CN103630858A - 一种磁共振系统的肩部线圈和发射线圈 - Google Patents

一种磁共振系统的肩部线圈和发射线圈 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种磁共振系统的肩部线圈，包括一接收部分，所述肩部线圈进一步包括一发射部分，用于耦合所述磁共振系统的体线圈的射频磁场。本发明提供的在磁共振系统中用于肩关节成像的局部线圈包括发射部分和接收部分：发射部分耦合来自体线圈的射频磁场，因此不需要特殊的发射电缆与磁共振系统连接，结构小巧，费用低廉。这种肩部线圈可以产生相当强度的均匀的射频磁场区域，由此可以减少体线圈的发射功率，降低整体射频特殊吸收功率比。在机械方面，这种肩部线圈的发射部分和接收部分，可以自由组合配置使用，即接收部件可以单独使用，或者发射部件和接收部件同时使用，这样能提高应用的灵活性。

Description

一种磁共振系统的肩部线圈和发射线圈
技术领域
本发明涉及磁共振成像技术领域，特别涉及一种磁共振系统的肩部线圈和发射线圈。
背景技术
磁共振成像（MRI）系统中包括多种线圈，例如覆盖全身范围的体线圈、只覆盖身体某个部位的局部线圈等等。其中，体线圈是一个自发自收线圈。一般来说，由于体线圈覆盖的范围较大，因此需要较高的发射功率，并且所得到的图像的信噪比较低，图像各处的信噪比也不均匀。而局部线圈由于其覆盖的范围较小，例如膝盖线圈覆盖的膝盖部位、头线圈覆盖的头部、手腕线圈覆盖的手腕等范围都比较小，所以局部线圈只接收有限的射频激发范围内的射频信号（为了区别于发射阶段的射频信号，以下将线圈接收的射频信号称为磁共振信号），因此，所得到的图像的信噪比比较高，而且图像各处的信噪比比较均匀。
骨科成像是磁共振应用的一个重要方向。在磁共振系统的骨科成像临床应用中，肩关节检查需要高质量图像。由于肩关节的结构复杂,为了获得高质量的肩关节图像，通常我们需要特别设计线圈。同时，为了使病人感到舒适并且考虑到肩部位置的的特殊性，一般来说，肩部线圈必须放到病床的边缘；然而，病床边缘通常是接近均匀磁场区域的边缘，边缘区域静态磁场和射频磁场的均匀性均会降低，这会导致图像形状扭曲或图像质量降低。
目前用于磁共振系统的接受肩关节成像的线圈主要是用作接收线圈的相控阵列线圈，在市场上有很多特殊的接收相控阵列接收线圈用于肩关节成像。接收相控阵列线圈是若干闭环的接收元件的集合。每个线圈单元通过低噪声前置放大器和独立的接收信道接收信号并对信号进行后期处理。通过这种方式，我们可以获得高信噪比图像、小型线圈单元和相对大的成像区域（FOV）。
近年来，由发射线圈和接收线圈组合而成的发射/接收线圈在磁共振系统中得到广泛应用。在使用相同的发射功率的条件下，较之于接收相控阵列线圈，发射/接收线圈能在聚焦领域生成高强度和高均匀性的射频磁场。这是因为发射/接收线圈有特殊的发射部件，使传输效率得到提高，这给磁共振系统的应用带来诸多有益效果。
但是，具有专用传输电缆与磁共振系统连接的发射/接收线圈，需要使用高功率容量开关电路和配电电路。虽然设计的难度下降，但是线圈和系统的成本大大提高。
综上所述，具有专用传输电缆与磁共振系统连接的发射/接收线圈存在以下缺点：
1、如上所述，发射/接收线圈具有专用传输电缆与磁共振系统连接的，并且磁共振系统也需要相应的专用的传输电缆与发射/接收线圈连接，同时还需要使用专用的发射/接收开关电路、配电电路和连接电路，导致发射/接收线圈体积庞大，成本高昂。
2、具有专用传输电缆与磁共振系统连接的发射/接收线圈使用粗电缆能支撑高功率传输，但电缆占据较大的空间，而且灵活性也不好，因此对实际的临床应用造成不便。
发明内容
为了减小发射/接收线圈的体积并且降低成本提高灵活性，本发明提出了一种磁共振系统的肩部线圈，包括一接收部分，所述肩部线圈进一步包括一发射部分，用于耦合所述磁共振系统的体线圈的射频磁场。
优选地，所述发射部分包括一亥姆霍兹线圈。
优选地，所述发射部分包括两个圆环和两根导线，其中两个所述圆环相同、彼此平行且共轴；两个所述圆环分别具有一个开口，每个所述开口的两端分别与两根所述导线连接；两根所述导线相互交叉奇数次。
优选地，所述发射部分包括两个圆环和两根导线，其中两个所述圆环相同且共轴；两个所述圆环分别具有一个开口，每个所述开口的两端分别与两根所述导线连接；两根所述导线相互交叉奇数次；两个所述圆环在与各自所述开口相对的一端向对方弯曲。
优选地，所述圆环包括一个或多个电容，所述电容等间距串接在所述圆环上。
优选地，所述发射部分与所述接收部分的三维几何中心重合。
优选地，所述发射部分与所述接收部分可拆卸的连接。
本发明还提出一种包括如上任一所述的肩部线圈的磁共振系统。
本发明还提出了一种磁共振系统的肩部线圈的发射线圈，用于耦合所述磁共振系统的体线圈的射频磁场，所述发射线圈包括两个圆环和两根导线，其中两个所述圆环相同、彼此平行且共轴；两个所述圆环分别具有一个开口，每个所述开口的两端分别与两根所述导线连接；两根所述导线相互交叉奇数次。
本发明还提出了一种磁共振系统的肩部线圈的发射线圈，用于耦合所述磁共振系统的体线圈的射频磁场，所述发射线圈包括两个圆环和两根导线，其中两个所述圆环相同且共轴；两个所述圆环分别具有一个开口，每个所述开口的两端分别与两根所述导线连接；两根所述导线相互交叉奇数次；两个所述圆环在与各自所述开口相对的一端向对方弯曲。
从上述技术方案可以看出，本发明提供的在磁共振系统中用于肩关节成像的局部线圈包括发射部分和接收部分：发射部分耦合来自体线圈的射频磁场，因此不需要特殊的发射电缆与磁共振系统连接，结构小巧，费用低廉；同时，接收部分使用相控阵列线圈，因此能够根据肩关节结构进行优化。这种肩部线圈可以产生相当强度的均匀的射频磁场区域，由此可以减少体线圈的发射功率，降低整体射频特殊吸收功率比（SAR，SpecificAbsorption Ratio）。在机械方面，这种肩部线圈的发射部分和接收部分，可以自由组合配置使用，即接收部件可以单独使用，或者发射部件和接收部件同时使用，这样能提高应用的灵活性。
附图说明
图1A是根据本发明第二具体实施例的磁共振系统的肩部线圈的立体透视图。
图1B是根据本发明第二具体实施例的磁共振系统的肩部线圈的左侧透视图。
图2是根据本发明第二具体实施例的磁共振系统的肩部线圈的准亥姆霍兹线圈的示意图。
图3A是根据本发明第三具体实施例的磁共振系统的肩部线圈的立体透视图。
图3B是根据本发明第三具体实施例的磁共振系统的肩部线圈的左侧透视图。
发射部分TX    接收部分RX
圆环1    圆环2     圆环13     圆环14
导线3    导线4     导线15     导线16
圆弧1-1  圆弧1-2   圆弧1-3    圆弧1-4
电容C11  电容C12   电容C13
圆弧2-1  圆弧2-2   圆弧2-3    圆弧2-4
电容C21  电容C22   电容C23
线圈单元5线圈单元6 线圈单元7  线圈单元8
线圈单元9线圈单元10线圈单元11 线圈单元12
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心在于一种磁共振系统的肩部线圈，这种肩部线圈包括相互独立的发射部分和接收部分，发射部分耦合体线圈发射的射频磁场，因此不需要特殊的发射电缆，结构简单，所需费用低。接收部分使用相控阵列线圈，可以根据肩关节结构进行优化。
第一具体实施例
根据本发明第一具体实施例的磁共振系统的肩部线圈包括发射部分和接收部分，其中发射部分和接收部分相互独立。发射部分采用常规的亥姆霍兹线圈耦合体线圈的射频磁场的方式加强射频磁场的均匀性，同时由于射频磁场的均匀性得到增强，因此可以适当降低射频磁场的发射功率；接收部分是一个相控阵列线圈，用于接收受检对象反馈的磁共振信号。其中，常规的亥姆霍兹线圈是一对彼此平行且共轴的相同的圆环。
根据本发明第一具体实施例的磁共振系统的肩部线圈，亥姆霍兹线圈可以产生相当高的均匀的射频磁场区域，因此这种肩部线圈可以减少体线圈的发射功率，降低整体射频特殊吸收功率比（SAR，Specific Absorption Ratio）。另外，在机械方面，这种肩部线圈的发射部分和接收部分相互独立，因此可以自由组合使用，即可以单独使用接收部分，也可以同时使用发射部件和接收部件，这样能提高这种肩部线圈的灵活性。
此外，不仅亥姆霍兹线圈可以用作发射部分，其他能够耦合体线圈的射频磁场的线圈也可以达到相同的技术效果，例如：鸟笼式线圈。
第二具体实施例
图1A是根据本发明第二具体实施例的磁共振系统的肩部线圈的立体透视图，图1B是根据本发明第二具体实施例的磁共振系统的肩部线圈的立体透视图，图1A和图1B仅示出根据第二具体实施例的磁共振的肩部线圈的内部线圈未示出外部壳体。
在根据第一具体实施例的磁共振系统的肩部线圈中，常规的亥姆霍兹线圈的两个子线圈之间也存在耦合，这会影响磁共振系统的图像质量。
如图1A和图1B所示，根据本发明第二具体实施例的磁共振系统的肩部线圈包括发射部分TX和接收部分RX。发射部分TX是一个准亥姆霍兹线圈，用于耦合磁共振系统中的体线圈的射频信号从而加强射频磁场，可以根据肩部结构和大小调整发射部分TX的形状。接收部分RX是一个相控阵列线 ，用于接收受检对象反馈的磁共振信号。
如图1A所示，作为发射部分TX的准亥姆霍兹线圈包括两个大小相同且共轴平行的圆环1和圆环2，圆环1和圆环2在径向上某一相同的位置断开，同时在断开处通过交叉的导线3和导线4将圆环1和圆环2连接起来，从而构成准亥姆霍兹线圈；换而言之，圆环1和圆环2分别具有一个开口，开口的两端分别与导线3和导线4连接，并且导线4和导线4相互交叉一次，或者导线3和导线4相互交叉奇数次。优选地，圆环1和圆环2之间的距离等于圆环1和圆环2的半径。
图2是根据本发明第二具体实施例的磁共振系统的肩部线圈的准亥姆霍兹线圈的示意图。如图2所示，整个准亥姆霍兹线圈展开到平面上为一个“8”字形，准亥姆霍兹线圈包括圆环1、圆环2、导线3和导线4。其中，圆环1包括圆弧1-1、圆弧1-2、圆弧1-3、圆弧1-4和电容C11、电容C12、电容C13，圆环2包括圆弧2-1、圆弧2-2、圆弧2-3、圆弧2-4和电容C21、电容C22、电容C23。电容C11、电容C12和电容C13等间距均匀串联在圆环1上，同时电容C21、电容C22和电容C23等间距均匀串接在圆环2上。圆环上的电容可以调节准亥姆霍兹线圈在特定频率下的耦合效果，从而使准亥姆霍兹线圈在特定射频磁场频率下达到最佳的耦合效果，由此提高图像质量。
圆环1和圆环2分别分布在前胸和后背，圆环1和圆环2共轴平行。圆环1和圆环2上靠近手臂一侧断开，断开的位置利用导线3和导线4交叉连接起来。如图2所示，准亥姆霍兹线圈的圆环1或圆环2各包括3个电容，但是不仅限于3个，根据准亥姆霍兹线圈的工作频率和电容能承受的最大电压来确定准亥姆霍兹线圈包括的电容的数量。
较之于常规的亥姆霍兹线圈，准亥姆霍兹线圈通过导线3和导线4交叉连接圆环1和圆环2，消除了圆环1和圆环2之间的耦合效应，因此节省了采用常规亥姆霍兹线圈而导致的需要圆环1和圆环2之间的耦合效应进行特殊后期处理的步骤。
如图1B所示，作为接收部分RX的相控阵列线圈包括8个线圈单元5、6、7、8、9、10、11和12，分别配置在受检对象的肩部的前侧后侧，上侧下侧，左侧右侧等位置。两两相邻的线圈通过几何重叠来消除其间的耦合。如图1B所示，作为接收部分RX的相控阵列线圈的线圈单元的数量包括8个，但是不限于8个，用户可以根据需求选择多于8个线圈单元或者少于8个线圈单元的相控阵列线圈，选择线圈单元的数量的重点在于保证在肩部的前后、左右和上下都能够接收磁共振信号，如图1A所示，作为接收部分RX的相控阵列线圈的线圈单元的数量是16个。
作为接收部件RX的相控阵列线圈（线圈单元5-12）位于准亥姆霍兹线圈构成的空间中，其中，线圈单元5和线圈单元6分布肩部的前胸位置，线圈单元11和线圈单元12分布后背位置，而线圈单元8和线圈单元10分别分布于前斜方肌和后斜方肌，线圈单元4和线圈单元9分布于肩峰位置。
优选地，发射部分TX的三维几何中心与接收部分RX的三维几何中心重合，由此发射部分TX的最佳效果区域与接收部分RX的最佳效果区域重合，从而磁共振图像的效果更佳。
根据本发明第二具体实施例的磁共振系统的肩部线圈，准亥姆霍兹线圈可以产生相当高的均匀的射频磁场区域，因此这种肩部线圈可以减少体线圈的发射功率，降低整体射频特殊吸收功率比（SAR，Specific Absorption Ratio）；而且，由于准亥姆霍兹线圈去处了两个线圈之间的耦合，进一步提高了图像质量。另外，在机械方面，这种肩部线圈的发射部分和接收部分相互独立，因此可以自由组合使用，即可以单独使用接收部分，也可以同时使用发射部件和接收部件，这样能提高这种肩部线圈的灵活性。
第三具体实施例
图3A是根据本发明第三具体实施例的磁共振系统的肩部线圈的立体透视图，图3B是根据本发明第三具体实施例的磁共振系统的肩部线圈的立体透视图，图3A和图3B仅示出根据第三具体实施例的磁共振的肩部线圈的内部线圈未示出外部壳体。
如图3A和图3B所示，根据本发明第三具体实施例的磁共振系统的肩部线圈与本发明第三具体实施例的磁共振系统的肩部线圈一样，包括发射部分TX和接收部分RX。发射部分TX是一个准亥姆霍兹线圈，用于耦合磁共振系统中的体线圈的射频信号从而加强射频磁场，可以根据肩部结构和大小调整发射部分TX的形状。接收部分RX是一个相控阵列线圈，用于接收受检对象反馈的磁共振信号。其中，作为发射部分TX的准亥姆霍兹线圈包括圆环13、圆环14、导线15和导线16，作为接收部分RX的内层相位阵接收线圈包括线圈单元17-24。
圆环13和圆环14分别具有一个开口，开口的两端分别与导线15和导线16连接，并且导线15和导线16相互交叉一次，或者导线15和导线16相互交叉奇数次。
根据本发明第三具体实施例的磁共振系统的肩部线圈的作为发射部分TX的准亥姆霍兹线圈与本发明第二具体实施例的区别在于，本发明第三具体实施例的准亥姆霍兹线圈的圆环13和圆环14并不平行而是在与导线连接处相对的一端圆环13和圆环14向对方弯曲。通过这种方式，根据本发明第三具体实施例的磁共振系统的肩部线圈有效增强了射频磁场的磁场强度。
本发明提供的在磁共振系统中用于肩关节成像的局部线圈包括发射部分和接收部分：发射部分耦合来自体线圈的射频磁场，因此不需要特殊的发射电缆与磁共振系统连接，结构小巧，费用低廉；同时，接收部分使用相控阵列线圈，因此能够根据肩关节结构进行优化。这种肩部线圈可以产生相当强度的均匀的射频磁场区域，由此可以减少体线圈的发射功率，降低整体射频特殊吸收功率比（SAR，Specific Absorption Ratio）。在机械方面，这种肩部线圈的发射部分和接收部分，可以自由组合配置使用，即接收部件可以单独使用，或者发射部件和接收部件同时使用，这样能提高应用的灵活性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁共振系统的肩部线圈，包括一接收部分，其特征在于，所述肩部线圈进一步包括一发射部分，用于耦合所述磁共振系统的体线圈的射频磁场。
2.如权利要求1所述的肩部线圈，其特征在于，所述发射部分包括一亥姆霍兹线圈。
3.如权利要求1所述的肩部线圈，其特征在于，所述发射部分包括两个圆环和两根导线，其中两个所述圆环相同、彼此平行且共轴；两个所述圆环分别具有一个开口，每个所述开口的两端分别与两根所述导线连接；两根所述导线相互交叉奇数次。
4.如权利要求1所述的肩部线圈，其特征在于，所述发射部分包括两个圆环和两根导线，其中两个所述圆环相同且共轴；两个所述圆环分别具有一个开口，每个所述开口的两端分别与两根所述导线连接；两根所述导线相互交叉奇数次；两个所述圆环在与各自所述开口相对的一端向对方弯曲。
5.如权利要求2-4所述的肩部线圈，其特征在于，所述圆环包括一个或多个电容，所述电容等间距串接在所述圆环上。
6.如权利要求1所述的肩部线圈，其特征在于，所述发射部分与所述接收部分的三维几何中心重合。
7.如权利要求1所述的肩部线圈，其特征在于，所述发射部分与所述接收部分可拆卸的连接。
8.一种磁共振系统的肩部线圈的发射线圈，用于耦合所述磁共振系统的体线圈的射频磁场，所述发射线圈包括两个圆环和两根导线，其中两个所述圆环相同、彼此平行且共轴；两个所述圆环分别具有一个开口，每个所述开口的两端分别与两根所述导线连接；两根所述导线相互交叉奇数次。
9.一种磁共振系统的肩部线圈的发射线圈，用于耦合所述磁共振系统的体线圈的射频磁场，所述发射线圈包括两个圆环和两根导线，其中两个所述圆环相同且共轴；两个所述圆环分别具有一个开口，每个所述开口的两端分别与两根所述导线连接；两根所述导线相互交叉奇数次；两个所述圆环在与各自所述开口相对的一端向对方弯曲。
10.一种包括如权利要求1-7任一所述的肩部线圈的磁共振系统。
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