CN116520224B - 一种用于磁共振成像的螺线管正交线圈 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种用于磁共振成像的螺线管正交线圈，包括：结构相同的第一、第二线圈单元，所述第一、所述第二线圈单元均设置为侧面镂空的第一类圆筒结构，所述第一、所述第二线圈单元相互嵌套形成侧面镂空的第二类圆筒结构，所述第一、所述第二线圈单元上还分别设置有一激励端口。所述第一线圈单元包括若干第一铜带、若干第二铜带和一第三铜带，任意相邻的两条所述第一铜带间隔平行且具有两端，其相同端位于同侧，任意相邻的两条所述第一铜带间连接一条所述第二铜带，所述第二铜带连接所述第一铜带不同端，所述第三铜带两端分别连接两条所述第一铜带上处于空闲状态两端。本申请的线圈结构紧凑，占用小，维护便捷；图像均匀且信噪比好。
Description
技术领域
本发明涉及医学诊断用的核磁共振技术领域，具体涉及一种用于磁共振成像的螺线管正交线圈。
背景技术
射频线圈作为磁共振成像信号发射和收集的前端，在硬件方面，磁体场强和线圈通道数量确定的前提下，射频线圈铜带绕制电路结构设计直接影响图像的信噪比和均匀性，同时好的线圈电路结构的设计直接对后期线圈壳体的设计应用提供了便捷性。
目前线圈技术上常见的正交设计类型主要有“鸟笼式”、“螺线管+鞍形结构”、“鞍形+鞍形结构”。“鸟笼式”正交线圈为早期磁共振成像常见的正交线圈设计类型，其特点是均匀性好但信噪比差，“螺线管+鞍形结构”和“鞍形+鞍形结构”的正交线圈，它们是当前低场磁共振系统正交线圈设计的主流，其图像信噪比和均匀性在临床上都有不错的表现。但是这种结构的正交线圈一直存在2个单元通道信噪比不均衡，尤其是在冠状和矢状方向的图像均匀性会随着被扫描部位体积的增大，图像前后和上下方向存在发暗的趋势，特别是该设计用于婴幼儿头部颅脑扫描时，缺点会更明显。
为了解决这一不足，现有技术中常用的方法是在保持口径不变的前提下增大线圈径向长度。但是由于尺寸增大，信噪比会下降，并且由于婴儿脖颈长度与颅脑中心位置的关系(距离较短)，导致该设计在临床的应用适用性上受限。在工程结构上，结构配合程度低，占用空间大，维护困难；在临床诊断上，在临床诊断上，成像清晰程度、图像均匀程度和图像信噪比有待提高。
发明内容
本发明提供一种用于磁共振成像的螺线管正交线圈，装置内设置有两个在布线回路上相互独立的线圈单元，两个线圈单元正交排列，在工程结构上，本申请结构紧凑、配合程度高，占用空间小，维护更加便捷；在临床诊断上，成像更加清晰、图像更加均匀、图像信噪比好。
为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种用于磁共振成像的螺线管正交线圈，包括：结构相同的第一线圈单元和第二线圈单元，所述第一线圈单元和所述第二线圈单元均设置为侧面镂空的第一类圆筒结构，并且所述第一线圈单元交叉嵌套于所述第二线圈单元内形成侧面镂空的第二类圆筒结构；所述第一线圈单元和所述第二线圈单元上还分别设置有一用于电路连通的激励端口；
所述第一线圈单元包括若干第一铜带、若干第二铜带和一第三铜带；其中，所述第一铜带呈弧形，若干所述第一铜带沿平行于所述第一类圆筒结构中心轴线方向相互平行对应且间隔排列；
定义所述第一铜带的两端分别为第一端和第二端，且间隔排列的若干所述第一铜带位于同侧的铜带末端均为相同端；
则任意相邻的两条所述第一铜带间连接一条所述第二铜带，所述第二铜带一端连接于所述第一铜带的第一端、另一端连接于相邻所述第一铜带的第二端，并且任意相邻两条所述第二铜带平行；间隔排列的若干所述第一铜带中位于所述第一类圆筒结构两端的两条所述第一铜带间连接一条所述第三铜带以形成闭合回路，所述第三铜带的两端分别连接两条所述第一铜带上处于空闲状态的第一端和第二端，并且所述第三铜带与所述第二铜带交叉；
所述第一类圆筒结构中所述第三铜带与所述第二铜带非短路接触，所述第二类圆筒结构中所述第二线圈单元的所述第一铜带与所述第一线圈单元的所述第一铜带在交叉处非短路接触。
进一步的，定义所述第二类圆筒结构中所述第二线圈单元的所述第一铜带与所述第一线圈单元的所述第一铜带的交叉位置为线圈交叉单元，则所述线圈交叉单元内两条所述第一铜带非短路接触的方式为连接件连接。
进一步的，所述连接件连接包括跳线连接和连接器连接。
进一步的，所述连接器连接包括卡口连接和插拔连接。
进一步的，所述线圈交叉单元内两条所述第一铜带的夹角为90°。
进一步的，所述第一线圈单元与所述第二线圈单元的所述第一铜带的数量均大于或等于2。
进一步的，所述第一线圈单元与所述第二线圈单元的所述第二铜带的数量均大于或等于1。
进一步的，所述激励端口位于所述第一铜带上。
有益效果：
由以上技术方案可知，本发明的技术方案提供了一种用于磁共振成像的螺线管正交线圈，线圈内设置有两个在布线回路上相互独立的线圈单元，两个线圈单元为螺线管状且正交排列。在工程结构上，本申请结构紧凑，占用空间小，维护更加便捷，在此基础上根据临床对扫描部位的需求设计尺寸更加灵活。在临床诊断上，本申请结构紧凑使扫描部位与线圈的填充度更加匹配，从而有利于提高图像信噪比使图像更加清晰；由于螺线管线圈接收信号的效率优于鞍型效率，所以本发明的螺线管正交线圈装置图像信噪比更好；由于螺线管线圈均匀性优于鞍型，所以本发明的螺线管正交线圈均匀性更好；由于紧凑的结构，临床诊断上需要对线圈进行更换等操作时更加迅速便捷，提高医疗效率。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。
结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
附图不表示按照真实参照物比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
图1为本申请实施例中的一种用于磁共振成像的螺线管正交线圈的结构图；
图2为本申请实施例中的一种用于磁共振成像的螺线管正交线圈的第一线圈单元结构图；
图3为本申请实施例中的一种用于磁共振成像的螺线管正交线圈的第二线圈单元结构图；
图4为本申请实施例中的一种用于磁共振成像的螺线管正交线圈的正视图。
图中，各附图标记的含义如下：
第一铜带1；第一端101；第二端102；第二铜带2；第三铜带3；连接件4；激励端口5。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
目前线圈技术上常见的正交设计类型主要有“鸟笼式”、“螺线管+鞍形结构”、“鞍形+鞍形结构”。“鸟笼式”正交线圈特点是均匀性好但信噪比差，“螺线管+鞍形结构”和“鞍形+鞍形结构”正交线圈特点是图像信噪比和均匀性在临床上都有不错的表现，但是正交线圈存在2个单元通道信噪比不均衡，随着被扫描部位体积的增大，图像前后和上下方向存在发暗的趋势，特别是该设计用于婴幼儿头部颅脑扫描时，缺点会更明显。现有技术中常用的方法是在保持口径不变的前提下增大线圈径向长度。但是由于尺寸增大，信噪比会下降，并且由于婴儿脖颈长度与颅脑中心位置的关系(距离较短)，导致该设计在临床的应用适用性上受限。
鉴于此，本发明构思如图1所示的一种用于磁共振成像的螺线管正交线圈，包括：结构相同的第一线圈单元和第二线圈单元，所述第一线圈单元和所述第二线圈单元均设置为如图2所示的侧面镂空的第一类圆筒结构，并且所述第一线圈单元交叉嵌套于所述第二线圈单元内形成如图1所示侧面镂空的第二类圆筒结构。由于所述第一线圈单元与所述第二线圈单元结构相同，所述第一线圈单元内会产生垂直于第二线圈单元的射频场。
所述第一线圈单元包括若干第一铜带1、若干第二铜带2和一第三铜带3；其中，所述第一铜带1呈弧形，若干所述第一铜带1沿平行于所述第一类圆筒结构中心轴线方向相互平行对应且间隔排列。
定义所述第一铜带1的两端分别为第一端101和第二端102，且间隔排列的若干所述第一铜带1位于同侧的铜带末端均为相同端。则任意相邻的两条所述第一铜带1间连接一条所述第二铜带2，所述第二铜带2一端连接于所述第一铜带1的第一端101、另一端连接于相邻所述第一铜带1的第二端102，并且任意相邻两条所述第二铜带2平行；间隔排列的若干所述第一铜带1中位于所述第一类圆筒结构两端的两条所述第一铜带1间连接一条所述第三铜带3以形成闭合回路，所述第三铜带3的两端分别连接两条所述第一铜带1上处于空闲状态的第一端101和第二端102，并且所述第三铜带3与所述第二铜带2交叉。
所述第一线圈单元与所述第二线圈单元均为螺线管形，通过正交方式排列形成本实施例所述的用于磁共振成像的螺线管正交线圈，通过接收磁共振信号并提高射频磁场的均匀性及射频线圈的信噪比。传统“螺线管+鞍形”结构或者“鞍形+鞍形”结构的正交线圈会随着被扫描部位体积的增大而图像前后和上下方向有发暗的趋势，本申请所述的螺线管结构的正交线圈的单元通道信噪比均衡，图像成型也更均匀。特别是该设计用于婴幼儿头部颅脑扫描时，由于婴儿脖颈长度与颅脑中心位置的关系(距离较短)，提供了更清晰均匀的图像便于临床诊断。
在某些实施例中，由于人体头部大小、形状不一，线圈单元的尺寸和位置可以根据实际情况进行调整，用于获得更高质量的成像。当所述第一线圈单元与所述第二线圈单元的所述第一铜带1的数量大于或等于2，所述第二铜带2的数量相对应会产生增加，其数量也会大于1。通过增大线圈尺寸，进而适应不同人体头部大小于不同头部形状。
所述第一类圆筒结构中所述第三铜带3与所述第二铜带2非短路接触，所述第二类圆筒结构中所述第二线圈单元的所述第一铜带1与所述第一线圈单元的所述第一铜带1在交叉处非短路接触。在本实施例中，定义所述第二类圆筒结构中所述第二线圈单元的所述第一铜带1与所述第一线圈单元的所述第一铜带1的交叉位置为线圈交叉单元。所述第二线圈单元的所述第一铜带1与所述第一线圈单元的所述第一铜带1在所述线圈交叉单元相互交叉形成如图4所示的夹角，夹角为90°。所述线圈交叉单元内两条所述第一铜带1非短路接触的方式为连接件4连接，所述连接件4连接包括跳线连接和连接器连接。当将所述用于磁共振成像的螺线管正交线圈应用在一体式外壳时，所述连接件4可采用跳线进行连接；在将所述用于磁共振成像的螺线管正交线圈应用在分离式外壳时，所述连接件4可采用包括卡口连接、插拔连接中的一种连接器进行连接，在某些实施例中，当使用分离式外壳时，所述连接件4则采用的公母插件进行连接。
在本实施例中，所述第一线圈单元和所述第二线圈单元上还分别设置有一用于电路连通的激励端口5，所述激励端口5位于所述第一铜带1上。所述激励端口5用于连接调谐匹配电路，使得线圈单元回路完成调谐、匹配和去耦。通过所述激励端口5连接正交发射和正交接收的模块接口。在进行临床诊断时，将所述第一线圈单元与所述第二线圈单元分别在所述激励端口5接入调试控制模块，根据需求进行调试和匹配，实现线圈正交接收功能；或在此处接入收发调试模块，也可实现线圈的正交发射和正交接收功能。
本申请设计的用于磁共振成像的螺线管正交线圈由于螺线管线圈接收信号的效率优于鞍型效率，所以螺线管正交线圈装置图像信噪比更好，按照国标及实际使用测试，以T1-SE-AX为例，信噪比可达到175以上；在扫描条件、参数不变，当前临床上同尺寸两通道正交线圈扫描图像的信噪比在155以内。
本申请设计的用于磁共振成像的螺线管正交线圈由于螺线管线圈均匀性优于鞍型，所以螺线管正交线圈均匀性更好，按照国标及实际使用测试，利用所述磁共振成像的螺线管正交线圈进行扫描时，扫描的轴状位、矢状位和冠状位三个方向的图像均匀性可达到0.94以上；在扫描条件、参数不变，当前临床上同尺寸两通道正交线圈扫描图像的均匀性在0.86以内。
综上，本发明的技术方案提供的一种用于磁共振成像的螺线管正交线圈装置，通过装置内设置有两个在布线回路上相互独立的线圈单元，两个线圈单元正交排列并围合在装置表面，在工程结构和临床诊断上达到了有益效果。在工程结构上，本申请结构紧凑，占用空间小，维护更加便捷，在此基础上根据临床对扫描部位的需求设计尺寸更加灵活。在临床诊断上，本申请结构紧凑使扫描部位与线圈的填充度更加匹配，从而有利于提高图像信噪比使图像更加清晰；由于螺线管线圈接收信号的效率优于鞍型效率，所以本发明的螺线管正交线圈装置图像信噪比更好；由于螺线管线圈均匀性优于鞍型，所以本发明的螺线管正交线圈均匀性更好；由于紧凑的结构，临床诊断上需要对线圈进行更换等操作时更加迅速便捷，提高了医疗效率。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (8)
1.一种用于磁共振成像的螺线管正交线圈，其特征在于，包括：结构相同的第一线圈单元和第二线圈单元，所述第一线圈单元和所述第二线圈单元均设置为侧面镂空的第一类圆筒结构，并且所述第一线圈单元交叉嵌套于所述第二线圈单元内形成侧面镂空的第二类圆筒结构；所述第一线圈单元和所述第二线圈单元上还分别设置有一用于电路连通的激励端口(5)；
所述第一线圈单元包括若干第一铜带(1)、若干第二铜带(2)和一第三铜带(3)；其中，所述第一铜带(1)呈弧形，若干所述第一铜带(1)沿平行于所述第一类圆筒结构中心轴线方向相互平行对应且间隔排列；
定义所述第一铜带(1)的两端分别为第一端(101)和第二端(102)，且间隔排列的若干所述第一铜带(1)位于同侧的铜带末端均为相同端；
则任意相邻的两条所述第一铜带(1)间连接一条所述第二铜带(2)，所述第二铜带(2)一端连接于所述第一铜带(1)的第一端(101)、另一端连接于相邻所述第一铜带(1)的第二端(102)，并且任意相邻两条所述第二铜带(2)平行；间隔排列的若干所述第一铜带(1)中位于所述第一类圆筒结构两端的两条所述第一铜带(1)间连接一条所述第三铜带(3)以形成闭合回路，所述第三铜带(3)的两端分别连接两条所述第一铜带(1)上处于空闲状态的第一端(101)和第二端(102)，并且所述第三铜带(3)与所述第二铜带(2)交叉；
所述第一类圆筒结构中所述第三铜带(3)与所述第二铜带(2)非短路接触，所述第二类圆筒结构中所述第二线圈单元的所述第一铜带(1)与所述第一线圈单元的所述第一铜带(1)在交叉处非短路接触。
2.根据权利要求1所述的用于磁共振成像的螺线管正交线圈，其特征在于：定义所述第二类圆筒结构中所述第二线圈单元的所述第一铜带(1)与所述第一线圈单元的所述第一铜带(1)的交叉位置为线圈交叉单元，则所述线圈交叉单元内两条所述第一铜带(1)非短路接触的方式为连接件(4)连接。
3.根据权利要求2所述的用于磁共振成像的螺线管正交线圈，其特征在于：所述连接件(4)连接包括跳线连接和连接器连接。
4.根据权利要求3所述的用于磁共振成像的螺线管正交线圈，其特征在于：所述连接器连接包括卡口连接和插拔连接。
5.根据权利要求2所述的用于磁共振成像的螺线管正交线圈，其特征在于：所述线圈交叉单元内两条所述第一铜带(1)的夹角为90°。
6.根据权利要求1所述的用于磁共振成像的螺线管正交线圈，其特征在于：所述第一线圈单元与所述第二线圈单元的所述第一铜带(1)的数量均大于或等于2。
7.根据权利要求1所述的用于磁共振成像的螺线管正交线圈，其特征在于：所述第一线圈单元与所述第二线圈单元的所述第二铜带(2)的数量均大于或等于1。
8.根据权利要求1所述的用于磁共振成像的螺线管正交线圈，其特征在于：所述激励端口(5)位于所述第一铜带(1)上。
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