CN1357301A - 用于磁共振成像装置的线圈 - Google Patents

Abstract

为以简单的结构降低图形交叉部分的耦合电容由此获得具有更大的线圈值的高质量的断层图像,磁共振信号接收线圈包括一对第一和第二导体图形,在图形交叉部分上每个导体图形具有分支为3个部分导体图形的部分导体图形组。在图形交叉部分上彼此交叉的第一和第二部分导体图形组的每个面对的部分导体图形对彼此绝缘,第一和第二导体图形的部分导体图形的一端部超过交叉部分,通过弓形导体将每个端部一起连接到第二导体图形和第一导体图形的另端。通过导体条将该导体图形的开口端连接到信号输出口。

Description

用于磁共振成像装置的线圈

发明背景

本发明涉及一种用于至少形成两个回路的磁共振成像装置的线圈，更具体地说，本发明涉及一种通过降低在回路的交叉部分上的耦合电容能够改善接收线圈的耦合特性的磁共振成像装置的线圈。

已经设计出的磁共振成像装置通过接收线圈检测由核磁共振所产生的磁信号来实施成像过程。附图7所示为常规的鞍型接收线圈展开图。在附图7中，线圈101在右边和左边形成了一对环路线圈201和202，该环路线圈201和202串联连接。环路线圈201和202具有导体图形(Pattern)105和106，该导体图形105和106形成了环路导体图形107和图形交叉部分111。设置在导体图形106和导体图形107之间的是谐振电容C1，该谐振电容C1连接到电缆部分103以引出由线圈101所接收的信号。在谐振电容C1和电缆部分103之间设置有平衡/不平衡转换电路比如阻抗匹配电路和平衡不平衡变换器。

导体图形105和106在图形交叉部分111上彼此交叉。附图8所示为图形交叉部分111的详细结构。在附图8中，在彼此交叉的导体图形105和106中间设置玻璃-环氧树脂基片121，该玻璃-环氧树脂基片121是一种绝缘体。导体图形105和106彼此直角相交以降低它们的磁耦合。

基于这种结构，在图形交叉部分111上存在耦合电容C，如下式(1)所示以导体图形105和106的交叉面积S、玻璃-环氧树脂基片121的厚度d和玻璃-环氧树脂基片121的电介质常数ε表示该电容C：

           C＝εS/d                      ......(1)

导体图形105和106的宽度为D，公式(1)变换为下式(2)：

           C＝ε·(D×D)/d               ......(2)

将导体图形105和106宽度D设置得较大以降低线圈的电阻分量。因此，交叉面积S大。由于有限的设计空间和线圈101的成本将玻璃-环氧树脂基片121的厚度d设置得小。基于这一点，图形交叉部分111的耦合电容C相对于谐振电容C1是不可忽略的。

附图9所示为线圈101的等效电路图。这个等效电路图形成了并联谐振电路。通过谐振曲线表示这个等效电路的阻抗特性，如附图10所示，该谐振曲线在谐振频率fc上具有大的阻抗值。通常，线圈具有它的Q值，如下式(3)所示，该Q值以线圈的电感L、线圈的电阻分量r和谐振频率ω表示。

             Q＝ωL/r

              ＝fc/Δf                      ......(3)

通过在附图10的谐振曲线上设定峰值的3分贝带宽Δf，通过公式(3)计算该Q值。谐振频率fc与ω相关，即ω＝2πfc，如下式(4)所示，S/N因数(信噪比)与Q值相关，该S/N因数是指示由磁共振成像装置所产生的断层图像的质量的一个重要参数。

              S/N∝√(Q)                    ......(4)

如上文所述，电阻分量r随着耦合电容C的增加而增加，这将导致Q值降低，如公式(3)所示。如公式(4)所示，较小的线圈的Q值导致S/N因数降低，这导致断层图像的质量下降。即，图形交叉部分111的耦合电容C的增加降低了线圈101的Q值，造成了断层图像的质量降低的问题。

发明概述

因此，本发明的一个目的是提供一种用于磁共振成像装置的线圈，基于简单的结构设计该线圈以降低图形交叉部分111的耦合电容C从而不降低线圈101的Q值，由此产生高质量的断层图像。

为了实现上述目的，根据第一方面的磁共振成像装置的线圈在于形成了多个环路并具有绝缘的交叉部分的磁共振成像装置的线圈，其特征在于包括第一导体图形和第二导体图形，该第一导体图形形成了第一环路并且在交叉部分上它的一端分支为一组指定数量的第一部分导体图形，该第二导体图形形成了第二环路并且在交叉部分上它的一端分支为一组该指定数量的第二部分导体图形，进一步的特征在于在交叉部分上彼此交叉的第一和第二部分导体图形组的每个面对的部分导体图形对彼此绝缘，在相邻的第一部分导体图形和相邻的第二部分导体图形的端部超过交叉部分，通过导体将每个端部一起连接到第二导体图形和第一导体图形的另外的端部，所述导体与第二部分导体图形和第一部分导体图形分别间隔指定的距离或更大的距离。

基于如下的结构将根据第一方面的磁共振成像装置的线圈设计为降低交叉部分的耦合电容，在该结构中，每个形成为指定数量的分支的彼此交叉的第一和第二部分导体图形的每个面对的部分导体图形对在该交叉部分上彼此绝缘，每个第一和第二部分导体图形的端部超过交叉部分，通过导体将端部连接在一起，该导体与第二和第一部分导体图形分别间隔指定的距离或更大的距离。

根据第二方面的磁共振成像装置的线圈在于形成了多个环路并具有绝缘的交叉部分的磁共振成像装置的线圈，其特征在于包括第一导体图形和第二导体图形，该第一导体图形形成了第一环路并且在交叉部分上它的一端分支为数量为2的第一部分导体图形，该第二导体图形形成了第二环路并且在交叉部分上它的一端分支数量为2的第二部分导体图形，进一步的特征在于在交叉部分上彼此交叉的第一和第二部分导体图形组的每个面对的部分导体图形对彼此绝缘，第一部分导体图形和第二部分导体图形的端部超过交叉部分，通过导体将每个端部一起连接到第二导体图形和第一导体图形的另外的端面，该导体与第二部分导体图形和第一部分导体图形分别间隔预定的距离或更大的距离。

基于如下的结构将根据第二方面的磁共振成像装置的线圈设计为降低交叉部分的耦合电容，在该结构中，每个形成为2个分支的彼此交叉的第一和第二部分导体图形中的每个相对的部分导体图形对在该交叉部分上彼此绝缘并且每个第一和第二部分导体图形的端部超过交叉部分，并通过导体将端部一起连接到第二和第一导体图形的另外的端，该导体与第二和第一部分导体图形分别间隔预定的距离或更大的距离。

根据第三方面的磁共振成像装置的线圈的特征在于第一和第二部分导体图形彼此以直角相交。

基于这样的结构将根据第三方面的磁共振成像装置的线圈设计为降低交叉面积，由此减小交叉部分的耦合电容，在该结构中第一和第二部分导体图形彼此以直角相交。

根据第四方面的磁共振成像装置的线圈的特征在于部分导体图形实际上具有相等的宽度。

基于这样的结构将根据第四方面的磁共振成像装置的线圈设计为降低交叉面积，由此减小交叉部分的耦合电容，在该结构中部分导体图形实际上具有相等的宽度。

因此，根据第一方面的磁共振成像装置的线圈设计为使每个形成为指定数量的分支的第一和第二部分导体图形的面对的部分导体图形对在交叉部分上彼此绝缘，以及第一和第二部分导体图形的每个端部都超过交叉部分，通过导体将端部连接在一起，该导体与第二和第一部分导体图形间隔预定的距离或多大的距离，因此交叉部分的耦合电容降低了，由此该线圈具有较大的Q值，从而得到较高的S/N因数的高质量的磁共振成像装置断层图像。

根据第二方面的磁共振成像装置的线圈设计为使每个形成为2个分支的第一和第二部分导体图形的面对的部分导体图形对在交叉部分上彼此绝缘，以及第一和第二部分导体图形的每个端部都超过交叉部分，通过导体将该端部一起连接到第二和第一导体图形的另端，该导体与第二和第一部分导体图形间隔指定的距离或更大的距离，因此交叉部分的耦合电容降低了，由此该线圈具有较大的Q值，从而得到较高的S/N因数的高质量的磁共振成像装置断层图像。

根据第三方面的磁共振成像装置的线圈设计为使第一和第二部分导体图形在交叉部分上彼此以直角交叉，因此降低了交叉面积从而减小耦合电容，由此线圈的Q值更大，从而得到较高的S/N因数的高质量的磁共振成像装置断层图像。

根据第四方面的磁共振成像装置的线圈设计为使部分导体图形在交叉部分上实际具有相等的宽度，因此降低了交叉面积从而减小耦合电容，由此线圈的Q值更大，从而得到较高的S/N因数的高质量的磁共振成像装置断层图像。

通过下文对在附图中所示的本发明的优选实施例的详细描述将会清楚本发明的进一步目的和优点。

附图概述

附图1所示为应用基于本发明的实施例1的线圈的磁共振成像装置的的总体结构图。

附图2所示为本发明的实施例1的线圈的结构图。

附图3所示为在附图2中所示的线圈的结构的展开图。

附图4所示为在附图3中所示的图形的交叉部分的放大的透视图。

附图5所示为基于本发明的实施例2的线圈的结构的展开图。

附图6所示为在附图5中所示的图形交叉部分的放大的透视图。

附图7所示为常规线圈的结构的展开图。

附图8所示为在附图7中所示的图形交叉部分的放大的透视图。

附图9所示为在附图7中所示的线圈的等效电路图。

附图10所示为线圈的谐振特性图。

本发明的详细描述

下文结合附图详细地描述基于本发明的磁共振成像装置的线圈的优选实施例。(实施例1)下文解释本发明的实施例1。

附图1所示为磁共振成像装置的总体结构图。在附图1中，磁共振成像装置具有磁体部分100和床台部分200。放置在磁体部分100的中心的是患者身体102和线圈101。通过电缆部分103和连接器104将线圈101连接到磁体部分100的主体。患者身体102躺在线圈101的里面。

附图2所示为在附图1中所示的线圈101的详细结构图。附图2(a)所示为线圈101的外部视图，附图2(b)所示为线圈101的结构图。如附图2(a)所示，以布包覆的线圈101放在塑料壳体108上。壳体108与电缆部分103连接以连接到磁体部分100的主体，电缆部分103的端部连接到连接器104。

如附图2(b)所示线圈101是是一种鞍型接收线圈，它具有一对常规形式的环路线圈201和202，在右边和左边位置上该环路线圈201和202彼此面对着。常规的环路线圈201和202是在印刷的线路板上形成的导体图形107。如附图7所示，在图形交叉部分111上线圈101具有彼此交叉的环路线圈201和202。

附图3所示为基于本发明的实施例1并源自线圈101的线圈10的展开图。附图4所示为在附图3中所示的图形的交叉部分的放大的透视图。

在附图3中，环路线圈1和2串联连接，并在图形交叉部分11上彼此绝缘地交叉设置。环路线圈1和2具有形成环路的导体图形7a和7b。导体图形7b在图形交叉部分11上具有3个相等宽度的分支的部分导体图形组21，包括部分导体图形22至24。导体图形7a在图形交叉部分11上具有3个相等宽度的分支的部分导体图形组25，包括部分导体图形26至28。设置在导体图形7a和部分导体图形组25之间的是谐振电容器C1，该谐振电容器C1连接到电缆部分103以引出由线圈10所接收的信号。在谐振电容器C1和电缆部分103之间设置有平衡/不平衡转换电路比如阻抗匹配电路和平衡-不平衡变换器。

在相应的图形交叉点29至31上部分导体图形22至24与部分导体图形26至28以直角交叉。部分导体图形22至24的端部到达输出口40至42，如附图4所示，输出口40至42形成在玻璃-环氧树脂基片60中，且通过弓形导体53和54分别在22和23之间和23和24之间将它们连接在一起。通过导体条33将输出口40连接到形成在导体图形7a的另端上的连接端子47，该导体条33与玻璃-环氧树脂基片60间隔指定的距离。

类似地，部分导体图形26至28的端部到达输出口43至45，输出口43至45形成在玻璃-环氧树脂基片60中，通过弓形导体51和52分别在26和27之间和27和28之间将它们连接在一起。通过导体条32将输出口43连接到形成在导体图形7b的另一端上的连接端子46上，该导体条32与玻璃-环氧树脂基片60间隔指定的距离。

如附图4所示，部分导体图形组21和25分别印刷在玻璃-环氧树脂基片60的顶部表面和后部表面上。对于宽度为D的导体图形7a和7b，部分导体图形22至24和26至28的宽度为D/3。部分导体图形22至24和部分导体图形26至28在图形交叉点29至31上以直角彼此交叉。因此，每个图形交叉点29至31的交叉面积S以下式(5)表示。

            S＝D/3×D/3＝D×D/9           ......(5)

将交叉面积S代入公式(1)得到下式(6)。

         C＝ε·(D×D/d)/9             ......(6)

由于三个图形交叉点29至31的并联连接，总的耦合电容Ct以下式(6)表示。

         Ct＝ε(D×D/d)/3              ......(7)

因此，基于实施例1在图形交叉部分11上的耦合电容Ct减小为在附图7中所示的图形交叉部分111的耦合电容C的1/3。

虽然前述的实施例1设计为在图形交叉部分11上具有三个分支的部分导体图形，但是该分支的数量并不限于三，很显然通过增加分支的数量可以进一步减小耦合电容。虽然部分导体图形22至24和部分导体图形26至28在图形交叉点29至31上彼此以直角交叉，但是它们的垂直交叉并不是强制性的。然而，为使交叉面积小垂直交叉比较可取。虽然部分导体图形22至24和26至28具有相等的宽度，但是它们也可以具有不同的宽度。然而，为使总的交叉面积最小优选相等的宽度。

实施例1减小了在图形交叉部分11上的交叉面积，因此显著地降低了耦合电容，由此线圈10具有较大的Q值，由此抑制了磁共振成像的断层图像的质量下降。(实施例2)

接着，解释本发明的实施例2。与前述的实施例1相反，在实施例1中通过应用弓形导体51至54连接部分导体图形22至24和26至28的开口端，而实施例2设计为联接部分导体图形的端部并应用导体条将联接部分连接到导体图形7a和7b。

附图5所示为基于本发明的实施例2的线圈的结构的展开图。附图6所示为在附图5中所示的图形交叉部分的放大的透视图。实施例2的线圈20在图形交叉部分70的结构上不同于实施例1的图形交叉部分11，其余部分与实施例1相同。

在附图5中，环路线圈91和92串联连接并在图形交叉部分70上彼此绝缘地交叉设置。环路线圈91和92具有形成环路的导体图形7a和7b。在图形交叉部分70上导体图形7b具有相等宽度的两个分支的部分导体图形组71，包括部分导体图形73和74，在它们的端部上导体图形73和74再次联接在一起。在图形交叉部分70上导体图形7a具有相等宽度的两个分支的部分导体图形组72，包括部分导体图形75和76，在它们的端部上导体图形75和76再次联接在一起。

设置在导体图形7a和部分导体图形组72之间的是谐振电容器C1，该谐振电容器C1连接到电缆部分103以引出由线圈20所接收的信号。在谐振电容器C1和电缆部分103之间设置有平衡/不平衡转换电路比如阻抗匹配电路和平衡-不平衡变换器。

在相应的图形交叉点85至86上部分导体图形73至74与部分导体图形75至76以直角交叉。部分导体图形73至74的端部到达并连接到输出口77，该输出口77形成在部分导体图形75至76之间。通过导体条82将输出口77连接到形成在导体图形7a的另端上的连接端子80，该导体条82与玻璃-环氧树脂基片61间隔指定的距离。

类似地，在相应的图形交叉点85至86上部分导体图形75至76与部分导体图形73至74以直角交叉。部分导体图形75至76的端部到达并连接到输出口78，该输出口78形成在部分导体图形73至74之间。通过导体条81将输出口78连接到形成在导体图形7b的另一端上的连接端子79，该导体条81与玻璃-环氧树脂基片61间隔指定的距离。

如附图6所示，通过玻璃-环氧树脂基片将部分导体图形组71和72分别印刷在玻璃-环氧树脂基片61的顶部表面和后部表面上。对于宽度为D的导体图形7a和7b，部分导体图形73至76的宽度为D/2。部分导体图形73和74和部分导体图形75和76在图形交叉点85和86上彼此以直角交叉。

因此，每个图形交叉点85至86的交叉面积S以下式(8)表示。

         S＝D/2×D/2＝D×D/4           ......(8)

将交叉面积S代入公式(1)得到下式(9)。

         C＝ε·(D×D/d)/4             ......(9)

由于三个图形交叉点85至86的并联连接，总的耦合电容Cu以下式(10)表示。

            Cu＝ε(D×D/d)/2              ......(10)

因此，基于实施例2在图形交叉部分70上的耦合电容Cu减小为在附图7中所示的图形交叉部分111的耦合电容C的1/2。

虽然在前述的实施例2中部分导体图形73和74和部分导体图形75和76在图形交叉点85和86上彼此以直角交叉，但是它们的直角交叉并不是强制性的。然而，为使交叉面积较小优选直角交叉。虽然部分导体图形73至76具有相等的宽度，但是它们也可以具有不同的宽度。然而，为使总的交叉面积最小优选相等的宽度。

实施例2以简单的结构减小了在图形交叉部分11上的交叉面积，从而显著地降低了耦合电容，由此线圈20具有较大的Q值，由此抑制了磁共振成像的断层图像的质量下降。虽然实施例1和2都设计为通过应用导体条将输出口40，43，77和78连接另端47，46，80和79，但是也可以用导体图形替代导体条。

在不脱离本发明的精神范围的前提下可以构造出许多不同的实施例。应该理解的是本发明并不限于在说明书中所描述的特定的实施例，而是以所附加的权利要求来限定。

Claims (4)

1.一种磁共振成像装置的线圈，该线圈形成了多个环路并具有绝缘的交叉部分，包括：

第一导体图形，该第一导体图形形成了第一环路并且在所述交叉部分上它的一端分支为一组指定数量的第一部分导体图形；和

第二导体图形，该第二导体图形形成了第二环路并且在所述交叉部分上它的一端分支为一组所述指定数量的第二部分导体图形，

在所述交叉部分上彼此交叉的第一和第二部分导体图形组的每个面对的部分导体图形对彼此绝缘，相邻的第一部分导体图形和相邻的第二部分导体图形的端部超过所述交叉部分，通过导体将每个端部一起连接到第二导体图形和第一导体图形的另端，所述导体与第二部分导体图形和第一部分导体图形分别间隔指定的距离或更大的距离。

2.一种磁共振成像装置的线圈，该线圈形成了多个环路并具有绝缘的交叉部分，包括：

第一导体图形，该第一导体图形形成了第一环路并且在所述交叉部分上它的一端分支为数量为2个的第一部分导体图形；和

第二导体图形，该第二导体图形形成了第二环路并且在所述交叉部分上它的一端分支为数量为2个的第二部分导体图形，

在所述交叉部分上彼此交叉的第一和第二部分导体图形的每个面对的部分导体图形对彼此绝缘，且第一部分导体图形和第二部分导体图形的端部超过所述交叉部分，通过导体将每个端部一起连接到第二导体图形和第一导体图形的另端，所述导体与第二部分导体图形和第一部分导体图形分别间隔指定的距离或更大的距离。

3.根据权利要求1或2所述的磁共振成像装置的线圈，其中第一和第二部分导体图形彼此以直角交叉。

4.根据权利要求1或2所述的磁共振成像装置的线圈，其中部分导体图形实际具有相等的宽度。

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