CN213940730U - 核磁共振探头及核磁共振成像系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种核磁共振探头及成像系统。其中，所述核磁共振探头包括壳体、至少一个射频线圈和冷却结构；所述至少一个射频线圈和所述冷却结构均设置于所述壳体内，且所述射频线圈位于所述冷却结构面向待测目标的侧面上，在工作状态下所述冷却结构为所述射频线圈提供冷量，以冷却所述射频线圈。本实施例中，通过将所述射频线圈设置于所述冷却结构面向待测目标的侧面上，从而实现所述射频线圈进行均匀快速冷却，同时由于所述至少一个射频线圈和所述冷却结构均设置于所述壳体内，通过壳体将冷却结构与待测目标隔离，所以还可以防止对待测目标造成冻伤。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种核磁共振探头及核磁共振成像系统。
背景技术
射频线圈是磁共振(核磁共振)成像系统的核心部件，作为信号接受链的前端，其对成像质量举足轻重。射频线圈用于发射射频脉冲和接收MR信号。在MRI(MagneticResonance Imaging，磁共振成像)系统中起着举足轻重的作用，射频线圈的性能提高将直接影响到成像的信噪比提升。射频线圈从功能和结构而言可以分为体线圈，表面线圈等。相对于现有的常温射频线圈，低温射频线圈的灵敏度更高，检测速度更快，对应成像质量越高。但是，在实际应用中将射频线圈置于低温环境下并使其正常工作面临两个难题：一，表面线圈多贴近待测目标，二者间距离的增加将导致信噪比的陡降；二，如何使线圈处于低温环境下且不对待测目标造成冻伤。
为了使线圈在现有条件下降低到最低温度，目前通常使用液氮与液氦对体线圈进行直接降温；但是，相对于表面线圈，体线圈的接收信噪比较差，而且液氮或液氦可能对线圈性能产生影响，且不利于保持外壳常温，可能还会对待测目标造成冻伤。
实用新型内容
基于此，本实用新型提供了一种核磁共振探头及核磁共振成像系统，以降低射频线圈的温度，提高射频线圈的信噪比，同时避免对待测目标造成冻伤。
本实用新型实施例提供了一种核磁共振探头，包括：
壳体；
至少一个射频线圈，设置于所述壳体内；以及
冷却结构，设置于所述壳体内，且所述射频线圈位于所述冷却结构面向待测目标的侧面上，在工作状态下所述冷却结构为所述射频线圈提供冷量，以冷却所述射频线圈。
在其中一个实施例中，所述冷却结构中具有至少一个卡槽，所述卡槽与所述射频线圈中的电子元件匹配设置，用于容置所述电子元件。
在其中一个实施例中，所述卡槽为贯通槽，所述电子元件在所述卡槽内可沿所述卡槽延伸方向滑动。
在其中一个实施例中，多个所述电子元件分布在所述至少一个射频线圈的两侧。
在其中一个实施例中，所述冷却结构具有走线沟槽和过孔；
所述走线沟槽位于所述冷却结构背向所述射频线圈的侧面上，所述过孔贯穿所述冷却结构，所述射频线圈上的信号线穿过所述过孔并置于所述走线沟槽内。
在其中一个实施例中，所述射频线圈与所述壳体之间的距离以及所述冷却结构与所述壳体之间的距离均处于1.5mm～2.3mm范围内。
在其中一个实施例中，所述壳体内为真空环境。
在其中一个实施例中，所述至少一个所述线圈以及所述冷却结构的截面形状一致。
在其中一个实施例中，所述冷却结构的截面形状为弧形。
基于同一发明构思，本实用新型还提供了一种核磁共振成像系统，所述核磁共振成像系统包括核磁共振探头和核磁共振仪；
所述核磁共振仪具有沿纵长方向延伸的扫描腔，且所述扫描腔的外周为低温保持器；
所述核磁共振探头包括：壳体；至少一个射频线圈，设置于所述壳体内；以及冷却结构，设置于所述壳体内；
所述核磁共振探头可被布置于所述核磁共振仪的扫描腔内，且所述冷却结构与所述低温保持器的距离小于或等于所述射频线圈与所述低温保持器的距离，且所述冷却结构与低温保持器之间热传递连接。
在其中一个实施例中，所述壳体由陶瓷材料制成，且所述壳体的内腔被抽真空或者壳体的外壁为真空结构。
综上，本实用新型提供了一种核磁共振探头及核磁共振成像系统。其中，所述核磁共振探头包括壳体、至少一个射频线圈和冷却结构；所述至少一个射频线圈和所述冷却结构均设置于所述壳体内，且所述射频线圈位于所述冷却结构面向待测目标的侧面上，在工作状态下所述冷却结构为所述射频线圈提供冷量，以冷却所述射频线圈。本实施例中，通过将所述射频线圈设置于所述冷却结构面向待测目标的侧面上，从而实现所述射频线圈进行均匀快速冷却，同时由于所述至少一个射频线圈和所述冷却结构均设置于所述壳体内，通过壳体将冷却结构与待测目标隔离，所以还可以防止对待测目标造成冻伤。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种核磁共振探头的俯视图；
图2为本实用新型实施例提供的核磁共振探头的前视图；
图3为本实用新型实施例提供的射频线圈的俯视图；
图4为本实用新型实施例提供的另一种核磁共振探头的透视图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
在下文中，尽管可以使用诸如“第一”、“第二”等这样的术语来描述各种组件，但是这些组件不必须限于上面的术语。上面的术语仅用于否将一个组件与另一组件区分开。还将理解的是，以单数形式使用的表达包含复数的表达，除非单数形式的表达在上下文中具有明显不同的含义。此外，在下面的实施例中，还将理解的是，这里使用的术语“包含”和/或“具有”说明存在所陈述的特征或组件，但是不排除存在或附加一个或更多个其它特征或组件。本实用新型所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
请参见图1和图2，本实用新型实施例提供了一种核磁共振探头，所述核磁共振探头包括壳体100、至少一个射频线圈200和冷却结构300；所述至少一个射频线圈200和所述冷却结构300均设置于所述壳体100内，且所述射频线圈200位于所述冷却结构300面向待测目标的侧面上，在工作状态下所述冷却结构300为所述射频线圈200提供冷量，以冷却所述射频线圈200。
为了使射频线圈200在现有条件下降低到最低温度，本实施例中通过将所述射频线圈200贴合地设置于所述冷却结构300面向待测目标的侧面上，以冷却结构300为桥梁，通过冷却介质对所述射频线圈200进行均匀快速冷却；同时由于所述至少一个射频线圈200和所述冷却结构300均设置于所述壳体100内，因此可通过壳体100将所述冷却结构300与待测目标隔离，所以还可以防止对待测目标造成冻伤。
在其中一个实施例中，所述壳体100内为真空环境。可以理解，热传导主要是以空气或物体为介质进行传导，因此可以通过对所述壳体100内进行抽真空，阻断所述壳体100与所述冷却结构300以及所述射频线圈200之间的热传导，从而使得所述壳体100的温度接近常温，防止待测目标被冻伤。
具体的，本实施例所述冷却结构300为冷却指。背向待测目标的冷却指300一侧设置冷却循环管路(图中未示出)，通过冷却介质在所述冷却循环管路中流动并与所述冷却指300进行热交换，最终以冷却指300为桥梁，带走与冷却指300贴合的射频线圈200的热量，实现所述射频线圈200温度的降低。所述冷却循环管路可以是一个或多个，实现多级冷却效果；所述冷却介质可以为液氦或液氮，示例性的，可以通过液氦将射频线圈200降到30K，提高射频线圈的灵敏度，从而提高检测速度，继而提高成像质量。由于所述冷却结构300以及所述射频线圈200都处于真空环境下，射频线圈200上的冷环境以及冷却结构300上的冷环境与所述外壳隔离，不会传递到待测目标上。同时，由于所述射频线圈200与所述冷却结构贴合，因此可对所述射频线圈200进行均匀迅速制冷。另外，本实施例中还通过对所述壳体100内进行抽真空，阻断所述壳体100与所述冷却结构300以及所述射频线圈200之间的热传导，因此不需要考虑所述射频线圈200与所述待测目标之间的距离对待测目标的影响，因此所述射频线圈200可更近距离的靠近所述待测目标，从而大大提高了低温线圈的信噪比。
在其中一个实施例中，所述壳体100可由包含氮化铝的陶瓷材料制成，特别是可由具有BN(氮化硼)的AlN(氮化铝)复合陶瓷材料制成。这些材料可以制成任何形状，包括空心和凹面。本实施例中，所述壳体100为空心壳体。
在其中一个实施例中，所述冷却结构300中具有至少一个卡槽310，所述卡槽310与所述射频线圈200中的电子元件210匹配设置，用于容置所述电子元件210。
可以理解，射频线圈200是核磁共振成像系统的核心部件，作为信号接受链的前端，其对成像质量举足轻重。射频线圈200用于发射射频脉冲和接收MR信号，相应的所述线圈中具有为实现射频脉冲发射和MR信号接收所设置的电子元件210。通常情况下，将所述电子元件210焊接在射频线圈200所在面的一侧，如图3所示，因此不可避免的会产生因电子元件210与所述射频线圈200所在平面存在高度差而导致所述射频线圈200与所述冷却指无法完全紧密结合的问题；而本实施例中通过在所述冷却结构300中形成相应的多个卡槽310，将所述电子元件210嵌在所述卡槽310中，消除电子元件210与所述射频线圈200所在平面存在高度差的影响，使得射频线圈200与所述冷却结构300完全贴合，进一步提高冷却速度。进一步的，为了将所述射频线圈200与所述冷却结构300紧密的贴合在一起，本实施例中还可利用低温胶将所述射频线圈200连接所述冷却结构300。
此外，当将所述电子元件210嵌在所述卡槽310时，还可以通过所述电子元件210向所述射频线圈200设置冷量，加快所述射频线圈200的冷却速度。并且，通过将所述电子元件210嵌在所述卡槽310中，还可以对所述射频线圈200起到固定作用，防止所述射频线圈200在所述冷却结构300表面产生移动。
在其中一个实施例中，所述卡槽310为贯通槽，所述电子元件210在所述卡槽310内可沿所述卡槽延伸方向滑动。
本实施例中所述冷却结构300中具有两个卡槽310，且该两个卡槽310为均为贯通槽，从所述冷却结构300的顶端延伸至所述冷却结构300的底端(其中所述底端和顶端是以所述图2所示的冷却结构300为参考定义的)。本实施例中所述冷却结构300为冷却指，为了增大冷却指的热传导率，通常采用具有良好的热传导性能的材料制作，例如主要成分为三氧化二铝的刚玉族矿物，具体可以为红宝石和/或蓝宝石。当选用蓝宝石制作所述冷却结构300时，由于蓝宝石结构过于脆弱，因此不能在所述冷却结构300上形成挖孔结构，只能形成上下贯通的卡槽310，同时也方便机械加工。此外，将所述卡槽310设置成上下贯通的贯通槽，使得所述电子元件210在所述卡槽310内可沿其延伸方向滑动，因此还可以根据实际需要调整射频线在所述冷却结构300上的位置。
在其中一个实施例中，多个所述电子元件210分布在所述至少一个射频线圈200的两侧。
本实施例中，所述冷却结构300中具有两个所述卡槽310，所述核磁共振探头包括四个射频线圈200构成的2×2射频线圈200矩阵，每一射频线圈200对应设置有一个电子元件210；为了减少卡槽310数量，简化工艺设计，可将所述电子元件210分别设置在所述矩阵相对的两侧，并相应的在所述冷却结构300中形成两个所述卡槽310。此外，还可以仅设置一个卡槽310，将每一所述电子元件210将放置在同一卡槽中；或者，还可以设置更多个卡槽，每一卡槽中可放置一个或多个电子元件，卡槽的具体数量可根据实际需要进行设计，本发明实施例并不对所述卡槽的数量进行限定。
在其中一个实施例中，所述冷却结构300具有走线沟槽320和过孔330；其中，所述走线沟槽320位于所述冷却结构300背向所述射频线圈200的侧面上，所述过孔330贯穿所述冷却结构300，所述射频线圈200上的信号线穿过所述过孔330并置于所述走线沟槽320内。
可以理解，射频线圈200需要通过信号线(如射频线圈200的同轴线)与其它器件实现电连接，例如，需要通过同轴线线将射频脉冲提供给放大器，所述放大器对所述射频脉冲进行放大处理后并提供给上位机，以使上位机根据所述射频脉冲进行成像。本实施例中，所述2×2射频线圈200矩阵通过一个同同轴线与外部链接，因此可将所述走线沟槽320设置在两个所述卡槽310中间，且所述走线沟槽320同样为上下贯通的沟槽。通过设置所述走线沟槽320收纳所述信号线，对所述信号线进行固定，防止所述信号线与所述壳体100接触，成为所述射频线圈200与壳体100之间进行热传导介质；此外，还可以增大所述壳体100与或所述信号线之间的距离，进一步降低壳体100与所述信号线之间的热传导。
在其中一个实施例中，所述射频线圈200与所述壳体100之间的距离以及所述冷却结构300与所述壳体100之间的距离均处于1.5mm～2.3mm范围内。
可以理解，将所述射频线圈200与所述壳体100之间的距离以及所述冷却结构300与所述壳体100之间的距离设置在1.5mm～2.3mm范围内，可有效阻隔所述射频线圈200与所述壳体100以及所述冷却结构300与所述壳体100之间的热传导，且不会因为距离设置过大而导致核磁共振探头整体体积和/或质量过大。本实施例中，所述射频线圈200与所述壳体100之间的距离以及所述冷却结构300与所述壳体100之间的距离均为2mm，并对所述壳体100内部进行抽真空，阻断所述射频线圈200与所述壳体100之间以及所述冷却结构300与所述壳体100之间的热传导，以使壳体100的温度接近常温，从而避免待测目标被冻伤。
在其中一个实施例中，所述至少一个所述线圈以及所述冷却结构300的截面形状一致。
可以理解，所述核磁共振探头可能包括一个或多个射频线圈200，当所述核磁共振探头包括多个射频线圈200时，多个所述射频线圈200呈阵列排布。所述射频线圈200或多个所述射频线圈200形成的矩阵的截面形状以及所述冷却结构300的截面形状一致时，便于所述射频线圈200与所述冷却结构300实现紧密贴合。
在其中一个实施例中，所述冷却结构300的截面形状为弧形。
本实施例中，所述核磁共振探头包括4个射频线圈200，4个所述射频线圈200构成2×2的射频线圈200矩阵。所述冷却结构300的截面、所述射频线圈200矩阵的截面以及所述壳体100的截面均呈弧形，这样有利于增大核磁共振探头对待测目标的包覆范围，对待测目标的不同部分进行核磁共振成像。例如，待测目标为小鼠的脑袋，图2的中心区域虚线所围成的区域即为成像区域。
此外，由于射频线圈200可测范围较广，可进行任意部位的检测，因此射频线圈200和冷却结构300可以根据实际需求变化形状，如图4所示，所述射频线圈200矩阵形的截面形状为矩形，所述冷却结构300和所述壳体100均为矩形立方体；射频线圈200附在冷却结构300表面，点画线为开设卡槽310的位置和走向，外层采用陶瓷密封，陶瓷外壳和射频线圈200以及冷却结构300之间抽真空。
基于同一发明构思，本实用新型实施例还提供了一种磁共振成像系统，所述核磁共振成像系统包括核磁共振探头和核磁共振仪(未图示)。
所述核磁共振仪具有沿纵长方向延伸的扫描腔，且所述扫描腔的外周为低温保持器(未图示)。
所述核磁共振探头包括壳体100、冷却结构300以及至少一个射频线圈200。所述射频线圈200和冷却结构300均设置于所述壳体内。
所述核磁共振探头可被布置于所述核磁共振仪的扫描腔内，且所述冷却结构300与所述低温保持器的距离小于或等于所述射频线圈300与所述低温保持器的距离，且所述冷却结构与低温保持器之间热传递连接。
本实施例中，为了使射频线圈200在现有条件下降低到最低温度，可通过将所述射频线圈200贴合地设置于所述冷却结构300面向待测目标的侧面上，以冷却结构300为桥梁，通过低温保持器对所述射频线圈200进行均匀快速冷却；同时由于所述至少一个射频线圈200和所述冷却结构300均设置于所述壳体100内，因此可通过壳体100将所述冷却结构300与待测目标隔离，所以还可以防止对待测目标造成冻伤。
在其中一个实施例中，所述壳体100由陶瓷材料制成，且所述壳体100的内腔被抽真空或者壳体的外壁为真空结构。本实施例中，通过采用陶瓷材料制作所述壳体，以及将所述壳体100的内腔被抽真空或者将壳体的外壁设计为真空结构，可有效阻断所述射频线圈200与所述壳体100之间以及所述冷却结构300与所述壳体100之间的热传导，以使壳体100的温度接近常温，从而避免待测目标被冻伤。
所述磁共振成像系统还包括上位机，所述上位机与所述核磁共振探头电连接，所述核磁共振探头将获取的射频脉冲提供给所述上位机，以使所述上位机根据所述射频脉冲进行成像。
综上，本实用新型提供了一种核磁共振探头及成像系统。其中，所述核磁共振探头包括壳体、至少一个射频线圈和冷却结构；所述至少一个射频线圈和所述冷却结构均设置于所述壳体内，且所述射频线圈位于所述冷却结构面向待测目标的侧面上，在工作状态下所述冷却结构为所述射频线圈提供冷量，以冷却所述射频线圈。本实施例中，通过将所述射频线圈设置于所述冷却结构面向待测目标的侧面上，从而实现所述射频线圈进行均匀快速冷却，同时由于所述至少一个射频线圈和所述冷却结构均设置于所述壳体内，通过壳体将冷却结构与待测目标隔离，所以还可以防止对待测目标造成冻伤。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
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 (11)
1.一种核磁共振探头，其特征在于，包括：
壳体；
至少一个射频线圈，设置于所述壳体内；以及
冷却结构，设置于所述壳体内，且所述射频线圈位于所述冷却结构面向待测目标的侧面上，在工作状态下所述冷却结构为所述射频线圈提供冷量，以冷却所述射频线圈。
2.如权利要求1所述的核磁共振探头，其特征在于，所述冷却结构中具有至少一个卡槽，所述卡槽与所述射频线圈中的电子元件匹配设置，用于容置所述电子元件。
3.如权利要求2所述的核磁共振探头，其特征在于，所述卡槽为贯通槽，所述电子元件在所述卡槽内可沿所述卡槽延伸方向滑动。
4.如权利要求3所述的核磁共振探头，其特征在于，多个所述电子元件分布在所述至少一个射频线圈的两侧。
5.如权利要求1所述的核磁共振探头，其特征在于，所述冷却结构具有走线沟槽和过孔；
所述走线沟槽位于所述冷却结构背向所述射频线圈的侧面上，所述过孔贯穿所述冷却结构，所述射频线圈上的信号线穿过所述过孔并置于所述走线沟槽内。
6.如权利要求1所述的核磁共振探头，其特征在于，所述射频线圈与所述壳体之间的距离以及所述冷却结构与所述壳体之间的距离均处于1.5mm～2.3mm范围内。
7.如权利要求1所述的核磁共振探头，其特征在于，所述壳体内为真空环境。
8.如权利要求1所述的核磁共振探头，其特征在于，所述至少一个所述线圈以及所述冷却结构的截面形状一致。
9.如权利要求1所述的核磁共振探头，其特征在于，所述冷却结构的截面形状为弧形。
10.一种核磁共振成像系统，其特征在于，包括核磁共振探头和核磁共振仪；
所述核磁共振仪具有沿纵长方向延伸的扫描腔，且所述扫描腔的外周为低温保持器；
所述核磁共振探头包括：壳体；至少一个射频线圈，设置于所述壳体内；以及冷却结构，设置于所述壳体内，且所述射频线圈位于所述冷却结构面向待测目标的侧面上，在工作状态下所述冷却结构为所述射频线圈提供冷量，以冷却所述射频线圈；
所述核磁共振探头可被布置于所述核磁共振仪的扫描腔内，且所述冷却结构与所述低温保持器的距离小于或等于所述射频线圈与所述低温保持器的距离，且所述冷却结构与低温保持器之间热传递连接。
11.如权利要求10所述的核磁共振成像系统，其特征在于，所述壳体由陶瓷材料制成，且所述壳体的内腔被抽真空或者壳体的外壁为真空结构。
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| CN202021954448.4U CN213940730U (zh) | 2020-09-09 | 2020-09-09 | 核磁共振探头及核磁共振成像系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114114108A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-03-01 | 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 | 一种低成本模块化液氮低温多核磁共振探头 |
| CN117214794A (zh) * | 2023-11-03 | 2023-12-12 | 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 | 一种1H-13C-e三共振DNP极化探头 |
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2020
- 2020-09-09 CN CN202021954448.4U patent/CN213940730U/zh active Active
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| CN117214794A (zh) * | 2023-11-03 | 2023-12-12 | 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 | 一种1H-13C-e三共振DNP极化探头 |
| CN117214794B (zh) * | 2023-11-03 | 2024-02-09 | 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 | 一种1H-13C-e三共振DNP极化探头 |
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