CN107773241B - 一种用于磁共振成像的头部线圈组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于磁共振成像的头部线圈组件，包括数个线圈单元以及用于支撑线圈单元的壳体，所述线圈单元被布置为左侧线圈单元组、中间线圈单元组及右侧线圈单元组，且左侧线圈单元组、右侧线圈单元组中的线圈单元对称分布；所述头部线圈组件可满足磁共振成像的临床扫描、磁共振成像扫描及针灸理疗的需求。

Description

一种用于磁共振成像的头部线圈组件

【技术领域】

本发明涉及磁共振成像技术，具体涉及一种用于磁共振成像的射频线圈。

【背景技术】

磁共振，也称磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)、自旋成像(spinimaging)、核磁共振成像(Nuclear Magnetic Resonance Imaging，NMRI)，是继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提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。由于其可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像；且无电离辐射，对机体没有不良影响，因而在医学领域越来越多地被使用。

射频线圈是磁共振成像系统的重要组成部分，用于产生射频脉冲，激发被扫描对象，产生磁共振信号；然后，射频线圈接收磁共振信号，通过后续的数据处理，得到被扫描对象的2D或3D图片。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，局部线圈得到广泛的应用。局部线圈往往是针对某一特定的被扫描部位而设计，例如用于脚踝的局部线圈、手腕的局部线圈、脊柱的局部线圈、用于头部的局部线圈等。

功能磁共振成像是近年来发展起来的一种新的影像技术，可以对大脑的高级功能变化进行可视性研究，其出现为针灸机理的研究提供了有效的研究手段。目前应用最多的是血氧水平依赖性功能磁共振成像(BOLD fMRI)。由于人体血液中的血红蛋白是抗磁性物质，脱氧血红蛋白是顺磁性物质，当大脑受到视觉刺激或运动感知及认知活动时，相应区域的大脑皮层的血供流量、流速及脱氧程度就会产生变化，从而使该区域的磁化率发生改变。利用对磁化率敏感的快速高分辨梯度回波磁共振成像可以检测并显示这种变化，从而获得激活脑区的功能成像图。自前BLOD fMRI主要用于评价针灸的临床疗效、观察针灸疗效的中枢机制。

目前针灸所引起的功能MRI改变的研究主要聚焦于四肢穴位，而缺乏头部穴位刺激前后改变的研究。同时目前MRI中采用的头颅线圈包绕受试者头颅及颈部，头颅线圈内的线圈单元的排布没有考虑到针灸的需求，无法研究头针针刺治疗的即时效应，不支持做针灸理疗与磁共振成像的临床扫描同时进行。

【发明内容】

本发明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，其可满足磁共振成像的临床扫描及针灸理疗的需求。

本发明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头部线圈组件，包括数个线圈单元以及用于支撑线圈单元的壳体，所述线圈单元被布置为左侧线圈单元组、中间线圈单元组及右侧线圈单元组，且左侧线圈单元组、右侧线圈单元组中的线圈单元对称分布。

可选的，所述线圈单元全部由非磁性的导电体所构成的环形元件所组成。

可选的，所述壳体包括左侧壳体、中间壳体及右侧壳体，所述左侧壳体、中间壳体及右侧壳体组合在一起，所述左侧线圈单元组、中间线圈单元组及右侧线圈单元组分别布置于左侧壳体、中间壳体及右侧壳体。

可选的，所述左侧线圈单元组或右侧线圈单元组中的线圈单元的数量少于中间线圈单元组中的线圈单元的数量。

可选的，所述中间线圈单元组中包括六个或者六个以上的线圈单元。

可选的，所述中间线圈单元组中包括三组共边的线圈单元组合配置。

可选的，所述中间线圈单元组包括两组交叠的线圈单元组合配置。

可选的，所述左侧线圈单元组或右侧线圈单元组中包括两个或者两个以上的线圈单元。

可选的，所述左侧线圈单元组或右侧线圈单元组中包括一组共边的线圈单元组合配置。

可选的，所述左侧线圈单元组或右侧线圈单元组中包括四组交叠的线圈单元组合配置。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明的头部线圈组件结构相对简单，制造方便，根据被扫描部位的结构特点，对线圈单元分组布置，便于磁共振信号的采集，并可在头部线圈组件设置较多的开孔，以便于针灸施针，可以满足磁共振成像扫描及针灸理疗的需要，且线圈组件用柔性材料制成，容纳腔大小可调，与头部较贴近，可获得较高信噪比的磁共振信号。

【附图说明】

图1为本发明实施例的用于磁共振成像的头部线圈组件的立体图；

图2为图1另一角度的视图；

图3为图1又一角度的视图；

图4为头部线圈组件的侧视图；

图5为头部线圈组件的仰视图；

图6为头部线圈组件的分解图；

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为头部线圈组件放置于患者头部的示意图；

图10为图9的头部线圈组件用绑带束缚后的示意图；

图11为对头部线圈组件中的头部进行针灸的示意图；

图12为通过螺钉将头部线圈组件中的中间壳体和右侧壳体固定的示意图；

图13为对头部线圈组件中的线圈单元的整体分布示意图；

图14为图13的右侧示意图；

图15为图13的主视示意图；

图16为图13中的中间线圈单元组的示意图；

图17为图13中的左侧线圈单元组的示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

如图1-17所示，本发明实施例的一种用于磁共振成像的头部线圈组件100包括数个线圈单元以及用于支撑线圈单元的壳体，所述壳体包括左侧壳体1、中间壳体2及右侧壳体3，所述左侧壳体、中间壳体2及右侧壳体3为三个单独的部件，分别制造。所述左侧壳体1、中间壳体2及右侧壳体3组合在一起后形成容纳腔10，所述容纳腔10具有下开口12，且所述左侧壳体1、中间壳体2及右侧壳体3分别设置一个或数个开孔11、21、31，所述开孔11、21、31与容纳腔10相连通。左侧壳体1、右侧壳体3对称布置于中间壳体2的左右两侧。

进一步的，所述左侧壳体1、右侧壳体3与中间壳体2通过螺钉5固定，此外，左侧壳体1、右侧壳体3与中间壳体2也可以通过胶水固定。

进一步的，所述左侧壳体1、右侧壳体3的边缘13、33与中间壳体2的边缘23叠置，且所述左侧壳体、右侧壳体的边缘13、33位于中间壳体2的边缘23的内侧。

进一步的，所述中间壳体2的上部、后部、前部均设有开孔21，开孔21的数量可以为两个、三个、四个、五个、六个等，开孔21的形状可以为矩形、圆形、六边形等，开孔21的大小可以相同，也可以不相同。

进一步的，所述中间壳体2为一件式结构，用柔性材料制成，例如EVA材料。

进一步的，所述左侧壳体1与右侧壳体3的大小、形状相同，且相对中间壳体2对称布置。

进一步的，所述左侧壳体1、中间壳体2、右侧壳体3通过热压成型的方式获得相应的外凸曲面形状。

进一步的，所述左侧壳体1、右侧壳体3的上的开孔11、31的数量可以为两个、三个、四个等，开孔11、31的形状可以为三角形、矩形、圆形、六边形等，开孔11、31的大小可以相同，也可以不相同。

进一步的，所述左侧壳体1、右侧壳体3为一件式结构，用柔性材料制成，例如EVA材料。可选的，所述左侧壳体1、右侧壳体3也可以比中间壳体2的硬度高。

进一步的，所述左侧壳体1、右侧壳体3的前下部设有缺口14、34。缺口14、34可以提高左侧壳体1、右侧壳体3与中间壳体2之间的收紧幅度；缺口14、34可以提供下针的空间；缺口14、34是线圈单元射频方面去偶的布置。

进一步的，所述下开口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。

具体的，线圈单元可以被嵌入到壳体的中间，优选的，可以在柔性电路板上布置导电体，构成所述的线圈单元，线圈单元的形状可以为环形、马鞍形等。

优选的，本发明一种用于磁共振成像的头部线圈组件的线圈单元的数量为十四个，然而，需要说明的是本发明的线圈单元的数量可以根据实际情形做适当的增加或减少。

进一步的，所述线圈单元被布置为左侧线圈单元组、中间线圈单元组及右侧线圈单元组，且左侧线圈单元组、右侧线圈单元组中的线圈单元对称分布，用于分别覆盖头颅左、右两侧区域；中间线圈单元组中的线圈单元用于覆盖头颅中间区域。

左侧线圈单元组或右侧线圈单元组中的线圈单元的数量少于中间线圈单元组中的线圈单元的数量。

左侧线圈单元组包括四个线圈单元C1、C2、C3、C4，右侧线圈单元组包括四个线圈单元C11、C12、C13、C14，中间线圈单元组包括六个线圈单元C5、C6、C7、C8、C9、C10。可选的，左侧线圈单元组或右侧线圈单元组中的线圈单元的数量可以为四个以上，例如六个、八个等；可选的，左侧线圈单元组或右侧线圈单元组中的线圈单元的数量也可以为两个、三个；中间线圈单元组中的线圈单元的数量可以为六个以上，例如八个、十个等；可选的，中间线圈单元组中的线圈单元的数量也可以少于六个。

左侧线圈单元组的线圈单元C1-C4随形布置于左侧壳体1，右侧线圈单元组的线圈单元C11-C14随形布置于右侧壳体3，中间线圈单元组的线圈单元C5、C6、C7、C8、C9、C10随形布置于中间壳体2。左侧壳体1、中间壳体2及右侧壳体3上的开孔11、21、31分别与左侧线圈单元组、中间线圈单元组及右侧线圈单元组的线圈单元一一相对应，且线圈单元较相对应的开孔略大些，优选的，线圈单元相应的边与相邻近的开孔的边缘的距离为1-20mm，优选为5-10mm，从而使头线圈组件除线圈单元、电路板之外的壳体部分被设置成镂空(被挖开)结构，暴露出头部的主要穴位，以便于针灸理疗。

进一步的，所述线圈单元可全部由非磁性的导电体所形成的环形元件所组成，所述导电体可以为铜片。铜片的厚度为0.5-2mm。也可以选用其他材料，例如铝、银或者具有较高导电率的材料。

进一步的，所述中间线圈单元组中的相邻的线圈单元之间的去耦方式为交叠去耦或者电容去耦。中间线圈单元组中包括三组共边的线圈单元组合配置,例如，线圈单元C5、C6,C7、C8,C9、C10；同时，中间线圈单元中还包括两组交叠的线圈单元组合配置，例如，线圈单元C6、C7,C8、C9。以上的共边，也称为共用边(同时属于两个相邻的线圈单元的部分导电体)；共边的线圈单元组合配置中每两个相邻的线圈单元之间可通过在其共边上连接电容，以实现两个线圈单元之间的电容去耦。每个线圈单元组合配置包括两个相邻的线圈单元，体现在两者在空间的布置关系。因一个线圈单元有多个边，因此它与邻近的线圈单元可能会存在多种不同的线圈单元组合配置关系。可选的，线圈单元之间去耦方式也可以为电感去耦。

进一步的，所述左侧线圈单元组或右侧线圈单元组中包括一组共边的线圈单元组合配置，例如，对于左侧线圈单元，线圈单元C1、C2即为共边(至少部分导电体同时属于两个线圈单元的组成部分)；所述左侧线圈单元组或右侧线圈单元组中包括四组交叠去耦的线圈单元组合配置，例如线圈单元C1、C3,C1、C4,C2、C4及C3、C4，这四组线圈单元组合配置，出现了相邻的两个线圈单元之间部分的叠置在一起的情形。

本发明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当作帽子一样戴在患者头部200，然后患者躺在病床上，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，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，具体的，头部与壳体之间的距离为5-15mm，优选为10cm左右，从而可提高被采集磁共振信号的信噪比。

线圈由于重量较轻，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。

本发明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12中的针灸针8，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。所述针灸针8配置有电磁线圈，其与导线6连接。

本发明中的左、右侧线圈单元组对称分布，主要覆盖头颅两侧位置；中间线圈单元组主要覆盖头颅中间区域；中间线圈单元组中的线圈单元之间去耦在全部头颅横向方向使用交叠去耦或者电容去耦完成，以便于磁共振信号的采集，并可保证头部线圈组件上除线圈单元和必要的电子元件之外的空间尽量可被设置成开孔结构，以避开头颅上的主要穴位，该针灸头线圈可以避开头颅90％的穴位，保证施针；壳体采用柔性材质，使得线圈单元跟头颅很贴近，从而能够获得较高的图像信噪比。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明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头部线圈组件，包括数个线圈单元以及用于支撑线圈单元的壳体，其特征在于：

所述线圈单元被布置为左侧线圈单元组、中间线圈单元组及右侧线圈单元组，且左侧线圈单元组、右侧线圈单元组中的线圈单元对称分布，所述中间线圈单元组中的相邻的线圈单元之间的去耦方式为交叠去耦、电容去耦或者电感去耦；

所述壳体包括左侧壳体、中间壳体及右侧壳体，所述左侧壳体、中间壳体及右侧壳体组合在一起，所述左侧线圈单元组、中间线圈单元组及右侧线圈单元组分别布置于左侧壳体、中间壳体及右侧壳体；

其中，所述壳体为镂空结构，所述左侧壳体、所述中间壳体及所述右侧壳体上分别设置有多个开孔，以暴露出头部的主要穴位；且所述壳体采用柔性材质，以使所述线圈单元能够贴近头部。

2.根据权利要求1所述的用于磁共振成像的头部线圈组件，其特征在于，所述线圈单元全部由非磁性的导电体所构成的环形元件所组成。

3.根据权利要求1所述的用于磁共振成像的头部线圈组件，其特征在于，所述左侧线圈单元组或右侧线圈单元组中的线圈单元的数量少于中间线圈单元组中的线圈单元的数量。

4.根据权利要求1所述的用于磁共振成像的头部线圈组件，其特征在于，所述中间线圈单元组中包括六个或者六个以上的线圈单元。

5.根据权利要求4所述的用于磁共振成像的头部线圈组件，其特征在于，所述中间线圈单元组中包括三组共边的线圈单元组合配置。

6.根据权利要求5所述的用于磁共振成像的头部线圈组件，其特征在于，所述中间线圈单元组包括两组交叠的线圈单元组合配置。

7.根据权利要求6所述的用于磁共振成像的头部线圈组件，其特征在于，所述左侧线圈单元组或右侧线圈单元组中包括两个或者两个以上的线圈单元。

8.根据权利要求1所述的用于磁共振成像的头部线圈组件，其特征在于，所述左侧线圈单元组或右侧线圈单元组中包括一组共边的线圈单元组合配置。

9.根据权利要求1所述的用于磁共振成像的头部线圈组件，其特征在于，所述左侧线圈单元组或右侧线圈单元组中包括四组交叠的线圈单元组合配置。

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