CN103941203B - 一种用于磁共振成像的柔性排线天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁共振柔性天线，特别是关于一种用来诊断人体特殊部位疾病的磁共振柔性天线装置，尤其是对于具有特殊体征的病人有效。其特征在于：它是一种能够安全、有效地检测到病灶处的疾病，且和人体形状契合度很好的，填充因子较高的柔性天线诊断装置。使用该柔性天线可以提高磁共振成像的信噪比和分辨率。本发明包括接收磁共振信号的金属排线天线1、调谐匹配电路板2、磁共振信号传输同轴线3。由于排线天线的长度和宽度根据需要可以改变，所以可以得到大视场(FOV)的磁共振图像。这样的好处是不用重新摆放病人的位置和重新定位就可以实现大范围的成像检查，节省时间的同时，也可以提高检测的精度。另外，该设计除了可以应用于人体特殊部位成像以外，也可以用于人体正常部位的成像。

Description

一种用于磁共振成像的柔性排线天线装置

技术领域

本发明涉及一种柔性天线，特别是关于一种用来诊断头颈部、脚部、腿部、和肩部等特殊人体部位疾病的磁共振柔性天线装置，尤其是对于具有特殊体征的病人(比如腿部受伤弯曲而不能伸直的病人)有用。

背景技术

磁共振成像的出现，无疑给人类疾病的诊断提供了前所未有的新方法。但是传统用于磁共振信号接收的商业射频(RF)线圈都是刚体结构，形状不能改变，这也就给病人的特殊部位(如肩膀，脚，以及因受伤而不可弯曲的膝关节等特殊体位)的诊断带来困难。同时，商业射频线圈的成像覆盖范围也是有限的，这也就给病人的大面积诊断，甚至是全身成像带来困难。另外，有些患者由于外伤或小儿麻痹等原因，腿部不能伸直，不能把腿伸到传统膝关节鸟笼线圈中，所以，开发柔性成像线圈或天线是非常必要的。一般来说，8通道相控阵头线圈或鸟笼线圈常用于为脚成像。但是，8通道相控阵头线圈或鸟笼线圈的填充因子都比较小，从而成像的有效视场范围(FOV)比较小，信噪比(SNR)也比较低。而柔性线圈或天线由于柔软而能够和人体形状契合，于是就能够克服这个缺陷。近年来，柔性线圈已经用于人体的某些特殊部位，如肩膀。但是没有用于脚和手指等特殊体位的柔性线圈或天线，这给临床诊断增加了困难。所以，开发相应的柔性天线是相当必要的。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够安全、有效地检测到肩膀，脚，以及人体其他特殊体位疾病的磁共振成像柔性天线诊断装置。磁共振成像柔性天线作为一种对人体特殊体位成像的磁共振诊断装置，可以提高人体不同部位和天线之间的契合度，提高填充因子，更加贴近病灶部位检测信号，避免有用的疾病诊断信号经过空气造成衰减，提高磁共振成像的信噪比和分辨率，使得人体深处的早期病变的信息的捕捉成为可能。同时由于排线天线的长度和宽度可以改变，较长的柔性排线天线可以得到大视场(FOV)的磁共振图像，可以使医师在关注想要关注的部位的同时，在不用改变病人位置和从新定位的情况下，关注到与想要关注部位相关的周边大范围的部位，在节省时间，提高精度的同时，也提高了磁共振检查效率。

本发明是一种用于磁共振成像的柔性天线装置，包括由平行金属排线构成的接收天线和用来调谐和匹配的电路板以及约1m长的同轴信号传输线。其特征在于：所述排线天线是由平行金属排线构成，排线的长度和宽度可以选择。排线可以由1到60根甚至更多(N)的细小漆包线组元构成。该平行金属排线天线和调谐匹配电路的一头通过SMA接头相连接，调谐匹配电路的另一头通过SMA接头与约1m长的同轴信号传输线相连接，信号传输线通过协议接口与磁共振扫描系统相连接，以提取柔性天线接收到的相关磁共振自由衰减信号。

所述的一种用于磁共振成像的柔性天线装置，其特征在于：采用金属排线天线设计，使得柔性天线可以遵照临床的不同要求选择不同长度和宽度，比如对于应用于脚部成像的话，天线长度为60cm即可，但是用于腿部成像的话，天线长度就要1m，要是用于全身成像，长度会更长些。由于磁共振柔性天线是体外应用的表面柔性天线，所以应用该天线进行磁共振成像诊断是安全的。

所述的一种用于磁共振成像的柔性天线装置，其特征在于：本发明采用平行排线天线设计，可以保证在使用该柔性天线进行磁共振成像时天线射频(RF)场的均匀性。

所述的一种用于磁共振成像的柔性天线装置，其特征在于：排线天线柔韧性好，在使用时可以使得天线和身体形状达到高度契合，提高天线使用的填充因子，从而提高图像的信噪比和分辨率。

所述的一种用于磁共振成像的柔性天线装置，其特征在于：排线天线的长短可调节，较长的排线天线可以得到大范围视场(FOV)的磁共振图像。这样的好处是不用重新摆放病人的位置和重新定位就可以实现其他部位的成像检查。节省时间的同时，也可以提高检测精度。

所述的一种用于磁共振成像的柔性天线装置，其特征在于：柔性天线后面的调谐匹配电路采用T型、L型或π型匹配，各个电路元器件分工明确，各施其职，便于调谐匹配，调节和制作起来简单方便。

本发明在磁共振成像使用过程中，排线天线和调谐匹配电路板之间可拆卸，而调谐匹配电路板和磁共振信号传输线之间也可拆卸。并且排线天线可采用一次性设计，既保证了在磁共振成像检查过程中无交叉感染且绝对安全，又方便医师进行相应的操作。排线天线也是可以多次重复使用的，比如实验所用，以节省耗材。

本发明构造简洁，材料获取容易，制作起来也比较容易，成本低廉，便于医师操作和携带。通过使用柔韧性好的平行排线天线，可以诊断现有的商业线圈不容易检查的病变，如用于诊断打弯膝关节处的病变以及脚部距骨和手指腱鞘等处的疾病。同时，作为现有商业线圈的有效补充，该设计也可以用于普通的体位病变的磁共振成像诊断。

附图说明

图1总结构示意图

图2柔性排线天线的结构示意图

图3调谐匹配电路板的结构示意图

图4磁共振信号传输同轴线的结构示意图

具体实施方式

如图1所示，本发明包括接收磁共振信号柔性排线天线1、调谐匹配电路板2、信号传输同轴线3。磁共振柔性天线的排线天线1和带有SMA接头的调谐匹配电路2还有带有SMA接头和BNC接头的信号传输同轴线3彼此可分别拆卸和连接。这三部分可以随意拆卸和组合，使用起来相当方便。这样就保证了柔性排线天线可以用作一次性耗材，也可进行多次重复使用，而调谐匹配电路和磁共振信号传输线却可以多次重复使用，如此可以节省材料。

本发明的柔性天线主体1包括接收磁共振信号的金属平行排线天线11，在排线天线的一头是一个可拆卸SMA接头12，方便和调谐匹配电路板2相连接，同时也方便医师进行操作，也可以保证排线天线在成像中一次性或多次性使用。具体参见图2.

本发明的调谐匹配电路2包括一个固定电容21、反射系数S₁₁共振峰峰位(频率调谐)粗调可变电容22、反射系数S₁₁共振峰峰位精调可变电容23、反射系数S11共振峰峰值调节可变电容24、印刷铜带25.反射系数S₁₁共振峰峰位粗调可变电容22的作用是在柔性排线天线和调谐匹配电路制作完成以后，先用这个可变电容把反射系数S₁₁共振峰的峰位调节到所需要的共振频率附近，然后再用反射系数S11共振峰峰位精调可变电容23进一步调节反射系数S₁₁的峰位到所需要的共振频点。反射系数S11共振峰的峰值调节可变电容24的作用为当反射系数S₁₁的峰位被调节到所需要的共振频率点时，使用反射系数S₁₁共振峰峰值调节电容24把反射系数S₁₁的峰值调节到最大的峰值。这个时候，整个电路就正好调节到了50Ω，调谐匹配状态可以在网络分析仪上用Smith圆图来确认。印刷铜带25充当导线和电感的作用。SMA接头26是用来连接排线天下1和同轴信号传输线3的。具体参见图3.

本发明中的信号传输同轴线3包括无磁SMA转接头31、无磁BNC转接头33，和0-2m长的同轴信号传输线32。无磁SMA转接头31把调谐匹配电路板2和磁共振信号传输线3连接在一起，同时使得磁共振信号传输同轴线3与调谐匹配电路板2可连接和拆卸。无磁BNC转接头33用于和核磁扫描仪相连接，把柔性天线接收到的磁共振信号传给计算机进行处理。

Claims (5)

1.一种用于磁共振成像的柔性排线天线装置，包括柔性排线天线，调谐匹配电路板和磁共振信号传输线，柔性排线天线与调谐匹配电路板通过可拆卸的SMA接头相连接，调谐匹配电路板与信号传输线也通过可拆卸的SMA接头相连接，信号传输线与磁共振扫描系统通过无磁BNC接头相连接，其特征在于：柔性排线天线可以由1到60根细小漆包线组元构成，漆包线组元彼此平行可以保证在使用该柔性排线天线进行磁共振成像时天线射频(RF)场的均匀性，同时，柔性排线天线的长度为60厘米到1米，使用该柔性排线天线设计可以得到大范围视场(FOV)的磁共振图像。

2.如权利要求1所述的一种用于磁共振成像的柔性排线天线装置，其特征在于：柔性排线天线用于人体表面。

3.如权利要求2所述的一种用于磁共振成像的柔性排线天线装置，其特征在于：所述的人体表面是人体的肩膀、脚部、腿部、手部，更为具体的是，能够对膝关节、脚部距骨和手指腱鞘进行磁共振成像。

4.如权利要求3所述的一种用于磁共振成像的柔性排线天线装置，其特征在于：柔性排线天线的调谐匹配电路板采用L型、T型或π型匹配。

5.如权利要求4所述的一种用于磁共振成像的柔性排线天线装置，其特征在于：柔性排线天线和调谐匹配电路板可拆卸，柔性排线天线可以一次性或多次重复使用。