CN111426997A - 四核射频线圈电路 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种四核射频线圈电路，包括：线圈模块，所述线圈模块用于接收核磁测试信号并根据所述核磁测试信号生成感应信号；前端模块，所述前端模块与所述线圈模块连接，用于产生所述核磁测试信号并采集所述感应信号。本发明实施例公开的一种四核射频线圈电路，通过双层嵌套式结构组合设计，在与多频多通道电子与时序控制系统的高度配合的基础上，可以同时或者不同时发射多种核素信号进行核磁共振成像，解决了不同核素间相互作用以及电磁干扰的问题，实现多通道多频率高均匀性的射频激发和高灵敏度的信号采集。

Description

四核射频线圈电路
技术领域
本发明实施例涉及核磁共振技术，尤其涉及一种四核射频线圈电路。
背景技术
目前氢原子磁共振成像已经比较成熟，但是只对氢原子成像已经不能满足人类对各种疾病的诊断的需求，由于多核磁共振成像技术可用于获得生物系统中的形态和代谢信息，已经得到迅速的发展，除了1H之外，还有13C、19F、23Na、31P等核素的研究。随着磁共振技术的发展，已经提出了三调谐磁共振射频探针或线圈，以满足检测三个不同的MR敏感核的需要。使用集总元件技术在小型线圈中展示了该设计，并显示了在小样本MR应用的三频操作中的可行性。但由于多调谐线圈的结构复杂，其设计、制作和调试的难度都大大增加，目前还未有在高场和超高场中实现四核素信号的同步激发和采集的多通道射频线圈系统。在高磁场的大样本成像应用中，多通道四核RF线圈可能会遇到技术挑战，不同核通道之间的相互作用，通道间的相互耦合以及在高强度电磁场中复杂的电磁波行为、电介质和导电生物样品等等会严重降低线圈的传输效率以及接收灵敏度。在射频技术中，为了在在激发信号的时候有一个均匀的激发，在接收信号的时候有一个高灵敏，可通过改变不同通道激励源的相位，实现各核素多通道线圈的正交激发，产生圆极化的发射场。在接收模式下形成了高灵敏度的接收场,才能具有足够的覆盖范围以提升弱核素的信噪比。
在观察来自质子以外的核的信号各种配置的双核RF线圈中，例如19F和31P。可以使用共模差模方法或使用两个几何隔离的线圈(B1场彼此垂直)来实现双调谐线圈设计。这种方法通常用于单核正交线圈设计以改善SNR，但是在不使用正交配置的情况下，该线圈也可以用作双谐振模式。例如，一个线圈可以是调谐到1H的环路，另一个可以是蝶形，双环路，单极天线或调谐的微带传输线到另一个核。也可使用两个独立线圈回路嵌套组合形成双谐振单元；通过在线圈端口处插入谐振网络实现共用一个线圈回路的双核谐振线圈单元。当前大多数多核磁共振实验都是通过分别进行单核采集，然后配准从每个核采集的图像来进行的。这不仅费时，而且由于每个单核采集的线圈设置和图像分辨率不同，因此很难成功地完成图像配准。一种解决方案是使用多重调谐线圈阵列同时检测多核信号。然而，这种类型的线圈的设计比较复杂，必须抑制每个单独调谐的线圈元件之间的相互作用和串扰。
发明内容
本发明提供一种四核射频线圈电路，以实现多通道多频率高均匀性的射频激发和高灵敏度的信号采集，包括：
线圈模块，所述线圈模块用于接收核磁测试信号并根据所述核磁测试信号生成感应信号；
前端模块，所述前端模块与所述线圈模块连接，用于产生所述核磁测试信号并采集所述感应信号。
可选的，所述线圈模块包括第一线圈阵列和第二线圈阵列，所述第一线圈阵列与所述第二线圈中心位置重合。
可选的，所述第一线圈阵列包括多个第一线圈单元，所述多个第一线圈单元基于第一预设相位差叠加排列，所述第二线圈阵列包括多个第二线圈单元，所述多个第二线圈单元基于第二预设相位差叠加排列。
可选的，所述第一线圈单元包括：第一接口电路和第一失谐电路，所述第一失谐电路与所述第一接口电路连接，所述第一接口电路连接到所述前端模块。
可选的，所述第一接口电路包括：输入端IN1、输入端IN2、电容C1、电容C2和电感L1，所述输入端IN1连接到所述电容C1的第一端，所述电容C1的第二端连接到所述电容C2的第一端，所述电容C2的第二端连接到所述电感L1的第一端，所述电感L1的第二端连接到所述电容C2的第一端，所述输入端IN2连接到所述电容C1的第二端。
可选的，所述第一失谐电路包括：电感L2、电感L3、电感L4、电容C3、电容C4、电容C5、二极管D1、二极管D2和二极管D3，所述电感L2的第一端连接到所述电容C3的第一端，所述电感L2的第二端连接到所述二极管D1的负极，所述二极管D2的正极连接到所述电容C3的第二端，所述电容C4的第二端连接到所述电容C3的第一端，所述二极管D2的正极连接到所述电容C4的第二端，所述二极管D2的负极连接到所述电感L3的第二端，所述电感L3的第一端连接到所述电容C4的第一端，所述电容C5的第二端连接到所述电容C4的第一端，所述二极管D3的正极连接到所述电容C5的第二端，所述二极管D3的负极连接到所述电感L4的第二端，所述电感L4的第一端连接到所述电容C5的第一端。
可选的，所述第二线圈单元包括：第二接口电路和第二失谐电路，所述第二失谐电路与所述第二接口电路连接，所述第二接口模块连接到所述前端模块。
可选的，所述第二接口电路包括：输入端IN1、输入端IN2、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、可变电容B1、可变电容B2、电感L5、电感L6和电感L7，所述输入端IN1连接到所述电容C6的第一端，所述电容C6的第二端连接到所述电容C7的第一端，所述电感L5的第一端连接到所述电容C7的第二端，所述电感L5的第二端连接到所述电容C6的第一端，所述电容C8的第一端连接到所述电容C7的第二端，所述电容C8的第二端连接到所述电容C9的第一端，所述电容C9的第二端连接到所述电容C10的第一端，所述电容C10的第二端连接到所述输入端IN2，所述电感L2的第一端连接所述电容C6的第二端，所述电感L2的第二端连接到所述电容C10的第二端，所述电感L3的第一端连接到所述电容C9的第一端，所述电感L3的第二端连接到所述电容C10的第二端，所述可变电容B1的第一端连接所述电容C8的第一端，所述可变电容B1的第二端连接所述电容C8的第二端，所述可变电容B2的第一端连接所述电容C8的第一端，所述可变电容B2的第二端连接所述电容C8的第二端。
可选的，所述第二失谐电路包括：电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电感L8、电感L9、电感L10、二极管D4、二极管D5和二极管D6，所述电感L8的第一端连接到所述电容C11的第一端，所述电感L8的第二端连接到所述二极管D4的负极，所述二极管D5的正极连接到所述电容C11的第二端，所述电容C12的第二端连接到所述电容C11的第一端，所述电容C12的第一端连接到所述电容C13的第二端，所述二极管D5的正极连接到所述电容C12的第二端，所述二极管D5的负极连接到所述电感L9的第二端，所述电感L9的第一端连接到所述电容C13的第一端，所述电容C14的第二端连接到所述电容C12的第一端，所述二极管D6的正极连接到所述电容C14的第二端，所述二极管D6的负极连接到所述电感L10的第二端，所述电感L10的第一端连接到所述电容C14的第一端。
可选的，所述前端模块包括：功分模块和信号驱动模块，所述功分模块与信号驱动模块连接，所述信号驱动模块与所述线圈模块连接，所述功分模块用于将所述核磁测试信号拆分为多路测试信号，所述信号驱动模块用于将所述多路测试信号输入到所述线圈模块中。
本发明实施例公开了一种四核射频线圈电路，包括：线圈模块，所述线圈模块用于接收核磁测试信号并根据所述核磁测试信号生成感应信号；前端模块，所述前端模块与所述线圈模块连接，用于产生所述核磁测试信号并采集所述感应信号。本发明实施例公开的一种四核射频线圈电路，通过双层嵌套式结构组合设计，在与多频多通道电子与时序控制系统的高度配合的基础上，可以同时或者不同时发射多种核素信号进行核磁共振成像，解决了不同核素间相互作用以及电磁干扰的问题，实现多通道多频率高均匀性的射频激发和高灵敏度的信号采集。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种四核射频线圈电路的模块连接图；
图2为本发明实施例一中四核射频线圈电路的结构俯视图；
图3为本发明实施例一中第一线圈阵列的电路图；
图4为本发明实施例一中为线圈Na1的电路图；
图5为本发明实施例一中为线圈P1的电路图；
图6为本发明实施例一中为线圈Na2的电路图；
图7为本发明实施例一中为线圈P2的电路图；
图8为替代实施例中第一线圈阵列的排列示意图；
图9为本发明实施例一中第二线圈阵列的电路图；
图10为本发明实施例一中为线圈H1的电路图；
图11为本发明实施例一中为线圈F1的电路图；
图12为本发明实施例一中为线圈H2的电路图；
图13为本发明实施例一中为线圈F2的电路图；
图14为本发明实施例二中前端模块的电路图；
图15为本发明实施例二中一种四核射频线圈电路的电路图。
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详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一线圈阵列称为第一线圈阵列，且类似地，可将第二线圈阵列称为第一线圈阵列。第一线圈阵列和第二线圈阵列两者都是第一线圈阵列，但其不是同一第一线圈阵列。术语“第一”、“第二”等而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种四核射频线圈电路的模块连接图，本实施例适用于使用多种核素信号进行核磁共振的情况，具体地，本实施例提供的一种四核射频线圈电路包括：线圈模块1和前端模块2。
线圈模块1用于接收核磁测试信号并根据核磁测试信号生成感应信号。在本实施中，核磁测试信号由信号产生器等仪器产生，用于进行核磁共振成像，常见的核素有1H(氢)、13C(碳)、19F(氟)、23Na(钠)和31P(磷)等等，在本实施例中提供的四核射频线圈电路以H、F、Na和P四中核素为例进行说明。感应信号为用户根据核磁测试信号反馈的感应信号，线圈模块1收集到用户到感应信号后可以传输到如示波器等仪器中进行显像。
参阅图2，线圈模块1包括第一线圈阵列11和第二线圈阵列12，第一线圈阵列11与第二线圈阵列12的中心位置重合。图2为本实施例中四核射频线圈电路的结构俯视图，第一线圈阵列11和第二线圈阵列12采用双层嵌套式结构组合设计，第一线圈阵列11包括了4个Na线圈和4个P线圈，4个Na线圈和4个P线圈围成一个圆形结构，第二线圈阵列包括了2个H线圈和2个F线圈，2个H线圈和2个F线圈也围成了一个圆形结构，并且该圆形结构的圆心与2个Na线圈和2个P线圈的圆形结构的圆心重合，具体地，垂直P线圈所在平面的(忽略线圈弧度)P线圈的中心线与垂直H线圈所在平面的H线圈的中心线相互重合，例如和穿过圆心的轴Z1重合。垂直Na线圈所在平面(忽略线圈弧度)的Na线圈的中心线Z2与垂直F线圈所在平面(忽略线圈弧度)的F线圈的中心线Z3相差45°。通过Na线圈的位置相对F线圈偏移相差45°从而解决了内外层线圈阵列互相干扰的问题。
参阅图3，图3为第一线圈阵列11的电路图，在本实施例中，第一线圈阵列11以2个Na线圈和2个P线圈为例进行说明，第一线圈阵列11包括多个的第一线圈单元(线圈Na1、线圈P1、线圈Na2和线圈P2)，多个的第一线圈单元基于第一预设相位差叠加排列，具体地，线圈Na1和线圈Na2为Na线圈，线圈P1和线圈P2为P线圈，线圈Na1的导线X2和X3与线圈P1的导线X5和X8围成了面积为M1的重叠的区域，线圈P1的导线X6和X7与线圈C11的导线X9和X12围成了面积为M2的重叠的区域，线圈Na2的导线X10和X11和线圈P2的导线X13和X16围成了面积为M3的重叠的区域，通过将第一线圈阵列11中的多个区域叠加排列，实现了相邻线圈通道去耦的效果，减少了Na线圈和P线圈之间的干扰。
参阅图4，第一线圈单元中线圈NA1包括：第一接口电路111A和第一失谐电路112A，第一失谐电路112A与第一接口电路111A连接，第一接口电路111A连接到前端模块2。线圈NA1的导线X1、导线X2、导线X3和到导线X4围成了一个矩形加凸起结构，导线X1、导线X3、导线X4为L型导线，导线X2包括Z型导线和L型导线，Z型导线和L型导线之间组成了凸起结构用于连接电感L5A，导线X1与导线X4之间连接了电感L2A、二极管D1A和电容C3A组成的次级失谐电路，导线X1与导线X2之间连接了电感L3A、二极管D2A和电容C4A组成的次级失谐电路，导线X2与导线X3之间连接了电感L4A、二极管D3A和电容C5A组成的次级失谐电路，导线X4与导线X3之间连接了第一接口电路111A。图4为线圈11A的电路图，第一接口电路111A包括：输入端IN1A、输入端IN2A、电容C1A、电容C2A和电感L1A，输入端IN1A连接到电容C1A的第一端，电容C1A的第二端连接到电容C2A的第一端，电容C2A的第二端连接到电感L1A的第一端，电感L1A的第二端连接到电容C2A的第一端，输入端IN2A连接到电容C1A的第二端。第一失谐电路112A包括：电感L2A、电感L3A、电感L4A、电感L5A、电容C3A、电容C4A、电容C5A、二极管D1A、二极管D2A和二极管D3A，电感L2A的第一端连接到电容C3A的第一端，电感L2A的第二端连接到二极管D1A的负极，二极管D2A的正极连接到电容C3A的第二端，电容C4A的第二端连接到电容C3A的第一端，二极管D2A的正极连接到电容C4A的第二端，二极管D2A的负极连接到电感L3A的第二端，电感L3A的第一端连接到电容C4A的第一端，二极管D3A的正极连接到电容C5A的第二端，二极管D3A的负极连接到电感L4A的第二端，电感L4A的第一端连接到电容C5A的第一端，电容L5A的第一端连接到电容C5A的第二端，电感L5A的第二端连接到电容C4A的第二端。
参阅图5，图5为线圈P1的具体电路，线圈P1的导线X5、导线X6、导线X7和到导线X8围成了一个矩形加凸起结构，导线X5、导线X7、导线X8为L型导线，导线X6包括Z型导线和L型导线，Z型导线和L型导线之间组成了凸起结构用于连接电感L5B，导线X5与导线X8之间连接了电感L2B、二极管D1B和电容C3B组成的次级失谐电路，导线X5与导线X6之间连接了电感L3B、二极管D2B和电容C4B组成的次级失谐电路，导线X6与导线X7之间连接了电感L4B、二极管D3B和电容C5B组成的次级失谐电路，导线X8与导线X7之间连接了第一接口电路111B。第一接口电路111B包括：输入端IN1B、输入端IN2B、电容C1B、电容C2B和电感L1B，输入端IN1B连接到电容C1B的第一端，电容C1B的第二端连接到电容C2B的第一端，电容C2B的第二端连接到电感L1B的第一端，电感L1B的第二端连接到电容C2B的第一端，输入端IN2B连接到电容C1B的第二端。第一失谐电路112B包括：电感L2B、电感L3B、电感L4B、电感L5B、电容C3B、电容C4B、电容C5B、二极管D1B、二极管D2B和二极管D3B，电感L2B的第一端连接到电容C3B的第一端，电感L2B的第二端连接到二极管D1B的负极，二极管D2B的正极连接到电容C3B的第二端，电容C4B的第二端连接到电容C3B的第一端，二极管D2B的正极连接到电容C4B的第二端，二极管D2B的负极连接到电感L3B的第二端，电感L3B的第一端连接到电容C4B的第一端，二极管D3B的正极连接到电容C5B的第二端，二极管D3B的负极连接到电感L4B的第二端，电感L4B的第一端连接到电容C5B的第一端，电容L5B的第一端连接到电容C5B的第二端，电感L5B的第二端连接到电容C4B的第二端。
参阅图6，图6为线圈NA2的具体电路，线圈NA2的导线X9、导线X10、导线X11和到导线X12围成了一个矩形加凸起结构，导线X10、导线X11、导线X12为L型导线，导线X9包括Z型导线和L型导线，Z型导线和L型导线之间组成了凸起结构用于连接电感L5C，导线X10与导线X11之间连接了电感L2C、二极管D1C和电容C3C组成的次级失谐电路，导线X9与导线X10之间连接了电感L3C、二极管D2C和电容C4C组成的次级失谐电路，导线X9与导线X12之间连接了电感L4C、二极管D3C和电容C5C组成的次级失谐电路，导线X11与导线X12之间连接了第一接口电路111C。本实施例线圈Na1的电感L5A和线圈Na2的电感L5C相互邻近对应设置，用于线圈Na1和线圈Na2之间的去耦，具体地，通过电感L5A合电感L5C之间的电感线圈重合面积适应调整实现去耦。第一接口电路111C包括：输入端IN1C、输入端IN2C、电容C1C、电容C2C和电感L1C，输入端IN1C连接到电容C1C的第一端，电容C1C的第二端连接到电容C2C的第一端，电容C2C的第二端连接到电感L1C的第一端，电感L1C的第二端连接到电容C2C的第一端，输入端IN2C连接到电容C1C的第二端。第一失谐电路112C包括：电感L2C、电感L3C、电感L4C、电感L5C、电容C3C、电容C4C、电容C5C、二极管D1C、二极管D2C和二极管D3C，电感L2C的第一端连接到电容C3C的第一端，电感L2C的第二端连接到二极管D1C的负极，二极管D2C的正极连接到电容C3C的第二端，电容C4C的第二端连接到电容C3C的第一端，二极管D2C的正极连接到电容C4C的第二端，二极管D2C的负极连接到电感L3C的第二端，电感L3C的第一端连接到电容C4C的第一端，二极管D3C的正极连接到电容C5C的第二端，二极管D3C的负极连接到电感L4C的第二端，电感L4C的第一端连接到电容C5C的第一端，电容L5C的第一端连接到电容C5C的第二端，电感L5C的第二端连接到电容C4C的第二端。
参阅图7，图7为线圈P2的具体电路，线圈P2的导线X13、导线X14、导线X15和到导线X16围成了一个矩形加凸起结构，导线X14、导线X15、导线X16为L型导线，导线X13包括Z型导线和L型导线，Z型导线和L型导线之间组成了凸起结构用于连接电感L5D，导线X14与导线X15之间连接了电感L2D、二极管D1D和电容C3D组成的次级失谐电路，导线X13与导线X14之间连接了电感L3D、二极管D2D和电容C4D组成的次级失谐电路，导线X13与导线X16之间连接了电感L4D、二极管D3D和电容C5D组成的次级失谐电路，导线X15与导线X16之间连接了第一接口电路111D。本实施例线圈P1的电感L5B和线圈P2的电感L5D相互邻近对应设置，用于线圈P1和线圈P2之间的去耦，具体地，通过电感L5B合电感L5D之间的电感线圈重合面积适应调整实现去耦。第一接口电路111D包括：输入端IN1D、输入端IN2D、电容C1D、电容C2D和电感L1D，输入端IN1D连接到电容C1D的第一端，电容C1D的第二端连接到电容C2D的第一端，电容C2D的第二端连接到电感L1D的第一端，电感L1D的第二端连接到电容C2D的第一端，输入端IN2D连接到电容C1D的第二端。第一失谐电路112D包括：电感L2D、电感L3D、电感L4D、电感L5D、电容C3D、电容C4D、电容C5D、二极管D1D、二极管D2D和二极管D3D，电感L2D的第一端连接到电容C3D的第一端，电感L2D的第二端连接到二极管D1D的负极，二极管D2D的正极连接到电容C3D的第二端，电容C4D的第二端连接到电容C3D的第一端，二极管D2D的正极连接到电容C4D的第二端，二极管D2D的负极连接到电感L3D的第二端，电感L3D的第一端连接到电容C4D的第一端，二极管D3D的正极连接到电容C5D的第二端，二极管D3D的负极连接到电感L4D的第二端，电感L4D的第一端连接到电容C5D的第一端，电容L5D的第一端连接到电容C5D的第二端，电感L5D的第二端连接到电容C4D的第二端。
在替代实施例中，第一线圈阵列11包括4个Na线圈和4个P线圈，参阅图8，图8为替代实施例中第一线圈阵列11的排列示意图，4个Na线圈(线圈Na1、线圈Na2、线圈Na3、线圈Na4)之间通过矩形外凸起部分的电感实现不相邻线圈去耦，4个P线圈(线圈P1、线圈P2、线圈P3、线圈P4)也通过矩形外凸起部分的电感实现不相邻线圈去耦，相邻线圈例如线圈Na1和线圈Na2之间通过重叠面积实现去耦。
在本实施例中，核磁测试信号通过输入端IN1和输入端IN2输入到第一接口模块中，通过第一失谐电路112分别控制Na线圈和P线圈的工作状态，以减少由其他阵列环路中的铜成分引起的残留干扰和屏蔽效应，允许同时进行Na和P成像，在线圈单元端口添加谐振回路从而实现单线圈双频谐振，同时产生两种谐振频率，解决了Na、P两个核素间电磁干扰的问题。在本实施例中，每个线圈中个元件数值可以根据实际情况进行调整，在本实施例中不做限定。
参阅图9，图9为第二线圈阵列12的电路图，在本实施例中，H线圈和F线圈都可以传输核素H或核素F的射频信号，并且H线圈和F线圈两者结构相同，因此，H线圈也可以作为F线圈使用，F线圈也可以作为H线圈使用，具体使用情况可以根据实际需求进行选择，在本实施例中，以2个H线圈和2个F线圈为例进行说明。第二线圈阵列12包括多个第二线圈单元(线圈H1、线圈F1、线圈H2和线圈F2)，多个第二线圈单元基于第二预设相位差叠加排列，具体地，线圈H1和线圈H2为P线圈，线圈F1和线圈F2为Na线圈，线圈H1的导线X18和X19与线圈F1的导线X21和X24围成了面积为M4的重叠的区域，线圈F1的导线X22和X23与线圈C12的导线X25和X28围成了面积为M5的重叠的区域，线圈H2的导线X26和X27和线圈F2的导线X29和X32围成了面积为M6的重叠的区域，通过将第一线圈阵列12中的多个区域叠加排列，实现了相邻线圈通道去耦的效果。
第二线圈单元中线圈H1包括：第二接口电路121A和第二失谐电路122A，第二失谐电路122A与第二接口电路121A连接，第二接口模块连接到前端模块2。参阅图10，图10为本实施例中线圈H1的电路图，线圈H1的导线X17、导线X18、导线X19和到导线X20围成了一个矩形加凸起结构，导线X17、导线X19、导线X20为L型导线，导线X18包括Z型导线和L型导线，Z型导线和L型导线之间组成了凸起结构用于连接电感L12A，导线X17与导线X20之间连接了电感L11A、二极管D4A和电容C11A组成的次级失谐电路，导线X17与导线X18之间连接了电感L9A、二极管D5A、电容C12A和电容C13A组成的次级失谐电路，导线X18与导线X19之间连接了电感L10A、二极管D6A和电容C14A组成的次级失谐电路，导线X20与导线X19之间连接了第二接口电路121A。第二接口电路121包括：输入端IN1、输入端IN2、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、可变电容B1、可变电容B2、电感L6、电感L7和电感L8，输入端IN1连接到电容C6的第一端，电容C6的第二端连接到电容C7的第一端，电感L8的第一端连接到电容C7的第二端，电感L8的第二端连接到电容C6的第一端，电容C8的第一端连接到电容C7的第二端，电容C8的第二端连接到电容C9的第一端，电容C9的第二端连接到电容C10的第一端，电容C10的第二端连接到输入端IN2，电感L2的第一端连接电容C6的第二端，电感L2的第二端连接到电容C10的第二端，电感L3的第一端连接到电容C9的第一端，电感L3的第二端连接到电容C10的第二端，可变电容B1的第一端连接电容C8的第一端，可变电容B1的第二端连接电容C8的第二端，可变电容B2的第一端连接电容C8的第一端，可变电容B2的第二端连接电容C8的第二端。第二失谐电路122包括：电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电感L9、电感L10、电感L11、电感L12、二极管D4、二极管D5和二极管D6，电感L11的第一端连接到电容C11的第一端，电感L11的第二端连接到二极管D4的负极，二极管D5的正极连接到电容C11的第二端，电容C12的第二端连接到电容C11的第一端，电容C12的第一端连接到电容C13的第二端，二极管D5的正极连接到电容C12的第二端，二极管D5的负极连接到电感L9的第二端，电感L9的第一端连接到电容C13的第一端，电容C14的第二端连接到电容C12的第一端，二极管D6的正极连接到电容C14的第二端，二极管D6的负极连接到电感L10的第二端，电感L10的第一端连接到电容C14的第一端，电感L12的第一端连接到电容C13的第二端，电感L12的第二端连接到电容C14的第一端。
参阅图11，图11为本实施例中线圈F1的电路图，线圈F1的导线X21、导线X22、导线X23和到导线X24围成了一个矩形加凸起结构，导线X21、导线X23、导线X24为L型导线，导线X22包括Z型导线和L型导线，Z型导线和L型导线之间组成了凸起结构用于连接电感L12B，导线X21与导线X24之间连接了电感L11B、二极管D4B和电容C11B组成的次级失谐电路，导线X21与导线X22之间连接了电感L9B、二极管D5B、电容C12B和电容C13B组成的次级失谐电路，导线X22与导线X23之间连接了电感L10B、二极管D6B和电容C14B组成的次级失谐电路，导线X23与导线X24之间连接了第二接口电路121B。第二接口电路121B包括：输入端IN1B、输入端IN2B、电容C6B、电容C7B、电容C8B、电容C9B、电容C10B、可变电容B1B、可变电容B2B、电感L6B、电感L7B和电感L8B，输入端IN1B连接到电容C6B的第一端，电容C6B的第二端连接到电容C7B的第一端，电感L8B的第一端连接到电容C7B的第二端，电感L8B的第二端连接到电容C6B的第一端，电容C8B的第一端连接到电容C7B的第二端，电容C8B的第二端连接到电容C9B的第一端，电容C9B的第二端连接到电容C10B的第一端，电容C10B的第二端连接到输入端IN2B，电感L2B的第一端连接电容C6B的第二端，电感L2B的第二端连接到电容C10B的第二端，电感L3B的第一端连接到电容C9B的第一端，电感L3B的第二端连接到电容C10B的第二端，可变电容B1B的第一端连接电容C8B的第一端，可变电容B1B的第二端连接电容C8B的第二端，可变电容B2B的第一端连接电容C8B的第一端，可变电容B2B的第二端连接电容C8B的第二端。第二失谐电路122B包括：电容C11B、电容C12B、电容C13B、电容C14B、电感L9B、电感L10B、电感L11B、电感L12B、二极管D4B、二极管D5B和二极管D6B，电感L11B的第一端连接到电容C11B的第一端，电感L11B的第二端连接到二极管D4B的负极，二极管D5B的正极连接到电容C11B的第二端，电容C12B的第二端连接到电容C11B的第一端，电容C12B的第一端连接到电容C13B的第二端，二极管D5B的正极连接到电容C12B的第二端，二极管D5B的负极连接到电感L9B的第二端，电感L9B的第一端连接到电容C13B的第一端，电容C14B的第二端连接到电容C12B的第一端，二极管D6B的正极连接到电容C14B的第二端，二极管D6B的负极连接到电感L10B的第二端，电感L10B的第一端连接到电容C14B的第一端，电感L12B的第一端连接到电容C13B的第二端，电感L12B的第二端连接到电容C14B的第一端。
参阅图12，图12为本实施例中线圈H2的电路图，线圈H2的导线X25、导线X26、导线X27和到导线X28围成了一个矩形加凸起结构，导线X26、导线X27、导线X28为L型导线，导线X25包括Z型导线和L型导线，Z型导线和L型导线之间组成了凸起结构用于连接电感L12C，导线X26与导线X27之间连接了电感L11C、二极管D4C和电容C11C组成的次级失谐电路，导线X25与导线X26之间连接了电感L9C、二极管D5C、电容C12C和电容C13C组成的次级失谐电路，导线X25与导线X28之间连接了电感L10C、二极管D6C和电容C14C组成的次级失谐电路，导线X27与导线X28之间连接了第一接口电路111C。本实施例线圈H1的电感L12A和线圈H2的电感L12C相互邻近对应设置，用于线圈H1和线圈H2之间的去耦，具体地，通过电感L12A合电感L12C之间的电感线圈重合面积适应调整实现去耦。第二接口电路121C包括：输入端IN1C、输入端IN2C、电容C6C、电容C7C、电容C8C、电容C9C、电容C10C、可变电容C1C、可变电容C2C、电感L6C、电感L7C和电感L8C，输入端IN1C连接到电容C6C的第一端，电容C6C的第二端连接到电容C7C的第一端，电感L8C的第一端连接到电容C7C的第二端，电感L8C的第二端连接到电容C6C的第一端，电容C8C的第一端连接到电容C7C的第二端，电容C8C的第二端连接到电容C9C的第一端，电容C9C的第二端连接到电容C10C的第一端，电容C10C的第二端连接到输入端IN2C，电感L2C的第一端连接电容C6C的第二端，电感L2C的第二端连接到电容C10C的第二端，电感L3C的第一端连接到电容C9C的第一端，电感L3C的第二端连接到电容C10C的第二端，可变电容C1C的第一端连接电容C8C的第一端，可变电容C1C的第二端连接电容C8C的第二端，可变电容C2C的第一端连接电容C8C的第一端，可变电容C2C的第二端连接电容C8C的第二端。第二失谐电路122C包括：电容C11C、电容C12C、电容C13C、电容C14C、电感L9C、电感L10C、电感L11C、电感L12C、二极管D4C、二极管D5C和二极管D6C，电感L11C的第一端连接到电容C11C的第一端，电感L11C的第二端连接到二极管D4C的负极，二极管D5C的正极连接到电容C11C的第二端，电容C12C的第二端连接到电容C11C的第一端，电容C12C的第一端连接到电容C13C的第二端，二极管D5C的正极连接到电容C12C的第二端，二极管D5C的负极连接到电感L9C的第二端，电感L9C的第一端连接到电容C13C的第一端，电容C14C的第二端连接到电容C12C的第一端，二极管D6C的正极连接到电容C14C的第二端，二极管D6C的负极连接到电感L10C的第二端，电感L10C的第一端连接到电容C14C的第一端，电感L12C的第一端连接到电容C13C的第二端，电感L12C的第二端连接到电容C14C的第一端。
参阅图13，图13为本实施例中线圈F2的电路图，线圈F2的导线X29、导线X30、导线X31和到导线X32围成了一个矩形加凸起结构，导线X30、导线X31、导线X32为L型导线，导线X29包括Z型导线和L型导线，Z型导线和L型导线之间组成了凸起结构用于连接电感L12D，导线X30与导线X31之间连接了电感L11D、二极管D4D和电容C11D组成的次级失谐电路，导线X29与导线X30之间连接了电感L9D、二极管D5D、电容C12D和电容C13D组成的次级失谐电路，导线X29与导线X32之间连接了电感L10D、二极管D6D和电容C14D组成的次级失谐电路，导线X31与导线X32之间连接了第一接口电路111D。本实施例线圈F1的电感L12B和线圈F2的电感L12D相互邻近对应设置，用于线圈F1和线圈F2之间的去耦，具体地，通过电感L12B合电感L12C之间的电感线圈重合面积适应调整实现去耦。第二接口电路121D包括：输入端IN1D、输入端IN2D、电容C6D、电容C7D、电容C8D、电容C9D、电容C10D、可变电容C1D、可变电容C2D、电感L6D、电感L7D和电感L8D，输入端IN1D连接到电容C6D的第一端，电容C6D的第二端连接到电容C7D的第一端，电感L8D的第一端连接到电容C7D的第二端，电感L8D的第二端连接到电容C6D的第一端，电容C8D的第一端连接到电容C7D的第二端，电容C8D的第二端连接到电容C9D的第一端，电容C9D的第二端连接到电容C10D的第一端，电容C10D的第二端连接到输入端IN2D，电感L2D的第一端连接电容C6D的第二端，电感L2D的第二端连接到电容C10D的第二端，电感L3D的第一端连接到电容C9D的第一端，电感L3D的第二端连接到电容C10D的第二端，可变电容C1D的第一端连接电容C8D的第一端，可变电容C1D的第二端连接电容C8D的第二端，可变电容C2D的第一端连接电容C8D的第一端，可变电容C2D的第二端连接电容C8D的第二端。第二失谐电路122D包括：电容C11D、电容C12D、电容C13D、电容C14D、电感L9D、电感L10D、电感L11D、电感L12D、二极管D4D、二极管D5D和二极管D6D，电感L11D的第一端连接到电容C11D的第一端，电感L11D的第二端连接到二极管D4D的负极，二极管D5D的正极连接到电容C11D的第二端，电容C12D的第二端连接到电容C11D的第一端，电容C12D的第一端连接到电容C13D的第二端，二极管D5D的正极连接到电容C12D的第二端，二极管D5D的负极连接到电感L9D的第二端，电感L9D的第一端连接到电容C13D的第一端，电容C14D的第二端连接到电容C12D的第一端，二极管D6D的正极连接到电容C14D的第二端，二极管D6D的负极连接到电感L10D的第二端，电感L10D的第一端连接到电容C14D的第一端，电感L12D的第一端连接到电容C13D的第二端，电感L12D的第二端连接到电容C14D的第一端。
在本实施例中，核磁测试信号通过输入端IN1和输入端IN2输入到第二接口模块中，通过第一失谐电路112分别控制H和F线圈的工作状态，以减少由其他阵列环路中的铜成分引起的残留干扰和屏蔽效应。通过设计多个独立失谐电路分别控制各核素线圈的工作状态，降低内外层线圈核素间的干扰，当Na阵列和H/F双调谐阵列同时工作时，使P阵列失谐，当P阵列工作时，使Na阵列和H/F双调谐阵列失谐，以减小P和H/F/N阵列之间的电磁干扰。并且为了解耦P和H/F/Na阵列，在阵列的每个环路中插入三个有源失谐电路，以减少由其他阵列环路中的铜成分引起的残留干扰和屏蔽效应。在本实施例中，每个线圈中个元件数值可以根据实际情况进行调整，在本实施例中不做限定。
前端模块2与线圈模块1连接，用于产生核磁测试信号并采集感应信号。
在本实施例中，前端模块2连接外部射频信号发生器，通过输入核磁测试信号并使用例如正交耦合器将核磁测试信号进行相位偏差，将核磁测试信号拆分为多个相位不同的射频信号，可以同时或者不同时发射多种核素信号进行核磁共振成像的效果。
本实施例公开了一种四核射频线圈电路，包括：线圈模块，所述线圈模块用于接收核磁测试信号并根据所述核磁测试信号生成感应信号；前端模块，所述前端模块与所述线圈模块连接，用于产生所述核磁测试信号并采集所述感应信号。本发明实施例公开的一种四核射频线圈电路，通过双层嵌套式结构组合设计，在与多频多通道电子与时序控制系统的高度配合的基础上，可以同时或者不同时发射多种核素信号进行核磁共振成像，解决了不同核素间相互作用以及电磁干扰的问题，实现多通道多频率高均匀性的射频激发和高灵敏度的信号采集。
实施例二
本实施例是在实施例一的基础上对前端模块的结构进行详细说明，图14为本实施例二中前端模块的电路图，前端模块2包括：功分模块21和信号驱动模块22。
功分模块21与信号驱动模块22连接，功分模块21用于将核磁测试信号拆分为多路测试信号。
在本实施例中，功分模块21包括三个1:2功分器211、功分器212和功分器213，功分模块21输入端用于连接外部信号发生器，将外部输入的高功率输出信号由三个1：2分配器分为4路信号，每1路信号对应输入到线圈模块1中的不同线圈单元。功分模块21于配合实现各通道激励源的幅值和相位调控，分离出4路信号最终实现各通道激励源幅值改变和相位调制。
信号驱动模块22与线圈模块1连接，信号驱动模块22用于将多路测试信号输入到线圈模块1中。
在本实施例中，通过4个信号驱动模块22连接到功分模块21产生的4路信号上，每个线圈的同轴电缆上都连接有三个不同频率的射频陷(射频陷221、射频陷222和射频陷223)，对应于线圈工作频率的射频陷连接在靠近线圈方向的位置，另两个连接在射频陷之后，将测试信号通过输出端1输入到线圈模块1中，从线圈接收到的微弱磁共振电压信号放大经过放大器224放大，经电桥225将信号分成两路，经过病床传输至谱仪，完成图像重建，显示核磁共振成像结果。
参阅图15，图15为本实施例中一种四核射频线圈电路的电路图，第一线圈阵列11连接4个信号驱动模块22A、22B、22C和22D，4个信号驱动模块22A、22B、22C和22D与功分模块21E连接，功分模块21E连接到外部信号输入端。第一线圈阵列12连接4个信号驱动模块22F、22G、22H和22I，4个信号驱动模块22F、22G、22H和22I与功分模块21J连接，功分模块21J连接到外部信号输入端。信号输入端通过输入预设核磁信号通过功分模块分为多个不同相位差的信号输入到第一线圈阵列11和第二线圈阵列12中，通过检测到的反馈信号将信号输入到外部显示设备中，即可观察核磁检测结果。在替代实施例中，第一线圈阵列与第二线圈阵列也可以不连接同一信号输入端，可根据实际应用情况进行选择。
本实施例公开了一种四核射频线圈电路，包括：线圈模块，所述线圈模块用于接收核磁测试信号并根据所述核磁测试信号生成感应信号；前端模块，所述前端模块与所述线圈模块连接，用于产生所述核磁测试信号并采集所述感应信号。本发明实施例公开的一种四核射频线圈电路，通过双层嵌套式结构组合设计，在与多频多通道电子与时序控制系统的高度配合的基础上，可以同时或者不同时发射多种核素信号进行核磁共振成像，解决了不同核素间相互作用以及电磁干扰的问题，实现多通道多频率高均匀性的射频激发和高灵敏度的信号采集。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种四核射频线圈电路，其特征在于，包括：
线圈模块，所述线圈模块用于接收核磁测试信号并根据所述核磁测试信号生成感应信号；
前端模块，所述前端模块与所述线圈模块连接，用于产生所述核磁测试信号并采集所述感应信号。
2.根据权利要求1中所述的一种四核射频线圈电路，其特征在于，所述线圈模块包括第一线圈阵列和第二线圈阵列，所述第一线圈阵列与所述第二线圈中心位置重合。
3.根据权利要求2中所述的一种四核射频线圈电路，其特征在于，所述第一线圈阵列包括多个第一线圈单元，所述多个第一线圈单元基于第一预设相位差叠加排列，所述第二线圈阵列包括多个第二线圈单元，所述多个第二线圈单元基于第二预设相位差叠加排列。
4.根据权利要求3中所述的一种四核射频线圈电路，其特征在于，所述第一线圈单元包括：第一接口电路和第一失谐电路，所述第一失谐电路与所述第一接口电路连接，所述第一接口电路连接到所述前端模块。
5.根据权利要求4中所述的一种四核射频线圈电路，其特征在于，所述第一接口电路包括：输入端IN1、输入端IN2、电容C1、电容C2和电感L1，所述输入端IN1连接到所述电容C1的第一端，所述电容C1的第二端连接到所述电容C2的第一端，所述电容C2的第二端连接到所述电感L1的第一端，所述电感L1的第二端连接到所述电容C2的第一端，所述输入端IN2连接到所述电容C1的第二端。
6.根据权利要求4中所述的一种四核射频线圈电路，其特征在于，所述第一失谐电路包括：电感L2、电感L3、电感L4、电感L5、电容C3、电容C4、电容C5、二极管D1、二极管D2和二极管D3，所述电感L2的第一端连接到所述电容C3的第一端，所述电感L2的第二端连接到所述二极管D1的负极，所述二极管D2的正极连接到所述电容C3的第二端，所述电容C4的第二端连接到所述电容C3的第一端，所述二极管D2的正极连接到所述电容C4的第二端，所述二极管D2的负极连接到所述电感L3的第二端，所述电感L3的第一端连接到所述电容C4的第一端，所述二极管D3的正极连接到所述电容C5的第二端，所述二极管D3的负极连接到所述电感L4的第二端，所述电感L4的第一端连接到所述电容C5的第一端，所述电容L5的第一端连接到所述电容C5的第二端，所述电感L5的第二端连接到所述电容C4的第二端。
7.根据权利要求3中所述的一种四核射频线圈电路，其特征在于，所述第二线圈单元包括：第二接口电路和第二失谐电路，所述第二失谐电路与所述第二接口电路连接，所述第二接口模块连接到所述前端模块。
8.根据权利要求7中所述的一种四核射频线圈电路，其特征在于，所述第二接口电路包括：输入端IN1、输入端IN2、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、可变电容B1、可变电容B2、电感L6、电感L7和电感L8，所述输入端IN1连接到所述电容C6的第一端，所述电容C6的第二端连接到所述电容C7的第一端，所述电感L8的第一端连接到所述电容C7的第二端，所述电感L8的第二端连接到所述电容C6的第一端，所述电容C8的第一端连接到所述电容C7的第二端，所述电容C8的第二端连接到所述电容C9的第一端，所述电容C9的第二端连接到所述电容C10的第一端，所述电容C10的第二端连接到所述输入端IN2，所述电感L7的第一端连接所述电容C6的第二端，所述电感L2的第二端连接到所述电容C10的第二端，所述电感L6的第一端连接到所述电容C9的第一端，所述电感L6的第二端连接到所述电容C10的第二端，所述可变电容B1的第一端连接所述电容C8的第一端，所述可变电容B1的第二端连接所述电容C8的第二端，所述可变电容B2的第一端连接所述电容C8的第一端，所述可变电容B2的第二端连接所述电容C8的第二端。
9.根据权利要求7中所述的一种四核射频线圈电路，其特征在于，所述第二失谐电路包括：电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电感L9、电感L10、电感L11、电感L12、二极管D4、二极管D5和二极管D6，所述电感L11的第一端连接到所述电容C11的第一端，所述电感L11的第二端连接到所述二极管D4的负极，所述二极管D5的正极连接到所述电容C11的第二端，所述电容C12的第二端连接到所述电容C11的第一端，所述电容C12的第一端连接到所述电容C13的第二端，所述二极管D5的正极连接到所述电容C12的第二端，所述二极管D5的负极连接到所述电感L9的第二端，所述电感L9的第一端连接到所述电容C13的第一端，所述电容C14的第二端连接到所述电容C12的第一端，所述二极管D6的正极连接到所述电容C14的第二端，所述二极管D6的负极连接到所述电感L10的第二端，所述电感L10的第一端连接到所述电容C14的第一端，所述电感L12的第一端连接到所述电容C13的第二端，所述电感L12的第二端连接到所述电容C14的第一端。
10.根据权利要求1中所述的一种四核射频线圈电路，其特征在于，所述前端模块包括：功分模块和信号驱动模块，所述功分模块与信号驱动模块连接，所述信号驱动模块与所述线圈模块连接，所述功分模块用于将所述核磁测试信号拆分为多路测试信号，所述信号驱动模块用于将所述多路测试信号输入到所述线圈模块中。
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