CN102028470A - 用于磁共振成像系统的眼球射频线圈装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于磁共振成像系统的眼球射频线圈装置，包括支撑人体头部和颈部、适合于病床弧度的底座，以及与底座为可拆卸式连接、封装有4通道阵列组合的谐振电路的眼部射频线圈，每侧眼部拥有2个独立单元接收线圈，采用ABS塑料造型的弧形外壳，实现了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，有效避免了运动产生的伪影，可在短时间内获得具有较高诊断价值的图像，提高了医生的阅片效率及准确性。

Description

用于磁共振成像系统的眼球射频线圈装置

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，特别是涉及一种眼球射频线圈装置。

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。

眼球射频线圈装置在临床磁共振成像中有着特殊的应用价值，用于精确诊断眼眶、眼球、及视神经区域的病变。现有用于做眼球诊断的通常使用的是头线圈或者是小型柔性线圈，头线圈的设计目的是用于实现整个头颅的成像，虽然目前头线圈普遍采用的是8个通道作为接收单元，但是，为了确保适用于大多数的病人，一般设计尺寸比较大，在病人仰卧的情况下，接收单元距离眼部比较远，且每个通道的设计大小均在FH方向上覆盖整个头颅，因此不仅在眼部无法获得足够强的信号，同时引入了更多的噪声源，影响成像质量。而小型柔性线圈通常具有覆盖面积小信噪比高的特点，通常做眼部成像时可将其绑在眼部进行扫描，然而小柔线圈一般以头颅作为固定源，一旦在扫描过程中，病人无法按照要求进行有效的配合，线圈将会随着头颅运动而运动，产生严重的运动伪影，影响诊断。另外，柔性线圈由于采用了可变形设计，一般是由泡沫海绵内封装印刷线路板制成，在经过了反复的折叠使用后容易造成损坏，缩短设备的使用寿命。

发明内容

为解决现有的眼部成像射频线圈装置存在的图像质量不佳、不易固定、易损坏的缺陷，本发明的目的是提供一种可调节高度、易于固定、长使用寿命的专用眼球射频线圈装置，实现线圈与人体诊断部位距离可调，尽可能的将线圈的接收单元紧贴患者的眼部，并使其自然紧闭，显著提高了信噪比和成像质量，有效避免了运动产生的伪影，在短时间内获得具有较高诊断价值的图像，提高了医生的阅片效率及准确性。

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眼球射频线圈装置，包括支撑人体头部和颈部的底座，以及封装有谐振电路的眼部射频线圈。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，底座颈部侧底面向背部延伸形成一人体颈部底面支撑板。所述眼部射频线圈为一个遮于眼部的接收线圈，采用ABS塑料造型的弧形外壳，将线圈电路封装在内制成。所述眼部射频线圈是4通道的阵列组合，每侧眼部拥有2个独立单元接收线圈，用以采集x轴y轴信号。眼部射频线圈与底座为可拆卸式连接。

所述底座上端两侧拥有对称插口，插口外侧下方有两个同样对称的活动卡扣，卡扣上有小块矩形凸起；所述眼部射频线圈两侧安有与插口配合的等高多级滑条，可通过改变滑条插入底座插口的深度，来调节线圈与底座的相对位置以容纳各种体型的病人，让其紧贴患者眼部，实现信号最大化。

所述底座两侧的卡扣可向上拨起自行卡于底座两旁。

所述底座两侧的卡扣可在眼部线圈的等高多级滑条插入插口后向下拨紧用以固定线圈。

所述眼部射频线圈上侧采用仿眼镜造型。

在眼部射频线圈外壳底部的中央设有拱形槽，由于在仰卧时鼻尖位于人体面部的最高点，设此槽可在病人感觉面部无压迫感的情况下，线圈紧贴眼部表面，使病变部位处在线圈最有效的接收范围之中，实现图像最优化。

在眼部射频线圈的上部中央有十字标记，由于在做磁共振扫描前，医生需对扫描部位进行定位后，才将病人送入扫描匀场区域，而眼部线圈使用时覆盖于眼球之上，导致医生无法直视扫描部位，故采用此设计方便医生定位，提高工作效率。

底座下部采用可自然贴合系统病床的弧面外形。

所述底座颈部侧底面向背部延伸形成一人体颈部底面支撑板，其端部为坡形，以避免病人躺下时带来的不适。

本发明的有益效果是：采用可拆卸式小型线圈，并优化底座的形状，在患者舒适的情况下，使线圈得到有效固定，并使患者眼睛自然紧闭，有效地降低了运动伪影，同时在每个眼球及视神经区域安置了2个单元接收不同方向的信号，大幅提高了该感兴趣区域的信噪比，充分体现了磁共振扫描专门部位专门线圈的特点，从而真正发挥了磁共振系统的应用价值。

附图说明

图1是本发明的整体结构分解示意图。

图2是本发明的底座结构示意图。

图3是本发明的眼部射频线圈结构示意图。

图4a是本发明的眼部射频线圈内部电路的结构示意图。

图4b和图4c是本发明的眼部射频线圈内部电路磁场示意图。

图5是本发明的使用状态示意图。

图6是本发明的系统磁场示意图。

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，本发明的眼球射频线圈装置主要由支撑人体头部和颈部的ABS底座、用于采集信号的封装有谐振电路的眼部射频线圈两个主要部分组成。底座采用ABS板材制成，轻便灵巧，易用搬动，底座设有与人体头部和颈部轮廓相应的、依照人体后脑及颈肩部轮廓设计而成的腔体7，底座颈部侧底面向背部延伸形成一人体颈部底面支撑板9，其端部为坡形，并延伸至与病床相平，可使病人舒适地枕于其上。底座下部采用可自然贴合系统病床的弧面外形8，其弧度与系统病床相一致，当承重后便稳固在病床之上。底座上端两侧拥有对称插口4，底座两侧安有两枚卡扣6，卡扣上端有一小块矩形凸起。眼部线圈采用ABS板材制成，内部为空心腔体，接收电路敷设于空心腔体内。眼部射频线圈与底座为可拆卸式连接。眼部线圈左右安有等高多级滑条5，插入线圈底座插口时，通过改变滑条的插入深度，可调节线圈位置的高低，然后通过卡扣加以固定。眼部射频线圈的下部中央有拱形槽3，利用上述设计，无论病人头部大小如何，都可将线圈紧贴其眼部表面，且没有任何不适感，确保了每个接收单元与病人成像部位几乎为零距离，实现感兴趣区域内的信号采集最优化。眼部线圈上方设有眼镜状立体造型1，中央位置有十字定位标记2，由于本发明接收范围较小，且直接覆盖于诊断部位之上，通过上述设计，医生可正确将诊断区域定位于线圈接收范围之内，使本发明得到最有效的使用。

该线圈按照目前市场主流磁共振系统需求，设计成4通道的阵列组合。一般来说，单位区域内的通道越多越先进，当今市场上，8通道头线圈为头部扫描的主力线圈，一般对眼球进行成像使用此线圈，但该线圈的覆盖区域为整个头颅，对眼球进行有效接收的只有1至2个通道，且距离较远，因此违背了磁共振成像针对具体部位设置专用单元的原则。本发明则按照此原则在眼部布置了4个小型单元进行接收，每侧眼部拥有2个独立单元接收线圈，用以采集x轴y轴信号。在临床成像对比实验的过程中，本发明在眼部的信噪比达到了头线圈的170%，远远优于使用头线圈对眼球进行扫描。

如图2所示，底座腔体用于放置病人头部，两侧的插口4用于容纳眼部线圈的滑条5。两侧的卡扣6向上拨起时，眼部线圈便可轻易取出；而当眼部线圈插入之后，可将卡扣向下扣紧，直至与线圈外侧处于同一平面，这样线圈将完全紧固于底座之上，确保了磁共振成像的一个主要因素：绝对静止。

如图3所示，眼部线圈的两侧为用以进行固定及高度调节的滑条5，滑条内侧中部为齿状条纹，每条间隔为3毫米，总长约120毫米，此调节范围满足了绝大多数病人的体型特征。线圈上部的眼镜状立体造型1标示了覆盖上线圈后眼球大致所处的位置，方便了定位。中央十字标识2为线圈线路的中心点，在系统激光根据此定位后，眼部线圈将被送入系统匀场区域。眼部线圈下方设有拱形槽3放置鼻梁，因此，即便是当线圈紧贴面部的时候，病人也不会产生任何压迫感。

如图4a、b、c所示，为眼部射频线圈内部电路结构示意图和内部电路磁场示意图，本眼部射频线圈采用4通道的阵列组合，每侧眼部拥有2个独立单元接收线圈，用以采集x轴y轴信号。其中通道一10和通道三12为环形电路，用于采集来自y轴方向的信号（参见图4 b），通道二11和通道四13为马鞍形电路，用于采集来自x轴方向的信号（参见图4c）。而在布局上，两侧眼球处各安置有两个接收通道，两个接收通道产生的磁场相互垂直，因此本发明不但避免了通道间磁场相互耦合的问题，而且同时采集了来自两个方向的信号，在单位区域内，引入噪声不变的情况下，信号采集量增加了一倍，因此提高了接收效率，也就提高了该区域的信噪比。

如图5所示，病人躺下后，受底座造型特征的限制，头部自然固定于底座腔体7内，而头颈肩处存有一定的落差，符合一般人的仰卧习惯。将眼部线圈安置后，线圈的质量由两侧卡扣承担，病人不会产生任何的不适感，且自然紧闭双眼，所以在一定程度上配合了扫描。 

从本发明的临床实验效果图像上可以看出，本发明将采集区域聚焦在了头颅的前半部，在此区域内，眼框、眼球、视神经的扫描图像图像呈现了极高的信噪比与分辨率，而超出此范围后，信号明显衰减，所以，该设计完全符合磁共振射频线圈的设计理念——特定部位，专用线圈。 

如图6所示，是本发明的系统磁场示意图，z轴为系统超导线圈所产生的磁场方向，也就是所谓的B0场。而x与y轴与主磁场相垂直，所有可供线圈采集的信号均来自于这两个方向。

Claims (9)

1.一种用于磁共振成像系统的眼球射频线圈装置，包括支撑人体头部和颈部的底座，以及封装有谐振电路的眼部射频线圈，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，底座颈部侧底面向背部延伸形成一人体颈部底面支撑板，其特征是：所述眼部射频线圈为一个遮于眼部的接收线圈，采用ABS塑料造型的弧形外壳，并将线圈电路封装在内制成；所述眼部射频线圈是4通道的阵列组合，每侧眼部拥有2个独立单元接收线圈；眼部射频线圈与底座为可拆卸式连接。

2.根据权利要求1所述的用于磁共振成像系统的眼球射频线圈装置，其特征是：所述底座上端两侧拥有对称插口，插口外侧下方有两个同样对称的活动卡扣，卡扣上有小块矩形凸起；所述眼部射频线圈两侧安有等高多级滑条，与插口配合。

3.根据权利要求2所述的用于磁共振成像系统的眼球射频线圈装置，其特征是：所述卡扣可向上拨起自行卡于底座两旁。

4.根据权利要求2或3所述的用于磁共振成像系统的眼球射频线圈装置，其特征是：所述卡扣可在眼部线圈的等高多级滑条插入插口后向下拨紧用以固定线圈。

5.根据权利要求1或2所述的用于磁共振成像系统的眼球射频线圈装置，其特征是：所述眼部射频线圈上侧采用仿眼镜造型。

6.根据权利要求1或2所述的用于磁共振成像系统的眼球射频线圈装置，其特征是：在眼部射频线圈外壳底部的中央设有拱形槽。

7.根据权利要求1或2所述的用于磁共振成像系统的眼球射频线圈装置，其特征是：在眼部射频线圈的上部中央有十字标记。

8. 根据权利要求1所述的用于磁共振成像系统的眼球射频线圈装置，其特征是：底座下部采用可自然贴合系统病床的弧面外形。

9.根据权利要求1所述的用于磁共振成像系统的眼球射频线圈装置，其特征是：所述底座颈部侧底面向背部延伸形成一人体颈部底面支撑板，其端部为坡形。

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