CN105807242B - 一种用于磁共振成像的开放式线圈装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于磁共振成像的开放式线圈装置。本发明涉及一种开放式线圈，特别是关于一种用来对脚部、腿部和肘部等多个人体部位进行成像的磁共振开放式线圈装置，尤其涉及一种可在腿等人体部位弯曲状态下进行磁共振成像的线圈。本发明包括三个印刷有线圈导线的平面组成的接收线圈和调谐匹配电路板以及信号传输线。所述线圈包括左平面、中平面和右平面；左平面和中平面相互垂直，中平面和右平面相互垂直，左平面和右平面相互平行；所述三个平面上印刷有线圈导线；三个平面的导线结构均由六部分构成，类似圆环对称结构。本发明使用了开放式的结构，可以用于人体多个部位在弯曲状态下的磁共振成像；特定的导线分布可以使本发明有很好的磁场均匀度和成像信噪比。

Description

一种用于磁共振成像的开放式线圈装置
技术领域
本发明涉及一种开放式线圈，特别是关于一种用来对脚部、腿部和肘部等多个人体部位进行成像的磁共振开放式线圈装置，尤其涉及一种可在腿等人体部位弯曲状态下进行磁共振成像的线圈。
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)线圈都是封闭式结构，这也就给病人的特殊部位(如肘，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，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，开发开放式成像线圈是非常必要的。前人曾尝试使用U型结构设计开放式线圈(Orzada S,BitzA K,L C,et al.Medical physics,2011,38(3):1162-1167.)，但因为线圈分布结构的限制，磁场均匀性较差，需要额外的射频匀场设备。也有人尝试柔性线圈的设计思路，但在不同弯曲角度下的磁场均匀度有待进一步提高。
发明内容
传统用于磁共振信号接收的商业射频(RF)线圈都是封闭式结构，这也就给病人的特殊部位(如肘，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，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，开发开放式成像线圈是非常必要的。前人曾尝试使用U型结构设计开放式线圈，但因为线圈分布结构的限制，磁场均匀性较差，不能满足临床诊断需求。也有人尝试柔性线圈的设计思路，但在不同弯曲角度下的磁场均匀度有待进一步提高。本发明的目的是提供一种能够对脚、肘、膝等人体多个部位在弯曲状态下进行成像的且磁场均匀性良好的开放式磁共振成像线圈装置。开放式三平面中特定的线圈分布结构使本发明能为肘、膝等部位的弯曲提供足够空间，且磁场均匀度良好，从而实现多部位的多角度成像。
本发明是通过这样的技术方案实现的，一种用于磁共振成像的开放式线圈装置，包括三个印刷有线圈导线的平面组成的接收线圈和调谐匹配电路板以及信号传输线。所述线圈包括左平面、中平面和右平面；左平面和中平面相互垂直，中平面和右平面相互垂直，左平面和右平面相互平行；所述三个平面上印刷有线圈导线；所述左平面所印导线包括第一导线结构、第二导线结构、第三导线结构、第四导线结构、第五导线结构、第六导线结构等六部分，第一导线结构包括三个环形导线，构成类“回”字型，第二导线结构包括一个环形导线，第三导线结构包括两个半环形导线，第四到第六导线结构分别与第一到第三导线结构对称分布；所述中平面所印导线包括第一导线结构、第二导线结构、第三导线结构、第四导线结构、第五导线结构、第六导线结构等六部分，第一导线结构包括两个半环形导线，与所述左平面的第三导线结构构成完整环形结构，第二导线结构包括一个环形导线，第三导线结构包括两个半环形导线，第四到第六导线结构分别与第一到第三导线结构对称分布；右平面导线分布与左平面相同。
所述三个平面为三个平板，三个平板粘合在一起，所述调谐匹配电路板通过导线与所述线圈连接，所述信号传输线一端通过接头与所述调谐匹配电路板连接，所述信号传输线另一端在扫描时与磁共振扫描机器连接。
优选地，所述三个平板由电木板或玻璃纤维板制成。
优选地，所述线圈由铜皮制成。
优选地，所述线圈与调谐匹配电路板通过同轴传输线和SMA接头相连接。
优选地，所述信号传输线为同轴传输线，通过SMA接头与调谐匹配电路板连接。
有益效果：从上述技术方案可以看出，本发明使用了开放式的结构，可以用于人体多个部位在弯曲状态下的磁共振成像；特定的导线分布可以使本发明有很好的磁场均匀度和成像信噪比，目标区域均匀度为3.89％±0.74％，目标区域最大信噪比为270.35。
附图说明
图1总结构示意图
图2开放式线圈主体的结构示意图
图3线圈主体左平面的导线分布图，第一导线结构21、第二导线结构22、第三导线结构23、第四导线结构24、第五导线结构25、第六导线结构26
图4线圈主体中平面的导线分布图，第一导线结构31、第二导线结构32、第三导线结构33、第四导线结构34、第五导线结构35、第六导线结构36
图5线圈主体右平面的导线分布图，第一导线结构41、第二导线结构42、第三导线结构43、第四导线结构44、第五导线结构45、第六导线结构46
图6调谐匹配电路板的结构示意图
图7磁共振信号传输线的结构示意图
图8磁共振水模成像实验信噪比图
具体实施方式
如图1所示，本发明主要包括接收磁共振信号开放式线圈主体1、调谐匹配电路板2、信号传输线3。
本发明的开放式线圈主体1包括三个印刷有线圈导线的平面11、12、13组成的接收线圈。线圈导线由铜皮制成，通过电路板印刷技术印刷在三个平板11、12、13上，三个平板通过热熔胶或者绝缘胶带粘合在一起组成开放式的线圈结构，平板11、12、13可由电木板或者玻璃纤维板等绝缘材料制成。
所述线圈包括左平面11、中平面12和右平面13；所述三个平面大小相同，可根据人体部位的大小调节，本实施例中三个平面大小均为10cm×10cm，以下尺寸均按此大小给出，平面大小改变后，以下尺寸也要相应改变。
如图2所示，左平面11和中平面12相互垂直，中平面12和右平面13相互垂直，左平面11和右平面13相互平行；所述三个平面上印刷有线圈导线。如图3所示，所述左平面所印导线包括第一导线结构21、第一导线结构22、第一导线结构23、第一导线结构24、第一导线结构25、第六导线结构26等六部分，第一导线结构21包括三个不规则环形导线，构成类似“回”字型结构，最外边一环大小为4cm×3cm，中间一环大小为3cm×2cm，内环大小为2cm×1.5cm，三个环之间的间隔如下，如图3第一导线结构21上侧和左侧间隔为1—2mm，下侧和右侧间隔为2—4mm；第二导线结构22包括一个不规则环形导线，大小为2cm×2cm；第三导线结构23包括两个半环形导线，外环大小为2cm×2cm，内环大小为1cm×1cm，间隔为1—4mm；第四到第六导线结构24—26分别与第一到第三导线结构21—23对称分布，两排导线结构之间距离为3cm—5cm。如图4所示，所述中平面所印导线包括第一导线结构31、第一导线结构32、第一导线结构33、第一导线结构34、第一导线结构35、第六导线结构36等六部分，第一导线结构31包括两个半环形导线，大小和间隔与所述左平面第三导线结构23对应相等，与所述左平面的第三导线结构23构成完整环形结构；第二导线结构32包括一个环形导线，大小为3cm×2cm；第三导线结构33包括两个半环形导线，大小和间隔与第一导线结构31对应相等；第四到第六导线结构34—36分别与第一到第三导线结构31—33对称分布；如图5所示，右平面导线分布与左平面相同。所述导线线宽为1mm。
在开放式线圈主体1的一端是信号传输线15和一个可拆卸SMA接头16，具体参见图2。
如图6所示，调谐匹配电路板2通过SMA接头56与SMA接头16连接，另一端为SMA接头57，方便与传输线3相连接。调谐匹配电路板主要功能为完成线圈主体1的调谐匹配，可为L型、T型、π型或者其他调谐电路结构，只要能实现线圈的调谐匹配即可。在本实施例中采用T型匹配电路，包括一个固定电容51，电容值30pF，可变电容52，电容值0—20pF，可变电容53，电容值0—20pF，可变电容54，电容值0—20pF，印刷铜线55。
信号传输线3包括无磁SMA转接头61、无磁BNC转接头63，和信号传输线62。无磁SMA转接头61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线3与调谐匹配电路板2可连接和拆卸。无磁BNC转接头63用于和核磁扫描仪相连接，把开放式线圈接收到的磁共振信号传给计算机进行处理。具体参见图7。
图8为该线圈对16cm×8.5cm×7cm的装满盐水的水模的成像实验的轴位图的信噪比(SNR)图，成像参数如下，快速自选回波(FSE)序列，成像范围(FOV)：24cm×24cm，层厚＝6mm，回波时间(TE)＝120ms，重复时间(TR)＝3000ms，矩阵大小＝256×256，回波链长度(Echo train length)＝16。目标区域均匀度为3.89％±0.74％，目标区域最大信噪比为270.35。目标区域为以三个平面围成的立方体的中心为中心的高为50mm直径为50mm的圆柱。

Claims (5)

1.一种用于磁共振成像的开放式线圈装置，包括线圈、调谐匹配电路板和信号传输线，其特征在于：所述线圈包括左平面、中平面和右平面；左平面和中平面相互垂直，中平面和右平面相互垂直，左平面和右平面相互平行；所述左、中、右三个平面上印刷有线圈导线；所述左平面所印导线包括左第一导线结构(21)、左第二导线结构(22)、左第三导线结构(23)、左第四导线结构(24)、左第五导线结构(25)、左第六导线结构(26)六部分，左第一导线结构(21)包括三个环形导线，构成类“回”字型，左第二导线结构(22)包括一个环形导线，左第三导线结构(23)包括两个半环形导线，左第四导线结构到左第六导线结构(24—26)分别与左第一导线结构到左第三导线结构(21—23)对称分布；所述中平面所印导线包括中第一导线结构(31)、中第二导线结构(32)、中第三导线结构(33)、中第四导线结构(34)、中第五导线结构(35)、中第六导线结构(36)六部分，中第一导线结构(31)包括两个半环形导线，与所述左平面的左第三导线结构构成完整环形结构，中第二导线结构(32)包括一个环形导线，中第三导线结构(33)包括两个半环形导线，中第四导线结构到中第六导线结构(34—36)分别与中第一导线结构到中第三导线结构(31—33)对称分布；右平面导线分布与左平面相同。
2.如权利要求1所述的一种用于磁共振成像的开放式线圈装置，其特征在于：所述调谐匹配电路板两端带有SMA接头。
3.如权利要求1所述的一种用于磁共振成像的开放式线圈装置，其特征在于：所述调谐匹配电路板由可变电容、固定电容和印刷铜线组成。
4.如权利要求1所述的一种用于磁共振成像的开放式线圈装置，其特征在于：所述信号传输线一端有SMA接头，另一端有BNC接头。
5.如权利要求1所述的一种用于磁共振成像的开放式线圈装置，其特征在于：所述调谐匹配电路板将线圈阻抗匹配到50欧姆或者75欧姆。
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