CN1408318A

CN1408318A - 一种应用于磁共振成像系统的射频线圈装置和排放方法

Info

Publication number: CN1408318A
Application number: CN 01141131
Authority: CN
Inventors: 张弘
Original assignee: ANKE HIGH-TECH Co Ltd SHENZHEN CITY
Current assignee: Shenzhen RF Tech Co., Ltd.
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2003-04-09
Anticipated expiration: 2021-09-26
Also published as: CN1281183C

Abstract

本发明公开了一种应用于磁共振成像系统的射频线圈装置和所述的射频线圈装置中线圈的排放方法。本发明的技术方案不像现有的技术利用线圈内磁场，而是利用线圈外磁场。将若干环状条形线圈分为两组，两组线圈中各线圈平面依次叠置并有间隔；两组线圈分别构成的平面彼此也平行。各线圈间用串联的电容或线圈本身的电感耦合。通过调整线圈的尺寸和形状，可以获得很大的均匀区；同时对磁体形状没有限制；功率效率也很高。

Description

一种应用于磁共振成像系统的射频线圈装置和排放方法

技术领域

本发明涉及一种射频线圈装置，尤其是涉及一种应用于磁共振成像系统的射频线圈装置。

本发明还涉及一种射频线圈中线圈的排放方法，尤其是涉及一种应用于磁共振成像系统的射频线圈中线圈的排放方法。

背景技术

在现代的医疗技术中，磁共振成像系统是一种应用广泛而且效果明显的常见医疗设备，并且，有关磁共振成像系统的研究开发还在不断进行中。在磁共振成像系统中，都有一个射频线圈装置，由射频(RF)功率放大器驱动，用于在一个尽可能大的区域上产生均匀分布的一定强度的射频磁场。

因为上述的射频线圈装置的性能对磁共振成像系统的性能影响很大，所以射频线圈装置性能的好坏十分重要，而其性能的好坏主要在于两个指标：

1、均匀区，即达到射频磁场均匀分布要求的区域的大小，这个区域越大越好；

2、转换效率，即将射频发射机的发射功率转换为射频磁场磁能的效率，由于射频发射机价格比较昂贵，而且功率越大的射频发射机就越昂贵，如果具有较高的转换效率就不需要太大功率的射频发射机，可以降低成本。

对射频线圈装置本身来说，影响其性能的最主要因素是射频线圈装置的结构形式，目前普遍采用的是两种结构形式：

1、鞍形线圈，其总体外形类似于一个马鞍，故名鞍形线圈。它的优点在于线圈产生的磁场均匀性比较好，转换效率也比较高。不过，鞍形线圈对射频环境极其敏感，而且需要磁体对称，否则的话其均匀性和转换效率都会急剧的变差。这样就只能将磁共振成像系统做成较为封闭的圆筒状或者类似的形状，而这样的形状对患有忧郁症、幽闭症或者其它一些类似病症的患者是不适合的，会给他们产生严重的心理压力。

2、蝶形线圈，这种线圈的优点是可以做成分片式的结构，而且对磁体形状的要求也不高，但是蝶形线圈的均匀性非常不好，而且效率也比较低。

从以上的介绍可以知道，射频线圈中线圈的不同排放方式和线圈的形状对射频线圈性能的影响很大，怎么排放射频线圈中不同形状的线圈往往决定了射频线圈的性能优劣。

发明内容

本发明的目的是：提出一种射频线圈装置，能够兼顾各种磁体的形状，即对射频环境要求不高，而且均匀性和转换效率都比较高。

本发明的再一个目的是：提出一种磁共振成像系统的射频线圈中线圈的排放方法，使根据这种排放方法和具体形状的线圈构成的射频线圈能够兼顾各种磁体的形状，对射频环境要求不高，而且均匀性和转换效率都比较高，这样的话磁共振成像系统的性能较好，同时其成本又较低。

本发明的目的是这样实现的：一种应用于磁共振成像系统的射频线圈装置，包括一功率分配器或者一功率合成器，

并且，

上述的射频线圈装置还包括两组环状条形线圈；

其中上述的每组环状条形线圈都包括若干线圈，每组中各线圈平面依次叠置并有间隔；

上述的两组环状条形线圈分别构成的平面设置为平行。

同时，

上述的两组环状条形线圈中设置各线圈所在的平面平行。

上述的每组环状条形线圈中相邻线圈之间串联设置一电容，上述的电容用于进行电容耦合；上述的两组环状条形线圈中的每个线圈的绕制方向相同。

上述的每组环状条形线圈中的每个线圈之间设置为彼此断路。

上述的彼此断路的每个线圈上都设置一串联的电容，上述的电容用于使整个线圈装置调谐于工作频率，上述的各线圈利用本身的电感互相耦合。

上述的两组环状条形线圈各设置一骨架，用于支撑两组线圈中的各线圈。

上述的骨架由无磁绝缘材料制成。

一种应用于磁共振成像系统的射频线圈中线圈的排放方法，其步骤包括：

a)将若干环状条形线圈分成两组，两组中各线圈平面依次叠置并有间隔；

b)将所述的两组环状条形线圈分别构成的平面排放成彼此平行。

并且，

上述的步骤a)还包括：

c)将上述的两组环状条形线圈中各线圈平面排放成平行。

d)在上述的两组线圈中的各线圈之间串联设置一电容，同时使各线圈的绕制方向相同；上述的电容用于进行电容耦合。

上述的步骤a)还包括：

e)将上述的两组线圈中各线圈之间断路。

上述的步骤e)还包括：

f)在上述的各线圈上串联一电容，上述的电容用于使整个线圈装置调谐于工作频率，利用上述的各线圈本身的电感使上述的各线圈之间彼此耦合。

上述的方法还包括：

g)在上述的两组线圈中各设置一骨架，用于支撑各个线圈；上述的骨架由无磁绝缘材料制成。

采用了上述的技术方案，就可以实现本发明的目的。由于本发明的技术方案实际上是利用线圈环路外的磁场，即两个线圈或者两组线圈之间的磁场，当两个线圈在Z轴上成对对称排放使用时，两个线圈相邻边外侧的磁场Z方向上的均匀性得到极大的改善；当每个线圈的长宽比越大，X方向的磁场均匀性越好；同时，采用多对环状条形线圈，又可使Y轴方向的磁场均匀性变好。由此可见，通过对每组线圈具体尺寸和分布形状的调整，可以产生很大的均匀区。

同时，因为这两组环状条形线圈是成对使用的，再加上在射频环境下镜像电流对两组环状条形线圈产生的磁场的加强，使得线圈功率效率更高。

又因为对两组线圈之间连接电缆的长度及布线形态没有限制，使射频线圈装置的性能与磁体形状无关，即这种线圈装置对射频环境要求不高。

附图说明

下面结合附图详细描述本发明的较佳实施例，通过对本发明较佳实施例的详细描述，可以更加清楚的看出本发明的优点所在。

图1是现有的蝶形线圈的理论示意图；

图2是现有的鞍形线圈的理论示意图；

图3是本发明均匀性更好的理论说明示意图；

图4是本发明中各线圈通过电容耦合的示意图；

图5是本发明中各线圈通过本身电感耦合的示意图；

图6是本发明中线圈排放方法的步骤图。

具体实施方式

如图1，在蝶形线圈中，每一对线圈是在一个平面上轴对称排放的，其绕制方向是如图所示的同向，根据右手螺旋定理，两线圈所产生的磁力线方向正好相反，并在与线圈平面垂直的方向上产生一个磁场。这样的线圈排放方式对磁体形状的要求并不高，但是均匀性不好，通过计算还可以得知其功率效率也不高。

如图2，在鞍形线圈中，两个鞍形的线圈相对放置，线圈电流方向也是同向，于是两线圈产生的磁力线相对，由于两线圈相对放置，又比较封闭，其较封闭空间的内部的磁场均匀性比较好。但是这种线圈排放方式对射频环境和磁体形状的要求都比较高，而且由此制造的磁共振成像系统只能作成封闭的筒状。

如图3，将两个条形线圈放置在一个平面上，两个线圈的长边与X轴平行，短边与Z轴平行，而两个线圈所在平面的法线与Y轴平行。本发明利用的是两个线圈相邻的两个长边之间的磁场。改变线圈长边的长度，X轴方向的磁场均匀性会随着线圈长边长度的增加而不断变好。而Z轴方向在两个线圈之间的磁场，通过理论计算和实验验证，其均匀性也很好。至于Y轴方向的均匀性，如果顺着Y轴方向设置多对线圈，也会变好，并且线圈对数越多，均匀性越好。

如图4，各个线圈之间采用彼此所在平面互相平行的方式排放，各线圈之间彼此保持一定间隔，各线圈回路是串联的，并且相邻线圈之间还串联一电容10，电容10用于对各线圈进行电容耦合和均匀各线圈的电位。在一组线圈中，各线圈回路的绕制方向是相同的。最外端的两个线圈通过射频电缆连接到功率合成器或者功率分配器上。最后采用一由无磁绝缘材料制成的骨架，将每组环状条形线圈中的各线圈支撑固定起来。

如图5，首先将若干环状条形线圈分为两组，两组线圈中各线圈依次平行叠置并有间隔，再将两组环状条形线圈所分别构成的平面排放成平行。每组线圈的各线圈回路之间保持断路，每个线圈回路上还串联一电容12，各线圈的耦合是利用各线圈本身的电感进行的。最外端的两个线圈通过射频电缆连接到功率合成器或者功率分配器上。最后采用一由无磁绝缘材料制成的骨架，将每组环状条形线圈中的各线圈支撑固定起来。

在图3、图4和图5中，可以看出本发明实际是利用了线圈环路外的磁场，即两个或者两组线圈之间的磁场，因为两个或者两组线圈成对使用以及在射频环境下镜像电流对磁场的加强，使得射频线圈的功率效率更高；同时两个或者两组线圈之间连接电缆的长度及布线形态没有限制，使射频线圈装置的性能与磁体形状无关，也就是说本发明的射频线圈装置对射频环境要求不高。通过对每组线圈中各线圈尺寸和分步形状的调整，可以产生很大的均匀区。

如图6，首先是步骤s100，将若干环状条形线圈分为两组，并按一定间隔依次叠置各线圈；接着是步骤s102，由无磁绝缘材料制成二骨架用于支撑两组线圈中的各线圈；然后是步骤s104，将两组环状条形线圈分别构成的平面平行排放。

再接着是步骤s106，在每组线圈中的各线圈间串联一电容，并使线圈的绕制方向相同；最后是步骤s108，利用各线圈间串联的电容进行耦合。

步骤s104以后也可以是步骤s110，将每组线圈中的各线圈保持断路；下面是步骤s112，在每组线圈中的各线圈回路上串联一电容；最后是步骤s114，利用各线圈本身的电感耦合。

需要指出的是，在不脱离本发明实质的基础上，本领域的普通技术人员可以作出各种适当的变形或替换，但是，所有这些变形或者替换，都应当属于本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种应用于磁共振成像系统的射频线圈装置，包括一功率分配器或者一功率合成器，其特征是：所述的射频线圈装置还包括两组环状条形线圈；

其中所述的每组环状条形线圈都包括若干线圈，每组中各线圈平面依次叠置并有间隔；

所述的两组环状条形线圈分别构成的平面设置为平行。

2、根据权利要求1所述的一种应用于磁共振成像系统的射频线圈装置，其特征是：所述的两组环状条形线圈中设置各线圈所在的平面平行。

3、根据权利要求1所述的一种应用于磁共振成像系统的射频线圈装置，其特征是：所述的每组环状条形线圈中相邻线圈之间串联设置一电容，所述的电容用于进行电容耦合；所述的两组环状条形线圈中的每个线圈的绕制方向相同。

4、根据权利要求1所述的一种应用于磁共振成像系统的射频线圈装置，其特征是：所述的每组环状条形线圈中的每个线圈之间设置为彼此断路。

5、根据权利要求4所述的一种应用于磁共振成像系统的射频线圈装置，其特征是：所述的彼此断路的每个线圈上都设置一串联的电容，所述的电容用于使整个线圈装置调谐于工作频率，所述的各线圈利用本身的电感互相耦合。

6、根据权利要求1所述的一种应用于磁共振成像系统的射频线圈装置，其特征是：所述的两组环状条形线圈各设置一骨架，用于支撑两组线圈中的各线圈。

7、根据权利要求6所述的一种应用于磁共振成像系统的射频线圈装置，其特征是：所述的骨架由无磁绝缘材料制成。

8、一种应用于磁共振成像系统的射频线圈中线圈的排放方法，其步骤包括：

9、根据权利要求8所述的一种应用于磁共振成像系统的射频线圈装置中线圈的排放方法，其特征是：所述的步骤a)还包括：

c)将所述的两组环状条形线圈中各线圈平面排放成平行；

d)在所述的两组线圈中的各线圈之间串联设置一电容，同时使各线圈的绕制方向相同；所述的电容用于进行电容耦合。

10、根据权利要求8所述的一种应用于磁共振成像系统的射频线圈中线圈的排放方法，其特征是：所述的步骤a)还包括：

e)将所述的两组线圈中各线圈之间断路。

11、根据权利要求10所述的一种应用于磁共振成像系统的射频线圈中线圈的排放方法，其特征是：所述的步骤e)还包括：

f)在所述的各线圈上串联一电容，所述的电容用于使整个线圈装置调谐于工作频率，利用所述的各线圈本身的电感使所述的各线圈之间彼此耦合。

12、根据权利要求8所述的一种应用于磁共振成像系统的射频线圈中线圈的排放方法，其特征是：所述的方法还包括：

g)在所述的两组线圈中各设置一骨架，用于支撑各个线圈；所述的骨架由无磁绝缘材料制成。