CN101950006A

CN101950006A - 用于磁共振成像系统的头颈联合射频线圈装置

Info

Publication number: CN101950006A
Application number: CN 201010255609
Authority: CN
Inventors: 吴勇
Original assignee: SHANGHAI CHENGUANG MEDICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI CHENGUANG MEDICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-08-17
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2011-01-19

Abstract

本发明公开了一种用于磁共振成像系统的头颈联合射频线圈装置，包括可拆卸式组合的底座、头上部线圈和颈上部线圈，头上部线圈和颈上部线圈采用可变形的柔性聚乙烯泡沫将线圈电路封装在内制成，底座设有上端及颈部侧开口的腔体，环绕腔体设有线圈电路。装置整体重量远轻于现有的用硬性聚碳酸酯塑料制成的联合线圈的重量，便于搬动，且通过变形线圈可以与人体距离更近，成像质量更好，三部分线圈可以分别单独使用，或组合使用，可替代常用线圈，满足所有MRI的常用部位的检测要求，节约了经济投入。

Description

用于磁共振成像系统的头颈联合射频线圈装置

技术领域

本发明涉及一种用于人体器官磁共振成像系统的射频线圈装置，特别是涉及一种采用柔性材料制成的组合式头颈联合线圈装置。

背景技术

磁共振影像系统(MRI)是核磁共振(NMR)在医学上的一个应用。磁共振影像系统的主磁系统产生一均匀强磁场(称为MRI系统主磁场-B₀)。人体中的氢原子核在B₀场下发生自旋极化。磁极化的氢原子核自旋在人体中产生磁矩i。在没有B₀以外的外磁场激励情况下，该磁矩处于稳态，方向和主磁场B₀方向同轴向，不产生有用的信息。

当有外加的均匀的射频(RF)磁场(称为激发磁场或B₁磁场)存在时，人体内磁矩受激产生核磁共振信号，经接受线圈采集，电子线路和软件整合处理后，最终获取磁共振影像系统(MRI)的数据和图像。

具体而言，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。自由感应衰减(FID)过程中释放的能量以射频电磁场向周围传播，在人体受激部分附近放置的接收射频线圈会受此射频电磁场感应而产生感应电压，经前置放大器放大后即得到核磁共振(NMR)信号。接收射频线圈可以是发射线圈本身也可以是专门接收射频信号的独立线圈。集成在主磁场系统中的梯度线圈可以产生附加脉冲梯度磁场，选择性地激发所需要位置的体内的原子核，并对信号进行频率编码和相位编码，在空间频率坐标系(k空间)中建立一幅完整的核磁共振信号图，最终经过傅立叶变换，在寻常空间(R空间)内得到一幅完整的磁共振影像。

在磁共振影像系统(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。在一般的磁共振影像系统中，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接受线圈与参与成像的信号发生组织距离较远。因为在磁共振影像系统(MRI)中最重要的是高信噪比(SNR)，所以经常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)。

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、好的均匀性，谐振电路的高空载质量因子(Q)。此外，线圈装置必需设计成适于医生操作并具有舒适度，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(SNR)的方法是正交接收。在这种方法中，由覆盖所需探测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。

头颈联合射频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头部和颈部内的器官及组织，例如人脑等生理部位的病变。现有的头颈联合线圈装置，其线圈的材料是采用硬性聚碳酸酯塑料制成，整体尺寸是不可调的。而硬的材料设计，为了保证适用于大多数人，一般设计尺寸较大。在不做比较胖的病人时，由于各个通道离人体的距离较大，因而降低了信噪比，损失了成像质量，所以存在与不同体格的病人产生不匹配的问题。另外，硬性聚碳酸酯塑料线圈的重量重，一般的头颈联合线圈的重量大于12Kg，一般体格的医生得费很大力气才能搬动这些线圈，属于医生不太喜欢的一类。目前的头颈联合线圈属于专用线圈，组成的各部分线圈为固定连接，只能适用于人体头颈部的诊断，因此，针对人体的不同部位，需要制作各类的线圈，而此类仪器价格昂贵，造成医疗机构在这方面的大量投入，显得很不经济。

发明内容

为解决现有的头颈联合射频线圈装置存在重量重、诊断小体格病人产生低信噪比和低成像质量的不足，本发明的目的是提供一种采用可变形的柔性材料制成的组合式头颈联合射频线圈装置，实现线圈与人体诊断部位距离可调，显著提高了信噪比和成像质量，且重量大大减轻，搬动轻松方便。本发明并能通过线圈间可拆卸的合理组合，广泛适用人体的各个部位，减少了医疗机构在这方面的大量投入，经济实用。

本发明解决现有技术存在的上述问题，采用的技术方案是：一种用于磁共振成像系统的头颈联合射频线圈装置，包括支撑人体头部和颈部的底座，以及封装有线圈电路的线圈。所述线圈包括一个头上部线圈和一个颈上部线圈，采用可变形的柔性聚乙烯泡沫将线圈电路封装在内制成。聚乙烯泡沫重量轻，易于搬动，利用其可变形的柔性特质，可以和不同尺寸的病人体型相匹配，将线圈“裹”在病人身上，无论病人体格大小，保证线圈中的各个通道与病人的距离等于“零”。所述底座设有与人体头部和颈部轮廓相应的腔体，腔体的上端及颈部侧开口，以便容纳人体头部和颈部，底座颈部侧底面向外延伸形成一人体颈部底面支撑板；底座内环绕腔体设有线圈电路；头上部线圈和颈上部线圈分别设置在底座腔体上端对应的头部位和颈部位，头上部线圈、颈上部线圈与底座上端为可拆卸式连接。

所述线圈是8至32通道的阵列组合。

所述头上部线圈、颈上部线圈边缘部分重叠，且颈上部线圈置于头上部线圈之上。

所述头上部线圈与底座采用魔术贴连接。

所述头上部线圈两侧边缘与底座上端面对应两侧采用魔术贴连接。

所述颈上部线圈和底座底面支撑板两侧分别装有绷带，相对侧的绷带通过搭扣连接。

所述底座颈部侧底面向外延伸形成一人体颈部底面支撑板，其端部设有台阶，装有海绵保护条，防止该处机械台阶给病人躺下时带来的不适。

所述人体颈部底面支撑板端部台阶与海绵保护条采用魔术贴连接。

所述海绵保护条可以替换为海绵底座。海绵底座两侧装有绷带和搭扣。

采用魔术贴及绷带搭扣的连接设计，可便于医生拆卸，用于不同的检查方式，节省了检查时间。

另外，本发明的一个显著特点是头上部线圈、颈上部线圈与底座内线圈这三部分线圈可以分别单独使用，或组合使用。因此几乎可以替代常用线圈，满足所有M RI的常用部位的检测要求。

可以由头上部线圈和底座组合成头线圈，用于头部成像。

可以将头上部线圈从底座腔体上端对应的头部位移动到底座颈部侧的底面支撑板端部，将海绵保护条拿掉，换上海绵底座，头上部线圈置于海绵底座之上，作为脊柱线圈使用，可用来完成对颈椎、胸椎和腰椎的联合成像，而不必另行购买专用线圈。

也可以将头上部线圈从底座腔体上端对应的头部位拆下，利用其可变形的柔性特质，用作多功能表面线圈，可以对于其可“包裹”的人体部位(如各个躯干，手，肘，脚和肩等)进行成像，完全可以替代市场上专门的表面线圈，客户可以不需再进行这方面的投入。

还可以将头上部线圈和颈上部线圈一起从底座拆下，作为最常用的体线圈。将头上部线圈及其海绵底座作为下部，颈上部线圈作为上部，并通过绷带和搭扣进行定位和连接。该组合几乎等同于一般的体线圈设计，所以成像质量没有任何折扣。

本发明的有益效果是：采用可变形的柔性聚乙烯泡沫制成联合线圈，并优化底座的形状，使整体重量可低于6公斤，远轻于现有的用硬性聚碳酸酯塑料制成的联合线圈12公斤的重量，便于搬动；且通过变形线圈可以与人体接触(距离更近了)，成像质量更好；三部分线圈可以分别单独使用，或组合使用，因此几乎可以替代常用线圈，满足所有M RI的常用部位的检测要求，节约了经济投入。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的底座线圈示意图。

图3是本发明的颈上部线圈示意图。

图4是本发明的头上部线圈示意图

图5是本发明的作为头线圈组合使用时结构示意图。

图6是本发明的作脊柱线圈组合使用时结构示意图。

图7是本发明的作为为体线圈组合使用时结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的头颈联合线圈主要由支撑人体头部和颈部的硬质塑料底座1、封装有线圈电路的头上部线圈2和颈上部线圈4三个主要部分组成。头上部线圈2和颈上部线圈4采用可变形的柔性聚乙烯泡沫将线圈电路封装在内制成。聚乙烯泡沫重量轻，易于搬动，利用其可变形的柔性特质，可以和不同尺寸的病人体型相匹配，将线圈“裹”在病人身上，无论病人体格大小，保证线圈中的各个通道与病人的距离等于“零”。所述底座设有与人体头部和颈部轮廓相应的腔体14，腔体的上端及颈部侧开口，以便容纳人体头部和颈部，底座颈部侧底面向外延伸形成一人体颈部底面支撑板15，其端部设有台阶，装有海绵保护条3，防止该处机械台阶给病人躺下时带来的不适。底座内环绕腔体设有线圈电路；头上部线圈和颈上部线圈分别设置在底座腔体上端对应的头部位和颈部位。头上部线圈、颈上部线圈边缘部分重叠，且颈上部线圈置于头上部线圈之上。颈上部线圈装有绷带7、底座底面支撑板两侧装有绷带8，相对侧的绷带通过搭扣5、6连接。

该线圈可以跟据其所装配磁共振系统需求，设计成8至32通道的阵列组合。一般来说通道越多越先进，但是为了配备当前主流8通道的磁共振系统，在本发明通过射频合成器电子线路设计可将内部的基本32通道阵列设计合成与系统通道数相匹配的输出信号通道数。

在本发明8通道设计与市场上主流的8通道头颈联合线圈进行的临床人体成像扫描比较实验中，临床医生给出成像质量比较接近的结论。决定成像质量的主要参数是线圈信噪比。一般来说两款线圈的信噪比差别小于10％时，就很难判断成像质量的差别了。所以，这里可以给出结论本发明的8通道头颈联合线圈组合成像质量不差于目前市场上主流的8通道头颈联合线圈。

但是，本发明采用软头上部线圈和软颈上部线圈设计，可以和不同尺寸的病人体型相匹配，将线圈“裹”在病人身上，保证线圈中的各个通道与病人的距离等于“零”，在实际应用于各种特别的如超大或超小尺寸的病人时，本发明有着信噪比高的理论优势。

另外目前主流头颈联合线圈有着重量过重和机械设计过于复杂等缺点，使得在实际应用中不是很受欢迎。

对于总量，由于目前市场上的主流头颈联合线圈采用一般都是塑料外壳，这样其重量就被限定于大于12千克。为此，针对这一问题我们采用了外壳为泡沫的软头上部线圈和软颈上部线圈设计，这样会节省四分之一以上的重量。并且，本发明设计了经过特别造型的塑料的底座。因此，一方面保证原来所需承受病人头颈部体重的机械强度，同时尽量减小外壳塑料的面积和体积，从而确保本发明作为安全的医疗器械应用基础上，最大程度地减小其自身重量。这样一来，重量又能再减小四分之一。因此本发明的重量仅为市场上的主流头颈联合线圈的二分之一左右。实际上，本发明重量不大于6公斤(配备于不同厂家的磁共振系统，重量会略有差别)。

对于机械结构，我们采用了简单的搭扣和魔术贴来进行不同部件之间的定位和连接。

如图2所示，在底座上端面两侧粘有魔术贴10，与图4中的头上部线圈两侧边缘对应处粘有的魔术贴12粘贴进行定位和连接。如图2所示，在人体颈部底面支撑板15的端部设有台阶16，台阶上粘有魔术贴11，可与海绵保护条粘有的魔术贴定位和连接。

如图3所示，在颈上部线圈的上表面中部设有搭扣17，用于穿过并固定绷带。

本发明的一个显著特点是头上部线圈、颈上部线圈与底座内线圈这三部分线圈可以分别单独使用，或组合使用。因此几乎可以替代常用线圈，满足所有MRI的常用部位的检测要求。

如图5所示，可以由头上部线圈和底座组合成头线圈，用于头部成像。在本发明进行该组合工作时，该线圈将以8通道阵列形式输出。这样保证了磁共振系统硬件的完全应用，以及头部成像质量更高。(在头颈联合8通道模式输出时，头部分通道经过合成，只以4通道阵列形式输出。一般来说，通道越多，信噪比越高。所以在头线圈组合模式下，将不做通道合成，直接输出8通道。)

如图6所示，可以将头上部线圈从底座腔体上端对应的头部位移动到底座颈部侧的底面支撑板端部，将海绵保护条拿掉，换上海绵底座9，头上部线圈置于海绵底座之上，作为脊柱线圈使用，可用来完成对颈椎、胸椎和腰椎的联合成像，而不必另行购买专用线圈。海绵底座9保证头上部安全地承受病人的体重。原海绵3位置的台阶，是头上部和底座的重叠区域，它的作用一方面是为了头上通道和底座靠近其通道的去耦，同时还为了保证做脊柱扫描时头脚方向上的信号强的均匀性。做腰椎扫描时只需单独将头上部及其海绵底座9放置病人腰椎部位即可。同理，因为头上部为软设计，可以将头上部线圈从底座腔体上端对应的头部位拆下，利用其可变形的柔性特质，用作多功能表面线圈，可以对于其可“包裹”的人体部位(如各个躯干，手，肘，脚和肩等)进行成像，完全可以替代市场上专门的表面线圈，客户可以不需再进行这方面的投入。可在头上部线圈边缘增加备用魔术贴13(参见图4)，以方便绑扎时进行固定。

如图7所示，还可以将头上部线圈和颈上部线圈一起从底座拆下，作为最常用的体线圈。将头上部线圈及其海绵底座作为下部，颈上部线圈作为上部，在海绵底座两侧装有绷带18，与颈上部线圈的绷带7通过搭扣5、19进行定位和连接。该组合几乎等同于一般的体线圈设计，所以成像质量没有任何折扣。

Claims

1.一种用于磁共振成像系统的头颈联合射频线圈装置，包括支撑人体头部和颈部的底座，以及封装有线圈电路的线圈，其特征是：所述线圈包括一个头上部线圈和一个颈上部线圈，采用可变形的柔性聚乙烯泡沫将线圈电路封装在内制成；所述底座设有与人体头部和颈部轮廓相应的腔体，腔体的上端及颈部侧开口，以便容纳人体头部和颈部，底座颈部侧底面向外延伸形成一人体颈部底面支撑板；底座内环绕腔体设有线圈电路；头上部线圈和颈上部线圈分别设置在底座腔体上端对应的头部位和颈部位，头上部线圈、颈上部线圈与底座上端为可拆卸式连接。

2.根据权利要求1所述的头颈联合射频线圈装置，其特征是：所述线圈是8至32通道的阵列组合。

3.根据权利要求1所述的头颈联合射频线圈装置，其特征是：头上部线圈、颈上部线圈边缘部分重叠，且颈上部线圈置于头上部线圈之上。

4.根据权利要求1或3所述的头颈联合射频线圈装置，其特征是：所述头上部线圈与底座采用魔术贴连接。

5.根据权利要求4所述的头颈联合射频线圈装置，其特征是：所述头上部线圈两侧边缘与底座上端面对应两侧采用魔术贴连接。

6.根据权利要求1或3所述的头颈联合射频线圈装置，其特征是：所述颈上部线圈和底座底面支撑板两侧分别装有绷带，相对侧的绷带通过搭扣连接。

7.根据权利要求1所述的头颈联合射频线圈装置，其特征是：所述底座颈部侧底面向外延伸形成一人体颈部底面支撑板，其端部设有台阶，装有海绵保护条。

8.根据权利要求7所述的头颈联合射频线圈装置，其特征是：人体颈部底面支撑板端部台阶与海绵保护条采用魔术贴连接。

9.根据权利要求7或8所述的头颈联合射频线圈装置，其特征是：海绵保护条可以替换为海绵底座。

10.根据权利要求9所述的头颈联合射频线圈装置，其特征是：海绵底座两侧装有绷带和搭扣。