CN104459582B - 一种手腕线圈系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手腕线圈系统，包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈为局部体积线圈且与所述第二线圈内外分布，所述第一线圈为射频信号发射线圈，所述第二线圈为射频信号接收线圈，所述第二线圈位于所述第一线圈内部。本发明的手腕线圈系统带有自发射功能，只对手腕区域进行射频激发，并且采用随形结构，在临床应用中摆位方便，减少图像伪影，减少腹部图像卷褶。

Description

一种手腕线圈系统

技术领域

本发明属于磁共振局部射频线圈领域，特别涉及一种手腕线圈系统。

背景技术

在医疗影像领域，磁共振成像(MRI)系统的技术原理为，在检查区域建立一个基本均匀、时间恒定的主磁场B0，将被成像对象置于该主磁场中，之后通过磁共振射频RF脉冲进行激励，将该对象体内被选定的氢原子核倾斜到横切该主磁场区域的一个平面内。最终，该共振氢原子核可以衰减或者根据该主磁场重新排列以引起磁共振回波或MR信号。其中，组成该MR信号的各种回波通过在该主磁场中建立的梯度磁场进行编码。来自该MRI扫描机或装置的原始磁共振回波数据被收集到一个通常称为k空间的矩阵中。一般地，每个回波被多次采样来生成k空间中的数据线或者一行数据点。最后，应用傅里叶变换或者其他已知的变换方式，由该k空间数据重建得到该对象的图像。

通常，在使用磁共振成像系统进行人体器官或局部部位成像，特别是对较大的区域(例如躯干)成像时，传统方法为在RF信号发射和接收时采用体射频线圈来进行，这种方式在发射射频激发信号时难以在成像区域形成满意的均匀射频场，在接收射频共振信号时信号噪声较大、信噪比较低。因此为了得到更好的成像效果，当对头部、颈部、肩部、手腕或者其他相对较小区域成像时，通常以体射频线圈仅作为发射线圈，而另取局部射频线圈用作射频RF接收线圈。应用局部射频线圈的一个原因是该局部线圈靠近被成像区域，极大的改善了MR信号的信噪比。

现有技术中，在进行手腕部位成像时，典型的手腕线圈为8通道或更多接收通道的接收线圈，即用系统中的体线圈发射射频能量进行激发，手腕线圈只用作接收线圈，在某些情况下，也会采用圆筒形收发为一体的手腕线圈。

当手腕线圈只用作接收线圈时，需要利用体线圈发射射频信号，进行所选层面的全身激发。这会需要相当大的功率才能完成一定翻转角的激励。有些需要高翻转角磁共振序列的扫描方式会受到限制。

当手腕线圈为圆筒形收发一体线圈时，由于手腕的摆放位置较为特殊，手腕线圈采用圆筒形时体积过大，而磁体内空间有限，当把手腕置于体侧进行扫描时，造成了极大的摆位不便，此外手腕线圈在水平方向上离身体躯干很近，往往会造成所得腹部图像发生卷褶以及伪影。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种应用于磁共振扫描的手腕线圈系统，能够解决现有技术中只做信号接收的手腕线圈信噪比较低，圆筒形收发一体手腕线圈体积过大不适于摆放，且离身体过近引起腹部图像卷褶和伪影的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种手腕线圈系统，包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈为局部体积线圈且与所述第二线圈内外分布，所述第一线圈为射频信号发射线圈，所述第二线圈为射频信号接收线圈，所述第二线圈位于所述第一线圈内部。

优选的，所述第一线圈为鸟笼结构线圈。

优选的，所述鸟笼线圈的两侧端环为椭圆形，其椭圆形的长短轴比例为2.5至1.5之间。

优选的，所述第一线圈和第二线圈高度相等，横向间距为2厘米。

优选的，所述鸟笼结构线圈的一侧端环上有两个射频信号激励端口，所述两个射频信号激励端口与端环中心的夹角为60度至150度之间。

优选的，所述两个射频信号激励端口与端环中心的夹角为90度。

优选的，射频发射信号通过相移功分器得到子射频发射信号一和子射频发射信号二，并分别输出到所述两个射频信号激励端口，所述子射频发射信号一和所述子射频发射信号二之间的相位差为90度。

优选的，所述第二线圈为至少包括以下一种结构的线圈：鸟笼结构线圈、长方体结构线圈、马鞍形结构线圈、环形结构线圈。

本发明技术方案相比于现有技术的优势在于：

(1)由于手腕线圈系统自带发射功能，只对手腕区域进行激发，达到一定翻转角所需射频功率与用体线圈发射射频功率相比会很大幅减小。适合高分辨率图像的应用需求，例如，一些磁共振波谱(MRS)应用。

(2)由于只对手腕部位进行局部射频激发，手腕部位附近的身体层面不会收到影响。身体层面被激发产生的伪影的可能性大大降低。

(3)第一线圈的形状可以随第二线圈的形状而变化，优选的为横截面较扁平椭圆形的鸟笼结构线圈，因此手腕线圈系统整体体积没有明显的增大，在临床应用中，将手腕置于体侧进行扫描时较为方便，同时也可以大大减小由于线圈太过靠近身体层面而引起的伪影(圆桶形收发一体线圈体积过大会造成这个问题)。

附图说明

图1为本发明第一线圈结构示意图；

图2为本发明手腕线圈系统横截面结构示意图；

图3为本发明射频信号源信号输出示意图；

图4为本发明手腕线圈系统整体结构示意图。

附图标记：

100第一线圈 101端环 102杆状天线 200第二线圈

301射频信号源 302相移功分器 303子射频发射信号一

304子射频发射信号二

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征、优点能够更为显而易懂，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述。

本发明的技术方案中，手腕线圈系统采用两层结构的线圈组成，分别为第一线圈和第二线圈。第一线圈为局部体积线圈，作为射频信号发射线圈，第二线圈作为射频信号接收线圈，第二线圈设置于第一线圈内部。其中，第一线圈优选的为鸟笼结构线圈，图1为第一线圈100的结构示意图，鸟笼结构线圈由两侧的端环101，以及位于两个端环101之间多根相互平行的杆状天线102组合而成。第一线圈的结构并不局限为鸟笼结构，采用鸟笼结构线圈作为发射线圈时，在扫描时手腕附近形成的射频场更加均匀，最终成像效果较好。杆状天线102的数目可以为8个或者更多，在空间上均匀分布。

此外，与现有技术中手腕线圈采用的圆筒式一体收发方式相比，本发明的技术方案中鸟笼线圈的两侧端环为椭圆形，如图2所示，其椭圆的长短轴比例为2.5到1.5之间，在这个比例范围内，手腕线圈的形状能够与人体手腕的形状保持一致，解决了圆筒式手腕线圈在扫描时摆放线圈的不便，以及手腕线圈在成像时太过靠近身体层面所引起的腹部图像的卷褶、图像伪影。优选的，鸟笼结构线圈端环101的长轴为17厘米，短轴为10厘米，杆状天线102的长度(即第一线圈高度)为25厘米，线圈高度能够覆盖手指前端到手腕部分。

在射频信号的激发方面，第一线圈与射频发射链路相连，射频信号激发处位于第一线圈一侧端环上的两个射频信号激励端口A和B，如图2所示。射频发射链路包含相移功分器电路，如图3所示，相移功分器302进行射频信号源301的功率等分，射频信号主路到支路的分配损耗为3dB，并最终输出两路射频发射信号：子射频发射信号一303和子射频发射信号二304分别到第一线圈端环上的射频信号激励端口A和B，子射频发射信号一303和子射频发射信号二304之间相位差为90度。两个射频信号激励端口和椭圆形端环中心O的夹角α为60到150度之间，优选的夹角α为90度，以得到最佳的圆极化射频场。

在本发明的技术方案中，第二线圈作为射频信号接收线圈，其与独立的射频信号接收链路相连。射频信号接收线圈的结构可以有多种形式，如：鸟笼结构线圈、长方体结构线圈、马鞍形结构线圈、环形结构线圈等，或者为上述多种线圈结构的组合，其均不影响本发明技术方案的实施。如图2所示，这里只示意出了第二线圈为长方体结构线圈的情况，第二线圈200设置在第一线圈100的内部，且两个线圈之间保持一定间隔，优选的，其平均间隔为2厘米左右，保证在射频信号最优下手腕线圈系统中外壳、电路等结构的安放。

图4为本发明手腕线圈系统的整体结构示意图。优选的，第二线圈200和第一线圈100高度保持一致为25厘米，便于手腕线圈系统的安装及制造。

本发明技术方案的优势在于：

手腕线圈系统带有自发射功能，能够只对手腕区域进行射频激发，达到一定翻转角所需射频功率与用体线圈发射射频功率相比会大幅减小。适合高分辨率图像的应用需求，例如，一些磁共振波谱(MRS)应用。

由于只对手腕部位进行局部射频激发，手腕部位附近的身体层面不会收到影响。身体层面被激发产生的伪影的可能性大大降低。

第一线圈的形状可以随第二线圈的形状而变化，优选的为横截面较扁平椭圆形的鸟笼结构线圈，因此手腕线圈系统整体体积没有明显的增大，在临床应用中，将手腕置于体侧进行扫描时较为方便，同时也可以大大减小由于线圈太过靠近身体层面而引起的伪影(圆桶形收发一体线圈体积过大会造成这个问题)。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (4)

1.一种手腕线圈系统，其特征在于，包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈为局部体积线圈且与所述第二线圈内外分布，所述第一线圈为射频信号发射线圈，所述第二线圈为射频信号接收线圈，所述第二线圈位于所述第一线圈内部；

所述第一线圈包括两侧的端环和位于两个所述端环之间的至少八根互相平行的杆状天线，且两个所述端环、至少八根所述杆状天线形成鸟笼结构线圈，所述鸟笼结构线圈的横截面为扁平椭圆形，所述第二线圈的延伸方向与所述杆状天线的延伸方向相同，且至少八根所述杆状天线并排环绕所述第二线圈分布；

所述第一线圈的一侧端环设置两个射频信号激励端口，且所述第一线圈与射频发射链路相连，所述射频发射链路包括相移功分器电路，所述相移功分器电路用于对射频信号源进行功率等分，以产生相位差为90度的子射频发射信号一和子射频发射信号二，所述子射频发射信号一和所述子射频发射信号二分别至两个所述射频信号激励端口。

2.如权利要求1所述的手腕线圈系统，其特征在于，所述鸟笼线圈的两侧端环为椭圆形，其椭圆形的长短轴比例为2.5至1.5之间。

3.如权利要求1所述的手腕线圈系统，其特征在于，所述第一线圈和第二线圈高度相等，横向间距为2厘米。

4.如权利要求1所述的手腕线圈系统，其特征在于，所述第二线圈为至少包括以下一种结构的线圈：鸟笼结构线圈、长方体结构线圈、马鞍形结构线圈、环形结构线圈。