CN101452064B - 接收线圈阵列及包括该接收线圈阵列的磁共振成像系统 - Google Patents

接收线圈阵列及包括该接收线圈阵列的磁共振成像系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种接收线圈阵列及包括该接收线圈阵列的磁共振成像系统。本发明为接收线圈阵列的中间线圈单元设置了作为其次级线圈的感性耦合线圈，能够实现对中间线圈单元的频率和阻抗调节，且该次级线圈具有调节输出电路，在进一步实现对中间线圈单元的频率和阻抗调节的同时，还能够输出中间线圈单元接收到的磁共振信号，增加了接收线圈阵列中接收并输出磁共振信号的线圈单元数量。由于本发明能够实现对中间线圈单元的频率和阻抗调节，并增加了接收线圈阵列中接收并输出磁共振信号的线圈单元数量，因而能够提高接收线圈阵列接收信号的质量。而且，本发明中的技术方案结构简单，易于实现。

Description

接收线圈阵列及包括该接收线圈阵列的磁共振成像系统
技术领域
本发明涉及磁共振技术，特别涉及一种应用于磁共振成像系统中的接收线圈阵列，以及一种具有所述接收线圈阵列的磁共振成像系统。
背景技术
磁共振成像系统中，接收线圈用于接收磁共振信号。将复数个接收线圈设置为阵列形式，并通过该阵列来接收磁共振信号，能够提高接收到的磁共振信号的信噪比，同时可以更好的满足临床应用的需要。其中，接收线圈阵列中的每个接收线圈可称为该阵列的一个线圈单元。
随着临床应用的需要，进一步增加阵列中的线圈单元数量以提高接收信号的质量已经成为磁共振成像系统的一种发展趋势。但是同一阵列中的各线圈单元间会产生耦合，从而会使各线圈单元的频率(该频率是预先调谐确定的)发生变化，使得各线圈的信号接收灵敏度降低，还会加大线圈单元间的噪声相关性，从而降低接收线圈的信噪比。
为了解决由耦合导致的上述问题，现有技术对接收线圈阵列采用了一种线圈单元重叠的方案。图1为现有采用线圈单元重叠的一种2×3接收线圈阵列的结构示意图。如图1所示，以2×3接收线圈阵列为例，接收线圈阵列中的每个线圈单元10包括作为调节输出电路的PCB11，用于对线圈单元10的频率和阻抗进行调节(即预先对PCB 11调谐以确定该PCB11所在线圈单元10的频率和阻抗)，并将其所在线圈单元10接收到的磁共振信号进行放大输出(如图1中的箭头所示)；每个线圈单元10与其相邻的线圈单元重叠放置，从而使得相邻线圈单元重叠的边缘起到去耦电容的作用。然而，如图1所示的线圈单元重叠的方案，会使得整个接收线圈阵列中各线圈单元间的关系十分复杂，且如何确定各线圈单元间合理的重叠面积大小也较为困难。
因此，现有技术对接收线圈阵列还采用了一种电容去耦的方案。图2为现有采用电容去耦的一种2×3接收线圈阵列的结构示意图。如图2所示，以2×3接收线圈阵列为例，接收线圈阵列中的各线圈单元10与其相邻的每个线圈单元分别具有一公共边21，在每个公共边21上设置一电容22。由于线圈单元10可看作为一电感和电容形成的谐振回路，因此，当线圈单元10的尺寸大小确定后，即确定了该线圈单元10的电感值，此时对公共边21上的电容22取值进行调节即可实现对线圈单元10的频率和阻抗调节，从而能够降低线圈单元间的耦合对各线圈单元频率的影响。其中，可以通过串联或并联复数个电容来实现对电容22取值的调节。与图1的相同之处在于，图2中的每个线圈单元10的非公共边具有一PCB 11，用于对线圈单元10的频率和阻抗进行调节，并将其所在线圈单元10接收到的磁共振信号进行放大输出(如图2中的箭头所示)。
电容去耦方案不会使得接收线圈阵列中各线圈单元间的关系复杂化，且能够降低线圈单元间的耦合对各线圈单元频率的影响。但是，该方案只适用于包括少量线圈单元的接收线圈阵列。
图3为现有采用电容去耦的一种3×3接收线圈阵列的结构示意图。参见图3，以3×3接收线圈阵列为例，接收线圈阵列中的各线圈单元与其相邻的每个线圈单元分别具有一公共边21，在每个公共边21上设置一电容22。周边的8个线圈单元10(称为周边线圈单元)的非公共边具有一PCB 11，用于对线圈单元10的频率和阻抗进行调节，并将其所在线圈单元接收到的磁共振信号进行放大输出(如图3中的箭头所示)，而被8个周边线圈单元10环绕的中间线圈单元30的所有边都是与周边线圈单元10的公共边21(本文后续所提及的中间线圈单元均是指所有边均为公共边的线圈单元)，即中间线圈单元30的所有边都已经设置了电容22以实现去耦，因而无法再安装PCB以实现对该线圈单元的频率调节，且中间线圈单元30接收到的磁共振信号也无法输出，即如图3所示的接收线圈阵列中，只有8个周边线圈单元10能够将接收到的磁共振信号输出。
可见，现有技术在接收线圈阵列中包括较多的线圈单元，且包括如上所述的中间线圈单元时，无法实现对该线圈单元的频率调节，且无法输出该线圈单元接收到的磁共振信号，即等效于降低了接收线圈阵列中能够接收并输出磁共振信号的线圈单元数量，从而降低了接收线圈阵列接收信号的质量。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种磁共振成像系统中的接收线圈阵列，以及一种磁共振成像系统，能够提高接收信号的质量。
本发明提供一种接收线圈阵列，应用于磁共振成像系统中，包括中间线圈单元和复数个周边线圈单元，所述周边线圈单元环绕所述中间线圈单元设置，并与所述中间线圈单元具有公共边，所述公共边上设置去耦电容；该接收线圈阵列进一步包括作为所述中间线圈单元的次级线圈的感性耦合线圈，所述感性耦合线圈包括调节输出电路，用于对所述中间线圈单元的频率和阻抗进行调节，并输出所述中间线圈单元接收到的信号。上述的复数个周边线圈单元构成封闭环形或十字形。
所述中间线圈单元与所述去耦电容和一第一电阻环形串接，且所述去耦电容与所述第一电阻连接的一端接地。
所述调节输出电路包括第二电容和第三电容，所述感性耦合线圈与所述第二电容环形串接，且所述感性耦合线圈的一端与所述第二电容相连并接地，另一端接至所述第三电容的一端，所述第三电容的另一端作为所述调节输出电路的输出端。
进一步地，所述接收线圈阵列包括复数个所述中间线圈单元，每一中间线圈单元包括一个所述感性耦合线圈。
本发明还提供一种包括上述接收线圈阵列的磁共振成像系统。
由上述技术方案可见，本发明为接收线圈阵列的中间线圈单元设置了作为其次级线圈的感性耦合线圈，能够实现对中间线圈单元的频率和阻抗调节，且该次级线圈具有调节输出电路，在进一步实现对中间线圈单元的频率和阻抗调节的同时，还能够输出中间线圈单元接收到的磁共振信号，增加了接收线圈阵列中接收并输出磁共振信号的线圈单元数量。由于本发明能够实现对中间线圈单元的频率和阻抗调节，并增加了接收线圈阵列中接收并输出磁共振信号的线圈单元数量，因而能够提高接收线圈阵列接收信号的质量。而且，本发明中的技术方案结构简单，易于实现。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1为现有采用线圈单元重叠的一种2×3接收线圈阵列的结构示意图；
图2为现有采用电容去耦的一种2×3接收线圈阵列的结构示意图；
图3为现有采用电容去耦的一种3×3接收线圈阵列的结构示意图；
图4为本发明实施例中的一种接收线圈阵列的结构示意图；
图5为本发明实施例中接收线圈阵列的中间线圈单元及其次级线圈的结构示意图；
图6为本发明实施例中的另一种接收线圈阵列的结构示意图；
图7为本发明实施例中的又一种接收线圈阵列的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
图4为本发明实施例中的一种接收线圈阵列的结构示意图。参见图4，以3×3接收线圈阵列为例，本发明实施例中的接收线圈阵列仍包括图3中示出的中间线圈单元30和8个周边线圈单元10，且8个周边线圈单元10环绕于中间线圈单元30并与中间线圈单元30具有公共边21。其中，环绕于中间线圈单元的8个周边线圈单元10均具有一PCB 11；每个公共边21具有去耦电容22。
而不同之处在于，本发明实施例中的接收线圈阵列还包括一感性耦合线圈40，作为中间线圈单元30的次级线圈。这样，感性耦合线圈40即可实现对中间线圈单元30的频率和阻抗的调节。
而且，作为次级线圈的感性耦合线圈40还具有一作为调节输出电路的PCB 50，用于进一步对中间线圈单元30的频率和阻抗进行调节，并输出中间线圈单元30接收到的磁共振信号(如图4中的箭头所示)。
这样，如图4所示的接收线圈阵列中，所有9个线圈单元均能够将接收到的磁共振信号输出，相比于如图3所示的接收线圈阵列，提高了能够接收并输出磁共振信号的线圈单元数量。
可见，本实施例为接收线圈阵列的中间线圈单元30设置了作为其次级线圈的感性耦合线圈40，能够实现对中间线圈单元30的频率和阻抗调节，且该感性耦合线圈40具有调节输出电路50，在进一步实现对中间线圈单元30的频率和阻抗调节的同时，还能够输出中间线圈单元30接收到的磁共振信号，增加了接收线圈阵列中接收并输出磁共振信号的线圈单元数量。由于上述接收线圈阵列能够实现对其中间线圈单元30的频率和阻抗调节，并增加了能够接收并输出磁共振信号的线圈单元数量，因而能够提高接收信号的质量。
而且，本发明中的技术方案结构简单，无需按照现有技术中如图1所示的线圈重叠方案将各线圈单元重叠放置，且无需通过复杂的计算过程来确定合理的重叠面积，因而易于实现和应用。
具体来说，本实施例中接收线圈阵列的中间线圈单元30及感性耦合线圈40的结构可等效于如图5所示的线路结构。
参见图5，中间线圈单元30可看作第一电感32，第一电感32与去耦电容22和电阻33环形串接，且去耦电容22与电阻33的连接端接地。
而作为感性耦合线圈40的感性耦合线圈可看作第二电感41，第二电感41与PCB 50上的第二电容42环形串接，且第二电容42与第二电感41的一个连接端接地，另一连接端接至PCB 50上的第三电容43的一端。第三电容43的另一端为PCB 50的输出端。
这样，确定了中间线圈单元30的尺寸大小即可确定第一电感32的大小，为了调节8个周边线圈单元10的频率，还确定了去耦电容22的大小，在本实施例中，可以通过调节第二电感41，以调节第二电感41与第一电感32的耦合度，和/或通过调节第二电容42、第三电容43的大小来调节中间线圈单元30的频率和阻抗。
具体来说，可以利用变压器原理来分析得到第一电感32和第二电感41间的耦合度，假设作为主级线圈的中间线圈单元30的阻抗偏低或较高，则可以调节第一电感32和/或第二电感41的大小，以改变第一电感32和第二电感41间的耦合度，从而调节感性耦合线圈40的阻抗实部，进而等效于调节了中间线圈单元30的阻抗实部；同时，可以调节第二电容42的大小，以调节感性耦合线圈40的阻抗虚部，进而等效于调节了中间线圈单元30的阻抗虚部；而且，还可以调节第三电容43的大小，以调节感性耦合线圈40的频率，进而调节感性耦合线圈40对中间线圈单元30接收信号的输出频率。
第二电感41的大小可由感性耦合线圈40的材料和缠绕圈数，以及尺寸大小来确定。由于次级线圈的品质因数(Q)值不会影响主线圈的接收信号质量，因此，本实施例中的次级线圈可由宽度较小的铜皮构成，能够降低成本且便于制作。
实际应用中，环绕于中间线圈单元30并与中间线圈单元30具有公共边21的周边线圈单元10，也可以不构成如图4所示的封闭环形，而是构成如图6所示的十字形。
接收线圈阵列中的中间线圈单元30数量不限于如图4所示的1个，而可以是如图7所示的2个甚至更多。如果接收线圈阵列中包括多于1个的中间线圈单元30，则可以为每个中间线圈单元30均设置一如前所述的次级线圈40。
在本发明的另外一个具体实施中，提出一种包括前述接收线圈阵列的磁共振成像系统。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种接收线圈阵列，应用于磁共振成像系统中，包括中间线圈单元(30)和复数个周边线圈单元(10)，所述复数个周边线圈单元(10)环绕所述中间线圈单元(30)设置，并与所述中间线圈单元(30)具有公共边(21)，所述公共边(21)上设置去耦电容(22)；其特征在于，
该接收线圈阵列进一步包括作为所述中间线圈单元(30)的次级线圈的感性耦合线圈(40)，所述感性耦合线圈(40)包括调节输出电路(50)，用于对所述中间线圈单元(30)的频率和阻抗进行调节，并输出所述中间线圈单元(30)接收到的信号。
2.如权利要求1所述的接收线圈阵列，其特征在于，所述中间线圈单元(30)与所述去耦电容(22)和一第一电阻(33)环形串接，且所述去耦电容(22)与所述第一电阻(33)连接的一端接地。
3.如权利要求2所述的接收线圈阵列，其特征在于，所述调节输出电路(50)包括第二电容(42)和第三电容(43)，所述感性耦合线圈(40)与所述第二电容(42)环形串接，且所述感性耦合线圈(40)的一端与所述第二电容(42)相连并接地，另一端接至所述第三电容(43)的一端，所述第三电容(43)的另一端作为所述调节输出电路(50)的输出端。
4.如权利要求3所述的接收线圈阵列，其特征在于，包括复数个所述中间线圈单元(30)，每一中间线圈单元(30)包括一个所述感性耦合线圈(40)。
5.如权利要求1所述的接收线圈阵列，其特征在于，所述复数个周边线圈单元(10)构成封闭环形或十字形。
6.一种磁共振成像系统，包括如权利要求1至5中任意一项所述的接收线圈阵列。
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