CN107589386A - 一种自适应射频线圈及便于穿戴的线圈阵列 - Google Patents

Abstract

本发明目的是提供一种自适应射频线圈及便于穿戴的线圈阵列，以期能够大幅增强穿戴舒适度，兼容不同身材病人不同检查部位的穿戴需求，减弱线圈间的互感作用，提高磁共振图像的信噪比，提升磁共振图像的成像速度或成像质量。其中，自适应射频线圈包括：依次紧固贴合的振荡电路层、电介质层和屏蔽层；便于穿戴的线圈阵列包括外形及结构呈镜像对称设置的分别具备伸缩柔性的第一穿戴面和第二穿戴面；第一穿戴面和第二穿戴面通过局部边缘连接形成衣物；第一穿戴面和第二穿戴面上均分别固定设置有多个如前的自适应射频线圈；分别位于两个相邻穿戴平面上，位置相对的两个自适应射频线圈，始终保持彼此镜像对称。本发明适合在核磁共振成像时使用。

Description

一种自适应射频线圈及便于穿戴的线圈阵列

技术领域

本发明涉及核磁共振医疗成像技术领域，尤其是涉及一种自适应射频线圈及便于穿戴的线圈阵列。

背景技术

核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,简称MRI)利用不同原子在静态强磁场中以某种特殊频率自旋的特性来分析物理、化学、生物等性质。医学核磁共振成像的基本原理是：生物体中包含大量的水分子，将生物体置于静态强磁场中，水分子中的氢原子就能以特有的频率旋转，这个频率就叫做Larmor频率，Larmor频率同静磁场强度与原子旋磁率的乘积成正比。通过采用射频线圈激发这些旋转的原子，氢原子释放出时变电磁信号，根据法拉第电磁感应定律，时变电磁信号能够被射频线圈接收并转化成电压信号，随后进一步通过计算机处理重构出生物体内部图像并分析出其化学、物理、生物等特性。表面射频线圈阵列是射频线圈中的一大类，是数个到数十个表面射频线圈组成的阵列结构，表面射频线圈阵列的主要特点是贴近感兴趣的成像部位，用以提高局部图像质量，其优点包括：可以有效的提高信号和图像的信噪比，从而可以给医学影像提供更高的分辨率和清晰度；由于阵列中各个射频线圈分布于不同位置，故可用于并行成像，进而提高成像速度。上述优点使表面射频线圈阵列广泛地应用在现有技术中的医学核磁共振影像领域。

图1所示，现有技术中的医学核磁共振系统结构示意图，主要包括五个部分：静态主磁体1，用于产生静态的强磁场，使生物体内的氢原子产生有序排列并以Larmor频率自旋；射频线圈2，用于激发原子产生磁共振信号，以及接收原子产生的磁共振信号；梯度线圈3，用于原子空间位置的定位；时序脉冲序列4，用于控制射频线圈和梯度线圈产生的时序脉冲；图像重构5，用于将采集到的磁共振信号转化为可辨识的图像。多种不同种类的射频线圈均可以插接在图1所示射频线圈2的位置处，用以提供不同目的和功能的医学磁共振成像。

现有技术中应用在核磁共振医学成像领域内，尤其是腹部成像中的表面射频线圈阵列，仍存在很多的缺点和难点。例如：现有技术中大部分表面射频线圈阵列受限于结构特性，仍采用硬塑料外壳。受病人年龄的不同、体型的不同、诊断部位的不同的影响，要有效发挥表面射频线圈的优点，必须针对不同病人年龄、体型、不同诊断部位的需要，设计不同大小、不同形状的表面射频线圈；否则，由于固定形状和结构的射频线圈阵列无法适应所有病人身材的大小，进而不能达到最优的信噪比和图像质量；此外，现有技术中的表面射频线圈阵列受限于坚硬的外壳结构，还会给病人带来病痛之外的不适感。

进一步地，现有技术中高场强核磁共振下，阵列中线圈与线圈之间的互感会更加强烈，上述互感会降低磁共振图像的信噪比，带来更多的伪像，从而降低获取图像的质量；此外，高场强核磁共振下，辐射损失随频率增加而增加，从而导致线圈噪音增加，降低图像信噪比。

因此，提供一种自适应射频线圈及便于穿戴的线圈阵列，以期能够大幅增强穿戴舒适度，兼容不同身材病人不同检查部位的穿戴需求，减弱线圈间的互感作用，提高磁共振图像的信噪比，提升磁共振图像的成像速度或成像质量，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

自适应射频线圈及便于穿戴的线圈阵列，以期能够大幅增强穿戴舒适度，兼容不同身材病人不同检查部位的穿戴需求，减弱线圈间的互感作用，提高磁共振图像的信噪比，提升磁共振图像的成像速度或成像质量。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供一种自适应射频线圈，包括：依次紧固贴合的振荡电路层、电介质层和屏蔽层；所述电介质层和屏蔽层的外形分别与所述振荡电路层的外形相适配；所述振荡电路层设置有线圈；所述线圈上串联连接有：阻抗匹配及放大模块，所述阻抗匹配及放大模块包括：并联设置的第一调频电路、阻抗匹配电路和功率放大电路；所述功率放大电路连接有用于与同轴电缆建立连接的陷波电路；调频模块，所述调频模块内设置有第二调频电路；及去藕模块，所述去藕模块内设置有并联设置的直流电源端子、去藕电路及第三调频电路。

优选地，所述自适应射频线圈的形状为圆角矩形。

优选地，所述电介质层由具备电解质常数的柔性材料制成。

优选地，所述振荡电路层和屏蔽层均分别由低阻抗柔性材料制成。

优选地，所述第一调频电路、第二调频电路和第三调频电路均为分布式电容调频电路。

优选地，所述振荡电路层、电介质层和屏蔽层紧固贴合后，在所述振荡电路层和屏蔽层的外侧分别设置有由海绵材料制成的保护层；承载所述阻抗匹配及放大模块、调频模块和去藕模块的电路板的边缘均分别固定设置有凸起的支撑肋，所述支撑肋相对于所述电路板上下板面的凸起高度，均分别高于相应板面上电子元件的最大高度。

优选地，当所述自适应射频线圈应用在腹部核磁共振成像时，所述电介质层的厚度为2.5～3.5mm。

另一方面，本发明还提供一种便于穿戴的线圈阵列，包括外形及结构呈镜像对称设置的分别具备伸缩柔性的第一穿戴面和第二穿戴面；所述第一穿戴面和第二穿戴面通过局部边缘连接形成衣物；所述第一穿戴面和第二穿戴面上均分别固定设置有多个如前所述的自适应射频线圈；所述衣物内位于所述第一穿戴面上的自适应射频线圈与位于第二穿戴面上的自适应射频线圈的设置位置呈镜像对称设置；任意两个自适应射频线圈之间无电气连接，每一个所述自适应射频线圈均分别通过陷波电路与同轴电缆电连接；包含有多根所述同轴电缆的电缆束包裹设置有管束式陷波电路；分别位于两个相邻穿戴平面上，位置相对的两个自适应射频线圈，始终保持位置彼此镜像对称。

优选地，被固定在同一穿戴平面上的，左右相邻或上下相邻的，两个自适应射频线圈的局部位置重叠设置。

优选地，被固定在同一穿戴平面上的左右相邻或上下相邻的两个自适应射频线圈的局部位置重叠面积为自适应射频线圈面积的10％。

本发明通过提供一种自适应射频线圈，能够克服传统表面射频线圈阵列的各种缺点，提高磁共振图像信噪比、扩大自适应射频线圈的使用范围、与衣物结合后穿着更为舒适、能够降低制作及维修成本；其中，采用依次紧固贴合的振荡电路层、电介质层和屏蔽层形成的自适应射频线圈可形成分布式微带结构，能够有效减小电场引起的噪音，减小电磁场产生的热量沉积(即SAR)，最大程度避免电磁场产生的热量沉积对人体器官的影响；电介质层置于振荡电路和屏蔽层之间，用于优化磁场分布和最大化磁场强度，磁场强度和磁共振信号成正比；屏蔽层的主要功能是使电路以分布式电路的形式产生共振；此外，电介质层和屏蔽层的设置还能额外取得防渗透的技术效果。由于所述自适应射频线圈电路中包含的如下电路板：第一调频电路、第二调频电路、第三调频电路、去藕电路、阻抗匹配电路、功率放大电路、陷波电路，每块电路板尺寸均很小，还可以通过在线圈上调整电连接的位置进而设置在不易发生弯折的穿戴位置处，故不会影响整个表面射频线圈阵列的柔性。具体的，阻抗匹配电路，其主要功能是匹配射频线圈阻抗并给放大电路匹配高阻抗输入；射频信号传输要求阻抗一致，才能达到最高传输效率，减少反射损耗；而功率放大电路的输入阻抗和自适应射频线圈的阻抗不一致，因此阻抗匹配是其中必须的环节；本发明中所述阻抗匹配电路和功率放大电路设计在一个电路板上，有助于取得减小布置空间及有效提高阻抗匹配准确性的技术效果；由于射频线圈的信号输出通常需要通过几米长的同轴电缆与磁共振系统建立连接，在传输过程中信号会产生损耗，本发明在自适应射频线圈的输出端设计有功率放大电路，其主要功能是放大接收到的核磁共振信号，使在之后传输过程中的损耗小到可以忽略。功率放大电路的另一重要功能是在多个自适应射频线圈共同连接同轴电缆时，能给自适应射频线圈之间提供有效的电磁隔离，减小自适应射频线圈之间的互相干扰；接收到的磁共振信号经过放大电路放大之后，信号需要通过同轴缆线输出，并通过数米长的电缆插接到核磁共振系统的接口上，为了降低传输噪音、减小同轴电缆屏蔽层上产生的感应电流，所述自适应射频线圈设计有陷波电路。陷波电路工作在一个特定的频率，其主要作用是在特定频率上产生高阻抗，阻止电磁波在同轴电缆的屏蔽层流动。本发明上述自适应射频线圈可适用于现有技术中从0.15T到3T的任意场强的水平静态场磁共振系统和垂直静态场磁共振系统，具有宽泛的使用范围；振荡电路层、电介质层和屏蔽层均支持采用柔性材料制成，适于与衣物相贴合，具有更高的舒适性。

进一步地，本发明通过将自适应射频线圈的形状为圆角矩形，充分利用圆角的电学特性，减小高频率时辐射造成的损失、以及辐射造成的线圈信号之间的互相干扰，有效的提高图像的信噪比并更进一步减少伪像的产生。

进一步地，本发明通过采用柔性材料制作电介质层及振荡电路层和屏蔽层，在一定程度上可以伸缩、弯曲，为进一步增加自适应射频线圈的柔性舒适度提供结构支持，有利于增加设置有自适应射频线圈的衣物的穿着舒适度，减轻患者在做核磁共振时的身体不适。

进一步地，由于海绵保护层具有抗污、易清洁、隔热、绝缘、对电磁场无影响等优良特点，本发明通过在所述振荡电路层和屏蔽层的外侧分别设置有由海绵材料制成的保护层，达到自适应射频线圈硬件电路的上下分别由开孔海绵材料包裹的技术效果，能够有效分散作用在振荡电路层和屏蔽层上的压力，为易受损的振荡电路层提供有效的硬件防护；进一步地，由于上述海绵保护层还具有保护病人不接触电路，隔绝电路产生的热量的作用，能使自适应射频线圈温度保持在42摄氏度以下，符合医疗设备标准；此外，本发明还通过在承载所述阻抗匹配及放大模块、调频模块和去藕模块的电路板的边缘均分别固定设置有凸起的支撑肋，能够有效的保护电路板在受到外界压力时不发生损坏，并为上述电路板在不发生损坏的前提下至少承受100公斤的压力提供有力的结构保障。

进一步地，电介质层厚度的优化还用于最小化电场强度，因为电场强度与图像噪音强度成正比，还与电磁场热量沉积(SAR)的平方根成正比；电介质层厚度优化的主要目的是达到最大信噪比，也就是最大化信号及噪音之间的比值；电介质层厚度优化的另一个目的是最小化单位电流的热量沉积；置于振荡电路层和屏蔽层之间的电介质层，可采用有限时域差分方法进行计算优化厚度，并经过磁共振实验进行验证；采用有限时域差分方法计算优化的参数是成像区域中单位体积内磁场强度和电场强度的比值，比值最大化是优化算法的目的，原因在于在核磁共振成像中磁场强度决定信号强度，而电场强度决定噪音强度，磁共振图像的质量取决于信号与噪音的比例；采用磁共振成像实验验证的步骤包括：逐渐改变介质层厚度，每改变一次就获取一次磁共振图像，通过对比验证介质层厚度是否同计算结果相似；对于本发明中涉及到的腹部核磁共振成像的自适应射频线圈，经过优化后电介质层的最佳厚度为2.5～3.5毫米，此时自适应射频线圈具有最优化磁场分布和最大化磁场强度。使用中，在磁场强度、导体宽度等其它因素一定的情况下，电介质厚度在一定范围内决定了射频磁场的穿透深度，电介质厚度越厚穿透深度越深。因而2.5～3.5毫米这个厚度是针对于腹部成像的应用，而应用于头部、腿部等其它部位的自适应射频线圈，其电介质厚度会小于2.5毫米，需要在设计时根据线圈大小等因素采用有限时域差分方法进行计算优化。

本发明还提供一种便于穿戴的线圈阵列，由第一穿戴面和第二穿戴面连接形成的衣物具有：材质柔软舒适，可以根据病人身体尺寸自由设计大小及外形，用于有效的覆盖人体诸如腹部、臀部等不同部位，可用于多种不同部位的核磁共振成像，与现有技术中不同型号规格的核磁共振测量设备均具有兼容性，降低用户端维护和购买成本，并具有可穿戴和自适应特性的技术优点；进一步地，由第一穿戴面和第二穿戴面通过局部边缘连接形成的衣物具有易于穿戴的特性，可以使医生在很短的时间内将“便于穿戴的线圈阵列”穿在病人身上，快速完成“便于穿戴的线圈阵列”的更换和设置，并使自适应射频线圈紧密贴合在待诊断部位。其中，每个自适应射频线圈的电路设计均可以有效的降低电场噪音及辐射损失，能大幅提高有效磁场强度，从而提高图像信噪比和图像质量；多个自适应射频线圈之间的解耦采用振荡电路层自身的磁场分布特性，有效减轻线圈间的互感造成的伪像，并进一步降低互感带来的噪音信号；具体的，本发明通过下述技术手段：“位于第一穿戴面和第二穿戴面上的自适应射频线圈任意两个自适应射频线圈之间无电气连接，所述衣物内位于所述第一穿戴面上的自适应射频线圈与位于第二穿戴面上的自适应射频线圈的设置位置呈镜像对称设置，每一个所述自适应射频线圈均分别通过陷波电路与同轴电缆电连接；包含有多根所述同轴电缆的电缆束包裹设置有管束式陷波电路；”能够有效消除电磁耦合，减少接收到的核磁共振信号的损失，遏止伪像的生成，提高核磁共振图像清晰度，使核磁共振检测过程中的信噪比得到有效提升；其中，分别位于所述第一穿戴面和第二穿戴面上呈镜像对称设置的自适应射频线圈通过采用不同的振荡模式，从而使进入镜像对称设置的线圈的磁通量一半为正一般为负，因而他们之间的电磁耦合可以完全消除。此外，本发明还通过在包含有多根所述同轴电缆的电缆束包裹设置管束式陷波电路，可以有效阻止输出同轴电缆上产生的电磁信号对线圈信号的影响。

进一步地，被固定在同一穿戴平面上的，左右相邻或上下相邻的，两个自适应射频线圈的局部位置重叠设置能够有效消除处于同一平面上相邻线圈之间的耦合；其原理是重叠区域的磁通量与未重叠部分的磁通量大小相等、方向相反，因而互相抵消。理论上存在一个最合适的重叠面积，能够完全消除相临自适应射频线圈间的电磁耦合，经优化计算和实验数据积累，这个区域面积为自适应射频线圈面积的10％。

进一步地，在自适应射频线圈仅用于接收磁共振信号的情况下，当核磁共振系统发射大功率射频信号技法生物体内原子时，自适应射频线圈自身会产生共振，这种共振会造成射频场的失真，甚至造成射频电路的损坏，因此射频电路中必须包含去藕模块。去藕模块工作在一个特殊频率，本质上是一个包含电容和电感的谐振电路，其中还包含射频二极管，通过直流电操作二极管的开关。当自适应射频线圈处于接收状态时，二极管处于关闭状态，自适应射频线圈可以正常接收磁共振信号；当磁共振系统发射大功率射频信号时，为了保护自适应射频线圈，通过施加电压使二极管处于导通状态，此时去藕模块产生谐振，有效保护表面射频线圈不受损坏。

与现有技术的射频线圈及便于穿戴的线圈阵列相比，本发明具有以下至少一种优点：

与传统硬质表面射频线圈相比，本发明所述便于穿戴的线圈阵列具有柔软舒适、可穿戴、可调节大小的优点；

由于第一穿戴面和第二穿戴面均为柔性材质及位于同一穿戴面上的自适应射频线圈间无电气连接，本发明所述便于穿戴的线圈阵列的外形可自适应可调节，通过穿戴与身体局部部位外形相适配的，不同外形的便于穿戴的线圈阵列，可以用于多种不同部位的核磁共振成像检测，降低用户端维护和购买费用；

与传统肛内腹部线圈相比，本发明所述便于穿戴的线圈阵列具有非侵入、无痛、舒适等特点，不会给病人带来额外的身体上的痛苦；

与传统体外腹部线圈相比，本发明所述便于穿戴的线圈阵列具有更高的信噪比和更清晰的图像质量；

本发明所述的自适应射频线圈采用的电路设计，可以有效的降低电场噪音以及辐射损失，降低热沉淀对人体的损害，提高有效磁场强度，提高图像信噪比和图像质量；

本发明所述便于穿戴的线圈阵列的多个自适应射频线圈之间的解耦采用混合解耦方式，并利用振荡电路层自身的磁场分布特性，可以有效的减轻线圈间的互感造成的伪像、并降低互感带来的噪音信号。

附图说明

图1为现有技术中核磁共振系统结构示意图；

图2为本发明实施例1中所提供的自适应射频线圈的结构示意图；

图3为图2所示自适应射频线圈的结构爆炸图；

图4为图2中线圈的电路结构示意图；

图5为本发明实施例1中设置有保护层的自适应射频线圈的结构示意图；

图6为本发明实施例2中便于穿戴的线圈阵列的结构示意图；

图7为图6中便于穿戴的线圈阵列的接线结构示意图。

具体实施例

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

请参考图2和图3，图2为本发明所提供的自适应射频线圈，包括：依次紧固贴合的振荡电路层100、电介质层200和屏蔽层300；图3为图2所示自适应射频线圈的结构爆炸图，其中，所述电介质层200和屏蔽层300的外形分别与所述振荡电路层100的外形相适配；所述振荡电路层100设置有线圈110；

如图4所示，所述线圈110上串联连接有：

阻抗匹配及放大模块120，所述阻抗匹配及放大模块120包括：并联设置的第一调频电路121、阻抗匹配电路122和功率放大电路123；所述功率放大电路123连接有用于与同轴电缆400建立连接的陷波电路124；

调频模块130，所述调频模块130内设置有第二调频电路131；及

去藕模块140，所述去藕模块140内设置有并联设置的直流电源端子141、去藕电路142及第三调频电路143。

如图4所示，连接时，左连接端111用于与屏蔽层左端电连接，右连接端112用于与屏蔽层右端电连接。需要说明的是，由于上述实施例中，第一调频电路、阻抗匹配电路、功率放大电路、陷波电路、第二调频电路、直流电源、去藕电路及第三调频电路的电路结构均为现有技术，故相关结构细节在此不再进一步图示与赘述。此外，由于现有技术中不同结构的屏蔽层的电连接端设置方式略有差异，故图3所示的左连接端111和右连接端112不限于图中所示的接线方式，实际制作时可依屏蔽层电连接端的设置位置做出相应的位置调整。

本发明通过提供一种自适应射频线圈，能够克服传统表面射频线圈阵列的各种缺点，提高磁共振图像信噪比、扩大自适应射频线圈的使用范围、与衣物结合后穿着更为舒适、能够降低制作及维修成本；其中，采用依次紧固贴合的振荡电路层、电介质层和屏蔽层形成的自适应射频线圈可形成分布式微带结构，能够有效减小电场引起的噪音，减小电磁场产生的热量沉积(即SAR)，最大程度避免电磁场产生的热量沉积对人体器官的影响；电介质层置于振荡电路和屏蔽层之间，用于优化磁场分布和最大化磁场强度，磁场强度和磁共振信号成正比；屏蔽层的主要功能是使电路以分布式电路的形式产生共振；此外，电介质层和屏蔽层的设置还能额外取得防渗透的技术效果。由于所述自适应射频线圈电路中包含的如下电路板：第一调频电路、第二调频电路、第三调频电路、去藕电路、阻抗匹配电路、功率放大电路、陷波电路，每块电路板尺寸均很小，还可以通过在线圈上调整电连接的位置进而设置在不易发生弯折的穿戴位置处，故不会影响整个表面射频线圈阵列的柔性。具体的，阻抗匹配电路，其主要功能是匹配射频线圈阻抗并给放大电路匹配高阻抗输入；射频信号传输要求阻抗一致，才能达到最高传输效率，减少反射损耗；而功率放大电路的输入阻抗和自适应射频线圈的阻抗不一致，因此阻抗匹配是其中必须的环节；本发明中所述阻抗匹配电路和功率放大电路设计在一个电路板上，有助于取得减小布置空间及有效提高阻抗匹配准确性的技术效果；由于射频线圈的信号输出通常需要通过几米长的同轴电缆与磁共振系统建立连接，在传输过程中信号会产生损耗，本发明在自适应射频线圈的输出端设计有功率放大电路，其主要功能是放大接收到的核磁共振信号，使在之后传输过程中的损耗小到可以忽略。功率放大电路的另一重要功能是在多个自适应射频线圈共同连接同轴电缆时，能给自适应射频线圈之间提供有效的电磁隔离，减小自适应射频线圈之间的互相干扰；接收到的磁共振信号经过放大电路放大之后，信号需要通过同轴缆线输出，并通过数米长的电缆插接到核磁共振系统的接口上，为了降低传输噪音、减小同轴电缆屏蔽层上产生的感应电流，所述自适应射频线圈设计有陷波电路。陷波电路工作在一个特定的频率，其主要作用是在特定频率上产生高阻抗，阻止电磁波在同轴电缆的屏蔽层流动。本发明上述自适应射频线圈可适用于现有技术中从0.15T到3T的任意场强的水平静态场磁共振系统和垂直静态场磁共振系统，具有宽泛的使用范围；振荡电路层、电介质层和屏蔽层均支持采用柔性材料制成，适于与衣物相贴合，具有更高的舒适性。

优选地，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述自适应射频线圈的形状为圆角矩形。实际制作时还可将所述圆角矩形制成具有圆角的正方形，用于取得更佳的技术效果。本发明通过将自适应射频线圈的形状为圆角矩形，充分利用圆角的电学特性，减小高频率时辐射造成的损失、以及辐射造成的线圈信号之间的互相干扰，有效的提高图像的信噪比并更进一步减少伪像的产生。

优选地，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述线圈110采用3M公司生产的36微米厚度柔性铜制导电材料(3M copper foil tape 1181)制成，具有良好的柔韧性和抗拉伸性能，使用寿命长，与衣物相结合时具有良好的穿戴舒适性。

优选地，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述电介质层由具备电解质常数的柔性材料制成。

优选地，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述振荡电路层和屏蔽层均分别由低阻抗柔性材料制成。

本发明通过采用柔性材料制作电介质层及振荡电路层和屏蔽层，在一定程度上可以伸缩、弯曲，为进一步增加自适应射频线圈的柔性舒适度提供结构支持，有利于增加设置有自适应射频线圈的衣物的穿着舒适度，减轻患者在做核磁共振时的身体不适。

优选地，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述第一调频电路、第二调频电路和第三调频电路均为分布式电容调频电路。

优选地，如图5所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述振荡电路层、电介质层和屏蔽层紧固贴合后，在所述振荡电路层和屏蔽层的外侧分别设置有由海绵材料制成的保护层H；承载所述阻抗匹配及放大模块、调频模块和去藕模块的电路板的边缘均分别固定设置有凸起的支撑肋L，所述支撑肋相对于所述电路板上下板面的凸起高度，均分别高于相应板面上电子元件的最大高度。由于海绵保护层具有抗污、易清洁、隔热、绝缘、对电磁场无影响等优良特点，本发明通过在所述振荡电路层和屏蔽层的外侧分别设置有由海绵材料制成的保护层，达到自适应射频线圈硬件电路的上下分别由开孔海绵材料包裹的技术效果，能够有效分散作用在振荡电路层和屏蔽层上的压力，为易受损的振荡电路层提供有效的硬件防护；进一步地，由于上述海绵保护层还具有保护病人不接触电路，隔绝电路产生的热量的作用，能使自适应射频线圈温度保持在42摄氏度以下，符合医疗设备标准；此外，本发明还通过在承载所述阻抗匹配及放大模块、调频模块和去藕模块的电路板的边缘均分别固定设置有凸起的支撑肋，能够有效的保护电路板在受到外界压力时不发生损坏，并为上述电路板在不发生损坏的前提下至少承受100公斤的压力提供有力的结构保障。

优选地，在本实施例的其中一个优选技术方案中，对于应用于腹部核磁共振成像的线圈，所述电介质层的厚度为2.5～3.5mm。电介质层厚度的优化还用于最小化电场强度，因为电场强度与图像噪音强度成正比，还与电磁场热量沉积(SAR)的平方根成正比；电介质层厚度优化的主要目的是达到最大信噪比，也就是最大化信号及噪音之间的比值；电介质层厚度优化的另一个目的是最小化单位电流的热量沉积；置于振荡电路层和屏蔽层之间的电介质层，可采用有限时域差分方法进行计算优化厚度，并经过磁共振实验进行验证；采用有限时域差分方法计算优化的参数是成像区域中单位体积内磁场强度和电场强度的比值，比值最大化是优化算法的目的，原因在于在核磁共振成像中磁场强度决定信号强度，而电场强度决定噪音强度，磁共振图像的质量取决于信号与噪音的比例；采用磁共振成像实验验证的步骤包括：逐渐改变介质层厚度，每改变一次就获取一次磁共振图像，通过对比验证介质层厚度是否同计算结果相似；对于本发明中涉及到的腹部核磁共振成像的线圈，经过优化后电介质层的最佳厚度为2.5～3.5毫米，此时自适应射频线圈具有最优化磁场分布和最大化磁场强度。事实上，在磁场强度、导体宽度等其它因素一定的情况下，电介质厚度在一定范围内决定了射频磁场的穿透深度，电介质厚度越厚穿透深度越深。因而2.5～3.5毫米这个厚度是针对于腹部成像的应用，而应用于头部、腿部等其它部位的自适应射频线圈，其电介质厚度会小于2.5毫米，需要在设计时根据线圈大小等因素采用有限时域差分方法进行计算优化。

实施例2：

如图6所示，本实施例在上述实施例的基础上，还提供一种便于穿戴的线圈阵列，包括外形及结构呈镜像对称设置的分别具备伸缩柔性的第一穿戴面500和第二穿戴面600；所述第一穿戴面和第二穿戴面通过局部边缘连接形成衣物；所述第一穿戴面500和第二穿戴面600上均分别固定设置有多个如前所述的自适应射频线圈Q；所述衣物内位于所述第一穿戴面500上的自适应射频线圈Q与位于第二穿戴面600上的自适应射频线圈Q的设置位置呈镜像对称设置。

图6中，第一穿戴面500和第二穿戴面600可依需要由分别对称裁剪成不同衣物外形的连接片构成，包括：腿套10、臂套20、上衣30和外裤40，用于对人体不同部位做针对性核磁共振时使用。需要说明的是，第一穿戴面500和第二穿戴面600的外形并不限于图6中所示的四种形状，依检测需要而根据现有技术将其制成任意衣物的外形均应落入本发明的保护范围。此外，自适应射频线圈Q的设置形式及设置数量也可依检测所需而与衣物外形相适配，其配置原则遵循自适应射频线圈Q的布设区域能够覆盖待检测部位。分别位于两个相邻穿戴平面上，位置相对的两个自适应射频线圈Q，始终保持彼此的磁通量方向相反。如图7所示，位于上述第一穿戴面500和第二穿戴面600上任意两个自适应射频线圈Q之间无电气连接，每一个所述自适应射频线圈Q均分别通过陷波电路与同轴电缆400电连接；包含有多根所述同轴电缆400的电缆束700包裹设置有管束式陷波电路125。由于同一穿戴面上会设置多个自适应射频线圈，因此同一穿戴面上不同设置数量的自适应射频线圈与电缆束间的电连接方式在此不再一一列举及图示。

本发明上述便于穿戴的线圈阵列，由第一穿戴面和第二穿戴面连接形成的衣物具有：材质柔软舒适，可以根据病人身体尺寸自由设计大小及外形，用于有效的覆盖人体诸如腹部、臀部等不同部位，可用于多种不同部位的核磁共振成像，与现有技术中不同型号规格的核磁共振测量设备(如水平静态场磁共振系统和垂直静态场磁共振系统，以及目前市场上所有从0.15T到3T的不同场强的磁共振系统。)均具有兼容性，降低用户端维护和购买成本，并具有可穿戴和自适应特性的技术优点；进一步地，由第一穿戴面和第二穿戴面通过局部边缘连接形成的衣物具有易于穿戴的特性，可以使医生在很短的时间内将“便于穿戴的线圈阵列”穿在病人身上，快速完成“便于穿戴的线圈阵列”的更换和设置，并使自适应射频线圈紧密贴合在待诊断部位。其中，每个自适应射频线圈的电路设计均可以有效的降低电场噪音及辐射损失，能大幅提高有效磁场强度，从而提高图像信噪比和图像质量；多个自适应射频线圈之间的解耦采用振荡电路层自身的磁场分布特性，有效减轻线圈间的互感造成的伪像，并进一步降低互感带来的噪音信号；具体的，本发明通过下述技术手段：“位于第一穿戴面和第二穿戴面上的自适应射频线圈任意两个自适应射频线圈之间无电气连接，所述衣物内位于所述第一穿戴面上的自适应射频线圈与位于第二穿戴面上的自适应射频线圈的设置位置呈镜像对称设置，每一个所述自适应射频线圈均分别通过陷波电路与同轴电缆电连接；包含有多根所述同轴电缆的电缆束包裹设置有管束式陷波电路；”能够有效消除电磁耦合，减少接收到的核磁共振信号的损失，遏止伪像的生成，提高核磁共振图像清晰度，使核磁共振检测过程中的信噪比得到有效提升；其中，分别位于所述第一穿戴面和第二穿戴面上呈镜像对称设置的自适应射频线圈通过采用不同的振荡模式，从而使进入镜像对称设置的线圈的磁通量一半为正一般为负，因而他们之间的电磁耦合可以完全消除。此外，本发明还通过在包含有多根所述同轴电缆的电缆束包裹设置管束式陷波电路，可以有效阻止输出同轴电缆上产生的电磁信号对线圈信号的影响。进一步地，在自适应射频线圈仅用于接收磁共振信号的情况下，当核磁共振系统发射大功率射频信号技法生物体内原子时，自适应射频线圈自身会产生共振，这种共振会造成射频场的失真，甚至造成射频电路的损坏，因此射频电路中必须包含去藕模块。去藕模块工作在一个特殊频率，本质上是一个包含电容和电感的谐振电路，其中还包含射频二极管，通过直流电操作二极管的开关。当自适应射频线圈处于接收状态时，二极管处于关闭状态，自适应射频线圈可以正常接收磁共振信号；当磁共振系统发射大功率射频信号时，为了保护自适应射频线圈，通过施加电压使二极管处于导通状态，此时去藕模块产生谐振，有效保护表面射频线圈不受损坏。

优选地，如图7所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，被固定在同一穿戴平面上的，左右相邻或上下相邻的，两个自适应射频线圈的局部位置重叠设置。具体的，如图7所示，相邻两个自适应射频线圈在本发明中存在如下三种重叠关系，分别是：上下相邻、左右相邻和对角相邻，在计算重叠面积时采用上下相邻或左右相邻两种重叠方式作为计算标准，并将计算结果作为判断相邻两个自适应射频线圈是否安置在正确的位置的判定依据。

优选地，在本实施例的其中一个优选技术方案中，被固定在同一穿戴平面上的左右相邻或上下相邻的两个自适应射频线圈的局部位置重叠面积为自适应射频线圈面积的10％。

被固定在同一穿戴平面上的，左右相邻或上下相邻的，两个自适应射频线圈的局部位置重叠设置能够有效消除处于同一平面上相邻线圈之间的耦合；其原理是重叠区域的磁通量与未重叠部分的磁通量大小相等、方向相反，因而互相抵消。理论上存在一个最合适的重叠面积，能够完全消除相临自适应射频线圈间的电磁耦合，经优化计算和实验数据积累，这个区域面积为自适应射频线圈面积的10％。

与现有技术的射频线圈及便于穿戴的线圈阵列相比，本发明具有以下至少一种优点：

与传统硬质表面射频线圈相比，本发明所述便于穿戴的线圈阵列具有柔软舒适、可穿戴、可调节大小的优点；

由于第一穿戴面和第二穿戴面均为柔性材质及位于同一穿戴面上的自适应射频线圈间无电气连接，本发明所述便于穿戴的线圈阵列的外形可自适应可调节，通过穿戴与身体局部部位外形相适配的，不同外形的便于穿戴的线圈阵列，可以用于多种不同部位的核磁共振成像检测，降低用户端维护和购买费用；

与传统肛内腹部线圈相比，本发明所述便于穿戴的线圈阵列具有非侵入、无痛、舒适等特点，不会给病人带来额外的身体上的痛苦；

与传统体外腹部线圈相比，本发明所述便于穿戴的线圈阵列具有更高的信噪比和更清晰的图像质量；

本发明所述的自适应射频线圈采用的电路设计，可以有效的降低电场噪音以及辐射损失，降低热沉淀对人体的损害，提高有效磁场强度，提高图像信噪比和图像质量；

本发明所述便于穿戴的线圈阵列的多个自适应射频线圈之间的解耦采用混合解耦方式，并利用振荡电路层自身的磁场分布特性，可以有效的减轻线圈间的互感造成的伪像、并降低互感带来的噪音信号。

上述各实施例仅是本发明的优选实施方式，在本技术领域内，凡是基于本发明技术方案上的变化和改进，不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种自适应射频线圈，其特征在于，包括：依次紧固贴合的振荡电路层、电介质层和屏蔽层；所述电介质层和屏蔽层的外形分别与所述振荡电路层的外形相适配；所述振荡电路层设置有线圈；

所述线圈上串联连接有：

阻抗匹配及放大模块，所述阻抗匹配及放大模块包括：并联设置的第一调频电路、阻抗匹配电路和功率放大电路；所述功率放大电路连接有用于与同轴电缆建立连接的陷波电路；

调频模块，所述调频模块内设置有第二调频电路；及

去藕模块，所述去藕模块内设置有并联设置的直流电源端子、去藕电路及第三调频电路。

2.根据权利要求1所述的自适应射频线圈，其特征在于，所述自适应射频线圈的形状为圆角矩形。

3.根据权利要求1所述的自适应射频线圈，其特征在于，所述电介质层由具备电解质常数的柔性材料制成。

4.根据权利要求1所述的自适应射频线圈，其特征在于，所述振荡电路层和屏蔽层均分别由低阻抗柔性材料制成。

5.根据权利要求4所述的自适应射频线圈，其特征在于，所述第一调频电路、第二调频电路和第三调频电路均为分布式电容调频电路。

6.根据权利要求1所述的自适应射频线圈，其特征在于，所述振荡电路层、电介质层和屏蔽层紧固贴合后，在所述振荡电路层和屏蔽层的外侧分别设置有由海绵材料制成的保护层；承载所述阻抗匹配及放大模块、调频模块和去藕模块的电路板的边缘均分别固定设置有凸起的支撑肋，所述支撑肋相对于所述电路板上下板面的凸起高度，均分别高于相应板面上电子元件的最大高度。

7.根据权利要求1所述的自适应射频线圈，其特征在于，当所述自适应射频线圈应用在腹部核磁共振成像时，所述电介质层的厚度为2.5～3.5mm。

8.一种便于穿戴的线圈阵列，其特征在于，包括外形及结构呈镜像对称设置的分别具备伸缩柔性的第一穿戴面和第二穿戴面；所述第一穿戴面和第二穿戴面通过局部边缘连接形成衣物；所述第一穿戴面和第二穿戴面上均分别固定设置有多个权利要求1～7项中任一项所述的自适应射频线圈；所述衣物内位于所述第一穿戴面上的自适应射频线圈与位于第二穿戴面上的自适应射频线圈的设置位置呈镜像对称设置；任意两个自适应射频线圈之间无电气连接，每一个所述自适应射频线圈均分别通过陷波电路与同轴电缆电连接；包含有多根所述同轴电缆的电缆束包裹设置有管束式陷波电路；分别位于两个相邻穿戴平面上，位置相对的两个自适应射频线圈，始终保持位置彼此镜像对称。

9.根据权利要求8所述的便于穿戴的线圈阵列，其特征在于，被固定在同一穿戴平面上的，左右相邻或上下相邻的两个自适应射频线圈的局部位置重叠设置。

10.根据权利要求9所述的便于穿戴的线圈阵列，其特征在于，被固定在同一穿戴平面上的左右相邻或上下相邻的两个自适应射频线圈的局部位置重叠面积为自适应射频线圈面积的10％。