CN105301533A - 一种用于磁共振成像的老鼠实验射频线圈装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于磁共振成像的老鼠实验射频线圈装置，包括横向放置在主磁场B0中的线圈支撑壳体，所述线圈支撑壳体中设有用于放置老鼠的空腔，所述线圈支撑壳体上环绕有环形磁共振射频线圈组，所述环形磁共振射频线圈组包括至少一个线圈单元，所述环形磁共振射频线圈组中线圈单元所产生的射频场磁场B1和线圈支撑壳体的空腔平行布置，且所述环形磁共振射频线圈组中线圈单元所产生的射频场磁场B1和主磁场B0相垂直。本发明能够克服纵向放置线圈结构中穿透深度小、均匀性差的缺点，具有更高的信噪比和均匀性，能够得到更清晰、更高分辨率的磁共振图像。

Description

一种用于磁共振成像的老鼠实验射频线圈装置

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术用线圈装置，具体涉及一种用于磁共振成像的老鼠实验射频线圈装置。

背景技术

磁共振成像MRI系统采用来自主磁系统B0的均匀强磁场对待成像体中的氢原子核自旋进行极化，磁极化原子核自旋在人体中产生磁矩i，该磁矩i在稳态时指向主磁场方向，如果没有激励扰动则不会产生有用的信息。

通过均匀的射频RF磁场激发磁矩产生核磁共振信号NMR，从而获取磁共振成像系统MRI数据，射频RF磁场称为激发磁场或B1磁场。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。在自由感应衰减FID中，使用放置在待成像体受激部分附近的接收射频线圈探测核磁共振信号NMR。该核磁共振信号NMR是处于接收射频线圈中的第二电压或电流，该电压或电流被人体组织的进动磁矩所诱导。接收射频线圈可以是发射线圈本身也可以是只接收射频信号的独立线圈。通过集成在主磁场系统中的梯度线圈产生附加脉冲梯度磁场，选择性地激发所需要位置的体素内的原子核，并可以对信号进行频率编码和相位编码，从而确定其空间坐标，最终经过傅立叶变换，建立一幅完整的磁共振成像。

在磁共振成像系统MRI中，发射线圈和接收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。在标准的磁共振成像系统中，对于发射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线圈与成像的信号发生组织距离较远。因为在磁共振成像系统MRI中最重要的是高信噪比SNR，所以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。但是，由于人体各个生理部位的形状各不相同，又十分不规则，而且尺寸大小也差别很大，所以如何根据人体各个部位的生理结构特点，巧妙地布置线圈电路，从而获得较为均匀的磁场分布和较大的探测灵敏度一直是国际上线圈设计人员的最大任务。

目前的1.5T和3.0T超导磁共振系统，都是水平场系统，即磁体1的主磁场B0呈水平方向，也就是与地面平行，如图1所示。在磁共振射频线圈的设计中，其接收线圈单元射频场的磁场B1方向必须与B0相垂直，才能有效接收待成像体所发射的射频信号。

如图2所示，接收线圈单元的B1方向一般来讲就是线圈平面的法线方向，即线圈单元2#1的B1方向为其线圈平面的法线方向2#1-B1，线圈单元2#2的B1方向为其线圈平面的法线方向2#2-B1。而在待诊断病人仰卧在磁共振系统中时，其“头-脚”方向即为B0方向，在此我们称之为纵向。基于上述介绍的人体体位和磁共振射频线圈的设计要求，几乎所有的水平场磁共振射频线圈都是放置在人体表面，因为只有这样放置才能满足射频线圈单元的B1场与主磁场B0垂直。这种放置在人体表面的射频接收线圈单元就是人们常说的表面线圈。

表面线圈的信号强度随着与线圈表面的距离增加呈指数衰减，图3为线圈的信号强度随线圈平面距离而衰减的示意图。所以，表面线圈存在均匀性差(线圈平面处的信号很强，而距离线圈平面较远的地方信号很弱)，穿透深度小的缺点。要想提高线圈的均匀性，增加单个线圈单元的穿透深度，就要增大线圈单元的面积，而增大线圈单元的面积又将降低线圈的信噪比。所以，射频接收线圈的均匀性和信噪比这两个衡量线圈性能的重要指标，是一对矛盾的参数，人们只能平衡这两个参数，采取折中的办法。

医用磁共振系统除了对人体进行成像诊断外，医学研究人员常常用来进行一些动物实验，研究动物组织、器官的发育过程以及一些病变过程。基于这种需求，市场上相继出现了磁共振实验老鼠线圈，磁共振实验兔子线圈等。可能是缘于人们在设计用于人体诊断线圈的思维定式，这些动物实验线圈也是采用纵向放置的表面线圈结构。但是，不同于人体的是，老鼠、兔子等小动物的体长小于磁共振系统的腔体孔径，在对其成像时，纵向放置不是必须的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种通过横向放置的结构，能够克服纵向放置线圈结构中穿透深度小、均匀性差的缺点，具有更高的信噪比和均匀性，能够得到更清晰、更高分辨率的磁共振图像的老鼠实验射频线圈装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于磁共振成像的老鼠实验射频线圈装置，包括横向放置在主磁场B0中的线圈支撑壳体，所述线圈支撑壳体中设有用于放置老鼠的空腔，所述线圈支撑壳体上环绕有环形磁共振射频线圈组，所述环形磁共振射频线圈组包括至少一个线圈单元，所述环形磁共振射频线圈组中线圈单元所产生的射频场磁场B1和线圈支撑壳体平行布置，且所述环形磁共振射频线圈组中线圈单元所产生的射频场磁场B1和主磁场B0相垂直。

所述线圈支撑壳体中的空腔为圆柱状或者长方体状。

所述线圈支撑壳体上设有表面线圈组，所述表面线圈组包括至少一个表面线圈，所述表面线圈所产生的射频场磁场B1同时和所述环形磁共振射频线圈组中线圈单元所产生的射频场磁场B1、主磁场B0相垂直。

所述表面线圈为马鞍形线圈。

本发明用于磁共振成像的老鼠实验射频线圈装置具有下述优点：

1、本发明包括横向放置在主磁场B0中的线圈支撑壳体，线圈支撑壳体中设有用于放置老鼠的空腔，线圈支撑壳体上环绕有环形磁共振射频线圈组，环形磁共振射频线圈组中线圈单元所产生的射频场磁场B1和线圈支撑壳体平行布置，且环形磁共振射频线圈组中线圈单元所产生的射频场磁场B1和主磁场B0相垂直，环形磁共振射频线圈组的信号最强处，也就是环形磁共振射频线圈组的线圈平面处，在待扫描老鼠的体内，增大了该平面处及平面两侧一定距离内的信号强度，能够克服纵向放置线圈结构中，线圈只能放置在表面，导致穿透深度小、均匀性差的缺点。相较于常规的纵向放置老鼠线圈结构，即老鼠的头尾方向沿着磁共振系统的主磁场方向，具有更高的信噪比和均匀性，能够得到更清晰、更高分辨率的磁共振图像。

2、本发明的环形磁共振射频线圈组包括至少一个线圈单元，通过排布多个平行的环形线圈单元，可以实现整个待扫描区域的高信号强度和均匀性。

3、本发明进一步线圈支撑壳体上设有表面线圈组，表面线圈组包括至少一个表面线圈，表面线圈所产生的射频场磁场B1同时和环形磁共振射频线圈组中线圈单元所产生的射频场磁场B1、主磁场B0相垂直，能够进一步增加线圈的信号强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的磁体水平场系统结构示意图。

图2为现有技术的人体检测磁共振射频线圈的结构示意图。

图3为线圈的信号强度随线圈平面距离而衰减的示意图。

图4为本发明实施例一的结构示意图。

图例说明：1、磁体；2、线圈单元；3、线圈支撑壳体；4、环形磁共振射频线圈组；5、表面线圈组。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例一：

如图4所示，本实施例用于磁共振成像的老鼠实验射频线圈装置包括横向放置在主磁场B0中的线圈支撑壳体3，线圈支撑壳体3中设有用于放置老鼠的空腔，线圈支撑壳体3上环绕有环形磁共振射频线圈组4，环形磁共振射频线圈组4包括至少一个线圈单元，环形磁共振射频线圈组4中线圈单元所产生的射频场磁场B1和线圈支撑壳体3的空腔平行布置，且环形磁共振射频线圈组4中线圈单元所产生的射频场磁场B1和主磁场B0相垂直。参见图4可知，本实施例中主磁场B0为xyz坐标系的z轴，环形磁共振射频线圈组4中线圈单元所产生的射频场磁场B1为xyz坐标系的y轴，当老鼠被放入线圈支撑壳体3内时，老鼠方向也为y轴方向。本实施例采用横向放置的方式，即待扫描老鼠的头尾方向垂直于主磁场B0方向，采用环绕老鼠身体的环形磁共振射频线圈组4，环形磁共振射频线圈组4中线圈单元所产生的射频场磁场B1穿过待扫描老鼠的身体，其信号最强处即线圈平面处。本实施例相较于常规的纵向放置老鼠线圈结构，即老鼠的头尾方向沿着磁共振系统的主磁场方向，具有更高的信噪比和均匀性，能够得到更清晰、更高分辨率的磁共振图像。

本实施例中，线圈支撑壳体3中的空腔为长方体状，此外也可根据需要采用圆柱状。

本实施例中，线圈支撑壳体3上设有表面线圈组5，表面线圈组5包括至少一个表面线圈，表面线圈所产生的射频场磁场B1同时和环形磁共振射频线圈组4中线圈单元所产生的射频场磁场B1、主磁场B0相垂直。参见图4可知，本实施例中表面线圈所产生的射频场磁场B2为xyz坐标系的x轴。

本实施例用于磁共振成像的老鼠实验射频线圈装置为四通道横向放置老鼠实验线圈，除了环形磁共振射频线圈组4包括的三个线圈单元以外，线圈支撑壳体3上位于环形磁共振射频线圈组4的上侧设有表面线圈组5，表面线圈组5包括一个表面线圈。

需要说明的是，(1)本实施例中仅仅是以三个线圈单元的结构对环形磁共振射频线圈组4进行示例性说明，毫无疑问环形磁共振射频线圈组4也可以根据需要采用其他数量的线圈单元，例如一个线圈单元、两个线圈单元或者更多的线圈单元；(2)表面线圈组5仅仅是包括一个表面线圈进行示例性说明，毫无疑问表面线圈组5也可以根据需要采用更多的线圈单元；(3)表面线圈组5也可以布置在线圈支撑壳体3上位于环形磁共振射频线圈组4的下侧，或者同时布置在线圈支撑壳体3上位于环形磁共振射频线圈组4的上侧和下侧。但是，上述情况虽然根据实际情况有所变化，但是其原理与本实施例相同，故在此不再赘述。

本实施例中，表面线圈为马鞍形线圈，马鞍形线圈能够较好地贴合老鼠的身体形状，从而能够实现对待扫描老鼠信号的高效接收。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，其主要区别点为：本实施例为八通道横向放置老鼠实验线圈，环形磁共振射频线圈组4包括四个线圈单元(相互平行布置)，表面线圈组5包括四个马鞍形线圈，且四个马鞍形线圈呈“田”字形排布。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于磁共振成像的老鼠实验射频线圈装置，其特征在于：包括横向放置在主磁场B0中的线圈支撑壳体(3)，所述线圈支撑壳体(3)中设有用于放置老鼠的空腔，所述线圈支撑壳体(3)上环绕有环形磁共振射频线圈组(4)，所述环形磁共振射频线圈组(4)包括至少一个线圈单元，所述环形磁共振射频线圈组(4)中线圈单元所产生的射频场磁场B1和线圈支撑壳体(3)的空腔平行布置，且所述环形磁共振射频线圈组(4)中线圈单元所产生的射频场磁场B1和主磁场B0相垂直。

2.根据权利要求1所述的用于磁共振成像的老鼠实验射频线圈装置，其特征在于：所述线圈支撑壳体(3)中的空腔为圆柱状或者长方体状。

3.根据权利要求2所述的用于磁共振成像的老鼠实验射频线圈装置，其特征在于：所述线圈支撑壳体(3)上设有表面线圈组(5)，所述表面线圈组(5)包括至少一个表面线圈，所述表面线圈所产生的射频场磁场B1同时和所述环形磁共振射频线圈组(4)中线圈单元所产生的射频场磁场B1、主磁场B0相垂直。

4.根据权利要求3所述的用于磁共振成像的老鼠实验射频线圈装置，其特征在于：所述表面线圈为马鞍形线圈。