CN215180816U - 一种柔性磁共振射频线圈结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柔性磁共振射频线圈结构，包括射频谐振回路、输入端传输线、输入端巴伦和前置放大器，射频谐振回路包括通过导体串联的调谐电容、失谐电路和信号馈入点电容；失谐电路包括失谐电路电容、失谐电路电感和失谐二极管；输入端巴伦包括一段传输线和一个并联的电容；调谐电容、失谐电路电容和信号馈入点电容采用柔性平面电容；输入端巴伦的电容也采用柔性平面电容。本实用新型的柔性磁共振射频线圈结构，可以做得很薄，柔软性非常好，重量很轻，成本低，可靠性好。

Description

一种柔性磁共振射频线圈结构

技术领域

本实用新型涉及医疗器械磁共振成像技术领域，具体涉及一种柔性磁共振射频线圈结构。

背景技术

磁共振成像是一种先进的人体无损成像的技术，广泛应用于人体各个部位疾病的诊断。磁共振射频线圈是磁共振成像系统的重要组成部分，其性能直接决定着磁共振成像质量的好坏。

随着磁共振技术的发展和进步，尤其是近年来，因为其轻便、易用、病人舒适性高等优点，柔性射频线圈变得越来越受到医生和病人的欢迎，并越来越普及。

请参阅图1，传统的柔性射频线圈，就是使用柔性印刷电路板1′制成谐振回路，谐振回路的线路导体6′上每隔一段焊接一个分立的陶瓷电容2′。谐振回路当中的失谐电路也是由PIN二极管3′和分立的陶瓷电容2′、分立的螺线管电感4′制成。谐振回路和前置放大器之间通常使用同轴线连接，其中的一段同轴线绕成螺线管5′，两端屏蔽层并联焊接一个分立的陶瓷电容，这样形成一个共模抑制巴伦。

由于柔性线圈在使用过程中需要弯曲，所以出于安全性和可靠性的考虑，前述所有的分立电容、分立电感和分立的巴伦等元器件和组件，以及所有的焊点处，均需要有塑料外壳进行保护。所以这样的柔性线圈虽然可以弯曲，但是可弯曲性还是很受限制，而且线圈的厚度和重量也降不下来。

申请在中国专利CN201810888994.3和CN201821261853.0中公开了一种使用分布式电容的磁共振射频线圈结构，在射频线圈谐振回路当中将分立陶瓷电容更改为柔性平面电容，这大大降低了磁共振射频线圈的厚度和重量，并提高了其柔软性和舒适性。但是，如前所述，磁共振射频线圈的其它部件，如位于谐振回路和前置放大器之间的共模抑制巴伦，尺寸仍然较大，尤其是需要焊接使用高耐压高Q值的陶瓷电容，非常占用空间。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种柔性磁共振射频线圈结构，可以进一步降低磁共振射频线圈的重量和尺寸，提升其柔软性和舒适性，成本低，可靠性好。

实现上述目的的技术方案是：一种柔性磁共振射频线圈结构，包括射频谐振回路、失谐电路、输入端传输线、输入端共模抑制巴伦和前置放大器，所述射频谐振回路包括通过导体串联的调谐电容、失谐电路和信号馈入点电容；所述失谐电路包括失谐电路电容、失谐电路电感和失谐二极管，所述输入端传输线的一端与所述信号馈入点电容相连，另一端与所述前置放大器的输入端相连，所述输入端传输线上设置有输入端共模抑制巴伦，所述输入端共模抑制巴伦由一段传输线和一个电容并联而成；其特征在于：

所述导体、调谐电容、失谐电路电容和/或信号馈入点电容采用柔性印刷电路板制成；

所述柔性印刷电路板包括基材、位于基材的上表面的若干段上层覆铜和位于基材的下表面的若干段下层覆铜；所述上层覆铜形成上层导体，所述下层覆铜形成下层导体；上、下层导体交错分布，相邻的上、下层导体之间交叠，交叠的上、下层导体与两者中间的基材一起形成柔性平面电容；

所述射频谐振回路中的导体由所述上层导体和下层导体构成；

所述调谐电容、失谐电路电容和/或信号馈入点电容采用柔性平面电容；

所述输入端共模抑制巴伦的并联电容采用柔性平面电容。

上述的一种柔性磁共振射频线圈结构，其中，所述输入端传输线和输入端共模抑制巴伦的传输线采用同轴线制成。

上述的一种柔性磁共振射频线圈结构，其中，将所述共模抑制巴伦的同轴线传输线绕制成螺旋状，焊接在一块PCB的上面，并封装在一个屏蔽罩里面，并将所述输入端共模抑制巴伦的柔性平面并联电容放置在PCB的下面。

上述的一种柔性磁共振射频线圈结构，其中，所述输入端传输线和输入端共模抑制巴伦的传输线采用柔性印刷电路板制成。

上述的一种柔性磁共振射频线圈结构，其中，所述柔性印刷电路板使用两层或多层柔性印刷电路板。

本实用新型的柔性磁共振射频线圈结构，与现有技术相比，具有如下优点：

(1)可以进一步降低磁共振射频线圈的厚度和重量，提高柔软性；

(2)由于减少了焊接工序，所以工序简单，且不怕弯折，可靠性高；

(3)进一步减少使用同轴线和陶瓷电容，甚至所有的失谐回路、传输线和巴伦组件可以和线圈回路做在同一个柔性印刷电路板里，成本大为降低。

附图说明

图1为传统的柔性射频线圈的结构示意图；

图2为实施例一的柔性磁共振射频线圈结构的结构示意图；

图3为实施例一中的失谐电路的结构示意图；

图4为实施例一中的输入端巴伦的结构示意图；

图5为实施例二的柔性磁共振射频线圈结构的结构示意图；

图6为实施例二中的使用平面柔性电容的同轴线螺线管巴伦的结构示意图；

图7为实施例三的柔性磁共振射频线圈结构的结构示意图；

图8为实施例三中的平面柔性射频阻塞电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：

实施例一：

请参阅图2、图3和图4，一种柔性磁共振射频线圈结构，采用柔性印刷电路板制成；包括射频谐振回路1、前置放大器2、输入端传输线3和输出端传输线4，射频谐振回路包括通过导体串联的调谐电容11、失谐电路12和信号馈入点电容13；失谐电路包括失谐电路电容121、失谐电路电感122、PIN二极管123和射频阻塞电感124，输入端传输线3的一端与信号馈入点电容11相连，另一端与前置放大器2的输入端相连，输入端传输线3上设置有输入端巴伦5；输出端传输线4与前置放大器2的输出端相连，输出端传输线4上设置有输出端巴伦6。

柔性印刷电路板包括基材、位于基材的上表面的若干段上层覆铜和位于基材的下表面的若干段下层覆铜；上层覆铜形成上层导体101，下层覆铜形成下层导体102；上、下层导体交错分布，相邻的上、下层导体之间交叠，交叠的上、下层导体与两者中间的基材一起形成柔性平面电容或柔性平面传输线；上层导体或下层导体绕制形成柔性平面电感。

在此实施例中，射频谐振回路1中的导体由上层导体101和下层导体102构成；调谐电容11采用柔性平面电容；失谐电路电容121和信号馈入点电容13也采用柔性平面电容；失谐电路电感122采用柔性平面电感；输入端传输线3采用柔性平面传输线；输入端巴伦5采用柔性印刷电路板制成；输出端传输线4采用同轴线，输出端巴伦6采用圆筒状巴伦。

本实施例中，不仅形成谐振回路的电感本身用柔性印刷电路板的上层导体或下层导体绕制形成，谐振回路中串联的所有电容，包括调谐电容11，失谐电路电容121和信号馈入电容13也都用柔性印刷电路板来实现(即采用柔性平面电容)。用这种柔性平面电容取代传统的分立式陶瓷电容，和柔性印刷电路板上的导体形成的电感，形成谐振回路。

请参阅图3，除了失谐电路电容121用交叠的上、下层导体和两者之间的基材形成的柔性平面电容来实现外，失谐电路电感122也用柔性印刷电路板来实现。使用约0.5mm宽的下层导体，从失谐电路电容121的下层导体引出，绕成螺旋状，螺旋中心处使用过孔125连接到柔性印刷电路板的基材的上表面(即柔性印刷电路板的上层)，通过一段上导体连接到PIN二极管123一端的焊盘。PIN二极管123另外一端的焊盘连接失谐电路电容121的上层导体。除此外，为了给PIN二极管123供电，失谐电路12这里还需要一个通直流阻交流的射频阻塞(choke)电感124，其焊盘也在柔性印刷电路板的基材的上表面(即柔性印刷电路板的上层)，射频阻塞电感124采用分立电感。

再请参阅图1，传统的柔性射频线圈中，连接谐振回路和前置放大器的是同轴线，为了抑制共模干扰，同轴线的一段绕成螺线管形状，螺线管两端的屏蔽层并联一个分立的陶瓷电容，形成一个共模抑制巴伦。

请参阅图4，本实施例中，使用柔性印刷电路板制成的柔性平面传输线将信号从射频谐振回路1连接到前置放大器2当中，并用柔性印刷电路板制作输入端传输线3上的输入端巴伦5，使用双层柔性印刷电路板的较细的上层导体51代替同轴线的芯线，用较宽的下层导体52代替同轴线的屏蔽线。在当中某一段下层导体的两端，使用柔性印刷电路板的上层导体和下层导体(中间需要过孔54)所制成的连接线，连接到一个柔性平面电容53(并联电容)。这段传输线底层导体、连接线和柔性平面电容，形成一个并联谐振回路，作为输入端巴伦5，能够抑制共模干扰，和传统的共模抑制巴伦的效果是一样的。

这样，本实施例当中，射频谐振回路1、输入端传输线3和输入端巴伦5封装在柔性封皮7内；前置放大器2、输出端传输线4和输出端巴伦6位于柔性封皮7的外部。这样柔性封皮7里面除了一个PIN二极管123和射频阻塞电感124外，其余均是柔性电路实现的，而且厚度极薄，甚至可以做到1mm以内。

实施例二：

请参阅图5和图6，一种柔性磁共振射频线圈结构，与实施例一的不同在于：

输入端巴伦5仍然使用传统的同轴线绕制成螺线管而成，两端焊接在一个硬PCB上，但其上的并联电容53不使用传统的陶瓷电容，而是使用柔性印刷电路板制成的柔性平面电容，此电容由柔性印刷电路板的有一部分交叠面积的上、下层导体及两者中间的基材组成；柔性平面电容可以位于硬PCB的背面，也可以位于硬PCB的一侧，但由于不使用分立的陶瓷电容，所以整个输入端巴伦5的尺寸大为缩小；这个输入端巴伦5、小尺寸的前置放大器、失谐电路中的PIN二极管和失谐电路中的射频阻塞电感整合在一起，放在同一个硬质外壳8里，硬质外壳8位于柔性封皮7内。实现射频谐振回路1、输入端传输线3、输入端巴伦5和前置放大器2封装在柔性封皮7内。

这样，前置放大器2就能封装在柔性封皮7内，这样能缩短从射频谐振回路1到前置放大器2的传输线长度，从而降低传输线引入的噪声，提高线圈的信噪比，并提高前置放大器改善线圈各个通道之间隔离度的效果。

前置放大器后面的输出端传输线4会有一部分在柔性封皮7内，输出端巴伦6可以放在柔性封皮7外部，但如果需要，也可以放在柔性封皮7内部，只是需要将其尺寸做的尽量小。

实施例三：

请参阅图7和图8，一种柔性磁共振射频线圈结构，与实施例一的不同在于：

(1)将实施例一中的射频阻塞电感124换成柔性射频阻塞电路；此柔性射频阻塞电路有两个元件：一个由柔性印刷电路板0.2mm宽的覆铜层导线制成的螺旋状柔性平面电感1241，一个用柔性印刷电路板有一定面积交叠的上、下层导体及两者之间的基材制成的柔性平面电容1242，这个柔性平面电感和柔性平面电容并联谐振，作为柔性射频阻塞电路(见图8)；

(2)与连接射频谐振回路1与前置放大器2的输入端传输线3及输入端巴伦5一样，输出端传输线4及输出端巴伦6也用柔性印刷电路板制成；

(3)将所有组件，包括射频谐振回路、失谐电路、射频阻塞回路、输入端传输线及输入端巴伦、前置放大器、输出端传输线及输出端巴伦均封装在柔性封皮7里面。

这样，整个线圈里面，除了失谐电路所用的PIN二极管(如果用被动失谐可能还有几个其它元件)和前置放大器外，其余均是柔性印刷电路板制成，甚至可以通过一定的布局调整，将前置放大器和PIN二极管封装在一个塑料外壳里面，这样线圈可以做到极薄、极轻、极柔软。

本实用新型的柔性磁共振射频线圈结构，除将传统的射频线圈谐振回路当中分立陶瓷电容更改为柔性平面电容外，还进行如下改进：

(1)使用双层或多层柔性印刷电路板，将线圈内的失谐电路也做成平面柔性结构；

(2)使用双层或多层柔性印刷电路板，将线圈内的部分或全部信号传输线也做成平面柔性结构；

(3)使用双层或多层柔性印刷电路板，将线圈内的部分或全部共模抑制巴伦也做成平面柔性结构；

(3)也可以继续使用传统的同轴线作为信号传输线和制作巴伦，但是巴伦上使用的电容由双层或多层柔性印刷电路板制成；

本实用新型的柔性磁共振射频线圈结构，整个柔性射频线圈的射频谐振回路、射频回路中串联的所有的调谐电容、失谐电路电容、失谐电路电感、信号馈入点电容、输入端传输线、输入端巴伦、输出端传输线、输出端巴伦等元件、组件和连接线可以选择性采用柔性印刷电路板来制成。这样整个射频线圈只有PIN二极管等个别元器件和前置放大器等个别组件是独立的，而其余元件和组件均由平面柔性印刷电路板来实现，可以做成完全的平面结构，厚度很薄，柔软性非常好，成本低，可靠性好。

综上所述，本实用新型的柔性磁共振射频线圈结构，可以做成完全的平面结构，厚度很薄，柔软性非常好，成本低，可靠性好。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.一种柔性磁共振射频线圈结构，包括射频谐振回路、失谐电路、输入端传输线、输入端共模抑制巴伦和前置放大器，所述射频谐振回路包括通过导体串联的调谐电容、失谐电路和信号馈入点电容；所述失谐电路包括失谐电路电容、失谐电路电感和失谐二极管，所述输入端传输线的一端与所述信号馈入点电容相连，另一端与所述前置放大器的输入端相连，所述输入端传输线上设置有输入端共模抑制巴伦，所述输入端共模抑制巴伦由一段传输线和一个电容并联而成；其特征在于：

所述导体、调谐电容、失谐电路电容和/或信号馈入点电容采用柔性印刷电路板制成；

所述柔性印刷电路板包括基材、位于基材的上表面的若干段上层覆铜和位于基材的下表面的若干段下层覆铜；所述上层覆铜形成上层导体，所述下层覆铜形成下层导体；上、下层导体交错分布，相邻的上、下层导体之间交叠，交叠的上、下层导体与两者中间的基材一起形成柔性平面电容；

所述射频谐振回路中的导体由所述上层导体和下层导体构成；

所述调谐电容、失谐电路电容和/或信号馈入点电容采用柔性平面电容；

所述输入端共模抑制巴伦的并联电容采用柔性平面电容。

2.根据权利要求1所述的一种柔性磁共振射频线圈结构，其特征在于，所述输入端传输线和输入端共模抑制巴伦的传输线采用同轴线制成。

3.根据权利要求2所述的一种柔性磁共振射频线圈结构，其特征在于，将所述共模抑制巴伦的同轴线传输线绕制成螺旋状，焊接在一块PCB的上面，并封装在一个屏蔽罩里面，并将所述输入端共模抑制巴伦的柔性平面并联电容放置在PCB的下面。

4.根据权利要求1所述的一种柔性磁共振射频线圈结构，其特征在于，所述输入端传输线和输入端共模抑制巴伦的传输线采用柔性印刷电路板制成。

5.根据权利要求1所述的一种柔性磁共振射频线圈结构，其特征在于，所述柔性印刷电路板使用两层或多层柔性印刷电路板。

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