CN106646297A - 一种用于核磁共振线圈的可调式去耦装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于核磁共振线圈的可调式去耦装置，核磁共振线圈为包含多个线圈通道单元的多通道阵列线圈，可调式去耦装置布置在多通道阵列线圈中的相邻的两个成像线圈之间，包括调节机构和设置在调节机构上的互感器，调节机构包括相互配合并可相对彼此相互滑动的第一调整件和第二调整件，互感器包括设置在第一调整件上的第一绕组和设置在第二调整件上的第二绕组，第一绕组和第二绕组分别与相邻的两个成像线圈所构成的两个电路回路连接，通过滑动调节第一调整件和第二调整件的相对位置来调节第一绕组和第二绕组之间的重叠度，进而调节两个电路回路之间的耦合度。本发明能够精确地调整两个电路回路之间的耦合度，从而最小化它们之间的耦合。
Description
技术领域
本发明涉及一种可调式去耦装置，具体的涉及一种用于多通道核磁共振成像(MRI)线圈阵列通道间的可调式去耦装置。
背景技术
在磁共振成像的背景下，包含多个线圈通道单元的多通道阵列线圈已成为获得解剖面高分辨率成像方法的选择。这种阵列式线圈的好处是在一个大的或分布式的体积上可以获得相较于单一通道线圈更高的信噪比。每个线圈通道单元的区域是有限的，但是在通道单元区域里的任何地方都能获得高信噪比。以这种方式相结合的信号，在区域内的任何地方能获得相对于单一通道单元大的多的高信噪比的图片。一般而言，这些独特的通道单元由容易相互耦合在一起的多通道阵列线圈组成。通道单元间的耦合会消耗能量和增加通道单元的有效电阻，从而减少了信噪比和造成图像伪影。
于是，在一个多通道阵列线圈里抑制耦合将它减少至最低限度成为一种可取的方法。目前常用的技术是增加额外的电感或电容来消除耦合，然而这种通过增加额外的电感和电容来消除耦合的方法的去耦指标是通过调整电感和电容值来实现的，由于电感电容值范围是有限的，所以并不能精确的调整线圈的耦合度，不方便确定线圈之间的最小耦合。
因此，需要提供一种允许仔细和微调线圈的耦合度，以方便确定最小耦合的设备出现。
发明内容
本发明的实施例要解决的技术问题是提供一种在一个多通道阵列线圈中直接调试信号通道之间耦合的可调式去耦装置，通过使用该可调式去耦装置，可以最小化通道单元之间的耦合，从而可以最大限度地从多通道阵列线圈中获得信噪比。
本发明采用的技术方案为：
本发明实施例提供一种用于核磁共振线圈的可调式去耦装置，所述核磁共振线圈为包含多个线圈通道单元的多通道阵列线圈，所述可调式去耦装置布置在所述多通道阵列线圈中的相邻的两个成像线圈之间，包括调节机构和设置在所述调节机构上的互感器，所述调节机构包括相互配合并可相对彼此相互滑动的第一调整件和第二调整件，所述互感器包括设置在所述第一调整件上的第一绕组和设置在所述第二调整件上的第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组分别与多通道阵列线圈中的相邻的两个成像线圈所构成的两个电路回路连接，通过滑动调节所述第一调整件和所述第二调整件的相对位置来调节所述第一绕组和所述第二绕组之间的重叠度，进而调节所述两个电路回路之间的耦合度。
可选地，所述第一绕组和所述第二绕组分别通过紧密缠绕的双绞线连接到所述两个电路回路。
可选地，所述第一调整件包括垂直连接的水平部和垂直部，所述垂直部具有一平坦的上表面，所述第二调整件具有一平坦的上表面，所述第一绕组设置在所述垂直部的平坦的上表面上，所述第二绕组设置在所述第二调整件的平坦的上表面上，当所述第一调整件和所述第二调整件相互配合在一起时，所述第二调整件的平坦的上表面上和所述垂直部的平坦的上表面相互对齐。
可选地，在所述第二调整件的平坦的上表面上靠近所述垂直部的一侧设置有第一电路板，所述第一绕组设置在所述第一电路板上，所述垂直部的平坦的上表面上设置有第二电路板，所述第二绕组设置在所述第二电路板上。
可选地，所述第二调整件的底部突出形成有至少一个滑轨，所述第一调整件的水平部上形成有与所述滑轨相配合以供所述滑轨滑动的至少一个滑槽。
可选地，所述第二调整件的底部形成有至少一个滑槽，所述第一调整件的水平部上突出形成有与所述滑槽相配合以在所述滑槽中滑动的至少一个滑轨。
可选地，所述调节结构还包括调节组件，所述调节组件包括螺钉和供所述螺钉插入的形成在所述垂直部上的第一通孔和形成在所述第二调整件上与所述第一通孔同轴对齐的第二通孔，所述第二通孔具有内螺纹，通过转动插入所述第一通孔和所述第二通孔中的所述螺钉来调节所述第一调整件和第二调整件的相对位置。
可选地，所述第一调整件、所述第二调整件和所述螺钉由与核磁相容的材料制成。
可选地，所述第一调整件和所述第二调整件之间的可调距离为2毫米～30毫米。
与现有技术相比，本发明提供的核磁共振线圈的去耦装置至少具有以下优点：通过在多通道阵列线圈中的相邻两个成像线圈构成的电路回路中连接一个由两个绕组构成互感器，从而能够降低成像线圈之间的耦合。此外，通过调节机构来调节两个绕组之间的距离以调整两个绕组之间的重叠度，从而能够精确调节两个成像线圈之间的耦合度，使得成像线圈之间的耦合最小化，进而可以最大限度地从多通道阵列线圈中获得信噪比。
附图说明
图1为示出两个电路回路之间耦合的示意图。
图2为示出耦合在电路回路中引起共振频率的分裂情况的示意图。
图3为本发明的去耦装置的一实施例的互感器结构示意图。
图4为本发明的去耦装置的另一实施例的互感器结构示意图。
图5至图7为本发明的调节机构的示意图。
图8为本发明的调节机构的一调整件的结构示意图。
图9为本发明的绕组放置在调节机构上的示意图。
图10为示出本发明的去耦装置工作原理的示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
为大家所周知的是，两个相互靠近的电路回路之间会产生互感。图1为示出两个电路回路之间耦合的示意图。如图1所示，两个共振感应电路1和2，每个感应电路中都有一个电感L和一个电容C，假定电阻相等。则这两个感应电路中的电感交叉，成为一个互感M(图1中两个循环电路由一序列圆圈耦合)。当左边电路1加入振幅为V的正弦电压源时，电路1和电路2的方程式可表示如下：
其中，I1和I2分别电路1和电路2的电流。
如果只有电路1，那么它的共振频率是众所周知的当图1所示一个互感中存在两种电路时，从上面方程式可以得出共振频率分裂为两个频率。假定分裂的两个频率为：
互感或非零耦合的存在，在电路中引起共振频率的分裂。在一示例中，如图2所示，无论是回路1或回路2的频率，它原来的谐振频率在一个单一的电路回路的情况下为120，当两个电路回路通过一个互感器连接时，分裂成两个频率123和125。这种分裂取决于系数β＝(M/L)。对于这种低值系数，共振频率的分裂或差异可以扩大为：
由上式可知，较大值的互感器M和电路自感L相比能导致更大的频率分裂。相反的，较大的值的电路自电感L相对于互感器M导致较小的频率分裂。互感器M可以随单独的电路回路1和电路回路2的几何形状以及它们的空间位置而定，方向彼此相对，即可为彼此对称的结构。
根据上述关于去耦装置中互感的电气物理原理的内容可知，可以通过在两个电路回路之间增加一个互感器来调节两个电路回路的耦合度，从而减少共振频率的分裂。
为此，本发明的实施例提供一种核磁共振线圈的可调式去耦装置，该可调式去耦装置设置两个电路回路之间，抵消两个电路回路形成的原来的互感，通过在每个电路中形成一个额外的路径，引入额外的由导体制成的互感器，建立两个电路的有耦合磁通的导体的环。
以下，参考图3至图10对本发明的可调式去耦装置进行详细描述。
如图3至图10所示，本发明提供的可调式去耦装置可应用在包含多个线圈通道单元的多通道阵列线圈中，具体布置在多个阵列线圈中的相邻的两个成像线圈之间，一般两个通道单元之间可设置一个去耦装置，但是本发明并不局限于此，本发明的可调式去耦装置也可适用于其他形式的共振电路中。所述调节机构可包括相互配合并可相对彼此相互滑动的第一调整件208和第二调整件206，所述互感器包括设置在所述第一调整件上的第一绕组144和设置在所述第二调整件上的第二绕组145，所述第一绕组144和所述第二绕组146分别与多通道阵列线圈中的相邻的两个成像线圈所构成的两个电路回路连接，，通过滑动调节所述第一调整件和所述第二调整件的相对位置来调节所述第一绕组和所述第二绕组之间的重叠度，进而调节所述两个电路回路之间的耦合度。以下，称多个阵列线圈中的某两个相邻线圈所构成的两个电路回路分别为第一电路回路1和第二电路回路2。
如图3和图4所示，构成互感器的第一绕组144和所述第二绕组146可分别通过引线对(40，140)和(42，142)连接到两个成像线圈所构成的电路回路1和2。引线对(40，140)紧固的互绕在一起(图3和图4中没有显示缠绕)，例如可为双绞线或紧密缠绕在一起的双绞线，以尽量减少相互磁通的泄露，双绞线两边各有两个引出的线头，一边的两个分别连接在电路回路的两端，另一边的两个分别连接在绕组的两端。以同样的方式处理引线对(42，142)。在一实施例中，第一绕组和第二绕组按顺时针或逆时针绕制，使第一绕组144和第二绕组146能够相互面对。在一个非限制示意性实施例中，第一绕组144和第二绕组146是相同的，即它们的绕制方式和绕制的直径以及引线方式时相同的。引线对与电路和绕组之间的连接方式可根据电路中的电流来进行设置，在一示例中，如图4所示，连接第一绕组144的起始端的引线40可连接在电路回路1的底端，连接第一绕组144的末端的引线140可连接在电路回路1的顶端，而连接第二绕组146的起始端的引线42连接在电路回路2的顶端，连接第二绕组146的末端的引线142连接在电路回路2的底端。在另一示例中，连接第二绕组146的起始端的引线42可连接在电路回路2的底端，连接第二绕组146的末端的引线142可连接在电路回路2的顶端，而连接第一绕组144的起始端的引线40连接在电路回路1的顶端，连接第一绕组144的末端的引线140连接在电路回路1的底端。
以下，参考图5至图7对安置互感器的调节机构进行描述。如图5至图7所示，调节机构的第一调整件206包括垂直连接的水平部和垂直部，所述垂直部具有一平坦的上表面211，调节机构的第二调整件208具有一平坦的上表面212，上表面211和上表面212分别用于安置所述第一绕组144和所述第二绕组146，当所述第一调整件206和所述第二调整件208相互配合在一起时，所述第二调整件的平坦的上表面上和所述垂直部的平坦的上表面相互对齐，即，第一调整件和第二调整件紧密接合成一个整体。为使得第一调整件和第二调整件能够相对彼此相互滑动，可在第二调整件的底部突出形成有至少一个滑轨，例如两个滑轨216，在所述第一调整件的水平部上形成有与所述滑轨相配合以供所述滑轨滑动的至少一个滑槽，例如与两个滑轨相配合的滑槽214，但是并不局限于此，也可以将滑槽设置在第二调整件的底部，而将滑轨设置在第一调整件上，滑槽和滑轨的个数也不一定是两个，也可以是一个或者其他合适的数目，此外，在滑槽中滑动的也不一定是突出形成的滑轨形式，也可为滚轮形式等。这样，当将第二调整件的滑轨或滑槽放入或插入第一调整件的凹槽或滑轨中时，第一调整件和第二调整件可相对彼此滑动。
为能够方便调节第一调整件和第二调整件之间的距离，在调节机构上设置有调节组件，该调节组件包括螺钉260和供所述螺钉260插入的形成在所述第一调整件206的垂直部上的第一通孔220(图5(a)所示)和形成在所述第二调整件208上与所述第一通孔220同轴对齐的第二通孔222(图5(b)所示)，所述第二通孔222具有内螺纹，在一示意性实施例烘，第一通孔220也具有内螺纹。这样，第一调整件和第二调整件可根据同轴对齐的第一通孔和第二通孔而相互对齐地接合在一起。
如图6(a)至图6(c)所示，螺钉260可为适合螺钉刀拧紧螺钉(图6(a)所示)，在用螺丝刀拧紧的情况下，螺钉260具有螺钉头262，螺钉260也可为适合手动拧紧的螺钉(图6(b)所示)。螺钉260可通过从第一调整件的第一通孔220插入到第二调整件的第二通孔222中，也可从第二调整件的第二通孔222插入到第一调整件的第一通孔220中(图6(c)所示)，这样，通过转动插入所述第一通孔和所述第二通孔中的所述螺钉来调节所述第一调整件和第二调整件的相对位置。当第一调整件和第二调整件紧密接合在一起时，第二调整件的侧面267与第一调整件的垂直部上的与第二调整件相对的面265是对立的，即相互面对的。
图7显示的是第一调整件和第二调整件紧密配合在一起的示意图。如图7所示，第一调整件206和第二调整件208完全接合，滑轨216和凹槽214完全紧密地结合。螺钉260依次穿过第一调整件206的通孔220和第二调整件208的螺纹孔222并完全吻合，第一调整件206的平坦的上表面211和第二调整件208的平坦的上表面212各自对齐。通过转动对应于螺纹孔222的螺钉260，第二调整件208可以沿第一调整件206的凹槽移动。如此，使用一个细螺纹和小间距的螺钉260和螺纹孔222，通过适当调整螺钉，可以对第一调整件206和第二调整件208的相对位置进行微调。
本发明的调节机构可具有一定范围的尺寸。如图10所示，设置有凹槽的第一调整件206的高度A1可以在介于5毫米和40毫米之间，长度A2范围可以在5毫米和50毫米之间，宽度A3可以在介于3毫米和40毫米之间，即调节机构的长宽高范围可分别为：5毫米～50毫米；3毫米～40毫米；5毫米～40毫米，这些范围能够很好地实现所需去耦互感的调谐。本发明的调节机构的各部件(包括第一调整件、第二调整件和螺钉等)，可以由各种各样的聚合物或塑料材料制成的，只要这些材料和核磁(MR)是相容的，如聚四氟乙烯、尼龙、聚甲醛、聚碳酸酯或其他已知的材料。在一些实施例中，调节机构的第一调整件和第二调整件可以用木材，甚至陶瓷材料制成。为确保两个调整件的连接的稳定性，调节机构的两个调整件的位置调整或相对运动的范围可以在2毫米和30毫米之间的范围内。这样，安装在调节机构件顶部的互感元件的两个绕组的缠绕直径的范围可在2毫米到30毫米之间。
为示意性说明的目的，本发明附图中示出的调整件在每一个截面被显示为矩形，有些情况下并不需要是这样的，例如一些表面(例如调整件的底部)，甚至可以是弧面或是直线或非直线的形状。调整件可以是通过粘接、螺钉配合或者专门的结构形式安装在线圈或线圈结构的对应位置上的单独的件，从而将可调式去耦装置固定到核磁共振线圈上，或者在其它实施例中，调节机构的调整件可直接成为线圈结构的一部分或部分线圈结构的一部分。
以下参考图9和图10对本发明的互感器和调节机构的连接关系进行描述。
如图9(a)和图9(b)所示，调整件206和调整件208分别安装了互感器的绕组144和146。绕组144和146可安装在小的印刷电路板或类似的结构上，如塑料板，木板等等，然后电路板可以粘到或以其他方式，例如螺钉连接到调整件206和调整件208上。如图9(a)所示，第一绕组144通过安装在第一调整件206上的印刷电路板311而与第一调整件206连接，第一绕组144具有两个引脚321，第二绕组146安装在第二调整件208上的印刷电路板313而与第二调整件208连接。每个印刷电路板可以和绕组焊接或实现电连接，与绕组连接的电线或引线也可以连接到焊盘。因此，在第一调节件206上的印刷电路板311上可设置有焊垫317，第一绕组144和连接其与电路回路的引线311焊接到焊垫317上连接。在第二调整件208上的印刷电路板313上设置有焊垫319，其与第二绕组146连接。
图10示出了本发明的可调式去耦装置的工作原理示意图。如图10所示，第二调节件208能在第一调节件206上滑动，螺钉260与第二调节件208中的螺纹孔222接合。通过顺时针或逆时针旋转螺丝头262(如图中401所示的旋转箭头所示)，第二调节件208可以沿第一调节件206的凹槽向前或向后移动，如箭头405所示，使第二调节件208可以靠近或远离第一调节件206。相对于螺纹孔222，顺时针转动螺丝头262来移动第二调节件208，使第二调节件208更接近第一调节件206，并保持螺丝头的位置，那么将增加绕组144和绕组146的重叠部分。同样的，相对于螺纹孔222，逆时针旋转螺丝头262来移动第二调节件208，使第二调节件208远离第一调节件206，绕组144和绕组146重叠部分将减少，从而能够调整两个电路回路的耦合度。在这种方式中，通过选择一个合适螺纹的螺钉260，绕组144和146之间的重叠或图3或图4中(阵列线圈各自的电路回路或线圈单元)所示的电路回路的等效互感的可调性可高水平获得。尤其是在图3或图4(阵列线圈各自的电路回路或线圈单元)中的电路1和电路2中，通过简单地转动螺钉260，可以很大程度的直接、容易的去除耦合。一旦达到传输系数为最小的最佳调整配置，可以在两个绕组的重叠部分或锁定到位的螺丝头锁件位置用胶水固定，该螺丝头锁件位置包括螺钉与第一调整件206接触的位置以及互感线圈接触的位置，从而使配置好的互感不会被扰乱。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于核磁共振线圈的可调式去耦装置，所述核磁共振线圈为包含多个线圈通道单元的多通道阵列线圈，其特征在于，所述可调式去耦装置布置在所述多通道阵列线圈中的相邻的两个成像线圈之间，包括调节机构和设置在所述调节机构上的互感器，所述调节机构包括相互配合并可相对彼此相互滑动的第一调整件和第二调整件，所述互感器包括设置在所述第一调整件上的第一绕组和设置在所述第二调整件上的第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组分别与多通道阵列线圈中的相邻的两个成像线圈所构成的两个电路回路连接，通过滑动调节所述第一调整件和所述第二调整件的相对位置来调节所述第一绕组和所述第二绕组之间的重叠度，进而调节所述两个电路回路之间的耦合度。
2.根据权利要求1所述的用于核磁共振线圈的可调式去耦装置，其特征在于，所述第一绕组和所述第二绕组分别通过紧密缠绕的双绞线连接到所述两个电路回路。
3.根据权利要求1所述的用于核磁共振线圈的可调式去耦装置，其特征在于，所述第一调整件包括垂直连接的水平部和垂直部，所述垂直部具有一平坦的上表面，所述第二调整件具有一平坦的上表面，所述第一绕组设置在所述垂直部的平坦的上表面上，所述第二绕组设置在所述第二调整件的平坦的上表面上，当所述第一调整件和所述第二调整件相互配合在一起时，所述第二调整件的平坦的上表面上和所述垂直部的平坦的上表面相互对齐。
4.根据权利要求3所述的用于核磁共振线圈的可调式去耦装置，其特征在于，在所述第二调整件的平坦的上表面上靠近所述垂直部的一侧设置有第一电路板，所述第一绕组设置在所述第一电路板上，所述垂直部的平坦的上表面上设置有第二电路板，所述第二绕组设置在所述第二电路板上。
5.根据权利要求3所述的用于核磁共振线圈的可调式去耦装置，其特征在于，所述第二调整件的底部突出形成有至少一个滑轨，所述第一调整件的水平部上形成有与所述滑轨相配合以供所述滑轨滑动的至少一个滑槽。
6.根据权利要求3所述的用于核磁共振线圈的可调式去耦装置，其特征在于，所述第二调整件的底部形成有至少一个滑槽，所述第一调整件的水平部上突出形成有与所述滑槽相配合以在所述滑槽中滑动的至少一个滑轨。
7.根据权利要求3所述的用于核磁共振线圈的可调式去耦装置，其特征在于，所述调节结构还包括调节组件，所述调节组件包括螺钉和供所述螺钉插入的形成在所述垂直部上的第一通孔和形成在所述第二调整件上与所述第一通孔同轴对齐的第二通孔，所述第二通孔具有内螺纹，通过转动插入所述第一通孔和所述第二通孔中的所述螺钉来调节所述第一调整件和第二调整件的相对位置。
8.根据权利要求7所述的用于核磁共振线圈的可调式去耦装置，其特征在于，所述第一调整件、所述第二调整件和所述螺钉由与核磁相容的材料制成。
9.根据权利要求7所述的用于核磁共振线圈的可调式去耦装置，其特征在于，所述第一调整件和所述第二调整件之间的可调距离为2毫米～30毫米。
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| CN201710076492.6A CN106646297A (zh) | 2017-02-13 | 2017-02-13 | 一种用于核磁共振线圈的可调式去耦装置 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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