CN209673975U - 磁共振线圈组件及磁共振系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种磁共振线圈及磁共振系统,包括:线圈壳体;信号发射装置,设置于所述线圈壳体内,用于向检测对象发射第一射频信号;磁共振接收线圈,设置于所述线圈壳体内,用于接收磁共振成像过程中产生的磁共振信号,还用于接收检测对象的心脏部位反射的第二射频信号并基于所述第二射频信号生成接收信号;信号传输装置。上述磁共振线圈组件及磁共振系统将用于检测心脏运动的部件集成到磁共振接收线圈上,降低了检测心脏运动的成本,简化了胸部磁共振扫描的工作流,同时检测心脏运动的部件不再需要使用长导线,有效避免了患者由于导线而发生烫伤的情况。
Description
技术领域
本实用新型涉及磁共振成像领域,特别是涉及一种磁共振线圈组件及磁共振系统。
背景技术
现代磁共振系统主要包含磁体,梯度线圈,射频线圈,接收链路几个子系统。由超导磁体产生一个均匀的静态磁场,通过射频发射线圈激发氢核自旋进动产生磁共振信号,利用梯度线圈对信号进行空间信息编码。由射频接收线圈采集上述磁共振信号,经过接收链路转换为数字信号,最终使用计算机重建得到磁共振图像。
射频接收线圈作为磁共振系统的一个重要组成部分,对磁共振系统图像质量具有决定性作用。目前广泛使用阵列式接收线圈,具有信噪比高,覆盖范围灵活,使用方便等特性。
在磁共振检查中,可能的误差源或产生伪影的原因是患者的运动。由于磁共振拍摄要求持续一定时间,所以最重要的是使患者在整个磁共振检查的运行过程中安静地平躺。在进行胸部区域的检查时,常因病人心脏大血管的搏动对磁共振图像造成影响,从而产生运动伪影,使图像清晰度受影响。
传统的磁共振成像针对胸部图像进行扫描时,为避免心脏大血管波动干扰胸部的磁共振成像,使磁共振成像产生伪影,一般采用心电门控技术使心脏血管运动产生的伪影减少。目前的心电门控技术主要是为了达到两个目的:(1) 去除心脏大血管的搏动伪影;(2)利用门控技术与快速成像技术相配合,可以获得心脏大血管生理功能等信息。临床上常用的心电门控技术主要有两种:(1) 心电门控(cardiac electrical gating)技术,实际上为回顾性门控技术;(2)心电触发(cardiac electrical triggering)技术,属于前瞻性门控技术。
用于MRI心电门控的心电图一般从4个电极获得,4个电极分别标有Ra、 Rl、La、Ll,分别代表右上肢、右下肢、左上肢、左下肢。电极可采用多种放置方法,在临床应用中可选择其中效果较好的一种。通过4个电极可以获得多个导联的心电图信号。心动周期的变化与心电活动相对应,心动周期可简单分为收缩期和舒张期。收缩期一般从R波的波峰开始,到T波末结束;舒张期一般从T波开始到R波的波峰结束。磁共振信号的采集一般是在舒张中后期,这个时段一般心脏运动相对静止。
心电门控技术往往是指回顾性心电门控,在整个心动周期中MR射频激发和信号采集都在进行,同时把心电信息融合到MR成像系统中,把每个心动周期中相似时相的MR信号用于重建一幅图像,明显减少了运动伪影。如果选择多时相重建,则整个心动周期的MR信号都可被利用,不同时相的MR信号用于重建不同时相的图像,如选择每个心动周期20时相,则可把每个层面在一个心动周期分为20幅图像来显示,利用电影形式可以观察整个心动周期中各房室收缩和舒张情况,并可用于计算射血分数等生理学指标。
而心电触发技术是指前瞻性心电门控技术,在R波波峰被探测后,经过一个延时,相当于进入心室舒张中期时刻,MR序列被触发启动,进行射频激发和信号采集,到下一次心室收缩前MR序列被暂停,这样基本保证在心室舒张中后期进行MR信号的采集,因为这个时期心脏运动相对静止,可以明显减少运动伪影。
传统的磁共振成像设备针对心脏进行扫描时,使用独立的检测心脏运动的部件进行检测。检测心脏运动的操作过程中需要操作人员将电极固定在患者胸部,需要耗费较长时间,同时由于电极会连着长导线,在高场中容易产生回路,感应RF脉冲,将患者烧伤,同时将线圈和检测心脏运动的部件分离,并且使用两套独立的数据传输系统,成本较高,工作流复杂。
实用新型内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种磁共振线圈组件及磁共振系统。
一种磁共振线圈组件,包括:
线圈壳体;
信号发射装置,用于向检测对象发射第一射频信号;
磁共振接收线圈,设置于所述线圈壳体内,用于接收所述检测对象激发的磁共振信号,还用于接收检测对象的心脏部位反射所述第一射频信号后得到的第二射频信号,并基于所述第二射频信号生成接收信号;
信号传输装置,所述信号传输装置与所述磁共振接收线圈连接,用于接收所述磁共振信号和所述接收信号并将所述磁共振信号和接收信号传输给后端控制器。
在其中一个实施例中,所述磁共振接收线圈包括多个线圈单元,所述多个线圈单元中的至少一个线圈单元用于接收检测对象的心脏部位反射所述第一射频信号后得到的第二射频信号,并基于所述第二射频信号生成接收信号。
在其中一个实施例中,所述磁共振接收线圈包括多个线圈单元和接收装置;
所述接收装置设置于所述线圈壳体内,与所述信号传输装置连接,所述接收装置用于接收所述第二射频信号并基于所述第二射频信号生成接收信号,并将所述接收信号传输给所述信号传输装置;
多个所述线圈单元沿平面排布,且所述多个线圈单元沿横向和纵向至少一个方向展开分布,用于接收磁共振成像过程中产生的磁共振信号,并将磁共振信号传输给信号传输装置。
在其中一个实施例中,所述接收装置包括接收机和接收天线,所述接收机与所述接收天线电连接;
所述接收天线用于接收所述第二射频信号,并将第二射频信号传输给所述接收机,所述接收机用于基于所述第二射频信号生成接收信号,并将所述接收信号传输给信号传输装置。
在其中一个实施例中,所述信号发射装置和所述接收装置组成收发一体式传感器,所述收发一体式传感器与所述磁共振接收线圈共用电路板,且所述收发一体式传感器设置在所述电路板的一侧。
在其中一个实施例中,所述接收机包括第一放大器,所述第一放大器与所述接收天线连接;所述第一放大器用于接收所述第二射频信号并放大,生成接收信号,并将所述接收信号传输给信号传输装置;
或者,所述接收机包括第一放大器、混频器和信号处理器,所述第一放大器、所述混频器和所述信号处理器依次连接,所述第一放大器与所述接收天线连接;所述第一放大器用于接收并放大所述第二射频信号,所述混频器用于将放大后的第二射频信号与所述第一射频信号混频,所述信号处理器用于将混频器传输的信号进行处理,得到反应心脏运动状态的接收信号,并将所述接收信号传输给信号传输装置。
在其中一个实施例中,所述信号发射装置包括发射机和发射天线,所述发射机与所述发射天线连接,且所述发射机和所述发射天线设置在所述线圈壳体的内部或外部;
所述发射机用于生成所述第一射频信号并将第一射频信号传输给所述发射天线,所述发射天线用于将所述第一射频信号发射给检测对象。
一种磁共振系统,包括:
超导磁体,环绕形成检测空间;
病床,用于支撑检测对象,并能相对于所述超导磁体运动以进入或移出所述检测空间;以及
磁共振线圈组件,包括磁共振接收线圈和信号发射装置,所述磁共振接收线圈用于接收所述检测对象激发的磁共振信号,所述信号发射装置用于向检测对象发射第一射频信号,所述第一射频信号被检测对象的心脏部位反射形成第二射频信号。
在其中一个实施例中,所述磁共振线圈组件还包括接收装置,用于接收所述第二射频信号,所述第一射频信号和/或第二射频信号的频率与所述磁共振系统的中心频率不同,且所述第二射频信号与所述第一射频信号经过处理能够得到心脏运动曲线。
在其中一个实施例中,所述磁共振接收线圈包括多个线圈单元,所述多个线圈单元形成阵列,所述信号发射装置和所述接收装置组成收发一体式传感器,且所述收发一体式传感器位于所述阵列一侧。
在其中一个实施例中,还包括机架,所述机架设置于所述超导磁体外围以包围所述超导磁体,所述显示器设置在所述机架上。
上述磁共振线圈组件及磁共振系统将用于检测心脏运动的部件集成到磁共振接收线圈上,并使用同一个数据传输系统,降低了检测心脏运动的成本,简化了胸部磁共振扫描的工作流,同时检测心脏运动的部件不再需要使用长导线,有效避免了患者由于导线而发生烫伤的情况。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的磁共振线圈组件的示意图;
图2为本实用新型一实施例的磁共振线圈组件解剖结构示意图;
图3为本实用新型一实施例的收发一体式传感器的结构示意图;
图4为本实用新型一实施例的第一射频信号的示意图;
图5为本实用新型另一实施例的磁共振线圈组件的示意图;
图6为本实用新型一实施例的信号传输装置的示意图;
图7为本实用新型一实施例的磁共振系统的结构示意图;
图8为本实用新型另一实施例的磁共振系统的结构示意图;
图9为本实用新型一实施例的心拍信号的示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
请参阅图1及图2,图1为本实用新型一实施例中的磁共振线圈组件的示意图,图2为本实用新型一实施例中的磁共振线圈组件解剖结构示意图。在本实施例中,所述磁共振线圈组件应用于磁共振成像扫描中的胸部成像,尤其是适用于对心脏成像。
所述磁共振线圈组件包括线圈壳体10、磁共振接收线圈11、信号发射装置以及信号传输装置13。其中,所述信号发射装置可设置于所述线圈壳体10内或者所述线圈壳体10外部,用于向检测对象发射第一射频信号;所述磁共振接收线圈11设置于所述线圈壳体10内,用于接收所述检测对象激发的磁共振信号,还用于接收检测对象的心脏部位反射所述第一射频信号后得到的第二射频信号,并基于所述第二射频信号生成接收信号;所述信号传输装置13与所述磁共振接收线圈11连接,用于接收所述磁共振信号和接收信号并将所述磁共振信号和接收信号传输给后端控制器。本实用新型实施例中,信号发射装置优选设置在线圈壳体10的内部,以利于磁共振线圈组件的集成小型化。
在一个实施例中,所述磁共振接收线圈11可包括多个线圈单元,且多个线圈单元中的一个或多个可作为接收装置,以接收检测对象的心脏部位反射所述第一射频信号后得到的第二射频信号。第二射频信号可与第一射频信号混频,生成接收信号,将所述接收信号与磁共振接收线圈11接收的磁共振信号通过信号传输装置13传送给后端控制器生成心拍信息用作采集门控。本实用新型实施例中,将磁共振接收线圈11的线圈单元既用于接收磁共振信号又用于接收第二射频信号,第二射频信号与第一射频信号的处理过程可设置在处理器后端,减少了线圈组件中元件的数量,提高了线圈单元的利用效率。
在其它实施例中,所述信号发射装置和线圈单元分别将第一射频信号和接收信号传送给后端控制器,由后端控制器将所述第一射频信号和接收信号做相关处理(例如混频处理等)得到心拍信号,该心拍信号用于采集门控。
可选地,信号传输装置13与磁共振接收线圈11之间的连接、接收装置与信号传输装置13之间的连接,可以是有线连接、焊锡焊接或者无线连接。有线连接可以是ADSL连接以及光纤连接、有线宽带连接等。无线连接可以是红外连接、蓝牙连接、无线电连接等。可以理解的,本实用新型实施例中所涉及的两种不同组件或模块的连接都可以上述无线、有线或者电路板焊接等方式进行连接。
示例性地,所述线圈壳体10的材料可选择聚乙烯、聚丙烯、聚酯、乙烯─醋酸乙烯酯共聚合物、聚对苯二甲酸丁酯、聚碳酸树脂、聚甲醛树脂、聚氨基甲酸乙酯、聚苯乙烯等中的一种或多种。可以理解的,线圈壳体10还可选择尼龙、棉布等柔性材料制作。示例性地,所述线圈壳体10优选柔性材料,可提高磁共振接收线圈11与患者的贴合度。
上述磁共振线圈组件将用于检测心脏运动的部件集成到磁共振接收线圈上,使用磁共振接收线圈代替接收装置,并使用同一个数据传输系统,降低了检测心脏运动的成本,简化了胸部磁共振扫描的工作流,同时检测心脏运动的部件不再需要使用长导线,有效避免了患者由于导线而发生烫伤的情况。
在一个实施例中,磁共振线圈组件包括线圈壳体10、磁共振接收线圈11、信号发射装置、接收装置以及信号传输装置13,其中信号发射装置、接收装置组成收发一体式传感器12。所述线圈壳体10可设置为硬质壳体,其包括第一表面和与所述第一表面相背的第二表面,如图1所示信号传输装置13可设置在第一表面或第二表面中的其中一个,其可包括陷波器、放大器、滤波器以及处理器等,这样可在扫描过程中更贴近对象的扫描部位,检测结果更精确;同时,可及时对信号传输装置13进行散热,以降低信号传输装置13对磁共振线圈组件的影响。当然,信号传输装置13还可设置在线圈壳体10内部。在其它实施例中,所述线圈壳体10可以为柔性材料,可提高所述磁共振接收线圈11与患者的贴合度。
示例性地,所述磁共振接收线圈11和收发一体式传感器12可设置于线圈壳体10内,磁共振接收线圈11用于接收采集磁共振成像过程中检测对象激发的磁共振信号;收发一体式传感器12的信号发射装置用于向检测对象发射第一射频信号,所述第一射频信号能够被所述对象的心脏部位反射。所述收发一体式传感器12的接收装置用于接收所述第二射频信号并基于所述第二射频信号生成接收信号,并将所述接收信号传输给后端控制器。
可以理解的,所述接收装置接收到所述第二射频信号后,通过与信号发射装置发射的第一射频信号进行相关数据处理,得到接收信号。接收信号可以是未与第一射频信号经过处理的,还可是已经与所述第一射频信号经过处理的。例如,该接收信号的变化状态与心脏部位运动的状态相一致,第二射频信号与向对象发射的第一射频信号经过数据处理得到的相位差反应心脏运动状态的心脏运动曲线。
当然,收发一体式传感器12还可设置在线圈壳体10的外部,以减小第一、第二射频信号穿过线圈壳体的损耗,即本实用新型实施例中,对于收发一体式传感器12的位置并不作具体限制。
在其他实施例中,所述信号传输装置13与磁共振接收线圈11以及收发一体式传感器12连接,用于将所述磁共振信号和接收信号传输给后端控制器。可以理解的,在其它实施例中,所述信号传输装置13与磁共振接收线圈11以及收发一体式传感器12可以采用其它方式连接。本实施例中,接收信号与第一射频信号的数据处理在系统后端执行,减小了磁共振线圈组件的数据处理量,有效避免了由于处理过程的增加而导致产生过热现象。
如图2所示,收发一体式传感器12与磁共振接收线圈11共同集成在电路板14,且磁共振接收线圈11、收发一体式传感器12、以及电路板14同时被线圈壳体10包裹,收发一体式传感器12可通过环氧结构胶、丙烯酸结构胶、有机硅结构胶等中的一种或多种粘合在电路板14上。
示例性地,所述磁共振接收线圈11与收发一体式传感器12可共用供电电源,可以理解的,所述磁共振接收线圈11与收发一体式传感器12也可对应设置独立的供电电源。在其它实施例中,所述线圈壳体10还可以包括其它器件。在其它实施例中,所述电路板14与磁共振接收线圈11可包括多个镂空的部分。
示例性地,磁共振接收线圈11为表面线圈,所述磁共振接收线圈11包括多个线圈单元,多个所述线圈单元沿平面排布,多个所述线圈单元沿横向和纵向至少一个方向展开分布,多个所述线圈单元两两之间分布方向的夹角可以为 0°到180°之间的任意值。在图2所示的实施例中,六个线圈单元沿横向和纵向两个方向展开分布。六个线圈单元分布成两行,且所有线圈单元存在于同一水平面上。在其它实施例中,线圈单元的数量可设置成6个、9个、12个或者更多个,可以分布成三行、四行,只需至少分布成两行即可,增加所述线圈单元的密度可以有效提高线圈覆盖范围的成像质量。
示例性地,相邻线圈之间可采用交叠去耦、电容去耦、电感去耦等一种或多种去耦方式。在本实施例中,如图2所示,相邻两个所述线圈单元之间有部分重叠,即相邻线圈单元之间采用交叠去耦方式。
示例性地,所述收发一体式传感器12可设置一个或多个。在本实施例中,收发一体式传感器12的数量设置为1个,且位于磁共振接收线圈11偏中心的一侧,具体设置在磁共振接收线圈11偏左端位置,该位置可对应人体心脏的生理部位。
请参阅图3,图3为本实用新型一实施例的信号发射装置与接收装置的结构示意图。在本实施例中,收发一体式传感器12包括信号发射装置和接收装置。具体地,所述信号发射装置包括发射机31和发射天线32,所述发射机31和所述发射天线32电连接。可以理解的,所述发射天线32可以为谐振天线或非谐振天线。在本实施例中,所述发射机31包括信号发生器311和第一放大器312,所述信号发生器311与所述第一放大器312电连接,所述信号发生器311用于生成第一射频信号,所述第一射频信号的频率可大于1GHz,通过第一放大器312 放大后经过发射天线32将所述第一射频信号发出。在其它实施例中,所述信号发生器311还可用于生成连续波参考信号,所述连续波参考信号可为线性调频连续波信号,具体信号频率与时间的变化参见图4所示。其中,横轴表示时间,纵轴表示频率,fc为中心频率,T为信号频率的重复周期,B为参考信号带宽。可以理解的,参考信号还可以是频率步进变化的连续波信号。需要说明的是,如图3所示,本申请实施例中的放大器312都包含一个滤波器,以提高发射信号或者接收信号的质量。
示例性地,所述接收装置包括接收机33和接收天线34,所述接收机33和接收天线34电连接。在本实施例中,所述接收机33包括第二放大器331、混频器332和信号处理器333。示例性地,所述接收天线34接收所述第二射频信号,通过所述第二放大器331放大后传输给所述混频器332,与所述第一射频信号混频,得到包含心脏距信号发射装置的距离及运动速度,后续通过信号处理器333 将相关信号提取得到接收信号,并通过所述信号传输装置13将所述接收信号传入后端控制器。
在其他实施例中,所述信号处理器333可独立于接收机33,而设置在后端处理器中,所述接收机33获得的第二射频信号经混频器处理后得到接收信号,所述接收信号与磁共振接收线圈接收的磁共振信号一同通过所述信号传输装置 13被发送至磁共振系统的后端处理器处理。
可选地,所述混频器332与所述信号处理器333可以独立于接收机33,而设置在后端处理器中,所述接收机33获得的第二射频信号经所述第二放大器331 放大后得到接收信号,所述接收信号与磁共振接收线圈接收的磁共振信号一同通过所述信号传输装置13被发送至磁共振系统的后端处理器处理。
在本实施例中,收发一体式传感器12的信号处理过程如下:
由发射机31在一个周期内发出的信号为:
其中,代表了射频信号频率变化的斜率,φ是射频信号的初始相位,t在是所谓的“快时间”,而对于射频信号来说,单个散射点(心脏)距离随时间变化的表达为R(τ),其中τ间为所谓的“慢时间”,因此散射点在R(τ)位置的回波即被所述对象的心脏部位反射的第二射频信号可表示为:
因此在混频后得到的混频信号sm(t)可表示为:
根据混频信号可以提取单个心拍信号随时间变化的频率fb:
请参阅图5,图5为本实用新型另一实施例的磁共振线圈组件的内部结构示意图。在本实施例中,所述磁共振线圈组件包括线圈壳体、信号发射装置12’和磁共振接收线圈11。示例性地,所述信号发射装置12’设置于所述线圈壳体内,用于向检测对象发射第一射频信号,所述第一射频信号能够被所述对象的心脏部位反射,所述磁共振接收线圈11设置于所述线圈壳体内,用于接收磁共振成像过程中产生的磁共振信号,还用于接收检测对象的心脏部位反射的第二射频信号,基于所述第二射频信号生成接收信号,并将所述磁共振信号和接收信号通过信号传输装置传输给后端控制器。可以理解的,第一射频信号与第二射频信号的频率可以相同,但是对应的相位不同。
示例性地,所述磁共振接收线圈11包括行列排布的六个线圈单元,信号发射装置12’设置在六个线圈单元组成的线圈阵列偏中心一侧位置。具体地,所述线圈单元的一个或多个可作为接收装置,用于接收检测对象的心脏部位反射的第二射频信号并将第二射频信号与第一射频信号混频,生成接收信号,将所述接收信号通过信号传输装置传送给后端控制器得到心拍信号用作采集门控。在其它实施例中,所述信号发射装置12’和线圈单元分别将第一射频信号和接收信号传送给后端控制器,由后端控制器将所述第一射频信号和接收信号做相关处理得到心拍信号用作采集门控,此时所述第一射频信号的频带不同于磁共振中心频率,该中心频率与磁体产生的主磁场相关,例如1.5T磁共振系统的中心频率约为64MHz,3.0T磁共振系统的中心频率约为128MHz,但第一射频信号频带仍在磁共振线圈单元接收频带范围内。线圈单元的工作频率通常可设置成与磁共振系统的中心频率相同,这样后端控制器通过不同的频率可区分接收信号和磁共振信号。
示例性地,所述信号发射装置12’与磁共振接收线圈11可共用供电电源。可以理解的,在其它实施例中,所述磁共振接收线圈11与信号发射装置12’可对应设置独立的供电电源。示例性地,所述信号发射装置12’与磁共振接收线圈 11可以共同集成在电路板上。示例性地,所述信号发射装置12’可通过环氧结构胶、丙烯酸结构胶、有机硅结构胶等中的一种或多种粘合在电路板上。
可以理解的,所述线圈单元可使用铜皮、弹性导体材料制作而成。在其它实施例中,所述线圈单元可以使用液体金属成型制作。
示例性地,所述线圈壳体10的材料可选择聚乙烯、聚丙烯、聚酯、乙烯─醋酸乙烯酯共聚合物、聚对苯二甲酸丁酯、聚碳酸树脂、聚甲醛树脂、聚氨基甲酸乙酯、聚苯乙烯等中的一种或多种。可以理解的,线圈壳体10还可选择尼龙、棉布等柔性材料制作。示例性地,所述线圈壳体10优选柔性材料,可提高磁共振接收线圈11及收发一体式传感器12与患者的贴合度。优选地,收发一体式传感器12可设置成相对磁共振接收线圈11更靠近患者心脏。
请参阅图6,图6为本实用新型一实施例的信号传输装置13的示意图。示例性地,所述信号传输装置13至少包括低噪声放大器131和滤波器132。具体地,所述磁共振接收线圈11将所述磁共振信号传送给所述低噪声放大器131,所述低噪声放大器131作为信号接收的第一级,其增益直接决定了链路的噪声系数,因此需要采用高增益的低噪声放大器131,所述滤波器132则避免不同频带之间信号互相干扰。所述磁共振信号经过低噪声放大器131和滤波器132处理后与所述接收信号共同传送给后端的控制器。
在其它实施例中,所述信号传输装置13至少包括低噪声放大器131。
示例性地,所输信号传输装置13的数量可以为1个也可以为多个。在本实施例中,所述信号传输装置13的数量为2个,以适应所述磁共振接收线圈11 内部线缆的走线。在其它实施例中,所述信号传输装置13的数量可以为多个,只需达到将所述接收信号和磁共振信号传送给后端控制器的效果即可。
在本实施例中,所述信号传输装置13通过无线传输方式将所述磁共振信号和接收信号传输给后端控制器。在其它实施例中,所述信号传输装置13可以通过光纤传输、无线传输中至少一种方式将所述磁共振信号和接收信号传输给后端控制器。示例性地,所述信号传输装置13设置于与所述第二表面,即设置于所述线圈壳体10远离人体的一面上。示例性地,所述磁共振信号与接收信号可通过频分复用、时分复用或者码分复用方式中的一种或多种进行传输。
可以理解的,本申请实施例的磁共振线圈组件仅以胸部扫描线圈为例说明,在其他实施例中,磁共振线圈组件还可设置成放置在病床上的脊柱线圈,用于检测对象的呼吸信号;还可设置成放置在病床上的头线圈,用于检测对象的头部运动等。
请参阅图7,图7为本实用新型一实施例的磁共振系统的示意图。
在本实施例中,所述磁共振系统包括扫描仪71、病床72以及上述磁共振线圈组件73,其中,扫描仪71用于对对象进行医学成像(执行扫描成像操作),病床72用于摆放被扫描对象,磁共振线圈组件73具体为局部接收线圈或者相控阵列线圈,扫描过程中放置在对象的身体表面。示例性地,病床72可沿着前后方向和左右方向延伸,前后方向为病床72长度方向,左右方向为病床72宽度方向,被扫描的对象可被置于病床72的表面随病床72沿前后方向或者左右方向移动或者上下方向移动。示例性地,扫描仪71可形成具有一定尺寸的孔腔,该孔腔的直径可大于或等于病床72在宽度方向的尺寸。可选地,被扫描的对象在支撑台上可以是仰卧体位、左侧卧体位、左侧卧体位、俯卧体位等。
本申请中的“支撑台”与“卧榻”、“扫描床”、“病床”、“支撑床”、“检查床”等表征支撑被扫描对象的结构可以表示相同的意思并可以进行替换。本申请中的“扫描设备”与“扫描仪”、“扫描系统”、“扫描装置”以及“图像扫描设备”、“成像设备”可以表示相同的意思并可以进行替换。被扫描的对象可表示人体、动物体或者水模模体以及其他生命体或非生命体。
在本实施例中,扫描仪71主要包括主磁体、梯度线圈、体线圈、谱仪系统以及控制器等。其中:主磁体是超导磁体,用于产生主磁体(B0场),主磁体环绕形成检测空间,且对象体内的水分子在主磁场中可形成拉莫尔频率(又称之为进动频率或者系统中心频率);所述病床72放置于所述检测空间内,并能承载对象相对于所述主磁体运动;梯度线圈包括X梯度线圈、Y梯度线圈和Z梯度线圈,分别产生用于生成相应空间编码信号的X方向梯度场、Y方向梯度场和Z方向梯度场,以对磁共振信号进行空间定位。其中,体线圈用于向对象发射射频脉冲信号,该射频脉冲信号能够激发对象体内的核自旋。可以理解的,体线圈还可具有接收功能,能够接收对象受激发出的自旋信号。可选地,体线圈或局部线圈的种类可以是鸟笼形线圈、螺线管形线圈、马鞍形线圈、亥姆霍兹线圈、阵列线圈、回路线圈等。
示例性地,所述扫描仪71外部设置有机架,所述机架为环形机架,环形机架内部分别包括主磁体、梯度线圈、体发射线圈(图中未示出),环形机架内侧的空间为检测空间,即:壳体、主磁体、梯度线圈和体线圈共同形成沿病床72 长度方向延伸的孔腔,该孔腔所包含的空间为检测空间,该检测空间为孔腔除去前端口部和后端口部之间的中间空间区域,该中间空间区域可设置在主磁体中心区域,主磁体中心区域的成像效果好于两侧的端口区域。
磁共振线圈组件73如前所述可包括磁共振接收线圈11、信号发射装置和接收装置;磁共振接收线圈11用于接收磁共振成像过程中产生的磁共振信号;信号发射装置用于向检测对象发射第一射频信号,所述射频信号能够被所述对象的心脏部位反射;接收装置用于接收所述第二射频信号(第二射频信号与第一射频信号的频率可相同,但相位不同),并基于所述第二射频信号生成接收信号,所述接收信号对应心脏部位运动的运动状态。
可选地,磁共振线圈组件73可设置为阵列线圈,且该阵列线圈可设置为4 通道模式、8通道模式、16通道模式、24通道模式或者32通道模式。示例性地,所述磁共振线圈组件73可活动设置在病床72表面或者对象的身体上。在一个实施例中,磁共振线圈组件73可放置在对象的胸部表面,并用绑带或者魔术贴与人体贴合,用于执行对象的心脏扫描。
示例性地,扫描仪71的机架上设置有显示器74,该显示器74与系统的控制器相连,用于显示磁共振系统的工作状态、对象信息以及供医师选择的协议等。可以理解的,显示器还可与扫描仪71通过有线或无线连接,以接收磁共振线圈组件73采集的磁共振信号与接收信号;或者,显示器与磁共振系统的控制器连接,以接收在控制器中处理得到的心脏运动曲线或信号。示例性地,磁共振系统的工作状态可以是正在执行的扫描序列、磁体运行的状态、梯度的运行状态、扫描时间、人体特定比吸收率等中的一种或多种,对象信息可以是对象的身高、体重、性别、待扫描部位以及对象的呼吸运动状态、心脏运动状态等中的一种或多种,供医师选择的协议可以以列表或者人形图的形式显示,或者以两种混合的形式显示。
显示器74可显示被扫描对象的身高、体重、年龄、成像部位、以及扫描设备的工作状态等。示例性地,所述显示器74的类型可以是阴极射线管(CRT) 显示器、液晶显示器(LCD)、有机发光显示器(OLED)、等离子显示器等中的一种或几种的组合。
请参阅图8,图8为本实用新型另一实施例的磁共振系统的示意图。
在本实施例中,所述磁共振系统包括扫描仪71、病床72以及上述磁共振线圈组件73,其中,扫描仪71用于对对象进行医学成像(执行扫描成像操作),病床72用于摆放被扫描对象,磁共振线圈组件73具体为局部接收线圈或者相控阵列线圈,扫描过程中放置在对象的身体表面。
示例性地,所述磁共振系统还包括设置在操作间的显示器74,该显示器74 与系统的控制器相连,用于显示磁共振系统的工作状态、对象信息以及供医师选择的协议等。可以理解的,显示器还可与扫描仪71通过有线或无线连接,以接收磁共振线圈组件73采集的磁共振信号与接收信号;或者,显示器与磁共振系统的控制器连接,以接收在控制器中处理得到的心脏运动信号。
请参阅图9,图9为本实用新型一实施例的心拍信号的示意图。示例性地,所述磁共振线圈组件73将所述接收信号传送给后端控制器,后端控制器对所述接收信号进行处理得到心拍信号,用于保证磁共振信号的采集处于心脏相对静止周期中。患者心拍周期包含有收缩期和舒张期,磁共振信号的采集一般在舒张期中后期,这段时间心脏运动一般会停止,在这个阶段采集磁共振信号可有限避免产生伪影。
心电门控技术包括回顾性心电门控和前瞻性心电门控。回顾性心电门控即是在整个心电周期中磁共振射频激发和信号采集都在进行,同时把心拍信息融合到磁共振成像系统中,把每个心动周期中相似时相的磁共振信号用于重建一幅图像,明显减少了运动伪影。如果选择多时相重建,则整个心动周期的磁共振信号都可被利用,不同时相的磁共振信号用于重建不同时相的图像,如选择每个心动周期20时相,则可把每个层面在一个心动周期分为20幅图像来显示,利用电影形式可以观察整个心动周期中各房室收缩和舒张情况,并可用于计算射血分数等生理学指标。而心电触发技术是指前瞻性心电门控技术,在R波波峰被探测后,经过一个延时,相当于进入心室舒张中期时刻,磁共振序列被触发启动,进行射频激发和信号采集,到下一次心室收缩前磁共振序列被暂停,这样基本保证在心室舒张中后期进行磁共振信号的采集,因为这个时期心脏运动相对静止,可以明显减少运动伪影。
上述磁共振线圈组件及磁共振系统将用于检测心脏运动的部件集成到磁共振接收线圈上,并使用同一个数据传输系统,降低了检测心脏运动的成本,简化了胸部磁共振扫描的工作流,同时检测心脏运动的部件不再需要使用长导线,有效避免了患者由于导线而发生烫伤的情况。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (12)
1.一种磁共振线圈组件,其特征在于,包括:
线圈壳体;
信号发射装置,用于向检测对象发射第一射频信号;
磁共振接收线圈,设置于所述线圈壳体内,用于接收所述检测对象激发的磁共振信号,还用于接收检测对象的心脏部位反射所述第一射频信号后得到的第二射频信号,并基于所述第二射频信号生成接收信号;
信号传输装置,所述信号传输装置与所述磁共振接收线圈连接,用于接收所述磁共振信号和所述接收信号并将所述磁共振信号和接收信号传输给后端控制器。
2.根据权利要求1所述的磁共振线圈组件,其特征在于,所述磁共振接收线圈包括多个线圈单元,所述多个线圈单元中的至少一个线圈单元用于接收检测对象的心脏部位反射所述第一射频信号后得到的第二射频信号,并基于所述第二射频信号生成接收信号。
3.根据权利要求1所述的磁共振线圈组件,其特征在于,所述磁共振接收线圈包括多个线圈单元和接收装置;
所述接收装置设置于所述线圈壳体内,与所述信号传输装置连接,所述接收装置用于接收所述第二射频信号并基于所述第二射频信号生成接收信号,并将所述接收信号传输给所述信号传输装置;
多个所述线圈单元沿平面排布,且所述多个线圈单元沿横向和纵向至少一个方向展开分布,用于接收磁共振成像过程中产生的磁共振信号,并将磁共振信号传输给信号传输装置。
4.根据权利要求3所述的磁共振线圈组件,其特征在于,所述接收装置包括接收机和接收天线,所述接收机与所述接收天线电连接;
所述接收天线用于接收所述第二射频信号,并将第二射频信号传输给所述接收机,所述接收机用于基于所述第二射频信号生成接收信号,并将所述接收信号传输给信号传输装置。
5.根据权利要求3所述的磁共振线圈组件,其特征在于,所述信号发射装置和所述接收装置组成收发一体式传感器,所述收发一体式传感器与所述磁共振接收线圈共用电路板,且所述收发一体式传感器设置在所述电路板的一侧。
6.根据权利要求4所述的磁共振线圈组件,其特征在于,
所述接收机包括第一放大器,所述第一放大器与所述接收天线连接;所述第一放大器用于接收所述第二射频信号并放大,生成接收信号,并将所述接收信号传输给信号传输装置;
或者,所述接收机包括第一放大器、混频器和信号处理器,所述第一放大器、所述混频器和所述信号处理器依次连接,所述第一放大器与所述接收天线连接;所述第一放大器用于接收并放大所述第二射频信号,所述混频器用于将放大后的第二射频信号与所述第一射频信号混频,所述信号处理器用于将混频器传输的信号进行处理,得到反应心脏运动状态的接收信号,并将所述接收信号传输给信号传输装置。
7.根据权利要求1所述的磁共振线圈组件,其特征在于,所述信号发射装置包括发射机和发射天线,所述发射机与所述发射天线连接,且所述发射机和所述发射天线设置在所述线圈壳体的内部或外部;
所述发射机用于生成所述第一射频信号并将第一射频信号传输给所述发射天线,所述发射天线用于将所述第一射频信号发射给检测对象。
8.一种磁共振系统,其特征在于,包括:
超导磁体,环绕形成检测空间;
病床,用于支撑检测对象,并能相对于所述超导磁体运动以进入或移出所述检测空间;以及
磁共振线圈组件,包括磁共振接收线圈和信号发射装置,所述磁共振接收线圈用于接收所述检测对象激发的磁共振信号,所述信号发射装置用于向检测对象发射第一射频信号,所述第一射频信号被检测对象的心脏部位反射形成第二射频信号。
9.根据权利要求8所述的磁共振系统,其特征在于,所述磁共振线圈组件还包括接收装置,用于接收所述第二射频信号,所述第一射频信号和/或第二射频信号的频率与所述磁共振系统的中心频率不同,且所述第二射频信号与所述第一射频信号经过处理能够得到心脏运动曲线。
10.根据权利要求9所述的磁共振系统,其特征在于,所述磁共振接收线圈包括多个线圈单元,所述多个线圈单元形成阵列,所述信号发射装置和所述接收装置组成收发一体式传感器,且所述收发一体式传感器位于所述阵列一侧。
11.根据权利要求9所述的磁共振系统,其特征在于,还包括显示器,适用于显示所述第二射频信号与所述第一射频信号经过处理后形成的心脏运动曲线。
12.根据权利要求11所述的磁共振系统,其特征在于,还包括机架,所述机架设置于所述超导磁体外围以包围所述超导磁体,所述显示器设置在所述机架上。
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