CN111208459B - 磁共振射频线圈、磁共振装置及磁共振射频线圈解耦方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种磁共振射频线圈、磁共振装置及磁共振射频线圈解耦方法。所述磁共振射频线圈包括：绝缘筒和贴附于所述绝缘筒外表面的多个表面线圈，每个所述表面线圈串联有两个对称设置的金属导体；相邻的所述表面线圈交叠设置，次相邻的所述表面线圈的所述金属导体交叠设置，且交叠设置的所述金属导体之间沿垂直于贴合面方向的距离可调节，其中，所述贴合面是指所述金属导体投影于所述绝缘筒外表面形成的面。本申请提供的所述磁共振射频线圈能够简化解耦操作，提高解耦的效率。

Description

磁共振射频线圈、磁共振装置及磁共振射频线圈解耦方法

技术领域

本申请涉及磁共振领域，特别是涉及磁共振射频线圈、磁共振装置及磁共振射频线圈解耦方法。

背景技术

磁共振成像中，射频线圈是重要的组成部分。射频线圈分为表面线圈、正交线圈及特殊用途线圈等。其中，多个表面线圈能够组成相控阵线圈，多个表面线圈之间彼此相邻，组成一个大的成像区间。

相控阵线圈作为收发一体线圈时，其发射场B₁+的均匀性是涉及的难题之一。而相控阵线圈的发射通道之间的耦合会直接影响通道发射场的独立性和完整性，从而影响整个发射场B₁+的均匀性。因此，收发一体的相控阵线圈的解耦非常重要。

相控阵线圈的解耦方式有电感解耦、重叠、电容去耦等。传统技术中磁共振系统的相控阵线圈，主要通过在表面线圈上串联电感线圈，次相邻的两个表面线圈之间组成变压器。相邻的两个表面线圈之间通过重叠面积解耦，次相邻的两个线圈之间通过改变电感线圈的大小和圈数实现解耦。

然而，这种结构的相控阵线圈，在调试过程中，电感线圈的大小和圈数无法一次性确定，当改变电感线圈的圈数后，会导致该线圈的谐振频率变化，同时会影响相邻线圈的耦合效果，需要重新调试相邻线圈的重叠面积，操作上非常耗时低效。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种磁共振射频线圈、磁共振装置及磁共振射频线圈解耦方法。

一种磁共振射频线圈，包括：

绝缘筒；

贴附于所述绝缘筒外表面的多个表面线圈，每个所述表面线圈串联有两个对称设置的金属导体；

相邻的所述表面线圈交叠设置，次相邻的所述表面线圈的所述金属导体交叠设置，且交叠设置的所述金属导体之间沿垂直于贴合面方向的距离可调节，其中，所述贴合面是指所述金属导体投影于所述绝缘筒外表面形成的面。

在其中一个实施例中，所述金属导体为弧形。

在其中一个实施例中，所述金属导体的材料为铜。

在其中一个实施例中，所述表面线圈包括无磁性导线，以及多个电容，所述多个电容通过所述无磁性导线串联，且所述金属导体通过所述无磁性导线串联于两个电容之间。

在其中一个实施例中，所述多个电容之间的位置关系，包括等间距设置、对称设置、周期性变化的间隔设置中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述金属导体焊接于所述表面线圈的印制电路板。

在其中一个实施例中，所述绝缘筒为圆柱形结构。

一种磁共振装置，包括如上任一项所述的磁共振射频线圈。

一种对上任一项所述的磁共振射频线圈进行磁共振射频线圈解耦方法，包括：

调整相邻的两个所述表面线圈之间的位置，以改变相邻的两个所述表面线圈之间重叠面积，以实现对相邻的两个所述表面线圈之间的解耦；

调节交叠设置的两个所述金属导体之间沿垂直于所述贴合面方向的距离，以改变交叠设置的两个所述金属导体之间的重叠面积，实现次相邻的两个所述表面线圈之间的解耦。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

调整交叠的两个所述金属导体的形状，以改变交叠设置的两个所述金属导体之间的重叠面积，实现次相邻的两个所述表面线圈之间的解耦。

本申请实施例提供的所述磁共振射频线圈、所述磁共振装置及所述磁共振射频线圈解耦方法中，磁共振射频线圈包括所述绝缘筒和贴附于所述绝缘筒外表面的多个所述表面线圈。其中，每个所述表面线圈串联有两个对称设置的所述金属导体。次相邻的所述表面线圈的所述金属导体交叠设置，且交叠设置的所述金属导体之间沿垂直于所述贴合面方向的距离可调节，从而使得通过调节次相邻的两个所述表面线圈之间的重叠面积实现解耦。且调节所述金属导体之间沿垂直于所述贴合面方向的距离，不会改变所述表面线圈的位置，所以相邻的所述表面线圈的重叠面积不会改变，避免了相邻的所述表面线圈之间的二次解耦，简化了解耦操作，提高了解耦的效率。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的磁共振射频线圈结构示意图；

图2为本申请一个实施例提供的表面线圈及金属导体的走线结构示意图；

图3为本申请一个实施例提供的磁共振射频线圈的多个表面线圈及金属导体的走线结构示意图；

图4为本申请一个实施例提供的磁共振射频线圈应用于磁共振装置的工作原理示意图；

图5为本申请一个实施例提供的磁共振射频线圈解耦方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参见图1和图2，本申请一个实施例提供一种磁共振射频线圈10，其包括绝缘筒100和多个表面线圈200。每个所述表面线圈200串联有两个对称设置的金属导体201。所述多个表面线圈200贴附于所述绝缘筒100的外表面。其中，相邻的所述表面线圈200交叠设置，次相邻的所述表面线圈200的所述金属导体201交叠设置。

所述绝缘筒100为绝缘材料制成，用于支撑所述多个表面线圈200。所述绝缘筒100的材料可以为亚克力、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene plastic)塑料、尼龙或环氧树脂等。所述绝缘筒100的形状为筒状结构。在一个具体的实施例中，所述绝缘筒100为棱柱体结构，棱柱体的具体可以为六面棱柱体。在另一个具体的实施例中，所述绝缘筒100为圆柱体结构。所述多个表面线圈200贴附于圆柱体结构的所述绝缘筒100，能够形成均匀的发射场B₁+。

所述表面线圈200为环形(loop)线圈。所述表面线圈200可以为收发一体的线圈。所述金属导体201串联于所述表面线圈200，且两个所述金属导体201位置对称。例如，假设所述表面线圈200排布为方形结构，则两个所述金属导体201分别设置于所述表面线圈200的左边走线中间和右边走线中间，并串联在所述表面线圈200的线路中。所述金属导体201的形状不做限定。所述金属导体201的材料为无磁性金属或无磁性合金，且能够导电。所述表面线圈200的数量为两个及以上，每个所述表面线圈200形成一路通道。

多个所述表面线圈200贴附于所述绝缘筒100时，相邻的两个所述表面线圈200交叠设置，也就是说，相邻的两个所述表面线圈200存在重叠面积。相邻的两个所述表面线圈200之间的耦合较强，可以通过重叠面积解耦。同时，次相邻的两个所述表面线圈200的金属导体201交叠设置。其中，次相邻是指中间间隔一个表面线圈的两个表面线圈。如，编号为1至8的8个所述表面线圈200依次交叠设置。其中，编号为1与编号为3的所述表面线圈200为次相邻。次相邻的两个所述表面线圈200的所述金属导体201存在重叠面积。交叠设置的所述金属导体201之间沿垂直于贴合面方向的距离可调节。所述贴合面是指所述金属导体投影于所述绝缘筒外表面所形成的面。如图3所示，假设图3为将所述磁共振射频线圈10展开为平面的示意图，则所述贴合面是指所述绝缘筒100表面由所述金属导体201形成的半圆形面，因而垂直于所述贴合面的方向是指垂直于纸面的方向。当然，若所述绝缘筒100为圆柱形筒状结构，所述贴合面呈弧形面，垂直于所述贴合面的方向有多个。交叠设置的两个所述绝缘筒100之间沿垂直于贴合面的方向的距离可调节，换句话说，交叠设置的所述金属导体201中的至少一个与所述绝缘筒100的外表面之间的距离可调节，这样，交叠设置的两个所述金属导体201之间沿垂直于所述贴合面方向的距离可调节，从而可以改变次两个所述金属导体201的重叠面积，从而能够实现次相邻的两个所述表面线圈200的解耦。

重叠面积解耦的原理是：假设相邻的两个所述表面线圈200为线圈1和线圈2，调整线圈1和线圈2之间的重叠区域的面积，线圈2在线圈1内部产生的磁通正好抵消了重叠区域的磁通，这时，线圈1和线圈2的耦合就不存在了。次相邻的两个所述表面线圈200之间重叠面积解耦的原理与此类似，在此不再赘述。

对本实施例提供的磁共振射频线圈10进行解耦的方法过程如下：

S10，调整相邻的两个所述表面线圈200之间的位置，以改变相邻的两个所述表面线圈200之间重叠面积，实现相邻的两个所述表面线圈200之间的解耦；

S20，调节交叠设置的两个所述金属导体201之间沿垂直于所述贴合面方向的距离，以改变交叠设置的两个所述金属导体201之间的重叠面积，实现次相邻的两个所述表面线圈200之间的解耦。

请参见图3，这个过程中，通过调节图3中①所示的重叠区域的面积，实现相邻的两个所述表面线圈200之间的解耦，再通过调节图3中②所示的重叠区域的面积，实现次相邻的两个所述表面线圈200之间的解耦。这样，调节②所示的重叠面积时，由于是通过调节所述金属导体201之间沿垂直于所述贴合面方向的距离，因此不会改变所述表面线圈200的位置，所以①所示的重叠面积不会改变，无需再次调节①所示的重叠面积，避免了相邻的所述表面线圈200之间的二次解耦。

本实施例提供的所述磁共振射频线圈10包括所述绝缘筒100和贴附于所述绝缘筒外表面的多个所述表面线圈200。其中，每个所述表面线圈200串联有两个对称设置的所述金属导体201。次相邻的所述表面线圈200的所述金属导体201交叠设置，且交叠设置的所述金属导体201之间沿垂直于所述贴合面方向的距离可调节，从而使得通过调节次相邻的两个所述表面线圈200之间的重叠面积实现解耦。且调节所述金属导体201之间沿垂直于所述贴合面方向的距离，不会改变所述表面线圈200的位置，所以相邻的所述表面线圈200的重叠面积不会改变，避免了相邻的所述表面线圈200之间的二次解耦，简化了解耦操作，提高了解耦的效率。

在一个实施例中，所述金属导体201为弧形结构。在一个具体的实施例中，所述金属导体201为半圆形结构，这样更便于加工制作，也便于实现交叠设置的两个所述金属导体201之间沿垂直于所述贴合方向的距离。在一些实施例中，所述金属导体201的形状可改变。通过调节所述金属导体201的形状也可以实现次相邻的两个所述表面线圈200之间重叠面积的改变，从而实现解耦。

在一个实施例中，所述金属导体201的材料为铜。所述金属导体201可以为铜丝制成，也可以为铜带制成。所述金属导体201的材料为铜，软硬适中，调节交叠设置的所述金属导体201之间的距离时更加容易。同时，所述表面线圈200可以包括印制电路板，因此，所述金属导体201为铜材料时，更便于实现与所述表面线圈200的电连接。

在一个实施例中，所述表面线圈200包括多个电容210，所述多个电容210通过无磁性导线220串联连接。所述金属导体201通过所述无磁性导线220串联于两个所述电容210之间。所述无磁性导线220具有一定的内阻，可以等效为一个电阻与一个电感串联后再与一个电容并联。在一个实施例中，所述无磁性导线220可以为铜皮。所述铜皮的宽度可以为0.5cm。具体的，所述铜皮可以通过刻蚀工艺设置于所述印制电路板，所述多个电容210焊接于所述印制电路板。

在一个实施例中，所述表面线圈200的形状可改变。例如，所述表面线圈200为铜丝或其他质地较软的导体绕制而成时，其形状可改变。这样，所述表面线圈200沿平行于所述贴合面的方向(即，沿着所述绝缘筒100的轴向)可拉伸，如此，也可以实现对次相邻的两个表面线圈之间重叠面积的改变，从而实现解耦。且改变所述表面线圈200的形状，不会改变所述表面线圈200的位置，所以相邻的所述表面线圈200的重叠面积不会改变，避免了相邻的所述表面线圈200之间的二次解耦，简化了解耦操作，提高了解耦的效率。

在一个实施例中，所述多个电容210等间距设置，这样，所述电容210能够避免杂散电容分布不均导致所述表面线圈不同位置电场存在的差异问题，避免局部过热。另外，这样可以避免负载不同导致的所述表面线圈200负载效应严重而引发频率偏移。

在另外一些实施例中，所述多个电容210之间的位置关系也可以是对称设置或周期性变化的间距设置，或者这几种设置方式之间的组合。其中，周期性变化的间距设置是指相邻的两个所述电容210之间的间距周期性变化，如，第一个电容与第二个电容之间的间距为5cm，第二个电容与第三个电容之间的间距为8cm，第三个电容与第四个电容之间的间距为5cm，第四个电容与第五个电容之间的距离为8cm，以此类推。总之，对于所述电容210的设置，可以根据实际需求设置，本申请实施例不做限定。

在一个实施例中，所述金属导体201焊接于所述表面线圈200的所述印制电路板，这样能够便于所述金属导体201的电连接。

本申请一个实施例提供一种磁共振射装置，其包括如上所述的磁共振射频线圈10。

所述磁共振射频线圈10应用于磁共振装置时的工作原理如下：

请参见图4，在一个实施例中，所述表面线圈200的数量可以为8个，所述表面线圈200为收发一体线圈，即所述磁共振装置包括8通道收发一体的所述表面线圈200。如图4所示，8通道收发一体的所述表面线圈200的前端部分包括射频功放、正交混合器、功分器、移相器、收发转换开关(T/R switch)、和前置放大器(Pream)，其中所述前置放大器可以和所述收发转换开关集成在一块PCB上，通过切换所述收发转换开关的收发状态，控制所述表面线圈200的收发。在发射状态，所述正交混合器、所述功分器和所述移相器将所述射频功放输出的一路高功率射频信号分成幅值相等、相位相差45°的8路射频信号，能够同时对8通道所述表面线圈200进行圆极化激发，由于相邻的所述表面线圈200通道和次相邻的所述表面线圈200通道都进行了解耦，每个通道激发的射频场都具有完整性和独立性，故可产生均匀的发射场B1+；在接收状态，所述表面线圈200接收到的磁共振信号经过所述收发转换开关上的所述前置放大器放大后传输至谱仪进行信号再次放大和后续信号处理。

所述磁共振装置包括所述磁共振射频线圈10，因此具有所述磁共振射频线圈10的其他所有有益效果，在此不再赘述。

请参见图5，本申请一个实施例还提供一种对如上所述的磁共振射频线圈10进行解耦的磁共振线圈解耦方法，所述方法包括：

S10，调整相邻的两个所述表面线圈200之间的位置，以改变相邻的两个所述表面线圈200之间重叠面积，实现相邻的两个所述表面线圈200之间的解耦；

S20，调节交叠设置的两个所述金属导体201之间沿垂直于所述贴合面方向的距离，以改变交叠设置的两个所述金属导体201之间的重叠面积，实现次相邻的两个所述表面线圈200之间的解耦。

所述磁共振线圈解耦方法的具体实现过程、原理及有益效果如上实施例所述，在此不再赘述。

在一个实施例中，所述方法还进一步包括：

S30，调整交叠的两个所述金属导体201的形状，以改变交叠设置的两个所述金属导体201之间的重叠面积，实现次相邻的两个所述表面线圈200之间的解耦。

在一些实施例中，所述金属导体201的形状可以改变。改变所述金属导体201的形状，也可以实现两个所述金属导体201之间的重叠面积的改变，因而也可以实现次相邻的两个所述表面线圈200之间的解耦。

本实施例中，通过调整交叠的两个所述金属导体201的形状，实现所述表面线圈之间的解耦，也不会改变所述表面线圈200的位置，不会影响相邻的两个所述表面线圈200之间的重叠面积，因此，避免了相邻的所述表面线圈200之间的二次解耦，简化了解耦操作，提高了解耦的效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种磁共振射频线圈，其特征在于，包括：

绝缘筒；

贴附于所述绝缘筒外表面的多个表面线圈，每个所述表面线圈串联有两个对称设置的金属导体；

相邻的所述表面线圈交叠设置，次相邻的所述表面线圈的所述金属导体交叠设置，且交叠设置的所述金属导体之间沿垂直于贴合面方向的距离可调节，其中，所述贴合面是指所述金属导体投影于所述绝缘筒外表面形成的面；

相邻的所述表面线圈交叠设置所形成的第一重叠区域与所述次相邻的所述表面线圈的所述金属导体交叠设置所形成的第二重叠区域之间不相交。

2.根据权利要求1所述的磁共振射频线圈，其特征在于，所述金属导体为弧形。

3.根据权利要求2所述的磁共振射频线圈，其特征在于，所述金属导体的材料为铜。

4.根据权利要求1所述的磁共振射频线圈，其特征在于，所述表面线圈包括无磁性导线，以及多个电容，所述多个电容通过所述无磁性导线串联，且所述金属导体通过所述无磁性导线串联于两个电容之间。

5.根据权利要求4所述的磁共振射频线圈，其特征在于，所述多个电容之间的位置关系，包括等间距设置、对称设置、周期性变化的间距设置中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的磁共振射频线圈，其特征在于，所述金属导体焊接于所述表面线圈的印制电路板。

7.根据权利要求1所述的磁共振射频线圈，其特征在于，所述绝缘筒为圆柱形结构。

8.一种磁共振装置，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的磁共振射频线圈。

9.一种对如权利要求1至7任一项所述的磁共振射频线圈进行磁共振射频线圈解耦方法，其特征在于，包括：

调整相邻的两个所述表面线圈之间的位置，以改变相邻的两个所述表面线圈之间重叠面积，以实现对相邻的两个所述表面线圈之间的解耦；

调节交叠设置的两个所述金属导体之间沿垂直于所述贴合面方向的距离，以改变交叠设置的两个所述金属导体之间的重叠面积，实现次相邻的两个所述表面线圈之间的解耦。

10.根据权利要求9所述的磁共振射频线圈解耦方法，其特征在于，所述方法还包括：

调整交叠的两个所述金属导体的形状，以改变交叠设置的两个所述金属导体之间的重叠面积，实现次相邻的两个所述表面线圈之间的解耦。

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