CN104375104B - 颈动脉线圈、线圈装置及线圈设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种颈动脉线圈、线圈装置及线圈设备，其中，颈动脉线圈包括：第一线圈单元；与第一线圈单元部分重叠的第二线圈单元；分别与第一线圈单元和第二线圈单元部分重叠的第三线圈单元，位于第二线圈单元内的第一线圈单元与第三线圈单元的第一重叠部分包括共用的导电体和电容；分别与第一线圈单元、第二线圈单元和第三线圈单元部分重叠的第四线圈单元，位于第一线圈单元内的第二线圈单元与第四线圈单元的第二重叠部分包括共用的导电体和电容。本发明实施例的线圈通过对重叠进行特殊设计，从而在信噪比和穿透力上有一个很好的平衡，提高图像的信噪比和接收信号的穿透能力。

Description

颈动脉线圈、线圈装置及线圈设备

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术领域，特别涉及一种颈动脉线圈、线圈装置及线圈设备。

背景技术

目前，神经血管类疾病包括脑中风等是全球致死率最高的疾病之一，主要病理学机制是动脉粥样硬化等引起的血管病变。神经血管的病变可能发生在颅内动脉、颅外颈动脉和主动脉弓的任意位置，因此有必要对整体神经血管进行影像学检查。大量的研究表明，磁共振成像具有良好的分辨率和软组织对比度，是神经血管临床诊断和疗效评估最有效的成像办法，然而神经血管成像所需要的高信噪比和大覆盖范围是常规的神经血管线圈无法提供的。覆盖范围方面，常规神经血管线圈只包含了头部和颈部的成像单元，无法对主动脉弓进行成像；在信噪比方面常规神经血管成像线圈也没有单独的颈动脉线圈，对颈动脉成像信噪比较低。

相关技术中，多通道表面阵列线圈是高场全身磁共振系统线圈的主流发展方向。为了提高信噪比，依照经典的设计思路，在线圈的形状和大小一定的情况下，理想阵列线圈的单元数目越多，靠近线圈的图像信噪比就越高，但径向(垂直于线圈)方向的图像均匀性和穿透力就越差。而颈动脉正好是离脖子表面很近，所以小的表面线圈是颈动脉成像的首要选择。但是颈动脉成像也具有较高的难度，因为人体颈部形状比较复杂，个体之间差异极大，商业的头颈胸一体的神经血管线圈在颈部通道数不多，信噪比不够高，而商业专用颈动脉线圈虽然一定程度上提高了信噪比，但是往往很难与其它线圈配合使用，具有局限性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种信噪比高、简单方便的颈动脉线圈。

本发明的另一个目的在于提出一种线圈装置。

本发明的再一个目的在于提出一种线圈设备。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种颈动脉线圈，包括：第一线圈单元；位于所述第一线圈单元右侧的第二线圈单元，所述第二线圈单元与所述第一线圈单元部分重叠；位于所述第一线圈单元下方的第三线圈单元，所述第三线圈单元分别与所述第一线圈单元和所述第二线圈单元部分重叠，位于所述第二线圈单元内的第一线圈单元与第三线圈单元的第一重叠部分包括共用的导电体和电容；以及位于所述第二线圈单元下方的第四线圈单元，所述第四线圈单元分别与所述第一线圈单元、所述第二线圈单元和所述第三线圈单元部分重叠，位于所述第一线圈单元内的第二线圈单元与第四线圈单元的第二重叠部分包括共用的导电体和电容。

根据本发明实施例提出的颈动脉线圈，位于第二线圈单元内的第一线圈单元与第三线圈单元的第一重叠部分包括共用的导电体和电容，并且位于第一线圈单元内的第二线圈单元与第四线圈单元的第二重叠部分包括共用的导电体和电容，通过对重叠进行特殊设计，从而在信噪比和穿透力上有一个很好的平衡，提高图像的信噪比和接收信号的穿透能力。

另外，根据本发明上述实施例的颈动脉线圈还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第一线圈单元和所述第三线圈单元形成的重叠区域大于所述第一线圈单元和所述第二线圈单元形成的重叠区域，所述第四线圈单元和所述第二线圈单元形成的重叠区域大于所述第四线圈单元和所述第三线圈单元形成的重叠区域。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第一线圈单元和所述第三线圈单元位于第一平面上，所述第二线圈单元和所述第四线圈单元位于第二平面上，所述第一平面和所述第二平面呈预定夹角。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第一重叠部分和所述第二重叠部分均包括电容和两个导电体，所述电容位于所述两个导电体之间。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第一线圈单元、第二线圈单元、第三线圈单元和第四线圈单元均可以为相同的线圈单元。

本发明另一方面实施例提出了一种线圈装置，包括：左颈动脉线圈和右颈动脉线圈，所述左颈动脉线圈和所述右颈动脉线圈对称设置，所述左颈动脉线圈和右颈动脉线圈为上述的颈动脉线圈；颈后背部线圈，所述颈后背部线圈位于所述左颈动脉线圈和右颈动脉线圈的下方；以及颈前胸部线圈，所述颈前胸部线圈位于所述左颈动脉线圈和右颈动脉线圈的上方。

根据本发明实施例提出的线圈装置，其颈动脉线圈位于第二线圈单元内的第一线圈单元与第三线圈单元的第一重叠部分包括共用的导电体和电容，并且位于第一线圈单元内的第二线圈单元与第四线圈单元的第二重叠部分包括共用的导电体和电容，通过对重叠进行特殊设计，从而在信噪比和穿透力上有一个很好的平衡，提高图像的信噪比和接收信号的穿透能力。

本发明再一方面实施例提出了一种线圈设备，包括：上述的线圈装置；和头部线圈，所述头部线圈位于所述左颈动脉线圈和右颈动脉线圈的前方。

根据本发明实施例提出的线圈设备，其颈动脉线圈位于第二线圈单元内的第一线圈单元与第三线圈单元的第一重叠部分包括共用的导电体和电容，并且位于第一线圈单元内的第二线圈单元与第四线圈单元的第二重叠部分包括共用的导电体和电容，通过对重叠进行特殊设计，从而在信噪比和穿透力上有一个很好的平衡，提高图像的信噪比和接收信号的穿透能力。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为相关技术中线圈设计的结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的颈动脉线圈的结构示意图；

图3为根据本发明一个实施例的距线圈3cm平行线上信号大小分布曲线示意图；

图4为根据本发明一个实施例的线圈信号大小和距离关系曲线示意图；

图5为根据本发明一个实施例的16通道线圈单元分布示意图；

图6为根据本发明一个实施例的左颈动脉线圈和右颈动脉线圈的分布示意图；

图7为根据本发明一个实施例的16通道线圈与8通道头线圈配合工作示意图；以及

图8为根据本发明一个实施例的36通道线圈单元的分布示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面在描述根据本发明实施例提出的颈动脉线圈、线圈装置及线圈设备之前，先来简单描述一下相关技术中的线圈设计。

参照图1所示，相关技术中也有一种2×4单元的线圈设计，这个设计也分为两个左右两个部分，每部分有四个单元，每部分的线圈单元如图所示，这种结构和本发明实施例提出的颈动脉线圈类似。然而，它的某些通道之间的重叠和解耦方式和本发明实施例有着本质的不同，从而导致图像性能上也有比较大的差异。

本发明正是基于上述问题，而提出了一种颈动脉线圈、线圈装置及线圈设备，以对不同点及有益效果进行详细赘述。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的颈动脉线圈、线圈装置及线圈设备，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的颈动脉线圈。参照图2所示，该颈动脉线圈包括：第一线圈单元(相当于图中线圈单元14)、第二线圈单元(相当于图中线圈单元11)、第三线圈单元(相当于图中线圈单元13)和第四线圈单元(相当于图中线圈单元12)。

其中，位于第一线圈单元右侧的第二线圈单元，第二线圈单元与第一线圈单元部分重叠。位于第一线圈单元下方的第三线圈单元，第三线圈单元分别与第一线圈单元和第二线圈单元部分重叠，位于第二线圈单元内的第一线圈单元与第三线圈单元的第一重叠部分包括共用的导电体和电容。位于第二线圈单元下方的第四线圈单元，第四线圈单元分别与第一线圈单元、第二线圈单元和第三线圈单元部分重叠，位于第一线圈单元内的第二线圈单元与第四线圈单元的第二重叠部分包括共用的导电体和电容。本发明实施例的颈动脉线圈通过对重叠进行特殊设计，从而在信噪比和穿透力上有一个很好的平衡，提高图像的信噪比和接收信号的穿透能力。

进一步地，在本发明的一个实施例中，第一线圈单元和第三线圈单元形成的重叠区域大于第一线圈单元和第二线圈单元形成的重叠区域，第四线圈单元和第二线圈单元形成的重叠区域大于第四线圈单元和第三线圈单元形成的重叠区域。

进一步地，在本发明的一个实施例中，第一线圈单元和第三线圈单元位于第一平面上，第二线圈单元和第四线圈单元位于第二平面上，第一平面和第二平面呈预定夹角。本发明实施例不但对重叠区域进行特殊设计，使颈动脉线圈的线圈单元在信噪比和穿透力上有一个很好地平衡，并且所有线圈设计均有一定的柔性，并且尺寸上按人体几何曲线设计，同时不同线圈部分有一定的物理上的独立性，从而得以尽可能的贴近受试者身体表面，提高图像的信噪比。

进一步地，在本发明的一个实施例中，第一重叠部分和第二重叠部分均包括电容和两个导电体，电容位于两个导电体之间。

优选地，在本发明的一个实施例中，线圈的导电体可以为铜皮，也可以为做在印刷电路板上的一段铜膜走线，或其它良导体组成的一种物理连接形式。其中，铜是优良的导电体和导热体，电导率为银的94％，热导率为银的73.2％。铜在干燥空气中不氧化，在含有二氧化碳的湿空气中表面形成一层铜绿，与碱溶液反应很慢，铜及其合金被广泛地应用于电器、机械、车辆、船舶工业民用器具等方面，是现代工业、农业、国防和科学技术不可缺少的有色金属。

进一步地，在本发明的一个实施例中，第一线圈单元、第二线圈单元、第三线圈单元和第四线圈单元均可以为相同的线圈单元。

具体地，在本发明的一个实施例中，参照图2所示，本发明实施例的颈动脉线圈由四个完全相同的线圈单元(线圈单元11、线圈单元12、线圈单元13、线圈单元14)组成，各线圈单元两两之间都有部分重叠，用以消除线圈之间的耦合，以提高线圈成像的信噪比。

进一步地，线圈单元13和线圈单元14之间的重叠区域134与线圈单元12和线圈单元13之间的重叠区域123的面积和形式差别很大。线圈单元12和线圈单元13之间重叠区域123是普通的重叠形式，两个线圈单元之间没有电气上的直接连接，重叠部分刚好消除两者之间的空间电磁场耦合即可。而线圈单元13和线圈单元14之间的重叠区域是通过共用一段电路如铜皮1341和电容1342来实现的。由于线圈成像时，核磁系统主磁场B0方向是沿受试者头脚方向的，也就是沿着线圈单元11到线圈单元12方向(或者线圈单元13到线圈单元14方向)的，各个线圈单元在这个方向成像范围要小于受试者的前后方向也就是线圈单元11到线圈单元14(或者线圈单元12到线圈单元13方向)，如果还是用普通重叠形式，各单元之间合成的图像在头脚方向的均匀性会不如前后方向。因此，本发明实施例采用这种共用部分电路从而增大重叠面积的方式，可以很好的弥补了线圈单元在头脚方向成像范围不足导致的合成图像均匀性下降的问题，同时因为增大了重叠部分导致各个线圈单元实际面积也有所增大，从而提高了线圈接收信号的穿透能力。

参照图3所示，图3为两种不同重叠方式线圈在距线圈3cm(实际颈动脉的大概位置)处的合成信号大小沿受试者头脚方向的分布图。通过图3可知，普通重叠方式在线圈中间重叠区域的信号有一个明显的下降，而本发明实施例采用的特殊重叠方式的信号在重叠区域能保持基本不变。

进一步地，参照图4所示，图4为两种不同重叠方式线圈在通过线圈中心且与线圈垂直的直线上与线圈不同距离处的信号大小分布图。特殊重叠方式线圈在不同的距离(或成像深度)处的信号均大于普通重叠方式线圈。

根据本发明实施例提出的颈动脉线圈，位于第二线圈单元内的第一线圈单元与第三线圈单元的第一重叠部分包括共用的导电体和电容，并且位于第一线圈单元内的第二线圈单元与第四线圈单元的第二重叠部分包括共用的导电体和电容，通过对重叠进行特殊设计，从而在信噪比和穿透力上有一个很好的平衡，提高接收信号的穿透能力，并且所有线圈设计均有一定的柔性，并且尺寸上按人体几何曲线设计，同时不同线圈部分有一定的物理上的独立性，从而得以尽可能的贴近受试者身体表面，提高图像的信噪比，以及本发明实施例的颈动脉线圈部分配合其它线圈部分或者相关商业线圈可以在较大范围内包括颅内、主动脉弓等部位成像，并保持颈动脉部分图像的高信噪比。

其次将参照附图描述根据本发明实施例提出的线圈装置。参照图5所示，该线圈装置包括：左颈动脉线圈1、右颈动脉线圈2、颈后背部线圈3和颈前胸部线圈4。

其中，左颈动脉线圈1和右颈动脉线圈2对称设置，左颈动脉线圈1和右颈动脉线圈2为上述实施例所述的颈动脉线圈。颈后背部线圈3位于左颈动脉线圈1和右颈动脉线圈2的下方。颈前胸部线圈4位于左颈动脉线圈1和右颈动脉线圈2的上方。

具体地，参照图6所示，本发明实施例的线圈装置包括至少两组颈动脉线圈部分，每个部分包括四个线圈单元(elements)。根据需要，本发明实施例的线圈装置还可以提供主动脉弓(从心脏到颈部)线圈部分或颅内血管(头部)线圈部分。

其中，本发明实施例的线圈装置的核心部分是颈动脉线圈部分的八个线圈单元，它们分成两组，分别为左颈动脉线圈1，右颈动脉线圈2，每组包含4个相同且对称分布的线圈单元，扫描时置于受试者颈部左右两侧。

进一步地，在本发明的实施例中，参照图5所示，为了和核磁系统的头部线圈配合工作，本发明实施例的线圈装置可设计成一种16通道结构，其线圈单元分布示意如图5所示，其包括左颈动脉线圈1，右颈动脉线圈2，颈后背部线圈3，颈前胸部线圈4，总共四个相对独立的部分。

需要说明的是，本发明实施例的线圈装置的具体实现方式与颈动脉线圈部分的具体实现方式类似，为了减小冗余，此处不做赘述。

根据本发明实施例提出的线圈装置，其颈动脉线圈位于第二线圈单元内的第一线圈单元与第三线圈单元的第一重叠部分包括共用的导电体和电容，并且位于第一线圈单元内的第二线圈单元与第四线圈单元的第二重叠部分包括共用的导电体和电容，通过对重叠进行特殊设计，从而在信噪比和穿透力上有一个很好的平衡，提高接收信号的穿透能力，并且所有线圈设计均有一定的柔性，并且尺寸上按人体几何曲线设计，同时不同线圈部分有一定的物理上的独立性，从而得以尽可能的贴近受试者身体表面，提高图像的信噪比，以及本发明实施例的颈动脉线圈部分配合其它线圈部分或者相关商业线圈可以在较大范围内包括颅内、主动脉弓等部位成像，并保持颈动脉部分图像的高信噪比。

最后将参照附图描述根据本发明实施例提出的线圈设备。参照图7所示，该设备包括：上述实施例所述的线圈装置和头部线圈5。其中，头部线圈5位于左颈动脉线圈1和右颈动脉线圈2的前方。

需要说明的是，图7为根据本发明一个实施例的16通道线圈与8通道头线圈配合工作示意图，但是本领域技术人员应当理解的是，其连接方式仅是示意性的，本发明并不仅限于这一种连接方式，如36通道的线圈设计方案为例。

在本发明的一个实施例中，参照图8所示，本发明实施例的线圈设备可设计成自带多通道头线圈单元，图8就是一种36通道的线圈设计方案，其中头线圈6含16个线圈单元，颈后背部线圈3包括7个线圈单元，颈前胸部线圈4包括5个线圈单元。其中，对该线圈设备的具体描述参见上述对线圈装置及颈动脉线圈的描述部分，为减小冗余，此处不再赘述。

根据本发明实施例提出的线圈设备，其颈动脉线圈位于第二线圈单元内的第一线圈单元与第三线圈单元的第一重叠部分包括共用的导电体和电容，并且位于第一线圈单元内的第二线圈单元与第四线圈单元的第二重叠部分包括共用的导电体和电容，通过对重叠进行特殊设计，从而在信噪比和穿透力上有一个很好的平衡，提高接收信号的穿透能力，并且所有线圈设计均有一定的柔性，并且尺寸上按人体几何曲线设计，同时不同线圈部分有一定的物理上的独立性，从而得以尽可能的贴近受试者身体表面，提高图像的信噪比，以及本发明实施例的颈动脉线圈部分配合其它线圈部分或者相关商业线圈可以在较大范围内包括颅内、主动脉弓等部位成像，并保持颈动脉部分图像的高信噪比。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种颈动脉线圈，所述颈动脉线圈包括，第一线圈单元和位于所述第一线圈单元右侧的第二线圈单元，所述第二线圈单元与所述第一线圈单元部分重叠，其特征在于，包括：

位于所述第一线圈单元下方的第三线圈单元，所述第三线圈单元分别与所述第一线圈单元和所述第二线圈单元部分重叠，位于所述第二线圈单元内的第一线圈单元与第三线圈单元的第一重叠部分包括共用的导电体和电容；以及

位于所述第二线圈单元下方的第四线圈单元，所述第四线圈单元分别与所述第一线圈单元、所述第二线圈单元和所述第三线圈单元部分重叠，位于所述第一线圈单元内的第二线圈单元与第四线圈单元的第二重叠部分包括共用的导电体和电容。

2.根据权利要求1所述的颈动脉线圈，其特征在于，所述第一线圈单元和所述第三线圈单元形成的重叠区域大于所述第一线圈单元和所述第二线圈单元形成的重叠区域，所述第四线圈单元和所述第二线圈单元形成的重叠区域大于所述第四线圈单元和所述第三线圈单元形成的重叠区域。

3.根据权利要求1所述的颈动脉线圈，其特征在于，所述第一线圈单元和所述第三线圈单元位于第一平面上，所述第二线圈单元和所述第四线圈单元位于第二平面上，所述第一平面和所述第二平面呈预定夹角。

4.根据权利要求1所述的颈动脉线圈，其特征在于，所述第一重叠部分和所述第二重叠部分均包括电容和两个导电体，所述电容位于所述两个导电体之间。

5.根据权利要求1-4任一项所述的颈动脉线圈，其特征在于，所述第一线圈单元、第二线圈单元、第三线圈单元和第四线圈单元均为相同的线圈单元。

6.一种线圈装置，其特征在于，包括：

左颈动脉线圈和右颈动脉线圈，所述左颈动脉线圈和所述右颈动脉线圈对称设置，所述左颈动脉线圈和右颈动脉线圈为如权利要求1-5任一项所述的颈动脉线圈；

颈后背部线圈，所述颈后背部线圈位于所述左颈动脉线圈和右颈动脉线圈的下方；以及

颈前胸部线圈，所述颈前胸部线圈位于所述左颈动脉线圈和右颈动脉线圈的上方。

7.一种线圈设备，其特征在于，包括：

如权利要求6所述的线圈装置；和

头部线圈，所述头部线圈位于所述左颈动脉线圈和右颈动脉线圈的前方。