CN107219479B - 一种用于磁共振成像的线圈组件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了用于磁共振成像的线圈组件的制造方法，线圈组件包括数个线圈单元以及用于支撑线圈单元的曲面壳体，所述制造方法包括：分别提供导电体和至少两层柔性材料，将导电体设置在两层柔性材料之间形成组合结构，且导电体伸出柔性材料外部形成数个连接端；对组合结构进行热压处理；分别连接数个非相邻的连接端，以使导电体闭合形成数个线圈，使两层柔性材料形成曲面壳体。

Description

一种用于磁共振成像的线圈组件的制造方法

【技术领域】

本申请涉及用于磁共振成像的局部线圈组件，具体涉及一种用于磁共振成像的线圈组件的制造方法。

【背景技术】

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)技术是利用核磁共振原理，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，从而绘制物体内部的结构图像的成像方法，是继计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来，它以极快的速度得到发展。其基本原理是：将人体置于特殊的磁场中，当被测对象置于磁场中后，其体内的氢原子可被极化；用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量；在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接收器收录，经电子计算机处理后获得图像。

MRI图像可直接反应人体内水分子中质子的周围环境状态和分子结构中的位置，可提供分子水平上的生化病理状态和信息，从而可以对人体内由于组织病变造成的形态学变化进行早期诊断。此外，MRI图像对软组织具有几号的分辨力，多方位、多层面等众多成像参数能够提供丰富的诊断信息。进一步地，整个扫描过程无电离辐射，对机体没有不良影响。基于上述优势，磁共振成像技术在医学领域越来越多地被使用。

射频线圈作为磁共振成像系统的主要组成部分，设置在信号接收链的前端，其功能是发射射频脉冲、接收磁共振信号，该磁共振信号通过傅里叶变换可获得扫描对象的二维或三维解剖结构图像。为了更好的采集被扫描部位的磁共振信号，提高图像的信噪比，通常情况下多采用局部线圈。局部线圈根据结构和检查目的的不同可分为正交头部线圈、头颈结合相控阵线圈、踝关节线圈、正交体部线圈、体部相控阵线圈、全脊柱相控阵线圈和腹部线圈等。

现有的用于头部的局部线圈(头部线圈)，包括本体部和设置在本体部内的导体层，通常情况下本体部的外壳为采用模具注塑、吸塑或者树脂浇铸成型工艺生产制造的硬质塑料(硬质壳体)，该硬质塑料为了满足95％人群的试用范围，需做足够的容纳空间。然而，对于体型较小的人头部，线圈内腔与头部的距离较远，线圈内腔的填充率不足，造成信噪比下降。鉴于此，有必要对现有头部线圈的制造方法进行改进。

【发明内容】

本申请所要解决的技术问题是提供一种用于磁共振成像的头部线圈组件的制造方法，对不同大小的头部具有较好的适应性。

本申请为解决上述技术问题而采用的技术方案是：一种用于磁共振成像的线圈组件的制造方法，所述线圈组件包括数个线圈单元以及用于支撑线圈单元的曲面壳体，所述制造方法包括如下步骤：

分别提供若干导电体和至少两层柔性材料，将若干导电体设置在两层柔性材料之间形成组合结构，且若干导电体伸出柔性材料外部形成数个连接端；

对所述组合结构进行热压处理；

分别连接数个非相邻的连接端，以使若干导电体闭合形成数个线圈，使所述两层柔性材料形成曲面壳体。

可选地，所述曲面壳体至少包括第一曲面壳体、第二曲面壳体及第三曲面壳体，且所述第一曲面壳体或第三曲面壳体的弧度大于所述第二曲面壳体的弧度。

可选地，所述线圈组件为头部线圈组件，所述方法还包括：

将所述第一曲面壳体设置在左侧位置，将所述第二曲面壳体设置在中间位置，将所述第三曲面壳体设置在右侧位置，且所述第一曲面壳体、第二曲面壳体及第三曲面壳体可围成具有下开口的容纳腔。

可选地，所述第一曲面壳体、第二曲面壳体及第三曲面壳体的边缘叠置，且所述第一曲面壳体、第三曲面壳体的边缘位于第二曲面壳体的边缘的内侧。

可选地，所述组合结构至少包括相对设置的第一部分和第二部分、连接所述第一部分和第二部分的第三部分，所述第一部分和第二部分呈圆弧状且都具有两个自由端，多个连接端相对设置在所述第一部分或第二部分的两个自由端之间，所述第二曲面壳体通过如下步骤获得：

连接所述第一部分与所述第二部分相对应的连接端。

可选地，所述导体至少包括第一导体、第二导体、第三导体和第四导体，所述第一、第二导体相邻设置在所述第一部分，所述第三、第四导体相邻设置在所述第二部分，连接所述第一导体的两个连接端与所述第三导体的两个连接端可形成第一线圈单元，连接所述第二导体的两个连接端与所述第四导体的两个连接端可形成第二线圈单元，且所述第一线圈单元和第二线圈单元存在交叠去耦或者电容去耦。

可选地，所述第一导体与第二导体物理隔离或所述第三导体与所述第四导体物理隔离。

可选地，所述第一部分与第二部分之间的距离大于两个连接端的长度。

可选地，所述第二曲面壳体的内侧呈倒扣结构。

可选地，所述组合结构还包括第四部分，所述第四部分呈圆弧状且都具有两个自由端，多个连接端设置在两个自由端之间，所述第一曲面壳体或第三曲面壳体通过如下步骤获得：

连接第四部分的两个自由端；

连接非间隔设置的连接端。

本申请对比现有技术有如下的有益效果：本申请的头部线圈组件制造方法对于组合结构的仅采用一次热压处理，相对于现有方法减少了热压处理的次数；通过连接非相邻的连接端，可形成具有倒扣结构的头部线圈组件，可与头部更好的贴合，获得较高信噪比的磁共振信号；头部线圈组件由三部分组成，相邻部分的重叠面积可调节，从而适应不同大小的头部，具有较好的适应性；头部线圈组件设有数个较大的开孔，可以满足磁共振成像扫描及针灸理疗的需要。

【附图说明】

通过仅以实施方式给出的对一些实施例的一下描述，并结合附图，本发明的以上和其他目的、特征和优点将更加明确，其中：

图1为本申请实施例的用于磁共振成像的线圈组件的制造方法流程图；

图2a为本申请一实施例的经过热压处理后组合结构示意图；

图2b为图2a所示的组合结构所包含的导电体分布示意图；

图3为采用如图2a所示的经过热压处理后组合结构形成的第二曲面壳体结构示意图；

图4为本申请一实施例形成第一曲面壳体的组合结构示意图；

图5为本申请一实施例形成第三曲面壳体的组合结构示意图；

图6为本申请实施例的头部线圈组件的立体图；

图7为图6另一角度的视图；

图8为图6又一角度的视图；

图9为本申请实施例的头部线圈组件的分解图；

图10为头部线圈组件放置于患者头部的示意图；

图11为图10的头部线圈组件用绑带束缚后进行针灸的示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的描述。除非另作定义，本申请中使用的技术属于为所属技术领域内具有一般技能的技术人员所能理解的通常意义。本申请说明书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不代表任何顺序、数量或者重要性，而仅是用来区分不同的组成部分。“一个”、“两个”也不代表数量限制，而是表示至少存在的数量。除非另行指出，“左侧”、“中间”、“右侧”只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。

如图1所示，本申请的若干个实施例有关用于磁共振成像的(射频)线圈组件的制造方法流程图，线圈组件可以是头线圈、脚踝线圈、手腕线圈、颈部线圈、腿部线圈、肩部线圈等呈环形或者其他形状的线圈，线圈组件的表面通常具有一定的曲率，该方法包括如下步骤：

步骤101.分别提供导电体和至少两层柔性材料，将导电体(例如条状导电片)设置在两层(或两层以上)柔性材料之间形成组合结构，且导电体伸出柔性材料外部形成数个连接端，该数个连接端连接/焊接在一起，形成一个或多个导电回路或线圈回路(线圈单元)。可选地，组合结构的上层(外层)为一层柔性材料(第一柔性材料)，中间层为导电体，下层(内层)为另一层柔性材料(第二柔性材料)，不同层之间可通过粘接剂(胶)结合。在一些实施例中，柔性材料可选择聚酰亚胺、聚酯薄膜柔性结构、软质聚氯乙烯(PVC)、热塑性弹性体(TPE)、热塑性橡胶材料(TPR)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)以及各种海绵材料等，每层柔性材料的厚度可设置为6-50μm。当然，上述材料的选择可选择环保类材料，且能够满足磁共振成像要求。在一些实施例中，导电体根据目标线圈单元、线圈回路而预先布置在设定的线路，导电体可选择导电能力较强的铜箔基板、锰铜合金、铝等导电能力较强的材料。可选地，铜箔基板可选择电解铜箔或/和压延铜箔，且铜箔的厚度可设置在0.2-1.0OZ之间的任意值。用于不同材料之间结合的粘接剂可选择丙烯酸类粘接剂、环氧树脂类粘接剂。

需要说明的是，对于组合结构的局部区域，为了承载元件区域的加强和便于安装的要求，还可增加补强材料。在一些实施例中，补强材料可选择聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者环氧树脂(FR4)等。

步骤102.对组合结构进行热压处理。可选地，通过将组合加热到150-200℃，柔性材料可被软化。

步骤103.分别连接数个非相邻的连接端，以使导电体闭合形成数个线圈单元，使柔性材料或组合结构形成曲面壳体。

可选地，采用热压成型的复合/组合结构组成的壳体，第一柔性材料可作为曲面壳体的外表面，第二柔性材料可作为曲面壳体的内表面。进一步地，该曲面壳体为围绕头部的圆顶状或者环绕头部的弧状曲面壳体。在一些实施例中，根据焊接的连接端和设置的导电体的不同，可形成表面具有不同曲率的外凸壳体。可选地，曲面壳体包括第一曲面壳体1、第二曲面壳体2及第三曲面壳体3，且第一曲面壳体1或第三曲面壳体3的曲率大于第二曲面壳体2的曲率。导电体闭合形成数个线圈单元的形状可以为矩形、八字形、梯形、半鸟笼形、环形、马鞍形、蝶形、正交梯度线圈等。

如图2a所示，经过热压处理后的组合结构包括相对设置的第一部分A和第二部分B、连接第一部分A和第二部分B的第三部分C，三个部分一体成形，其中：第一部分A和第二部分B呈圆弧状且都具有两个自由端，其中：第一部分A的两个自由端为A1、A2；第二部分B的两个自由端为B1、B2，且A1、B1包含倒角。多个连接端相对设置在第一部分或第二部分的两个自由端之间，其中，第一部分A的两个自由端A1、A2依次设置有S1-S6等六个连接端；第二部分B的两个自由端B1、B2依次设置有R1-R6等六个连接端，且第一部分与第二部分之间的距离大于两个连接端的长度。连接第一部分与所述第二部分相对应的连接端，在此实施例中，S1连接/焊接R1，S2连接R2，S3连接R3，S4连接R4，S5连接R5，S6连接R6，可获得第二曲面壳2。

在一个实施例中，第二曲面壳体2的上部、后部、前部均设有开孔，开孔的数量可以为三个、四个、五个、六个等，开孔的形状可以为矩形、圆形、六边形等，开孔的大小可以相同，也可以不相同。如图3所示的，第二曲面壳体2的下端部内侧呈倒扣结构(A1、B1、B2的位置)，导电体闭合形成的六个线圈单元在沿曲面并列排布，形成环绕人体头部前端和后端的头盔状结构。可选地，六个线圈单元之间物理分离，每个线圈单元对应一个开孔21，且相邻线圈单元之间采用交叠去耦或者电容去耦方式。

可选地，导体包括第一导体、第二导体、第三导体和第四导体，其中第一、第二导体相邻设置在所述第一部分，所述第三、第四导体相邻设置在第二部分，连接第一导体的两个连接端与第三导体的两个连接端可形成第一线圈单元，连接第二导体的两个连接端与第四导体的两个连接端可形成第二线圈单元，且第一线圈单元和第二线圈单元存在交叠去耦或者电容去耦。

如图2b为图2a所示的组合结构的导电体分布示意图。如图所示，组合结构包括L11-L16以及L21-L26等多个导电体，其中：导电体L11-L16对应第一部分A，导电体L21-L26对应第一部分B，且各导电体顺次相邻设置。更具体地，各导电体分别具有两个连接端(口)，连接端口e11和e12对应导电体L11；连接端口e12和e14对应导电体L12；连接端口e13对应导电体L13；连接端口e16对应导电体L14；连接端口e15和e17对应导电体L15；连接端口e17和e18对应导电体L16；且导电体L11与L12存在重叠的连接端口e12，导电体L13与L12存在重叠的部分，且该重叠的部分对应第三部分C，导电体L15与L16存在重叠的连接端口e17。类似地，连接端口e21和e22对应导电体L21；连接端口e22和e24对应导电体L22；连接端口e23对应导电体L23；连接端口e26对应导电体L24；连接端口e25和e27对应导电体L25；连接端口e27和e28对应导电体L26；且导电体L21与L22存在重叠的连接端口e22，导电体L23与L22存在重叠的部分，且该重叠的部分同样对应第三部分C，导电体L25与L26存在重叠/重合的连接端口e27。需要说明的是，本申请中示意图中重叠的导电体实际上相互之间为物理隔离。将连接端口L11-L18分别与相对应的连接端口L21-L28连接可将导电体L11-L16与导电体L21-L26分别电气连接，形成6个线圈单元。可选地，第一导体、第二导体分别为L11和L12，第三、第四导体分别为L21和L22，连接第一导体L11的两个连接端口与第三导体的两个连接端口可形成第一线圈单元，连接第二导体L21的两个连接端与第四导体L22的两个连接端可形成第二线圈单元。需要说明的是，在此实施例中，相邻两个导电体存在位置重叠，但实际相互之间物理隔离，导体上可连接电容，从而使得第一线圈单元与第二线圈单元之间采用电容去耦。当然，相邻导体也可交错设置，从而形成相邻线圈之间形成交叠去耦的方式。

组合结构包括第四部分D，第四部分D呈圆弧状且都具有两个自由端，多个连接端设置在两个自由端之间，连接第四部分的两个自由端，并连接非间隔设置的连接端，可形成第一曲面壳体或第三曲面壳体。

进一步的，第一曲面壳体或第三曲面壳体的上的开孔的数量可以为三个、四个等，开孔的形状可以为三角形、矩形、圆形、六边形等，开孔的大小可以相同，也可以不相同。第一壳体的导电体连接形成四个沿曲面分布的线圈单元，各线圈单元之间物理分离，且相邻线圈单元之间可采用交叠去耦或者电容去耦方式。

如图4所示，为一实施例的形成第一曲面壳体的组合结构示意图。组合结构包括第四部分D，该第四部分D包括两个自由端D1和D2，且该两个自由端之间设置多个连接端1-4(图中相同的标号表示对应的连接端，箭头方向表示连接方向)。将自由端D1和D2沿箭头方向靠拢，同时分别连接标号相同的连接端可形成如图6所示的第一曲面壳体1。

如图5所示，为一实施例形成第二曲面壳体的组合结构示意图。该组合结构与图4所示的组合结构为径向对称的关系。采用前述类似方法可形成如图6所示的第三曲面壳体3。需要指出的是，第一曲面壳体或第三曲面壳体的对应组合结构内部包含的导电体可根据目标壳体的线圈单元设计，且相同编号的连接端对应同一线圈单元，不同便函的连接端对应不同的线圈单元。

如图6所示，为本申请一实施例采用上述制造方法制备的用于磁共振成像的头部线圈组件100，该头部线圈组件100包括数个线圈单元以及用于支撑线圈单元的曲面壳体，曲面壳体包括第一曲面壳体1、第二曲面壳体2及第三曲面壳体3。将第一曲面壳体1设置在左侧位置，将第二曲面壳体2设置在中间位置，将第三曲面壳体3设置在右侧位置。

第一曲面壳体1与第三曲面壳体3的大小、形状相同，且相对第二曲面壳体2对称布置，第一曲面壳体1、第二曲面壳体2及第三曲面壳体3可围成具有下开口的容纳腔10。容纳腔10具有下开口12，且第一曲面壳体1、第二曲面壳体2及第三曲面壳体3分别设置一个或数个开孔11、21、31，上述开孔11、21、31与容纳腔10相连通。

上述三部分曲面壳体可通过如下方式固定：第一曲面壳体1、第三曲面壳体3与第二曲面壳体2通过螺钉固定；或者第一曲面壳体1、第三曲面壳体3与第二曲面壳体2也可以通过胶水固定。

在一个实施例中，第一曲面壳体1、第三曲面壳体3的边缘13、33与第二曲面壳体2的边缘23叠置，且第一曲面壳体1、第三曲面壳体3的边缘13、33位于第二曲面壳体2的边缘23的内侧。

可选地，第一曲面壳体1、第三曲面壳体3的前下部设有缺口。缺口可以提高第一曲面壳体1、第三曲面壳体3与第二曲面壳体2之间的收紧幅度；缺口可以提供下针的空间；缺口是线圈单元射频方便去耦的布置。

下开口12处的壳体部分可被向外掀开，以便于较大的头部伸入容纳腔10中。

本申请实施例中的头部线圈组件100可以采用以下两种方式来实现磁共振信号的采集和扫描：

方式一：将头部线圈组件100当作头盔一样戴在患者头部200，然后患者置于病床上，继续扫描的工作。

方式二：先将头部线圈组件100放置在病床上，保持头部线圈组件与病床的位置相对固定，将中部壳体2掀开，然后患者移动把头部200放入容纳腔10中；继续后续的扫描工作。

为了可以更好地使线圈贴合人体头部，可以在壳体两侧增加了两个绑带，线圈佩戴正确后，再用束带把线圈拉紧，实现更好贴合；具体的，左、右侧壳体可以相对中间壳体相对移动，在所述中间壳体的前、后相对部分通过绑带4束缚，从而使所述左侧壳体、中间壳体及右侧壳体可交叠/重叠/叠置的边缘面积(曲面面积)会变化以获得不同大小的容纳腔，使容纳腔与不同大小的头部更好的配合。可选地，头部与壳体之间的距离为5-15mm，优选为10mm左右，从而可提高被采集磁共振信号的信噪比。需要指出的是，本申请的头部线圈组件由于重量较轻，且人体下巴位置可以作为支撑，这样就满足进行俯卧的测试体位。

本申请的头部线圈组件可以满足中医针灸线圈在外开洞有特殊要求，可以满足90％以上穴位的下针，且主要穴位可以满足全部下针；壳体为了可以满足头顶处三条主经络的下针要求还特意做了避空处理，同时满足线圈射频耦合要求。

请参图11中的针灸针5，其可从壳体的开孔刺入头部穴位或者从壳体与头部之间的避空处斜插入头部穴位，进行针灸理疗。针灸针5配置有电磁线圈，其与导线6连接。

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

Claims (9)

1.一种用于磁共振成像的线圈组件的制造方法，所述线圈组件包括数个线圈单元以及用于支撑线圈单元的曲面壳体，所述制造方法包括如下步骤：

分别提供若干导电体和至少两层柔性材料，将若干导电体设置在两层柔性材料之间形成组合结构，且若干导电体伸出柔性材料外部形成数个连接端；

对所述组合结构进行热压处理；

分别连接数个非相邻的连接端，以使若干导电体闭合形成数个线圈单元，使所述两层柔性材料形成曲面壳体；

所述曲面壳体至少包括第一曲面壳体、第二曲面壳体及第三曲面壳体，所述第一曲面壳体设置在左侧位置，所述第二曲面壳体设置在中间位置且所述第二曲面壳体的内侧呈倒扣结构，所述第三曲面壳体设置在右侧位置；

所述第一曲面壳体、第二曲面壳体及第三曲面壳体围成具有下开口的容纳腔，且通过调节所述第一曲面壳体与第二曲面壳体的交叠面积以及第二曲面壳体与第三曲面壳体的交叠面积能够改变所述容纳腔的大小。

2.根据权利要求1所述的用于磁共振成像的线圈组件的制造方法，其特征在于，所述第一曲面壳体或第三曲面壳体的弧度大于所述第二曲面壳体的弧度。

3.根据权利要求2所述的用于磁共振成像的线圈组件的制造方法，其特征在于，所述线圈组件为头部线圈组件。

4.根据权利要求3所述的用于磁共振成像的线圈组件的制造方法，其特征在于，所述第一曲面壳体的边缘、所述第三曲面壳体的边缘分别与所述第二曲面壳体的边缘叠置，且所述第一曲面壳体、第三曲面壳体的边缘位于第二曲面壳体的边缘的内侧。

5.根据权利要求2至4任一项所述的用于磁共振成像的线圈组件的制造方法，其特征在于，所述组合结构至少包括相对设置的第一部分和第二部分、连接所述第一部分和第二部分的第三部分，所述第一部分和第二部分呈圆弧状且都具有两个自由端，多个连接端相对设置在所述第一部分或第二部分的两个自由端之间，所述第二曲面壳体通过如下步骤获得：

连接所述第一部分与所述第二部分相对应的连接端。

6.根据权利要求5所述的用于磁共振成像的线圈组件的制造方法，其特征在于，所述导电体至少包括第一导体、第二导体、第三导体和第四导体，所述第一、第二导体相邻设置在所述第一部分，所述第三、第四导体相邻设置在所述第二部分，连接所述第一导体的两个连接端与所述第三导体的两个连接端可形成第一线圈单元，连接所述第二导体的两个连接端与所述第四导体的两个连接端可形成第二线圈单元，且所述第一线圈单元和第二线圈单元存在交叠去耦或者电容去耦。

7.根据权利要求6所述的用于磁共振成像的线圈组件的制造方法，其特征在于，所述第一导体与第二导体物理隔离或所述第三导体与所述第四导体物理隔离。

8.根据权利要求7所述的用于磁共振成像的线圈组件的制造方法，其特征在于，所述第一部分与第二部分之间的距离大于两个连接端的长度。

9.根据权利要求7至8任一项所述的用于磁共振成像的线圈组件的制造方法，其特征在于，所述组合结构还包括第四部分，所述第四部分呈圆弧状且都具有两个自由端，多个连接端设置在两个自由端之间，所述第一曲面壳体或第三曲面壳体通过如下步骤获得：

连接第四部分的两个自由端；

连接非间隔设置的连接端。

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