CN101256223B - 高场磁共振成像设备及其接收线圈获得高信噪比的方法 - Google Patents

高场磁共振成像设备及其接收线圈获得高信噪比的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高场磁共振成像设备及其接收线圈获得高信噪比的方法。本发明所述设备至少包括主磁体与接收线圈，其中所述主磁体产生主磁场，所述接收线圈位于所述主磁场内，且成一收容腔。所述接收线圈的收容腔与所述主磁场的方向相垂直，且位于本发明所述设备的成像视野内。本发明设备所述的接收线圈为环型线圈。本发明设备可进一步包括用于固定所述接收线圈的托架。本发明所述方法使用一接收线圈在一磁场中接收信号，其中所述接收线圈与所述磁场的方向垂直。采用本发明所述的设备及与其对应的方法，由于接收线圈可采用环型设计，提高了信噪比；并且可将接收线圈放置在更靠近成像视野中心的位置，从而提高成像质量。

Description

高场磁共振成像设备及其接收线圈获得高信噪比的方法
技术领域
本发明涉及磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，简称MRI)设备，尤其涉及一种高场磁共振成像设备及其接收线圈获得高信噪比的方法。
背景技术
磁共振成像，也称为核磁共振成像，是指利用核磁共振现象获取物理内部结构信息的成像技术。MRI因其成像参数多、分辨率高、可任意层面断层以及可无损成像等显著优点，在医疗成像领域得到了广泛的应用。
在中低场MRI设备中(主磁场≤0.5T)，主磁场方向与接收线圈中患者的患肢是相互垂直的。射频(Radio Frequency，简称RF)接收线圈多采用环型(即Loop型)，如图1所示的单线圈(Single Loop Coil)，如图2所示的螺线管线圈(Solenoid Coil)，以及亥姆霍兹线圈组(Helmholtz pair)等。在高场MRI设备中(主磁场≥1.5T)，因为患者的患肢与主磁场的水平方向平行，因此RF接收线圈只能采用笼式或表面环形线圈(Surface Loop Coil)结构，表面环形线圈结构的接收线圈如图3所示。但是在实际应用中，笼式或表面环形结构的RF接收线圈能达到的信噪比(Signal to Noise Ratio，简称SNR)，较Loop型RF接收线圈的信噪比要低。
图4示出了现有技术中应用于高场MRI设备中的腕线圈实施例示意图。图5示出了现有技术中患者手腕磁共振成像的一种应用情况，患者躺在病床503上，其待扫描的手腕在接收线圈502中，接收线圈502位于患者的体侧，且在主磁体501所产生的磁场中。图6示出了现有技术中患者手腕磁共振成像的另一种应用情况，患者躺在病床603上，其待扫描的手腕位于接收线圈602中，接收线圈602位于患者的脑后，且在主磁体601所产生的磁场中。
从图5和图6中可以清楚地看出，患者的患肢与主磁场的水平方向平行，腕线圈只能采用表面环形线圈，因此其信噪比要低于Loop型腕线圈的信噪比。
另外，在图5所示的这种状态下，由于患者的患肢平放在其身体侧方，腕线圈的几乎超出了MRI设备的成像视野FOV(Field of View，简称FOV)。在图6所示的这种状态下，接收线圈602以及患者的手腕位于患者脑部侧后方。虽然图6所示的这种状态下接收线圈602的位置要稍微好于如图5所示的接收线圈502的位置，但其位置依然不够理想，患者采用这种姿势也并不舒服，而且这种姿势也不适宜长时间保持。
总之，现有技术中的磁共振成像设备和方法还具有以下缺点：
1)由于中低场与高场磁共振患者肢体与主磁场方向的关系及接收线圈定位方式的不同，导致了在现有高场MRI设备中无法使用Loop型接收线圈；
2)高场MRI设备中接收线圈只能采用笼式或表面环形结构，不能获得较高的信噪比；
3)腕线圈的特定位置，几乎超出MRI设备的成像视野；
4)腕线圈的特定位置，影响患者在接收磁共振成像时的舒适性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种高场磁共振成像设备及在其中提高接收线圈信噪比的方法，从而获得比现有技术的高场磁共振成像设备中采用笼式或表面环形结构的RF接收线圈更高的信噪比。
为了解决上述技术问题，本发明首先提供一种高场磁共振成像设备，至少包括主磁体与接收线圈，其中所述主磁体产生主磁场，所述接收线圈位于所述主磁场内，且成一收容腔。本发明所述设备中，所述接收线圈的收容腔与所述主磁场的方向垂直。
本发明所述设备中，所述的接收线圈为环型线圈。并且，所述的接收线圈可以作为腕线圈使用。
本发明所述设备进一步包括托架，所述接收线圈固定在所述的托架上。
本发明所述设备，无论是否包括如上所述的托架，所述接收线圈均位于所述磁共振成像设备的成像视野内。
本发明进而提供一种高场磁共振成像设备的接收线圈获得高信噪比的方法，使用一接收线圈在一主磁场中接收信号，其中，使所述接收线圈与所述主磁场的方向垂直。
本发明所述的方法，将所述接收线圈设置在所述高场磁共振成像设备的成像视野内。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)强场MRI设备中的接收线圈采用Loop型设计，提高了信噪比；
2)接收线圈放置在更靠近成像视野(FOV)的位置，由于此处主磁场的均匀性更好，所以提高了成像质量；
3)对现有的应用于中低场MRI设备的Loop型腕线圈稍加改进，并在对其RF进行一些必要的调整之后，就可在短时间内开发出适用于高场MRI设备的新型腕线圈。
4)使用多个线圈以及先进的去耦技术可达到信噪比的提高，同时扩大成像范围并改进图像的均匀度。
附图说明
图1是接收线圈为单线圈的示意图；
图2是接收线圈为螺线管线圈的示意图；
图3是表面环形结构的接收线圈示意图；
图4是现有技术中高场MRI设备中的腕线圈实施例示意图；
图5是现有技术中患者姿势及腕线圈位置示意图；
图6是现有技术中另一种患者姿势及腕线圈位置示意图；
图7是本发明设备实施例中腕线圈位于患者腹部位置的示意图。
具体实施方式
本发明的主要思路是改变现有技术中患者患肢与主磁场的水平方向平行的定位方式，将患者患肢与主磁场方向垂直放置，这样就可以采用环型(也即Loop型)线圈作为接收线圈，进而获得较高的信噪比。
本发明将腕线圈的方向旋转90度，使得主磁体产生的主磁场垂直于患者的患肢方向，这样就可以采用Loop型，如单线圈、螺线管线圈，亥姆霍兹线圈组等作为接收线圈。
本发明还采用满足一定应用环境的材料来制作用于接收线圈定位和支撑的托架。该托架的一种实现方式是由非铁磁及电绝缘、并具有良好的MRI兼容性的材料制成，比如环氧类玻璃钢，热塑或热固型塑料等，且该托架的宽度和高度可以根据患者的体型进行调节。
图7示出了本发明实施例中腕线圈位于患者腹部的结构示意图，整个高场磁共振成像设备主要包括：
主磁体701，用于产生磁共振成像所必须的主磁场；
接收线圈703，其结构设计为用于容纳患者待成像患肢的收容腔，该收容腔的方向与主磁场701的方向相垂直，用以设备在进行扫描时接收患者待成像患肢发出的信号；
病床704，用于患者在进行磁共振成像时方便地进出主磁体701所产生的主磁场，并为患者提供舒适的待成像环境。
从图7中可以看出，当接收线圈703用作腕线圈使用时，接收线圈703从现有技术中患者两侧的位置移到了患者的腹部上方，而且接收线圈703的方向也旋转了90度。所以本发明用于手腕部位成像的接收线圈与现有技术中的腕部接收线圈不同，其在主磁场中的放置方向和位置，使得容纳于其收容腔中待成像患肢的方向与主磁场方向相垂直，所以可以采用Loop型。
而且，接收线圈703旋转了90度后放置在患者腹部位置，当作为腕线圈为患者进行腕部扫描成像时，患者的胳膊自然弯曲，手腕即可置于腕线圈的收容腔中，此时患者所保持的姿势，也比现有技术中的腕部线圈要舒服，能够耐受的时间也更长。
从图7中还可以看出，当接收线圈703用作腕线圈使用时，躺在病床704上的患者，其腹部处于主磁体701产生的主磁场范围中，将接收线圈703放置在患者的腹部上方时，接收线圈703收容腔的方向与主磁场的方向相垂直。
为了在给患者进行腕部成像时保证线圈良好定位，以及为患者的提供更加舒适的成像环境，接收线圈703最好不直接放置在患者腹部上，所以本发明采用设计一个托架702来定位接收线圈703。
如图7所示，托架702不仅使患者免受沉重的接收线圈703的压迫，而且也使得接收线圈703可以很稳当的放置，不必担心患者身体在成像过程中的稍微挪动，导致接收线圈703也跟着移动，进而影响成像质量。这个托架702在患者躺到病床704上之后，搁在患者腹部上方位置，两端立在病床704上。托架702放置接收线圈703的平板与患者的腹部留有一定的间隙，以免患者腹部受到压迫。
为了使不同体型的患者在同一个磁共振成像设备进行磁共振成像时，都能采用一个较舒适的姿势躺在病床704上，本发明设计的托架702可以根据病床704上患者的体型进行适当的调节。通过调节托架702的宽度和高度，来适应病床704上不同患者的体型。
由于磁共振成像设备中患者患肢靠磁共振现象来获取其内部的物理结构信息，而且托架702本身也位于主磁体701所产生的磁场中，所以该托架702的制作材料需满足一定的要求。该材料最基本的性质是需要满足非铁磁及电绝缘、并具有良好的MRI兼容性，在实际应用中比如可以采用环氧类玻璃钢，热塑或热固型塑料等材料。
本发明也正是因为将接收线圈703放置在患者腹部等靠近主磁场中心的位置，所以使得该接收线圈703以及其收容腔中待成像患肢位于磁共振成像设备的成像视野内的中心位置附近。在设备的成像视野中心附近处，主磁体701所产生的磁场均匀性更好，可以提高成像质量，而不似现有技术中的腕线圈位于患者身体两侧，几乎超出MRI设备的成像视野。而且，使用多个线圈以及先进的去耦技术可以提高信噪比，同时扩大成像范围，并改进图像的均匀度。
在上述设备的基础上，本发明还提供了一种高场磁共振成像设备中的接收线圈获得高信噪比的方法，使用一个接收线圈在一个磁场中接收信号，所述的接收线圈与该磁场的磁场方向相垂直。
本发明所述的方法基于如图7所示的高场磁共振成像设备进行说明。该高场磁共振成像设备主要包括主磁体701与接收线圈703。主磁体701的作用在于产生主磁场，接收线圈703形成的结构为用于容纳待成像患肢的收容腔，用于接收患者待成像患肢发出的信号。接收线圈703与主磁体701所产生的磁场方向相垂直。
接收线圈703使用如单线圈、螺线管线圈，亥姆霍兹线圈组等Loop型线圈，当该接收线圈703位于主磁体701所产生的主磁场范围内时，其放置方向和位置使得容纳于收容腔中的患肢的方向与主磁场方向相垂直。
当本发明中的接收线圈703作为用于患者手腕部位进行成像的腕线圈使用时，接收线圈703收容腔的方向与主磁场的方向相垂直，使得容纳于该收容腔中患肢的方向与主磁场方向相垂直。
在本发明中的接收线圈703设计为腕线圈使用时，还通过一个托架702将接收线圈703定位在患者腹部上方，以免接收线圈703直接置于患者腹部给患者带来不适，并影响成像质量。
对于现有的应用于中低场MRI设备的Loop型腕线圈，在对其RF进行一些必要的调整之后，比如将其接收频率改为高场MRI设备对应的接收频率，沿用其原有外壳等结构件及电子元器件，从而可在短时间内就开发出适用于高场MRI设备的新型腕线圈。
本发明中的接收线圈放置在患者腹部等主磁场靠近中心的位置，使得该接收线圈以及其收容腔中待成像患肢位于磁共振成像设备的成像视野内的中心位置附近，提高了成像质量。而且，使用多个线圈以及先进的去耦技术可提高接收线圈的信噪比，同时扩大成像范围，并改进图像的均匀度。

Claims (5)

1.一种高场磁共振成像设备，至少包括主磁体(701)与接收线圈(703)，其中所述主磁体(701)产生主磁场，所述接收线圈(703)位于所述主磁场内，且成一收容腔，其特征在于，所述接收线圈(703)的收容腔与所述主磁场的方向垂直；所述接收线圈(703)在使用时位于患者的腹部上方，且所述接收线圈(703)为环型线圈；其中所述接收线圈(703)为腕线圈。
2.如权利要求1所述的设备，进一步包括托架(702)，所述接收线圈(703)固定在所述的托架(702)上。
3.如上述权利要求任意一项所述的设备，其特征在于，所述接收线圈(703)位于所述磁共振成像设备的成像视野内。
4.一种高场磁共振成像设备的接收线圈获得高信噪比的方法，使用一接收线圈(703)在一磁场中接收信号，其特征在于，使所述接收线圈(703)与所述磁场的方向垂直，所述接收线圈(703)在使用时位于患者的腹部上方，且所述接收线圈(703)为环型线圈；其中所述接收线圈(703)为腕线圈。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述接收线圈(703)设置在所述高场磁共振成像设备的成像视野内。
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