CN101036578A

CN101036578A - 用于水平场磁共振成像的乳房射频线圈装置

Info

Publication number: CN101036578A
Application number: CN 200610024688
Authority: CN
Inventors: 王杰
Original assignee: FUDAN CHENGUANG SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd SHANGHAI
Current assignee: Shanghai Chenguang Medical Technologies Co ltd
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2026-03-15
Also published as: CN100469309C

Abstract

本发明涉及一种乳房射频线圈装置，尤其涉及一种水平场四线圈射频线圈装置。本发明提供一种乳房射频线圈装置，其包括：支撑外壳，所述外壳包括底面和罩面，所述底面上有两个左右对称的凸起球面，所述罩面罩住所述球面之上；以及两组线圈，所述两组线圈位于支撑外壳之内，每组线圈包括一个环形线圈和一个八字形线圈，所述环形线圈套在所述球面上，所述八字形线圈以交叉点为顶点相向翻折，形成马鞍形线圈，所述马鞍形线圈套设在所述球面上，所述马鞍形线圈的底部向外翻起，形成翻边，所述翻边贴在所述底面上。本发明具有均匀性良好、信噪比高、探测灵敏度高等优点。

Description

用于水平场磁共振成像的乳房射频线圈装置

技术领域

本发明涉及一种在磁共振成像系统中使用的乳房射频线圈装置，尤其涉及一种水平场四线圈乳房射频线圈装置。

背景技术

磁共振成像(MRI)，是继CT之后医学影像诊断技术的又一重大进展。它的基本原理来自于1946年美国学者Bloch和Purcell的发现，在外磁场的作用下，某些绕主磁场(外磁场)进动的自旋的质子(包括人体中的氢质子)在短暂的射频电波作用下，进动角增大，当射频电波停止后，那些质子又会逐渐恢复到原来的状态，并同时释放与激励波频率相同的射频信号，这一物理现象被称为核磁共振。磁共振成像技术便是利用这一原理，通过在主磁场中附加一个脉冲梯度磁场，选择性地激发所需要位置的人体内的原子核，然后接收原子核产生的核磁共振信号，最后在计算机中进行傅立叶变换，对这些信号进行频率编码和相位编码，从而建立一幅完整的磁共振图像。

磁共振成像装置包括射频发射线圈以及接收射频线圈，分别用于产生脉冲梯度磁场以及接收原子核产生的核磁共振信号，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。在磁共振成像系统中，发射线圈所产生的磁场均匀性好以及接收线圈所接收的信号信噪比(SNR)高是获得高质量图像的关键因素。提高信噪比的方法有两种，一种为正交接收，另一种为相控阵线圈技术，后者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。但是当发射和接收线圈为同一线圈时，使用相控阵线圈会存在一个问题，即很难保证线圈所产生的磁场的均匀性，这个问题尤其体现在用于对人体各部位进行探测的磁共振成像仪上。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。

磁共振成像对软组织的高灵敏度特性使其在检查乳腺疾病方面具有先天优势，Radboud大学医学中心的Mark J.Stoutjesdijk医学博士发现，使用磁共振检查乳腺癌，比使用传统的乳腺检测的手段-X射线透视有更高的准确率。同时，MRI无放射线，因此也就没有CT和X线检查均存在的电离辐射对人体组织细胞的损害。此外，用MRI方法检查乳腺癌，可避免其他传统检测手段中侵犯患者隐私的问题。因此，磁共振成像可以说是乳腺癌检测的理想手段。

现有的磁共振成像仪采用的磁共振乳房线圈通常为四个环形线圈设计，即两个靠近人体乳房下边缘的两个较大的环形线圈和靠近乳头的两个较小的环形线圈组成，这样便会出现上面提到的问题，即由于较小的环形线圈的灵敏度较高，而较大的环形线圈的灵敏度较低，因此图像不均匀；同时，由于大环形线圈和小环形线圈将产生互感，从而降低了图像的信噪比。

发明内容

本发明提供一种用于水平场磁共振成像的乳房射频线圈装置，其包括：

支撑外壳，所述外壳包括底面和罩面，所述底面上有两个左右对称的凸起球面，所述罩面罩住所述球面；

以及两组线圈，所述两组线圈位于支撑外壳之内，每组线圈包括一个环形线圈和一个八字形线圈，所述环形线圈套在所述球面上，所述八字形线圈以交叉点为顶点相向翻折，形成马鞍形线圈，所述马鞍形线圈套设在所述球面上，所述马鞍形线圈的底部向外翻起，形成翻边，所述翻边贴在所述底面上。

在上述的线圈装置中，所述马鞍形线圈的两个翻边的中垂线所在的直线与两个球面的球心的连线所在的直线的夹角不超过45度。

在上述的线圈装置中，所述马鞍形线圈的交叉点与所述球面的最高点的距离不超过所述球面所在的球体的长半轴的40％。

在上述的线圈装置中，所述环形线圈的中心到所述底面的距离为所述球面的最高点到所述底面的距离的0.2倍到0.8倍。

在上述的线圈装置中，所述球面是半球面。

在上述的线圈装置中，所述环形线圈是匝数等于1的螺线管。

在上述的线圈装置中，所述环形线圈是匝数等于2的螺线管。

在上述的线圈装置中，所述两个马鞍形线圈的翻边相互交叠，使得两个马鞍形线圈之间的互感系数小于0.3。

在上述的线圈装置中，所述两组马鞍形线圈和环形线圈相互交叠，使得四个线圈任意两个之间的互感系数小于0.3。

本发明的优点在于：

a)线圈所产生的磁场具有良好的均匀性，从而保证了磁共振图像的均匀。

b)线圈之间的互感趋于零，使其接收的信号具有较高的信噪比。

c)线圈可分别探测水平场磁共振系统中垂直于人体平面沿上下方向的磁共振信号和平行于人体平面沿左右方向的磁共振信号，从而使得装置具有较高的探测灵敏度。

d)支撑外壳的凹面设计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。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：

图1为本发明的内部示意图；

图2为本发明的外部示意图；

图3为本发明的两组线圈在理想状态下的空间布局；

图4是本发明的一个较佳实施例的线圈空间布局示意图；

图5是本发明的另一个较佳实施例的线圈空间布局示意图；

图6是由本发明的一个实施例得到的在图3的XZ平面上的磁场强度空间分布图；

图7是由本发明的一个实施例得到的在图3的YZ平面上的磁场强度空间分布图。

具体实施方式

请同时参见图1和图2，图1为本发明的内部示意图，图2为本发明的线圈外部示意图。如图所示，本发明包括支撑外壳1以及位于支撑外壳之内的两组线圈2和3。支撑外壳1，包括底面13和罩面14。底面13为有一定曲率的凹面，以符合人体胸部的轮廓特征。底面13上有两个左右对称的曲率半径更小的球面，在本实施例中体现为两个半球面11和12，罩面14罩在半球面11和12之上。现描述线圈2和3，因其构成基本相同，遂以线圈2为例。线圈2包括一个环形线圈21和一个八字形线圈22，环形线圈21套在半球面12上，八字形线圈22以交叉点c为顶点相向翻折，形成马鞍形线圈22，马鞍形线圈22套设在半球面12上，马鞍形线圈22的底部向外翻起，形成翻边，贴在底面13上。环形线圈21为单圈螺线管，马鞍形线圈22本质为岔开一定角度的双圈螺线管的变形，螺线管可由多段铜皮或铜管与多个电容串联而成。

现请参见图3，图3示出本发明的两组线圈在理想状态下的空间布局示意。如图所示，马鞍形线圈21的交叉点c与半球面11的最高点重合，其翻边a和b的中垂线所在的直线与x轴(即半球面11和12的球心所在的直线)平行。同时，环形线圈21所在的平面平行于XY平面，其到马鞍形线圈22的交叉点c的距离为底面13到其交叉点的距离的0.67倍，这一个位置所产生的磁场均匀性较佳，从而图像比较均匀。

在实际使用过程中，应将系统的主磁场方向沿图3中的Y方向，人体也沿Y方向趴在本装置上，将双乳置于半球面11和12内里面，送入磁共振腔体进行磁共振成像扫描。接着，在磁共振系统环境内，将马鞍形线圈21和环形线圈22的谐振频率均调节到此线圈装置所使用的磁共振系统的主频率附近。

根据磁共振成像的知识可知，只在X方向和Z方向存在磁共振射频信号。当环形线圈21所在的平面平行于XY平面时，则其所产生的磁场方向主要沿Z方向，则根据天线的互易原理，这个环形线圈可以有效地探测Z方向的磁共振射频信号。当马鞍形线圈22的两个下边缘中心之间的连线ab与两个半球面11和12的球心所形成的直线平行，即平行于X方向，则马鞍形线圈所产生的磁场方向主要沿X方向，根据天线的互易原理，则马鞍形线圈可以有效地探测X方向的磁共振信号。如上所述，本发明对于线圈的设计既保证了线圈所产生的磁场方向(即X方向和Z方向)与主磁场(即Y方向)垂直，从而能够有效地探测两个方向上磁共振射频信号，又保证了环形线圈21所产生的磁场方向与马鞍形线圈22所产生的磁场方向在感兴趣的半球形区域内基本垂直，由此为它们之间的互感系数为零提供了条件。

应理解，上述只示出本发明的两组线圈在理想状态下的空间布局。凡是满足：马鞍形线圈21的两个翻边a、b的中垂线所在的直线与两个半球面11和12的球心的连线所在的直线的夹角不超过45度；马鞍形线圈21的交叉点c与半球面12的最高点的距离不超过半球面12所在的球体的长半轴的40％；环形线圈21的中心到底面13的距离为半球面12的最高点到底面13的距离的0.2倍到0.8倍即可达到要求。

如需进一步提高本发明的均匀度，在实际的线圈设计和生产过程中，通常要对上述实施例进行某些修正。请参见图4和图5，图4和图5是本发明的一个较佳实施例的线圈空间布局示意图。如图4所示，左右两个环形线圈422和432由单圈螺线管改成了双圈螺线管。同时，为了消除两个马鞍形线圈421、431和环形线圈422、432之间的互感，还需要对他们之间的相对位置进行调整。为了消除左右两个马鞍形线圈421、431之间的互感，在保持左右两个马鞍形线圈的布线形状左右对称的前提下，将其相邻的翻边进行适当交叠。同样的道理，为了消除左右两个环形线圈422和432之间的互感，也可对其进行交叠。当然，如图5所示，为了消除左马鞍形线圈521与右环形线圈532之间，右马鞍形线圈531与左环形线圈522之间，左马鞍形线圈521线圈与左环形线圈522之间，以及右马鞍形线圈531与右环形线圈532之间的互感，需要对其相互之间的交叠方式，交叠面积，马鞍形线圈的顶点位置，各个线圈之间的相对位置进行适当的调整，有很多种方式可以实现消除各个线圈之间的互感的目的，图5只是其中的一个布线方式。

下面为两个实验结果。请参见图6和图7，图6是由本发明的一个实施例得到的在图3的XZ平面上的磁场强度空间分布图，图4是由本发明的一个实施例得到的在图3的YZ平面上的磁场强度空间分布图。应理解，图中的数据只具有相对意义。经计算，图6中平均磁场强度为2.63，均方差为0.32，其均匀性为1-0.32/2.63＝88％，远远高于传统四个环形线圈所组成的乳房线圈的50％左右的均匀性。同样，图7中平均强度为2.72，均方差为0.38，其均匀性为1-0.38/2.72＝86％，也远远高于根据计算所得的传统四个环形线圈组成的乳房线圈的50％左右的均匀性。

应理解，上述实施例的具体布线方式仅仅是为了说明举例而已，并不是对本发明的范围的限制。对于本技术领域的一般人员来说，可以在不脱离本发明的精神的情况下，做出种种变化。因此，本发明所主张的范围应以权利要求书中的权利要求所述的为准。

Claims

1.一种用于水平场磁共振成像的乳房射频线圈装置，其包括：

支撑外壳，所述外壳包括底面和罩面，所述底面上有两个左右对称的凸起球面，所述罩面罩住所述球面之上；

2.如权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述马鞍形线圈的两个翻边的中垂线所在的直线与两个球面的球心的连线所在的直线的夹角不超过45度。

3.如权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述马鞍形线圈的交叉点与所述球面的最高点的距离不超过所述球面所在的球体的长半轴的40％。

4.如权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述环形线圈的中心到所述底面的距离为所述球面的最高点到所述底面的距离的0.2倍到0.8倍。

5.如权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述球面是半球面。

6.如权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述环形线圈是匝数等于1的螺线管。

7.如权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述环形线圈是匝数等于2的螺线管。

8.如权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述两个马鞍形线圈的翻边相互交叠，使得两个马鞍形线圈之间的互感系数小于0.3。

9.如权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述两个环形线圈的翻边相互交叠，使得两个环行线圈之间的互感系数小于0.3。

10.如权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述两组马鞍形线圈和环形线圈相互交叠，使得四个线圈任意两个之间的互感系数小于0.3。