CN110007257B - 磁共振发射线圈及磁共振设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁共振发射线圈及磁共振设备，所述线圈包括大体呈圆筒形的线圈本体，所述线圈本体的内孔形成用于加载人体的测量空间，所述线圈本体具有若干从前向后延伸的导线，所述导线以设定的角度在周向上同向扭曲旋转分布，其前端和后端分别处于不同的相位。该磁共振发射线圈能够改善感兴趣区域区域内的B1场均匀度，从而提高复杂组织器官以及更大的感兴趣区域的图像质量。

Description

磁共振发射线圈及磁共振设备
技术领域
本发明涉及磁共振设备技术领域，特别是磁共振设备的磁共振发射线圈。本发明还涉及采用了所述磁共振发射线圈的磁共振设备。
背景技术
医用磁共振设备是一种利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激发后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像的医学影像设备。
磁共振发射线圈是磁共振设备上用射频大信号来激发被测物来获得磁共振信号的装置，鞍型线圈、螺线管线圈、赫姆赫兹线圈都可用作体发射线圈，鸟笼型线圈由于能产生很均匀的横向B1场(射频场)、适合工作在正交模式下而得到了广泛的应用，在3T及以上场强的高场应用中，又有TEM模线圈等更加新型的线圈。
传统磁共振发射线圈1大体上呈圆筒形，如图1所示，其内壁的孔径需要容纳患者和病床的进出，以实现设计的简化和效率的保证，圆筒体上的导线2呈现平行分布形似鸟笼，以得到此区域内较为均匀的B1场分布。
针对3T及以上场强的高场系统，由于人体结构复杂、容积大，加载人体后，传统鸟笼状发射线圈在人体结构中B1场的均匀度得不到保障，特别是复杂的组织器官以及更大的感兴趣区域(region of interest，简称ROI)，这种不均匀会降低图像的信噪比、对比度、均匀度和特定组织抑制效果，对图像质量产生一系列的影响，降低图像的诊断价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁共振发射线圈。该磁共振发射线圈能够改善感兴趣区域区域内的B1场均匀度，从而提高复杂组织器官以及更大的感兴趣区域的图像质量。
为实现上述目的，本发明提供一种磁共振发射线圈，包括大体呈圆筒形的线圈本体，所述线圈本体的内孔形成用于加载人体的测量空间，所述线圈本体具有若干从前向后延伸的导线，所述导线以设定的角度在周向上同向扭曲旋转分布，其前端和后端分别处于不同的相位。
为实现上述目的，本发明提供另一种磁共振发射线圈，包括大体呈圆筒形的线圈本体，所述线圈本体的内孔形成用于加载人体的测量空间，所述线圈本体具有若干从前向后延伸的导线，各导线包括前段导线和后段导线，以及位于所述前段导线和后段导线之间的变相导线，所述前段导线的前端和后段导线的后端分别处于不同的相位。
优选地，所述前段导线和后段导线相互平行。
优选地，所述变相导线为连接所述前段导线后端和所述后段导线前端的斜向导线或弧形导线。
优选地，所述斜向导线或弧形导线与所述前段导线和后段导线之间形成的夹角均为钝角，或者，所述斜向导线或弧形导线与所述前段导线和后段导线之间形成的夹角均为锐角。
优选地，所述变相导线呈具有至少两级台阶的台阶形状。
优选地，各所述台阶的台阶角以及相邻两级台阶之间的夹角均为钝角。
优选地，所述前段导线和后段导线的相位差为5°～30°，所述变相导线在轴线方向上的长度占据所述导线在轴线方向上的长度的1/10～1/3。
为实现上述目的，本发明提供又一种磁共振发射线圈，包括大体呈圆筒形的线圈本体，所述线圈本体的内孔形成用于加载人体的测量空间，所述线圈本体具有若干从前向后延伸的导线，各导线包括前段导线和后段导线，其中，所述前段导线或后段导线为变相导线，所述前段导线的前端和后段导线的后端分别处于不同的相位。
为实现上述另一目的，本发明提供一种磁共振设备，包括磁共振设备本体和设于所述磁共振设备本体用于产生B1磁场的线圈，所述线圈为上述任一项所述的磁共振发射线圈。
本发明提供的磁共振发射线圈的结构形状不再是传统的鸟笼状，而是在鸟笼线圈的基础上，对鸟笼结构线圈的结构和形状作了进一步改进，通过将导线以设定的角度在周向上同向扭曲旋转分布，或者将导线的不同部位进行变形，形成变相导线，使导线在两端处于不同的相位，从而利用线圈导线内部电流相位的不同分布来改变感兴趣区域内B1场的分布，达到优化由于驻波效应严重不均匀的B1场的目的，提高感兴趣区域内的B1场均匀度。这种发射线圈主要应用于人体成像时，能够应对更加复杂的组织器官以及更大的感兴趣区域，使得人体内部B1场更加均匀，从而提高复杂组织器官以及更大的感兴趣区域的图像质量。
附图说明
图1为一种典型的鸟笼线圈的结构示意图；
图2为本发明实施例公开的第一种磁共振发射线圈的导线分布示意图；
图3为本发明实施例公开的第二种磁共振发射线圈的导线分布示意图；
图4为本发明实施例公开的第三种磁共振发射线圈的导线分布示意图；
图5为本发明实施例公开的第四种磁共振发射线圈的导线分布示意图；
图6为本发明实施例公开的第五种磁共振发射线圈的导线分布示意图；
图7为磁共振发射线圈的感兴趣区域(ROI)和导线形状改变区域的关系示意图。
图中：
1.磁共振发射线圈 2.导线 21.前段导线 22.变相导线 23.后段导线
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
在本文中，“前、后”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
请参考图2，图2为本发明实施例公开的第一种磁共振发射线圈的导线分布示意图。
如图所示，在第一具体实施例中，本发明所提供的磁共振发射线圈1，其线圈本体大体呈圆筒形，线圈本体的内孔形成用于加载人体的测量空间，线圈本体具有若干从前向后延伸且间隔分布的导线2，这些导线2在周向上一起朝同一方向扭曲旋转相同的角度进行分布，旋转后导线2前端和后端分别处于不同的相位，两者之间的相位差与旋转角度相对应。如果将导线2前端作为旋转支点的话，则导线2的后端与前端的相位差为X°。
X可以在5°～30°之间的角度范围内选择，进一步优选为5°～20°。
这种高场发射线圈的具体设计是通过扭曲旋转传统鸟笼状线圈部分区域的角度，使得线圈上原本平行对称分布的导线2错开原来的位置，在角度上呈现一定程度的旋转，来重新分配每根导线2上电流的相位，从而达到改变感兴趣区域(ROI)内B1磁场的分布，最后达到优化复杂人体介质体内的B1场均匀度的目的。
需要说明的是，图中只大体描绘了导线2的分布方式和走向，示出的是导线2的一部分，特别是能够产生B1磁场的主要部分，而省略了其余结构，且导线可以是单根导线或由若干单根导线组成的集束导线，前端和后端只是为了便于描述，并不表示导线必须在此处截断以形成“端头”，下同。
请参考图3，图3为本发明实施例公开的第二种磁共振发射线圈的导线分布示意图。
如图所示，在第二具体实施例中，本发明所提供的磁共振发射线圈1，其线圈本体大体呈圆筒形，线圈本体的内孔形成用于加载人体的测量空间，线圈本体具有若干从前向后延伸且间隔分布的导线2，这些导线2具有前段导线21和后段导线23，以及位于前段导线21和后段导线23之间的变相导线22，前段导线21和后段导线23相互平行，在经过变相导线22的连接之后，前段导线21和后段导线23分别处于不同的相位。
变相导线22为连接前段导线21后端和后段导线23前端的弧形导线，弧形导线与前段导线21和后段导线23之间形成的夹角均为钝角，并且与前段导线21之间圆滑过渡。
这种磁共振发射线圈可根据不同成像感兴趣区域(ROI)而设计不同区域的形状变化和相位相错。
对于感兴趣区域(ROI)较小的人体部位例如心脏，可以设计形变区域较小，相位错开较小的线圈，由于感兴趣区域(ROI)区域较小，不均匀度程度较小，形变区域和相位错开相对较小，便可以达到B1场均匀度矫正的效果。
请参考图4，图4为本发明实施例公开的第三种磁共振发射线圈的导线分布示意图。
如图所示，在第三具体实施例中，本发明所提供的磁共振发射线圈1，其线圈本体大体呈圆筒形，线圈本体的内孔形成用于加载人体的测量空间，线圈本体具有若干从前向后延伸且间隔分布的导线2，这些导线2包括前段导线21和后段导线23，以及位于前段导线21和后段导线23之间的变相导线22，前段导线21和后段导线23相互平行，在经过变相导线22的连接之后，前段导线21和后段导线23分别处于不同的相位。
变相导线22为连接前段导线21后端和后段导线23前端的斜向导线，斜向导线与前段导线21和后段导线23之间形成的夹角均为钝角。当然，斜向导线与前段导线21和/或后段导线23之间也可以圆滑过渡。
这种磁共振发射线圈同样可根据不同成像感兴趣区域(ROI)而设计不同区域的形状变化和相位相错。
对于感兴趣区域(ROI)较大的人体部位例如腹腔内脏，可以设计形变区域较大，相位错开较大的线圈，由于感兴趣区域(ROI)较大，不均匀度程度较大，形变区域和相位错开相对较大，才可以达到B1场均匀度矫正的效果。
请参考图5，图5为本发明实施例公开的第四种磁共振发射线圈的导线分布示意图。
如图所示，在第四具体实施例中，本发明所提供的磁共振发射线圈1，其线圈本体大体呈圆筒形，线圈本体的内孔形成用于加载人体的测量空间，线圈本体具有若干从前向后延伸且间隔分布的导线2，这些导线2包括前段导线21和后段导线23，以及位于前段导线21和后段导线23之间的变相导线22，前段导线21和后段导线23相互平行，在经过变相导线22的连接之后，前段导线21和后段导线23分别处于不同的相位。
变相导线22呈具有多级台阶的台阶形状(图中所示为四级台阶)，各台阶的台阶角以及相邻两级台阶之间的夹角均为钝角，且角度并非一成不变，而是有增大或减小的变化。
这种磁共振发射线圈同样可根据不同成像感兴趣区域(ROI)而设计不同区域的形状变化和相位相错。
对于感兴趣区域(ROI)较大而均匀度要求更高的人体部位例如肝脏，可以设计形变区域较大，相位错大，但是形变逐级台阶状的线圈，由于感兴趣区域(ROI)较大，不均匀度程度较大，形变区域和相位错开相对较大，并通过逐级的小台阶分散相位，也可以达到B1场均匀度矫正的效果。
请参考图6，图6为本发明实施例公开的第五种磁共振发射线圈的导线分布示意图。
如图所示，在第五具体实施例中，本发明所提供的磁共振发射线圈1，其线圈本体大体呈圆筒形，线圈本体的内孔形成用于加载人体的测量空间，线圈本体具有若干从前向后延伸且间隔分布的导线2，这些导线2包括前段导线21和后段导线23，以及位于前段导线21和后段导线23之间的变相导线22，前段导线21和后段导线23相互平行，在经过变相导线22的连接之后，前段导线21和后段导线23分别处于不同的相位。
变相导线22为连接前段导线21后端和后段导线23前端的斜向导线，斜向导线与前段导线21和后段导线23之间形成的夹角均为锐角。
这是一种针对极端情况的线圈，比如不同器官之间有均匀度更高的要求，可以在感兴趣区域(ROI)采用这种线圈，以一段反向导线连接两段平行导线的方式获得不错的B1场均匀度。
上述第二至第五实施例提供的高场发射线圈，前段导线21和后段导线23的相位差可在5°～30°的范围内选择，变相导线22在轴线方向上的长度可占据导线2在轴线方向上的长度的1/10～1/3，变相导线22沿轴向方向大体位于导线2的中间部位。
当然，如图7所示，根据检测部位或感兴趣区域的不同，变相导线22也可以分布在靠前或靠后的位置，甚至位于前端或后端位置，通过针对不同的感兴趣区域(ROI)来设置不同的线圈形状改变区域，可达到对感兴趣区域(ROI)的B1场优化均匀度而不改变感兴趣区域(ROI)以外整体B1场分布和线圈效率的作用。
上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，各导线2包括前段导线21和后段导线23，其中，直接将前段导线21或后段导线23作为变相导线，使前段导线21的前端和后段导线23的后端分别处于不同的相位，变相导线的形状可以采用上述第二实施例至第五实施例中的任意一种；或者，在不相互矛盾的情况下，将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
除了上述磁共振发射线圈，本发明还提供一种磁共振设备，包括磁共振设备本体和设于所述磁共振设备本体用于产生B1磁场的线圈，所述线圈为上文所述的磁共振发射线圈，有关磁共振设备的其余结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本发明应用于人体成像时，能够应对更加复杂的组织器官以及更大的感兴趣区域，使得人体内部B1场更加均匀，从而提高复杂组织器官以及更大的感兴趣区域的图像质量。
以上对本发明所提供的磁共振发射线圈及磁共振设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.磁共振发射线圈，包括呈圆筒形的线圈本体，所述线圈本体的内孔形成用于加载人体的测量空间，所述线圈本体具有若干从前向后延伸的导线，其特征在于，各导线包括前段导线和后段导线，以及位于所述前段导线和后段导线之间的变相导线，所述前段导线的前端和后段导线的后端分别处于不同的相位。
2.根据权利要求1所述的磁共振发射线圈，其特征在于，所述前段导线和后段导线相互平行。
3.根据权利要求1所述的磁共振发射线圈，其特征在于，所述变相导线为连接所述前段导线后端和所述后段导线前端的斜向导线或弧形导线。
4.根据权利要求3所述的磁共振发射线圈，其特征在于，所述斜向导线或弧形导线与所述前段导线和后段导线之间形成的夹角均为钝角，或者，所述斜向导线或弧形导线与所述前段导线和后段导线之间形成的夹角均为锐角。
5.根据权利要求1所述的磁共振发射线圈，其特征在于，所述变相导线呈具有至少两级台阶的台阶形状。
6.根据权利要求5所述的磁共振发射线圈，其特征在于，各所述台阶的台阶角以及相邻两级台阶之间的夹角均为钝角。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的磁共振发射线圈，其特征在于，所述前段导线和后段导线的相位差为5°～30°，所述变相导线在轴线方向上的长度占据所述导线在轴线方向上的长度的1/10～1/3。
8.磁共振发射线圈，包括呈圆筒形的线圈本体，所述线圈本体的内孔形成用于加载人体的测量空间，所述线圈本体具有若干从前向后延伸的导线，其特征在于，各导线包括前段导线和后段导线，其中，所述前段导线或后段导线为变相导线，所述前段导线的前端和后段导线的后端分别处于不同的相位。
9.磁共振设备，包括磁共振设备本体和设于所述磁共振设备本体用于产生B1磁场的线圈，其特征在于，所述线圈为上述权利要求1至8任一项所述的磁共振发射线圈。
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