CN110703168A - 一种裸鼠皮下瘤体积自适应射频表面线圈及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种裸鼠皮下瘤体积自适应射频表面线圈，包括射频表面线圈、线圈长度调节转轴和调谐匹配电路；射频表面线圈的一端与调谐匹配电路的第一射频接口连接、另一端固定在线圈长度调节转轴的外端面上，通过转动线圈长度调节转轴，改变缠绕在线圈长度调节转轴上的线圈圈数，实现线圈尺寸的调整，且线圈长度调节转轴与调谐匹配电路的第二射频接口连接，射频表面线圈的感应信号经第一射频接口和第二射频接口传输至调谐匹配电路内，并经调谐匹配电路的第三射频接口传出。本发明尺寸、形状可调，可适应不同生长时期的裸鼠肿瘤检查，解决了射频表面线圈大小固定，裸鼠肿瘤大小发生变化时，射频线圈填充因子随之改变造成的成像质量变化的问题。

Description

一种裸鼠皮下瘤体积自适应射频表面线圈及使用方法

技术领域

本发明涉及核磁共振成像(MRI)技术领域，具体涉及一种裸鼠皮下瘤体积自适应射频表面线圈的设计以及使用方法。

背景技术

恶性肿瘤严重危害人类健康，是医学领域的重大难题。基于动物模型对肿瘤进行深入研究可以为临床诊断和治疗提供指导。皮下瘤模型的建立相对于原位瘤简单，且生长周期短，能大大缩短实验周期，有助于增加实验组的样本数量，获得充分的实验数据。皮下种肿瘤细胞后，1-3周成瘤，其体积大小随时间成指数变化，理想情况下为圆形或者椭圆形，但是受细胞状态、种瘤手法等因素影响，随着体积的增加，形状会发生分叶等变化。皮下瘤生长期间，伴随着体积增加、血管内皮间隙扩大、坏死凋亡等症状，水、钠盐、代谢过程中含磷物质等含量会发生显著变化，这些含量丰富且磁共振可检测的核素为MRI技术研究肿瘤发展过程提供了切入点。

为提高MRI信号的信噪比，通常使用贴近肿瘤区域的表面线圈作为接收线圈接收核磁共振信号，目前商用的表面线圈多为大小、结构固定的表面线圈。但是在肿瘤生长过程，早期肿瘤周围正常组织相当于背景信号或噪声源，不利于观察肿瘤内部分子水平事件的发展过程；此外，肿瘤区域相对于表面射频线圈的容积也会发生显著变化，相应地线圈的填充因子变化较大，通过下式可以直观的看出填充因子变化对图像信噪比的影响：

其中

为核磁共振系统信噪比，Φ为线圈填充因子；在肿瘤生长初期，由于肿瘤较小，使得线圈的填充因子较小，从而降低磁共振信号的检测灵敏度。因此有必要开发出体积自适应射频表面线圈，减小背景噪声的影响，提高磁共振信号的灵敏度，从而便于研究皮下瘤的发生、发展过程。

发明内容

本发明针对传统表面线圈在肿瘤应用研究中受限的情况，提供一种尺寸、形状可调节的射频表面线圈，从而适应不同生长时期的裸鼠肿瘤检查，解决目前市场上由于射频表面线圈大小固定，裸鼠肿瘤大小发生变化时，射频线圈填充因子随之改变造成的成像质量变化的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种裸鼠皮下瘤体积自适应射频表面线圈，包括射频表面线圈、线圈长度调节转轴和调谐匹配电路；射频表面线圈的一端与调谐匹配电路的第一射频接口连接；射频表面线圈的另一端固定在线圈长度调节转轴的外端面上，通过转动线圈长度调节转轴，改变缠绕在线圈长度调节转轴上的线圈圈数，实现线圈尺寸的调整，且线圈长度调节转轴与调谐匹配电路的第二射频接口连接，射频表面线圈的感应信号经第一射频接口和第二射频接口传输至调谐匹配电路内，并经调谐匹配电路的第三射频接口传出。

优选地，所述射频表面线圈为带状射频表面线圈。且所述射频表面线圈为具有可塑性与记忆性且导电性能好的材料制作而成，因为具有一定可塑性以及记忆性的材料，防止线圈在调节过程中发生严重变形。

优选地，所述射频表面线圈通过射频同轴线与第一射频接口连接。

优选地，本发明中所述线圈长度调节转轴为导电性能好的无磁金属制作而成，且线圈长度调节转轴靠近射频表面线圈的一端设有夹持孔，绝缘无磁夹子夹设在夹持孔内并将射频表面线圈与线圈长度调节转轴夹紧；在线圈长度调节转轴远离射频表面线圈的一端设有外螺纹，并与SMA射频公头螺纹连接，SMA射频公头与第二射频接口连接。

优选地，所述调谐匹配电路，用于实现改变表面线圈尺寸时对射频线圈进行调谐、匹配，包括调谐电容Ⅰ、调谐电容Ⅱ、匹配调节电容、第一射频接口、第二射频接口以及第三射频接口；匹配调节电容连接在第二射频接口和第三射频接口之间；调谐电容Ⅰ的一端与第二射频接口连接、调谐电容Ⅰ的另一端与接地；调谐电容Ⅱ的一端与第一射频接口连接，调谐电容Ⅱ的另一端接地，且调谐电容Ⅰ的接地端与调谐电容Ⅱ的接地端均与第三射频接口连接，第三个射频接口用于连接核磁共振信号放大装置。

本发明中裸鼠皮下瘤体积自适应射频表面线圈对线圈的调节方法为：缩短线圈长度时，转动线圈长度调节转轴将射频表面线圈卷起，绕在线圈长度调节转轴表面，将射频表面线圈半径调节至适合肿瘤大小的范围，并将绝缘无磁夹子将射频表面线圈与线圈长度调节转轴夹紧，进而将射频表面线圈的长度固定；增加线圈长度时，将绝缘无磁夹子取下，反向转动线圈长度调节转轴，卷绕在线圈长度调节转轴的射频表面线圈被释放，射频表面线圈半径增大，直至调节到适合肿瘤大小后并用绝缘无磁夹子将射频表面线圈与线圈长度调节转轴夹紧。

相应的，本发明裸鼠皮下瘤体积自适应射频表面线圈的使用方法为，首先将射频表面线圈放置于裸鼠肿瘤上方，尽量贴近裸鼠；然后，转动线圈长度调节转轴将射频表面线圈的直径调整至适合肿瘤大小的范围；接着，用绝缘无磁夹子将射频表面线圈与线圈长度调节转轴夹紧，然后将线圈长度调节转轴与SMA射频公头旋紧，再调节调谐电容Ⅰ、调谐电容Ⅱ和匹配调节电容，将线圈谐振频率以及匹配程度调至所需值即可；射频表面线圈采集到自由感应衰减信号FID，FID通过SMA射频公头与射频同轴线传输至调谐匹配电路，再经第三射频接口传输到核磁共振信号放大装置进行后续处理。

本发明的优点如下：

1、在肿瘤各个时期，均可以将射频表面线圈直径调节至与裸鼠肿瘤同一尺寸，将肿瘤周围正常组织所产生的背景噪声排除在外。

2、在调节射频表面线圈直径大小的同时，由于线圈长度发生变化，线圈自身所固有的电感值也会发生变化，相较于传统固定大小的射频表面线圈，更加有利于线圈的调谐匹配过程。

3、本发明的自适应射频表面线圈半径可以调节，适应于不同时期的肿瘤，有效的提高射频表面线圈的适用范围，并在提高射频线圈填充因子的同时，大大增加了磁共振信号的检测灵敏度。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明自适应射频表面线圈的结构图。

图2为无磁绝缘夹子使用示意图。

其中，1-射频表面线圈；2-线圈长度调节转轴；3-SMA射频公头；4-射频同轴线；5-无磁绝缘夹子；6-调谐匹配电路；7-调谐电容Ⅰ；8-调谐电容Ⅱ；9-匹配调节电容；10-第一射频接口；11-第二射频接口；12-第三射频接口。

具体实施方式

实施例1：一种裸鼠皮下瘤体积自适应射频表面线圈，如图1所示，包括射频表面线圈1、线圈长度调节转轴2和调谐匹配电路6。

射频表面线圈1的一端通过射频同轴线4与调谐匹配电路6的第一射频接口10连接；射频表面线圈1的另一端固定在线圈长度调节转轴2的外端面上。通过转动线圈长度调节转轴2，改变缠绕在线圈长度调节转轴2上的线圈圈数，实现线圈尺寸的调整。

本发明中，射频表面线圈1为带状射频表面线圈，主要用来接收核磁共振信号，线圈材料需要具有一定的可塑性与记忆性，既能容易改变当前形状，又可以在长度伸长后，恢复为原来平整的状态，且线圈材料还需要导电性能好，相对磁导率接近于空气，所以可以选用铜箔作为线圈材料。

线圈长度调节转轴2与调谐匹配电路6的第二射频接口11连接，具体的，所述线圈长度调节转轴2为导电性能好的无磁金属制作而成，用于增加或者缩短线圈长度，来适应不同发展时期裸鼠肿瘤的大小，且线圈长度调节转轴2靠近射频表面线圈1的一端设有夹持孔，绝缘无磁夹子5夹设在夹持孔内并将射频表面线圈1与线圈长度调节转轴2夹紧，如图2所示；在线圈长度调节转轴2远离射频表面线圈1的一端设有外螺纹，并与SMA射频公头3螺纹连接并接通电路，SMA射频公头3与第二射频接口11连接。

射频表面线圈1的感应信号经第一射频接口10和第二射频接口11传输至调谐匹配电路6内，并经调谐匹配电路6的第三射频接口12传出。

所述调谐匹配电路6，用于实现改变表面线圈尺寸时对射频线圈进行调谐、匹配，包括调谐电容Ⅰ7、调谐电容Ⅱ8、匹配调节电容9、第一射频接口10、第二射频接口11以及第三射频接口12；匹配调节电容9连接在第二射频接口11和第三射频接口12之间；调谐电容Ⅰ7的一端与第二射频接口11连接、调谐电容Ⅰ7的另一端与接地；调谐电容Ⅱ8的一端与第一射频接口10连接，调谐电容Ⅱ8的另一端接地，且调谐电容Ⅰ7的接地端与调谐电容Ⅱ8的接地端均与第三射频接口12连接，第三个射频接口用于连接核磁共振信号放大装置。

实施例2：一种裸鼠皮下瘤体积自适应射频表面线圈对线圈的调节方法，步骤为：缩短线圈长度时，转动线圈长度调节转轴2将射频表面线圈1卷起，绕在线圈长度调节转轴2表面，将射频表面线圈1半径调节至适合肿瘤大小的范围，并将绝缘无磁夹子5将射频表面线圈1与线圈长度调节转轴2夹紧，进而将射频表面线圈1的长度固定；增加线圈长度时，将绝缘无磁夹子5取下，反向转动线圈长度调节转轴2，卷绕在线圈长度调节转轴2的射频表面线圈1被释放，射频表面线圈1半径增大，直至调节到适合肿瘤大小后并用绝缘无磁夹子5将射频表面线圈1与线圈长度调节转轴2夹紧。

实施例3：一种裸鼠皮下瘤体积自适应射频表面线圈的使用方法，步骤为：首先将射频表面线圈1放置于裸鼠肿瘤上方，尽量贴近裸鼠，保证能够采集到强度较高的核磁共振信号；然后，转动线圈长度调节转轴2将射频表面线圈1的直径调整至适合肿瘤大小的范围；接着，用绝缘无磁夹子5将射频表面线圈1与线圈长度调节转轴2夹紧，然后将线圈长度调节转轴2与SMA射频公头3旋紧，再调节调谐电容Ⅰ7、调谐电容Ⅱ8和匹配调节电容9，将线圈谐振频率以及匹配程度调至所需值即可；射频表面线圈1采集到自由感应衰减信号FID，FID通过SMA射频公头3与射频同轴线4传输至调谐匹配电路6，再经第三射频接口12传输到核磁共振信号放大装置进行后续处理。

本发明中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种裸鼠皮下瘤体积自适应射频表面线圈，其特征在于：包括射频表面线圈(1)、线圈长度调节转轴(2)和调谐匹配电路(6)；射频表面线圈(1)的一端与调谐匹配电路(6)的第一射频接口(10)连接；射频表面线圈(1)的另一端固定在线圈长度调节转轴(2)的外端面上，且线圈长度调节转轴(2)与调谐匹配电路(6)的第二射频接口(11)连接，射频表面线圈(1)的感应信号经第一射频接口(10)和第二射频接口(11)传输至调谐匹配电路(6)内，并经调谐匹配电路(6)的第三射频接口(12)传出。

2.根据权利要求1所述的裸鼠皮下瘤体积自适应射频表面线圈，其特征在于：所述射频表面线圈(1)为带状射频表面线圈。

3.根据权利要求2所述的裸鼠皮下瘤体积自适应射频表面线圈，其特征在于：所述射频表面线圈为具有可塑性与记忆性且导电性能好的材料制作而成。

4.根据权利要求1或2所述的裸鼠皮下瘤体积自适应射频表面线圈，其特征在于：所述射频表面线圈(1)通过射频同轴线(4)与第一射频接口(10)连接。

5.根据权利要求1或2所述的裸鼠皮下瘤体积自适应射频表面线圈，其特征在于：所述线圈长度调节转轴(2)为导电性能好的无磁金属制作而成，且线圈长度调节转轴(2)靠近射频表面线圈(1)的一端设有夹持孔，绝缘无磁夹子(5)夹设在夹持孔内并将射频表面线圈(1)与线圈长度调节转轴(2)夹紧；在线圈长度调节转轴(2)远离射频表面线圈(1)的一端设有外螺纹，并与SMA射频公头(3)螺纹连接，SMA射频公头(3)与第二射频接口(11)连接。

6.根据权利要求1或2所述的裸鼠皮下瘤体积自适应射频表面线圈，其特征在于：所述调谐匹配电路(6)包括调谐电容Ⅰ(7)、调谐电容Ⅱ(8)、匹配调节电容(9)、第一射频接口(10)、第二射频接口(11)以及第三射频接口(12)；匹配调节电容(9)连接在第二射频接口(11)和第三射频接口(12)之间；调谐电容Ⅰ(7)的一端与第二射频接口(11)连接、调谐电容Ⅰ(7)的另一端与接地；调谐电容Ⅱ(8)的一端与第一射频接口(10)连接，调谐电容Ⅱ(8)的另一端接地，且调谐电容Ⅰ(7)的接地端与调谐电容Ⅱ(8)的接地端均与第三射频接口(12)连接。

7.如权利要求1-6中任一所述的裸鼠皮下瘤体积自适应射频表面线圈，其特征在于，线圈的调节方法为：缩短线圈长度时，转动线圈长度调节转轴(2)将射频表面线圈(1)卷起，绕在线圈长度调节转轴(2)表面，将射频表面线圈(1)半径调节至适合肿瘤大小的范围，并将绝缘无磁夹子(5)将射频表面线圈(1)与线圈长度调节转轴(2)夹紧，进而将射频表面线圈(1)的长度固定；增加线圈长度时，将绝缘无磁夹子(5)取下，反向转动线圈长度调节转轴(2)，卷绕在线圈长度调节转轴(2)的射频表面线圈(1)被释放，射频表面线圈(1)半径增大，直至调节到适合肿瘤大小后并用绝缘无磁夹子(5)将射频表面线圈(1)与线圈长度调节转轴(2)夹紧。

8.如权利要求1-6中任一所述的裸鼠皮下瘤体积自适应射频表面线圈的使用方法，其特征在于，首先将射频表面线圈(1)放置于裸鼠肿瘤上方，尽量贴近裸鼠；然后，转动线圈长度调节转轴(2)将射频表面线圈(1)的直径调整至适合肿瘤大小的范围；接着，用绝缘无磁夹子(5)将射频表面线圈(1)与线圈长度调节转轴(2)夹紧，然后将线圈长度调节转轴(2)与SMA射频公头(3)旋紧，再调节调谐电容Ⅰ(7)、调谐电容Ⅱ(8)和匹配调节电容(9)，将线圈谐振频率以及匹配程度调至所需值即可；射频表面线圈(1)采集到自由感应衰减信号FID，FID通过SMA射频公头(3)与射频同轴线(4)传输至调谐匹配电路(6)，再经第三射频接口(12)传输到核磁共振信号放大装置进行后续处理。

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