CN108828478A - 头颈胸联合成像线圈组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种头颈胸联合成像线圈组件，该头颈胸联合成像线圈组件包括底座，所述底座的上表面与标准人体的背部的外形相适应，所述底座的下表面与床台相适应；头部面罩，所述头部面罩与所述底座的相应部位连接；颈胸前片，所述颈胸前片为柔性或者半柔性结构而且与所述底座相连接；在所述头颈胸联合成像线圈组件内分布有头顶部线圈单元、脸部线圈单元、颈部线圈单元和胸腔线圈单元并且在进行大范围联合成像时分别贴合于人体的头部、颈部和胸腔部位；所述头部面罩和颈胸前片通过线缆与所述底座相连接，所述底座通过线缆与核磁共振系统相连接。

Description

头颈胸联合成像线圈组件

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术领域，具体地，涉及一种头颈胸联合成像线圈组件。

背景技术

磁共振成像的基本原理为：人体组织内的某些原子，例如氢原子会因自旋运动并产生磁矩，可以看作一个个小磁体，这些小磁体在固定静磁场作用下会产生定向排列并以同一个特定频率绕磁场方向进动；此时，当外加一个相同频率的射频脉冲时，这些氢原子吸收一定能量而产生共振，自旋方向在射频脉冲作用下发生偏转；射频脉冲消失后，这些氢原子都将恢复到原来的状态，在恢复过程中，会释放出射频能量及改变自旋方向，此时对这些氢原子产生的射频信号进行采集，然后利用这些采集的信号进行图像重建，就可以得到人体组织的图像。

接收线圈就是用来收集样品受激发出的射频信号，接收线圈的电气结构主要包括由导电材料做成的线圈体，和连接在线圈体中的电感和电容。在工作状态下，接收线圈贴近受试者被检查的部位，其谐振频率与核磁系统中心频率一致，其输出阻抗与后端数据收集设备匹配，收集到的信号具有良好的信噪比，从而获得清晰无畸变的图像。当接收线圈不工作的时间里，处于失谐状态，不会干扰发射线圈和系统中其它设备的工作。

多通道表面阵列线圈是高场全身磁共振系统线圈的主流发展方向。在线圈的形状和大小一定的情况下，阵列线圈的单元数目越多，线圈单元越贴近人体组织，所采集的磁共振信号质量越好，成像的信噪比越高。因此，人体的不同部位，需要不同的线圈，目前各线圈生产商设计出了适用于人体各个部位的局部线圈，例如头部线圈，脊柱线圈，手腕线圈，脚踝线圈等。

多通道表面阵列线圈在研究和治疗一些疾病方面起到重要的辅助作用，尤其是，近些年来神经血管类疾病越来越受到关注，有关的研究和治疗需要大范围高质量的头颈胸部位图像。目前市场上虽然已有商用的头颈胸联合成像线圈，但因为人体颈部形状比较复杂，个体之间差异极大，为了适用于大部分受试者，这些线圈尺寸一般偏大，导致使用时部分线圈单元远离人体组织，信噪比不够高。

发明内容

针对以上技术问题缺陷，本发明的目的是提供一种头颈胸联合成像线圈组件，采用分区模块化、相互软连接的线圈组合形式，很好地适应了人体颈胸部复杂的曲线结构和不同受试者体型的差异，能在较大范围内提供高质量的图像。

根据本发明提供的头颈胸联合成像线圈组件，所述头颈胸联合成像线圈组件包括：底座，所述底座的上表面与标准人体的背部的外形相适应，所述底座的下表面与床台相适应；头部面罩，所述头部面罩与所述底座的相应部位连接；颈胸前片，所述颈胸前片为柔性或者半柔性结构而且与所述底座相连接；在所述头颈胸联合成像线圈组件内分布有头顶部线圈单元、脸部线圈单元、颈部线圈单元和胸腔线圈单元并且在进行大范围联合成像时分别贴合于人体的头部、颈部和胸腔部位；所述头部面罩和颈胸前片通过线缆与所述底座相连接，所述底座通过线缆与核磁共振系统相连接。

根据本发明提供的头颈胸联合成像线圈组件的一种优选实施形式，所述头顶部线圈单元、脸部线圈单元、颈部线圈单元和胸腔线圈单元分别包括八个线圈。

根据本发明提供的头颈胸联合成像线圈组件的一种优选实施形式，所述底座内分布有：所述头顶部线圈单元的五个线圈；所述脸部线圈单元的四个线圈；所述颈部线圈单元的三个线圈；所述胸腔线圈单元的四个线圈。

根据本发明提供的头颈胸联合成像线圈组件的一种优选实施形式，所述颈部线圈单元和胸腔线圈单元采用柔性或者半柔性线圈，用于贴合不同人体的颈部和胸腔。

根据本发明提供的头颈胸联合成像线圈组件的一种优选实施形式，所述颈胸前片与底座之间采用分离式软连接。

根据本发明提供的头颈胸联合成像线圈组件的一种优选实施形式，所述头颈胸联合成像线圈组件还包括绑带，所述绑带将所述颈胸前片与所述底座固定在一起。

本发明的头颈胸联合成像线圈组件有如下几方面的优点：

1.外观结构上，头颈胸联合成像线圈组件的颈胸前片部分为分离式软连接设计，线圈封装是柔性的且使用时直接浮搁在受试者身上，左右颈动脉部分也是柔性结构可以紧贴颈部两侧放置。头部面罩和线圈底座外形也都按人体上半身外形尺寸而设计，这样在成像扫描时，线圈各通道单元都能紧密贴合受试者表面，从而提高成像的信噪比。另外，线圈各部分均采用较轻的材料制作，搬运、使用和存放都很方便。

2.电路分布上，头颈胸联合成像线圈组件绕着头顶、脸部、颈部和胸腔各一圈分别设计成四个线圈阵列，每个阵列包含八个线圈单元，对于一些需要用到加速算法的成像应用也极为有利，可以使用较高的加速因子，缩短成像时间。

3.利用本发明提供的头颈胸联合成像线圈组件，得到的大范围高质量的成像对于当代人类高发的神经血管类疾病的检查和研究有很大的帮助，因为神经血管的病变可能发生在颅内动脉、颅外颈动脉和主动脉弓的任意位置。

附图说明

图1是本发明的头颈胸联合成像线圈组件的内部线圈单元示意图；

图2是本发明的头颈胸联合成像线圈组件的外观结构图；

图3是本发明的头颈胸联合成像线圈组件的颈胸前片的线圈单元分布示意图；

图4是本发明的头颈胸联合成像线圈组件的头部面罩的线圈单元分布示意图；

图5是本发明的头颈胸联合成像线圈组件的底座的线圈单元分布示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的头颈胸联合成像线圈组件进行详细说明，需要说明的是，实施例和附图仅限于对本发明的解释，不能理解为对本发明的限制。

本发明的头颈胸联合成像线圈组件包括底座，该底座的上表面与标准人体的背部的外形相适应，底座的下表面与床台相适应。

本发明的头颈胸联合成像线圈组件还包括头部面罩和颈胸前片，其中，头部面罩与所述底座的相应部位连接，颈胸前片为柔性或者半柔性结构而且与底座相连接。

在头颈胸联合成像线圈组件内分布有头顶部线圈单元、脸部线圈单元、颈部线圈单元和胸腔线圈单元，当进行大范围联合成像时头顶部线圈单元、脸部线圈单元、颈部线圈单元和胸腔线圈单元分别贴合于人体的头部、颈部和胸腔部位。

头部面罩和颈胸前片通过线缆与底座相连接，底座通过线缆与核磁共振系统相连接。

在本发明的头颈胸联合成像线圈组件的优选实施方案中，头顶部线圈单元、脸部线圈单元、颈部线圈单元和胸腔线圈单元分别包括八个线圈。

在另一个实施方案中，在底座内分布有：头顶部线圈单元的五个线圈，脸部线圈单元的四个线圈，颈部线圈单元的三个线圈，胸腔线圈单元的四个线圈。

在另一个实施方案中，颈部线圈单元和胸腔线圈单元采用柔性或者半柔性线圈，用于贴合不同人体的颈部和胸腔。

在另一个实施方案中，颈胸前片与底座之间采用分离式软连接。

在另一个实施方案中，头颈胸联合成像线圈组件还包括绑带，绑带将颈胸前片与底座固定在一起。

下面结合附图对本发明的头颈胸联合成像线圈组件进一步说明。

图1是本发明的头颈胸联合成像线圈组件的内部线圈单元示意图，如图1所示，头颈胸联合成像线圈组件包含四组线圈阵列11、12、13和14，每组阵列包含八个线圈单元，这些阵列依次环绕分布在人体的头顶、脸部、颈部和胸腔，线圈各部分形状均按对应人体的表面曲线设计，其中，颈部和胸部前片采用柔性设计，成像时浮搁在受试者身上并用绑带固定，这样，线圈各部分都能够较好的贴合人体，故能得到大范围高质量的图像。

图2是本发明的头颈胸联合成像线圈组件的外观结构图，如图2所示，头颈胸联合成像线圈组件包括成像时置于床台上位于受试者头颈胸背部的线圈底座部分23，置于受试者颈胸部正面的颈胸前片部分22和头部正面的头部面罩21。颈胸前片22的电路板为柔性设计，线圈表面均包裹有柔性绝缘发泡材料，可以让受试者感觉更舒适。

使用时颈胸前片浮搁在受试者胸前，通过绑带26固定，其中左右颈动脉部分通过柔性绑带27环绕贴近受试者颈部两侧，头部面罩21和线圈底座23的骨架外壳为硬性塑料结构，线圈底座23的下表面曲度和床台相吻合，上表面按标准人体头颈胸背部的外形尺寸来设计，头部面罩在受试者眼部正前方有开口29，通过这个开口受试者可以看到线圈外部，在某些情况下，配合反射镜28，受试者可以看到更大的视野范围。

从外观结构上，头颈胸联合成像线圈组件分为头部面罩21、颈胸前片22和线圈底座23三部分，其中，头部面罩21内含阵列11和12的部分正面线圈单元，头部面罩通过机械方式和线圈底座相连；阵列13和14的正面线圈单元组合在一起形成颈胸前片22，结构上相对独立，电器上通过多芯线缆24与线圈底座相连，其它的线圈单元包括后脑、颈后背都分布在线圈底座23里，底座上接有连接核磁系统的总线缆25，底座的下表面曲度和床台相吻合，上表面则按标准人体背部的外形尺寸来设计，颈胸前片的电路板为柔性或半柔性设计，包裹电路的绝缘材料也是柔性发泡而成，柔性的线圈表面可以让受试者感觉更舒适，成像时通过绑带26、27的固定，可以使线圈各通道更贴近人体从而提高图像质量，这些绑带结构在线圈不使用时可将线圈上下两部分固定到一起，便于线圈搬移，绑带的连接形式可以是尼龙搭扣或其它类似的连接固定装置。

本线圈使用时，先将整个线圈安放到床台上，取下头部面罩21，打开颈胸前片22两侧的连接结构26、27，将颈胸前片掀开，待受试者在线圈底座23上合适的位置躺好后，将颈胸前片部分22轻放于受试者胸前，通过颈部两侧的连接结构27将颈部线圈环绕贴近受试者颈部固定，通过胸部两侧的连接结构26将胸部前片贴合人体固定，之后盖上头部面罩，可根据情况再对部分线圈位置进行微调，目的是让线圈各部分尽量贴合人体。

柔性的线圈表面处理，适应人体颈胸部形状的曲面设计可以使线圈各通道更贴近人体从而提高图像质量，线圈各部分骨架及表面包装材料均使用轻质的合成材料，减轻了线圈重量，便于搬运和使用，底座两侧绑带26在线圈使用时可以用于固定胸部前片，使其紧贴人体同时又不会让人有太大的压迫感，在线圈不使用时可将线圈上下两部分固定到一起，便于线圈搬移和存放。这个绑带的绑定方式可以是尼龙搭扣，也可以是其它类似效果的连接固定装置。底座部分和颈胸前片部分在电气上通过一根多芯电缆24相连，并通过总电缆25与核磁系统相连。

图3是本发明的头颈胸联合成像线圈组件的颈胸前片的线圈单元分布示意图，如图3所示，颈胸前片22电路部分包含颈部前片电路的五个线圈单元31、32、33、34、35和胸部前片的四个线圈单元36、37、38、39，共九个线圈单元。

图4是本发明的头颈胸联合成像线圈组件的头部面罩的线圈单元分布示意图，如图4所示，头部面罩21电路部分包含头顶正面三个线圈单元41、42、43和脸部正面四个线圈单元44、45、46、47，共七个线圈单元。

图5是本发明的头颈胸联合成像线圈组件的底座的线圈单元分布示意图，如图5所示，线圈底座23电路部分包含后脑部的九个线圈单元501至509，后颈部的三个线圈单元510、511、512和背部的四个线圈单元513至516，总共十六个线圈单元。

这样，整个线圈绕着头顶、脸部、颈部和胸部各一圈分别有八个线圈单元，无论头脚方向还是左右方向，这么多的线圈单元均能形成阵列形式，对于一些需要用到加速算法的成像应用极为有利，可以使用较高的加速因子，大大缩短成像时间。

考虑到受试者的舒适度以及一些成像研究的特殊需要，线圈的头部面罩部分在人眼前方的线圈单元45和46范围内需要开尽可能大的孔，如果用线圈单元44和45之间那样传统的单元之间互相重叠48的去耦方式，会导致鼻梁处电路太宽，对受试者的视线遮挡较大，为此，45和46两个线圈单元之间采用了共用相邻部分电路49的去耦模式。

对于其它相邻线圈单元的去耦，如果是不同环形阵列之间，比如图5中的线圈单元511和507之间，或511和514之间，还需用传统重叠方式去耦，这样能优化图像合成效果，提高人体内部离线圈稍远处图像的均匀性；如果是同一环形阵列之内，比如线圈单元510和511之间，则可以采用共用相邻电路模式，也可以像线圈单元513和514之间，仍采用传统重叠方式去耦。

本发明的头颈胸联合成像线圈组件的特殊之处在于，无论是左右还是头脚(以受试者为参考)方向都能有多个线圈单元存在，对于目前MRI中常用的加速成像算法非常有利，可以节省大量扫描时间。线圈各部分完全按照人体相应部位尺寸和形状来设计，并且颈部阵列13和胸部阵列14的前片都是做成柔性表面和连接设计，在使用时浮搁在受试者身上并用绑带固定，这样对各种体型的受试者都能够尽可能贴近其成像部位放置，从而大大提高了接收核磁信号能力。

本发明提供的用于磁共振成像(MRI)中的多通道阵列线圈，可以用于从心脏到头顶大范围内包括主动脉弓、颈动脉、颈椎、颅内外动脉等组织的磁共振成像。

本发明的头颈胸联合成像线圈组件还有如下几方面的优点：

1.外观结构上，本线圈的颈胸前片部分为分离式软连接设计，线圈封装是柔性的且使用时直接浮搁在受试者身上，左右颈动脉部分也是柔性结构可以紧贴颈部两侧放置。头部面罩和线圈底座外形也都按人体上半身外形尺寸而设计，这样在成像扫描时，线圈各通道单元都能紧密贴合受试者表面，从而提高成像的信噪比。另外，线圈各部分均采用较轻的材料制作，搬运、使用和存放都很方便。

2.电路分布上，本线圈绕着头顶、脸部、颈部和胸腔各一圈分别设计成四个线圈阵列，每个阵列包含八个线圈单元，如图1所示，对于一些需要用到加速算法的成像应用也极为有利，可以使用较高的加速因子，缩短成像时间。

3.本线圈大范围高质量的成像对于当代人类高发的神经血管类疾病的检查和研究有很大的帮助，因为神经血管的病变可能发生在颅内动脉、颅外颈动脉和主动脉弓的任意位置。

图2至图5中所示意的线圈外观结构和内部线圈单元布局是根据32通道的成像系统来设计的，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，比如增加或减少某些部分线圈单元的数量，改变部分通道之间的去耦方式，改变线圈底座和颈胸前片之间的绑带数量或固定方式，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种头颈胸联合成像线圈组件，所述头颈胸联合成像线圈组件包括：

底座，所述底座的上表面与标准人体的背部的外形相适应，所述底座的下表面与床台相适应；

头部面罩，所述头部面罩与所述底座的相应部位连接；

颈胸前片，所述颈胸前片为柔性或者半柔性结构而且与所述底座相连接；

其特征在于，

在所述头颈胸联合成像线圈组件内分布有头顶部线圈单元、脸部线圈单元、颈部线圈单元和胸腔线圈单元并且在进行大范围联合成像时分别贴合于人体的头部、颈部和胸腔部位；

所述头部面罩和颈胸前片通过线缆与所述底座相连接，所述底座通过线缆与核磁共振系统相连接。

2.根据权利要求1所述的头颈胸联合成像线圈组件，其特征在于，所述头顶部线圈单元、脸部线圈单元、颈部线圈单元和胸腔线圈单元分别包括八个线圈。

3.根据权利要求2所述的头颈胸联合成像线圈组件，其特征在于，所述底座内分布有：

所述头顶部线圈单元的五个线圈；

所述脸部线圈单元的四个线圈；

所述颈部线圈单元的三个线圈；

所述胸腔线圈单元的四个线圈。

4.根据权利要求1所述的头颈胸联合成像线圈，其特征在于，所述颈部线圈单元和胸腔线圈单元采用柔性或者半柔性线圈，用于贴合不同人体的颈部和胸腔。

5.根据权利要求1所述的头颈胸联合成像线圈，其特征在于，所述颈胸前片与底座之间采用分离式软连接。

6.根据权利要求1-5所述的头颈胸联合成像线圈组件，其特征在于，所述头颈胸联合成像线圈组件还包括绑带，所述绑带将所述颈胸前片与所述底座固定在一起。