CN114252822A - 磁共振成像系统的射频线圈及磁共振成像系统 - Google Patents
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Abstract
磁共振成像系统的射频线圈，包括一个柔性的主体(10)、一个线圈单元(20)和两个PCB板(31)。线圈单元(20)设置于主体(10)且包括两个柔性的液态导线(21)、一个失谐电路和一个阻抗匹配电路。失谐电路连接各液态导线(21)的一端。阻抗匹配电路连接各液态导线(21)的另一端。失谐电路和阻抗匹配电路分别设置于两个PCB板(31)。该射频线圈具有较高的柔性，能够更紧密地贴合待测体。此外还提供了包括该射频线圈的磁共振成像系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁共振成像系统的射频线圈，尤其是一种柔性较高的磁共振成像系统的射频线圈及包括其的磁共振成像系统。
背景技术
射频线圈是磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，简称MRI)系统的核心部件之一，其能够接收待测体(例如人体)的磁共振信号。使用时，射频线圈应尽量贴近待测体，以增加接收到的磁共振信号强度并减少接收的噪声。目前，射频线圈主要通过使用铜皮柔性电路板来使射频线圈具有可弯曲的性能，相较于刚性结构，其能够随待测体的形状发生一定程度的弯曲。但由于铜皮柔性电路板的弯曲半径和柔性的限制，很难使射频线圈与待测体紧密贴合。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁共振成像系统的射频线圈，其具有较好的柔性，能够更紧密地贴合待测体。
本发明的另一个目的是提供一种磁共振成像系统，其射频线圈具有较好的柔性，能够更紧密地贴合待测体。
本发明提供了一种磁共振成像系统的射频线圈，其包括一个柔性的主体、一个线圈单元和两个PCB板。线圈单元设置于主体且包括两个柔性的液态导线、一个失谐电路和一个阻抗匹配电路。失谐电路连接各液态导线的一端。阻抗匹配电路连接各液态导线的另一端。失谐电路和阻抗匹配电路分别设置于两个PCB板。
该磁共振成像系统的射频线圈，采用了柔性的主体和柔性的液态导线，此外还将一个线圈单元的失谐电路和阻抗匹配电路分别设置于两个PCB板，借此可利于通过PCB板的分布式设置实现单个PCB板的小型化，借此提高射频线圈整体的柔顺性，使射频线圈具有更佳的弯曲性，能够更紧密地贴合待测体。
在磁共振成像系统的射频线圈的另一种示意性实施方式中，液态导线包括一个柔性的导管、一个液体状的导电体和两个导电端子。导电体连续地灌注于导管内。两个导电端子分别连接导管的两端且可导电地接触导电体。液态导线通过导电端子连接失谐电路和阻抗匹配电路。该结构简单，加工成本低。
在磁共振成像系统的射频线圈的再一种示意性实施方式中，导管具有弹性，其能够伸长和缩短。在导管伸长和缩短的过程中，导电体能够保持连续且可导电的状态。借此可配合使用有弹性的主体制成整体可拉伸的射频线圈，以提高贴合度和对待测体形状的适应性。
在磁共振成像系统的射频线圈的还一种示意性实施方式中，导电体为可导电的液态金属。
在磁共振成像系统的射频线圈的还一种示意性实施方式中，射频线圈设置有数个线圈单元和数个PCB板。PCB板的数量与失谐电路和阻抗匹配电路的总数一致。数个失谐电路和数个阻抗匹配电路一一对应地设置于数个PCB板。以利于提高射频线圈整体的柔顺性。
在磁共振成像系统的射频线圈的还一种示意性实施方式中，射频线圈设置有数个线圈单元和至少两个PCB板。至少其中一个PCB板上设置有一个线圈单元的失谐电路或阻抗匹配电路和另一个线圈单元的失谐电路或阻抗匹配电路。以利于适当地降低加工成本。
在磁共振成像系统的射频线圈的还一种示意性实施方式中，主体呈扁平状。液态导线埋设于主体内。主体具有数个沿其厚度方向贯通的安装孔，安装孔的数量与PCB板的数量一致。PCB板一一对应地设置于安装孔。射频线圈还包括与数个安装孔一一对应的数个保护壳组件。各保护壳组件包括一个上壳体和一个下壳体。上壳体沿主体的厚度方向盖设于安装孔的一侧。下壳体沿主体的厚度方向盖设于安装孔的另一侧。该结构利于在使用过程中保护PCB板。
在磁共振成像系统的射频线圈的还一种示意性实施方式中，上壳体和下壳体均为圆形。以避免尖角结构在使用过程中对柔性的主体的破坏。
在磁共振成像系统的射频线圈的还一种示意性实施方式中，主体由柔顺弹性纺织面料和/或弹性有机高分子材料制成。以使主体具有较好的柔性。
在磁共振成像系统的射频线圈的还一种示意性实施方式中，主体还设置有数个沿其厚度方向贯通的透气孔。借此可提高透气性，增加舒适度。
在磁共振成像系统的射频线圈的还一种示意性实施方式中，射频线圈还包括一个接头，其用于连接磁共振成像系统的控制系统。接头设置于主体且连接线圈单元。
在磁共振成像系统的射频线圈的还一种示意性实施方式中，液态导线形成于液态金属PCB上。
本发明还提供了一种磁共振成像系统，其包括一个上述的射频线圈。该磁共振成像系统的射频线圈采用了柔性的主体和柔性的液态导线，此外还将一个线圈单元的失谐电路和阻抗匹配电路分别设置于两个PCB板，以利于通过PCB板的分布式设置实现单个PCB板的小型化，借此提高射频线圈整体的柔顺性，使射频线圈具有更佳的弯曲性，能够更紧密地贴合待测体。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1为磁共振成像系统的射频线圈的一种示意性实施方式的结构示意图。
图2为用于说明图1所示的射频线圈的线圈单元的结构示意图。
图3为液态导线的局部剖视图。
图4为沿图1中Ⅲ-Ⅲ的剖视图。
图5为图1所示的磁共振成像系统的射频线圈的立体图。
图6为磁共振成像系统的射频线圈的另一种示意性实施方式的结构示意图。
图7为用于说明图6所示的射频线圈的线圈单元的结构示意图。
图8为用于说明磁共振成像系统的射频线圈的再一种示意性实施方式的线圈单元的结构示意图。
图9为磁共振成像系统的射频线圈的还一种示意性实施方式的结构示意图。
标号说明
10 主体
11 安装孔
13 透气孔
20 线圈单元
21 液态导线
211 导管
212 导电体
213 导电端子
31 PCB板
40 保护壳组件
41 上壳体
42 下壳体
50 接头
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。
图1为磁共振成像系统的射频线圈的一种示意性实施方式的结构示意图。如图1所示，磁共振成像系统的射频线圈包括一个柔性的主体10、两个保护壳组件40和一个接头50，以及隐藏于主体10和保护壳组件40内的一个线圈单元20和两个PCB板31。线圈单元20和PCB板31隐藏于主体10和保护壳组件40内，因此在图1中不可见。主体10例如由柔顺弹性纺织面料和/或弹性有机高分子材料制成，可使主体10具有较好的柔性，但不限于此。弹性有机高分子材料例如可以是软质发泡塑料材料。
图2为用于说明图1所示的射频线圈的线圈单元的结构示意图。图2即在图1基础上去掉主体10和保护壳组件40的结构的示意图。如图2所示，线圈单元20包括两个柔性的液态导线21、一个失谐电路和一个阻抗匹配电路。失谐电路和阻抗匹配电路分别设置于两个PCB板31。在本示意性实施方式中，失谐电路设置于图中左侧的PCB板31，阻抗匹配电路设置于图中右侧的PCB板31，但不限于此。失谐电路连接各液态导线21的一端。阻抗匹配电路连接各液态导线21的另一端。失谐电路能够为线圈单元20提供失谐功能，阻抗匹配电路能够将线圈单元20的阻抗匹配到一个特定值(该值通常设置为50欧姆)。
图3为液态导线的局部剖视图。如图3所示，在本示意性实施方式中，液态导线21包括一个柔性的导管211、一个液体状的导电体212和两个导电端子213。导电体212连续地灌注于导管211内。两个导电端子213分别连接导管211的两端且可导电地接触导电体212。液态导线21通过导电端子213连接失谐电路和阻抗匹配电路。在本示意性实施方式中，导电体212为可导电的液态金属，尤其是非磁性且可导电的液态金属。液态金属是熔点不超过铝熔融温度(660.37℃)的十七种金属的总称。这十七种金属分别是汞、铯、镓、铷、钾、钠、铟、锂、锡、铋、铊、镉、铅、锌、锑、镁、铝。另外，还有许多合金以及上述金属的合金在室温甚至在更低的温度时也为液态。液态金属本身具有很好的导电性，并且在常温下处于液体状态，通常以镓金属或者镓基合金，以及含有铟的伍德合金为主。该液态导线21结构简单，加工成本低。但不限于此，在其他示意性实施方式中，液态导线21例如可以是形成于液态金属PCB上，即将液体状的导电体通过打印或丝网印刷的方式在弹性薄膜基体(有机高分子材料)上形成所需形状的导电线路，再覆以弹性薄膜保护层。
图4为沿图1中Ⅲ-Ⅲ的剖视图，图5为图1所示的磁共振成像系统的射频线圈的立体图。如图4和图5所示主体10呈扁平状。如图4所示，液态导线21埋设于主体10内。主体10具有两个沿其厚度方向贯通的安装孔11(图4中仅可见其中一个)。PCB板31一一对应地设置于安装孔11，即各安装孔11内设置有一个PCB板31。两个保护壳组件40与两个安装孔11一一对应。各保护壳组件40包括一个上壳体41和一个下壳体42。上壳体41沿主体10的厚度方向盖设于安装孔11的一侧。下壳体42沿主体10的厚度方向盖设于安装孔11的另一侧。该结构利于在使用过程中保护PCB板。但不限于此，在其他示意性实施方式中，可以不设置安装孔和保护壳组件，而将PCB板31也埋设于主体10内。
如图1和图2所示，接头50用于连接磁共振成像系统的控制系统，以传输射频信号和控制信号。接头50设置于主体10且连接线圈单元20。但不限于此，在其他示意性实施方式中，射频线圈也可以不设置接头50，而是通过无线传输的方式实现与磁共振成像系统的控制系统的连接。
本示意性实施方式的磁共振成像系统的射频线圈，采用了柔性的主体10和柔性的液态导线21，此外还将一个线圈单元20的失谐电路和阻抗匹配电路分别设置于两个PCB板，借此可利于通过PCB板的分布式设置实现单个PCB板的小型化，借此提高射频线圈整体的柔顺性，使射频线圈具有更佳的弯曲性，能够更紧密地贴合待测体。
在示意性实施方式中，导管211具有弹性，其能够伸长和缩短。在导管211伸长和缩短的过程中，导电体212能够保持连续且可导电的状态。借此可配合使用有弹性的主体10制成整体可拉伸的射频线圈，以提高贴合度和对待测体形状的适应性。
在示意性实施方式中，上壳体41和下壳体42均为圆形。由于上壳体41和下壳体42由相对较硬的材料制成，将其设置为圆形可避免尖角结构在使用过程中对柔性的主体10的破坏。
在射频线圈的其他示意性实施方式中，射频线圈可根据需要设置数个线圈单元20，其数量可根据需要调整，例如图6中显示的磁共振成像系统的射频线圈的另一种示意性实施方式。图6所示的射频线圈与图1所示的射频线圈相同或相似之处在此不再赘述，与之不同之处如下所述。图7为用于说明图6所示的射频线圈的线圈单元的结构示意图。如图6和图7所示，射频线圈设置有四个线圈单元20和五个PCB板31(每个保护壳组件40下隐藏有一个PCB板31)，并相应地在主体10上设置有五个安装孔11及设置有五个保护壳组件40。如图7所示，最左侧的PCB板31上设置有最左侧线圈单元20的失谐电路，最右侧的PCB板31上设置有最右侧线圈单元20的失谐电路，最上侧的PCB板31上设置有中间两个线圈单元20的失谐电路，最下侧左边的PCB板31上设置有左侧两个线圈单元20的阻抗匹配电路，最下侧右边的PCB板31上设置有右侧两个线圈单元20的阻抗匹配电路。接头50分别连接各线圈单元20。在本示意性实施方式中，通过采用将一个线圈单元20的失谐电路或阻抗匹配电路和另一个线圈单元20的失谐电路或阻抗匹配电路设置于同一个PCB板31的方式，可适当地降低加工成本。优选地，将两个相同性质的电路设置于一个PCB板31，例如将两个线圈单元20的失谐电路设置于一个PCB板31，或将两个线圈单元20的阻抗匹配电路设置于一个PCB板31，借此利于进一步降低加工成本。
但不限于此，图8中显示了当具有数个线圈单元20(图中以四个线圈单元20为例)时的另一种实施方式，在本示意性实施方式中，PCB板31的数量与失谐电路和阻抗匹配电路的总数一致。数个失谐电路和数个阻抗匹配电路一一对应地设置于数个PCB板31。即一个PCB板31上仅设置一个失谐电路或一个阻抗匹配电路。这样可尽可能地实现PCB板的小型化，利于提高射频线圈整体的柔顺性。
图9为磁共振成像系统的射频线圈的还一种示意性实施方式的结构示意图。本示意性实施方式的射频线圈与图6所示的射频线圈相同或相似之处在此不再赘述，与之不同之处如下所述。如图9所示，本示意性实施方式的射频线圈的主体10还设置有数个沿其厚度方向贯通的透气孔13。借此可提高透气性，增加舒适度。
本发明还提供了一种磁共振成像系统，在其一种示意性实施方式中，磁共振成像系统包括上述任意一个示意性实施方式的射频线圈。该射频线圈采用了柔性的主体10和柔性的液态导线21，此外还将一个线圈单元20的失谐电路和阻抗匹配电路分别设置于两个PCB板，以利于通过PCB板的分布式设置实现单个PCB板的小型化，借此提高射频线圈整体的柔顺性，使射频线圈具有更佳的弯曲性，能够更紧密地贴合待测体。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.磁共振成像系统的射频线圈，其特征在于，包括：
一个柔性的主体(10)；
一个线圈单元(20)，其设置于所述主体(10)，所述线圈单元(20)包括：
两个柔性的液态导线(21)，
一个失谐电路，其连接各所述液态导线(21)的一端，和
一个阻抗匹配电路，其连接各所述液态导线(21)的另一端；以及
两个PCB板(31)，所述失谐电路和所述阻抗匹配电路分别设置于两个所述PCB板(31)。
2.如权利要求1所述的射频线圈，其特征在于，所述液态导线(21)包括：
一个柔性的导管(211)；
一个液体状的导电体(212)，其连续地灌注于所述导管(211)内；和
两个导电端子(213)，其分别连接所述导管(211)的两端且可导电地接触所述导电体(212)，所述液态导线(21)通过所述导电端子(213)连接所述失谐电路和所述阻抗匹配电路。
3.如权利要求2所述的射频线圈，其特征在于，所述导管(211)具有弹性，其能够伸长和缩短；在所述导管(211)伸长和缩短的过程中，所述导电体(212)能够保持连续且可导电的状态。
4.如权利要求2所述的射频线圈，其特征在于，所述导电体(212)为可导电的液态金属。
5.如权利要求1所述的射频线圈，其特征在于，所述的射频线圈设置有数个所述线圈单元(20)和数个所述PCB板(31)，数个所述失谐电路和数个所述阻抗匹配电路一一对应地设置于数个所述PCB板(31)。
6.如权利要求1所述的射频线圈，其特征在于，所述的射频线圈设置有数个所述线圈单元(20)和至少两个所述PCB板(31)；至少其中一个所述PCB板(31)上设置有一个所述线圈单元(20)的所述失谐电路或所述阻抗匹配电路和另一个所述线圈单元(20)的所述失谐电路或所述阻抗匹配电路。
7.如权利要求1所述的射频线圈，其特征在于，所述主体(10)呈扁平状，所述液态导线(21)埋设于所述主体(10)内，所述主体(10)具有数个沿其厚度方向贯通的安装孔(11)，所述安装孔(11)的数量与所述PCB板(31)的数量一致，所述PCB板(31)一一对应地设置于所述安装孔(11)；所述的射频线圈还包括与数个所述安装孔(11)一一对应的数个保护壳组件(40)，各所述保护壳组件(40)包括：
一个上壳体(41)，其沿所述主体(10)的厚度方向盖设于所述安装孔(11)的一侧；和
一个下壳体(42)，其沿所述主体(10)的厚度方向盖设于所述安装孔(11)的另一侧。
8.如权利要求7所述的射频线圈，其特征在于，所述上壳体(41)和所述下壳体(42)均为圆形。
9.如权利要求1所述的射频线圈，其特征在于，所述主体(10)由柔顺弹性纺织面料和/或弹性有机高分子材料制成。
10.如权利要求1所述的射频线圈，其特征在于，所述主体(10)还设置有数个沿其厚度方向贯通的透气孔(13)。
11.如权利要求1所述的射频线圈，其特征在于，所述的射频线圈还包括一个接头(50)，其用于连接所述磁共振成像系统的控制系统，所述接头(50)设置于所述主体(10)且连接所述线圈单元(20)。
12.如权利要求1所述的射频线圈，其特征在于，液态导线(21)形成于液态金属PCB上。
13.磁共振成像系统，其特征在于，包括一个如权利要求1至12中任一项所述的射频线圈。
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