Y方向的NMR交变磁场信号特别敏感，从而它们能够协同工作，高效地探测所需信号，同时避免引入不必要的噪声，提高信噪比，以保证能够获得清晰均匀的磁共振影像

本发明的另一个方案是将短裤式盆部射频线圈装置(10)整体塑模或装配。这时，类似地，将两个射频线圈组装配在整体塑模或装配的盆部射频线圈装置(10)中。这个方案同样可以在所需成像位置产生较佳的均匀磁场，增加病人在测试时的舒适度并提高信噪比。

虽然这里引用特定的实施例及其应用描述了本文所揭示的发明，但是本领域普通技术人员可对这些实施例做出各种修正与变化而不背离如权利要求所提出的本发明的范围。

Claims (6)

1.一种用于人体盆部器官磁共振成像(MRI)的盆部射频线圈装置(10)，具有壳体支撑部分与线圈电路部分，其特征在于，所述盆部射频线圈装置(10)为短裤形，包括：

前半部分(21)与后半部分(22)；且

所述前半部分(21)与所述后半部分(22)分别塑模，可拆卸连接；其中所述前半部分(21)的上端与所述后半部分(22)的上端组成的腰部开口(30)；所述前半部分(21)的左下端与所述后半部分(22)的左下端组成的左腿开口(31)；

所述前半部分(21)的右下端与所述后半部分(22)的右下端组成的右腿开口(32)；

所述盆部射频线圈装置(10)设置两组线圈电路，第一组线圈电路由两个环形线圈(21’和22’)组成，两个环形线圈分别设置在所述前半部分(21)和所述后半部分(22)；第二组线圈电路由另两个环形线圈(31’和32’)组成，该第二组线圈电路的两个环形线圈分别设置在所述左腿开口(31)和所述右腿开口(32)处。

2.如权利要求1所述的盆部射频线圈装置(10)，其特征在于：盆部射频线圈装置(10)的所述两组线圈电路各由一个8字形马鞍线圈组成，第一个8字形马鞍线圈的两个环分别设置在盆部射频线圈装置(10)的前半部分(21)和后半部分(22)上，交叉点在所述左腿开口(31)和所述右腿开口(32)之间的裆部连接处；第二个8字形马鞍线圈的两个环分别设置在所述左腿开口(31)和所述右腿开口(32)处，交叉点在所述左腿开口(31)和所述右腿开口(32)之间的裆部连接处。

3.如权利要求1所述的盆部射频线圈装置(10)，其特征在于，所述前半部分(21)与所述后半部分(22)是卡口连接的。

4.如权利要求1所述的盆部射频线圈装置(10)，其特征在于，所述前半部分(21)与所述后半部分(22)是铰链连接的。

5.如权利要求1所述的盆部射频线圈装置(10)，其特征在于，所述前半部分(21)与所述后半部分(22)是拉链连接的。

6.一种用于人体盆部的磁共振成像系统(MRI)盆部射频线圈装置(10)，具有壳体支撑部分与线圈电路部分，其特征在于，所述盆部射频线圈装置(10)为短裤型，包括：

前半部分(21)，后半部分(22)；

且所述前半部分(21)与所述后半部分(22)整体塑模；

所述前半部分(21)的上端与所述后半部分(22)的上端组成的腰部开口(30)；

所述前半部分(21)的左下端与所述后半部分(22)的左下端组成的左腿开口(31)；

所述前半部分(21)的右下端与所述后半部分(22)的右下端组成的右腿开口(32)；

所述盆部射频线圈装置(10)设置两组线圈电路，第一组线圈电路由两个环形线圈(21’和22’)组成，两个环形线圈分别设置在所述前半部分(21)和所述后半部分(22)；第二组线圈电路由另两个环形线圈(31’和32’)组成，该第二组线圈电路的两个环形线圈分别设置在所述左腿开口(31)和所述右腿开口(32)处。

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