CN219831357U - 肩关节射频线圈装置和磁共振成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及磁共振成像系统及其肩关节射频线圈装置，线圈电路包括环状闭合的单元线圈，包括两组位置不同的功能单元：第一组功能单元包括单元线圈2、3、6和7，以及单元线圈10、11、13、14、15和16；位于肩关节线圈的中间，用于采集肩锁部和盂肱部位置的信号；第二组功能单元包括单元线圈1、5、9和单元线圈4、8、12；分列于肩关节线圈的两侧位置，用于采集人体前后两侧肩胸部的信号；每个单元线圈所包围的面积有部分重叠于相邻的单元线圈。本实用新型的肩关节线圈装置为护肩形，使用柔性的电路和壳体，完全贴合不同大小的患者肩部，具有较大的均匀区以及较高的性噪比，成像质量佳。使用安全方便。

Description

肩关节射频线圈装置和磁共振成像系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于磁共振成像系统的肩关节射频线圈装置和磁共振成像系统。

背景技术

磁共振成像系统是一种大型医疗诊断设备，在现代医院中得到广泛应用。磁共振成像系统是根据磁共振成像原理生成人体组织的二维或者三维图像的设备，常见的磁共振成像系统一般包括：产生静态均匀磁场B₀的主磁体；射频系统，包括用于激发人体组织发生磁共振并接收共振信号的射频线圈；梯度系统，用于在成像空间产生梯度磁场、成像编码；以及计算机成像系统，用于处理磁共振信号，生成便于医生观察的视觉图像。

在磁共振系统中，射频磁场的激发和接收都是由射频线圈来完成的。对于射频接收线圈，提高信噪比是至关重要的。为了覆盖较大的成像区域，射频线圈往往需要使用多个线圈来围绕覆盖成像样品。用磁共振方法探查和诊断肩部关节及其周围组织的病变受到医生和病患的欢迎。但是成像空间足够大的肩关节射频线圈的信噪比急需提高。

发明内容

本实用新型为了解决现有磁共振成像系统中肩关节射频线圈信噪比不够的问题，提供一种用于磁共振成像系统的肩关节射频线圈和磁共振成像系统。

为了解决上述问题，本实用新型采用的技术方案如下所述：

一种肩关节射频线圈装置，包括内置于壳体的线圈电路，所述线圈电路包括环状闭合的单元线圈，和连接于其中的电子元件；所述单元线圈包括两组位置不同的功能单元：

第一组功能单元包括单元线圈2、3、6和7，以及单元线圈10、11、13、14、15和16；所述第一组功能单元位于所述肩部线圈的中间，用于采集肩锁部和盂肱部位置的信号；

第二组功能单元包括单元线圈1、5、9和单元线圈4、8、12；所述单元线圈1、5、9和单元线圈4、8、12分列于所述肩部线圈的两侧位置，用于分别采集人体的前后两侧的肩胸部的信号；

每个所述的单元线圈所包围的面积有部分重叠于相邻的单元线圈。

在本实用新型的实施例中，所述的肩关节射频线圈装置，每个所述的单元线圈共同交织成曲面的半包围的护肩形状。

在本实用新型的实施例中，还包括延伸在肩锁部和盂肱部位置的中间支架；所述第一组功能单元中的位于中间部分的导体固定在所述中间支架上。

在本实用新型的实施例中，所述的肩关节射频线圈装置，还包括2个侧翼支架，所述第二组功能单元的单元线圈与相邻的第一组功能单元的单元线圈相邻的部分导体被分别固定在2个侧翼支架上。

在本实用新型的实施例中，所述的肩关节射频线圈装置，所述第一组功能单元中的单元线圈排列成2行，相邻处都有部分重叠；所述第二组功能单元中的单元线圈各排列成1行，并分列于所述第一组功能单元的2侧，其中相邻的单元线圈都有部分重叠。

在本实用新型的实施例中，所述的肩关节射频线圈装置，所述单元线圈15所围合的面积分别部分重叠于所述单元线圈13、16和9所围合的面积；所述单元线圈16所围合的面积分别重叠于所述单元线圈14、15和12所围合的面积。

在本实用新型的实施例中，所述的肩关节射频线圈装置，还包括使所述肩关节射频线圈贴合于被扫描肩部的固定定位绑带。

在一个实施例中，所述固定定位绑带斜跨到被扫描肩部的另一侧腋下。

一种磁共振成像系统，包括前述的任意一种肩关节射频线圈装置。

本实用新型的肩关节射频线圈合理设置单元线圈的位置和排列，单元线圈共同交织成曲面的半包围的立体护肩的形状，具有成像空间充分、信噪比高和易于调试的优点；本实用新型的肩部线圈设置相互分离的中间支架和侧面两翼支架，来选择性地固定部分的线圈电路，在保持线圈形状的同时保留了线圈材料固有的柔性，能够柔性地、完美地覆盖大小不同的人体肩部，具有轻便易于使用和成本低的优点。

本实用新型的使用肩关节射频线圈的磁共振成像系统，提高了磁共振成像系统的肩部成像性能。

附图说明

图1是本实用新型的肩关节射频线圈装置的线圈电路的立体结构示意图。

图2是本实用新型的肩关节射频线圈装置的线圈电路及支架结构示意图。

图3-18是本实用新型的肩关节射频线圈装置的单元线圈的形状示意图。

图19是本实用新型的肩关节射频线圈装置的结构爆炸图

图20是使用本实用新型的肩关节射频线圈装置的高品质磁共振成像图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做出进一步详细说明。本实用新型的实现并不限于如下所描述的实施例，还可以以许多不同的形式来实现。提供如下实施例的目的，是为了便于更加透彻全面的理解本实用新型所公开的内容。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中所使用的术语只为描述具体的实施例，不是为了限制本实用新型。

磁共振成像系统的肩关节射频线圈是一种高精度射频天线，其固有的共振频率等于磁共振系统的磁共振频率。工作状态下人体的肩部及其周围组织位于肩关节射频线圈的射频电磁场中，该射频电磁场的范围大并且均匀无畸变、强度高，收集到的肩部及其周围组织的信号就越强，信噪比越高，成像越清晰。

本实用新型的肩关节射频线圈装置的电气结构主要包括由导电材料做成的线圈体，和连接在线圈体中的电子元件。在工作状态下，其输出阻抗与后端数据收集设备匹配，从线圈中导出清晰无噪音的图像信号。

如图1所示是本实用新型的肩关节射频线圈的线圈电路的立体结构示意图。线圈电路部分包括16个环状闭合的单元线圈，和串接在单元线圈中电感、电容等电子元件(可选的)。这16个单元线圈具体是单元线圈1、单元线圈2，单元线圈3，单元线圈4，单元线圈5，单元线圈6，单元线圈7，单元线圈8，单元线圈9，单元线圈10，单元线圈11，单元线圈12，单元线圈13，单元线圈14，单元线圈15和单元线圈16。

单元线圈可以采用柔性的铜带及电路板制作，是柔性的，在外力作用下可以发生有限的形变。

如图1可见，线圈电路中的16个单元线圈的形状交叉编织在一起。16个单元线圈包括两组不同的功能单元：第一组功能单元包括单元线圈2、3、6和7，以及单元线圈10、11、13、14、15和16；被设置位于所述肩部线圈的中间，用于采集肩锁部和盂肱部位置的信号。

第二组功能单元包括单元线圈1、5、9和单元线圈4、8、12；被分列设置于所述肩部线圈的两侧位置，与第一组功能单元的单元线圈接续，用于分别采集人体的前后两侧的肩胸部的信号。

线圈电路中的每个单元线圈所包围的面积有部分重叠于相邻的单元线圈。第一组功能单元中的单元线圈排列成2行，相邻处都有部分重叠。第二组功能线圈各排列成1行，并且各3个单元线圈相邻处有部分重叠。第二组功能单元分列接续于第一组功能单元的2侧，并且与第一组功能单元相邻的单元线圈有部分重叠。特别的，单元线圈15所围合的面积分别部分重叠于单元线圈13、16和9；单元线圈16所围合的面积分别重叠于单元线圈14、15和12。

如图2所示是本实用新型的肩关节射频线圈的线圈电路和支架结构示意图，中间支架301沿着人体肩部上边到盂肱部向下的走向呈长度方向，沿着人体肩部的厚度呈宽度方向。中间支架301整体上是呈长方形的板材，其宽度和长度方向上有一定角度的弯曲弧度。在外力的作用下其宽度和长度方向上还可以发生有限的弹性形变。

本实用新型的单元线圈的第一组功能单元的部分导体固定在线圈的中间支架301上。就是单元线圈2和3的导体的相互交叉重叠的部分固定在中间支架301上，以及单元线圈6和7、单元线圈10和11、单元线圈13和14、单元线圈15和16的导体的相互重叠交叉的部分也固定在中间支架301上。

如图2，中间支架301固定了单元线圈2、3、6、7、10、11、13、14、15和16这10个单元线圈的部分尺寸，以及相互之间的位置关系。

请结合图1和图2，单元线圈2、3、6和7位于肩部线圈的顶部位置，即当肩部线圈在工作状态下，单元线圈2、3、6和7覆盖于人体的肩部的肩锁部位用于采集肩锁部的信号。单元线圈10、11、13、14、15和16用于采集人体肩部的盂肱位置的信号。而且，线圈电路中的每个单元线圈所围合的面积有部分与相邻的单元线圈交叉重叠，使肩关节射频线圈成曲面的、半包围的立体护肩的形状。

在本实用新型的一个实施例中，还包括与中间支架相配合的支架盖303，中间支架301和支架盖303相互配合把相关单元线圈的部分导体固定在其间。

如图2可见，还包括侧翼支架302，以及根据肩关节线圈对称设置的另一个侧翼支架304；第二组功能单元的单元线圈与相邻的第一组功能单元的单元线圈相互交叉重叠的部分被固定在2侧的侧翼支架302和304上，即单元线圈4、8和12分别与单元线圈3、7、和11相邻相交叉的部分被一起固定在侧翼支架302上；对称的，单元线圈1、5和9分别与单元线圈2、6和10相邻相交叉的部分被一起固定在另一个侧翼支架304上。

侧翼支架302为矩形的板材，包括可以分离的两部分，分别从单元线圈的导体的两侧围合，把相关单元线圈的导体固定并封闭在其中。对应的另一侧的侧翼支架也同样，把相关单元线圈的导体固定并封闭在其中。

侧翼支架302固定了单元线圈7和8的部分形状，还固定了单元线圈7和8分别与单元线圈3、4、11和12的相互位置关系。对应的，另一侧的侧翼支架304固定了单元线圈5和6的部分形状，还分别固定了单元线圈5和6分别与单元线圈1、2、9和10的相互位置关系。

本实用新型的肩关节射频线圈没有使用全覆盖线圈单元所在面积的支架，没有固定全部单元线圈的所有导体，而是巧妙地设计了相互分离的中间支架和2个侧翼支架，在中间支架和2个侧翼支架之间留出了大量空白，使得16个单元线圈的形状既固定又能适应有限的形变，单元线圈之间的相互位置既相互固定又保持柔性。

在射频环境下，当线圈的形状改变时分布参数发生改变。一般而言只有线圈电路部分固定不变，才能做谐振和性能调试。本实用新型的肩关节线圈的这种线圈电路设计在兼顾柔性的前提下还易于调试。其单元线圈的大小形状尺寸设计和相互位置关系适应了人体肩部关节的复杂构造，被置于线圈工作状态下产生的均匀电磁场中，能收集到信噪比高的图像信号。

如图3至图18分别示意了16个单元线圈的形状。

其中，图3是单元线圈1的形状；图4是单元线圈2的形状；图5是单元线圈3的形状；图6是单元线圈4的形状；图7是单元线圈5的形状；图8是单元线圈6的形状；图9是单元线圈7的形状；图10是单元线圈8的形状；图11是单元线圈9的形状；图12是单元线圈10的形状；图13是单元线圈11的形状；图14是单元线圈12的形状；去15是单元线圈13的形状；图16是单元线圈14的形状；图17是单元线圈15的形状；和图18是单元线圈16的形状。

请把图3至图18分别结合图图1、图2，各单元线圈的导体不是在同一个平面上。16个单元线圈的形状各有差异。16个单元线圈相互之间分别重叠的部分和重叠程度各有差异。

射频线圈中多个单元线圈的不同排放方式、以及单元线圈的形状对射频线圈性能的影响很大，因此单元线圈的形状以及怎么排放在射频线圈中决定了射频线圈的性能优劣。本实用新型的单元线圈之间通过部分重叠、以及电感互感或者电容(图中未示出)来管理单元线圈之间的互耦，每个单元线圈能够在磁共振频率下谐振。

本实用新型采用多个较小的线圈、更加贴合人体肩部的形状，能够覆盖较大的成像区域，同时还具有较大的均匀区以及较高的性噪比，成像质量较佳。

本实用新型的肩关节射频线圈应用在磁共振系统中的一组实验数据如下表：

上表数据的实验条件是：GE磁共振成像系统，使用标准信噪比序列，FOV 24cm*24cm；Thick 2mm，SP:0.20，TR:240，TE:20，分辨率256*256；对比线圈为USA传统的肩部线圈。

如表格中的数据，本申请的肩关节射频线圈比传统的肩部线圈的信噪比高，在实验条件下，信噪比整体提高至少27％，最多的有64％。

如图19所示是本实用新型的肩关节射频线圈的结构爆炸图，可见肩关节射频线圈装置依次包括：内壳400，线圈电路及300和侧翼支架302，中间支架301，支架盖303，外壳200，外壳盖100，和。外壳200和内壳400皆为柔性材料，相互固定在一起形成容置线圈电路300及中间支架301和侧翼支架302的空间。外壳200上有开窗口，支架盖303可以从窗口安装到中间支架301上。外壳盖100用于封闭外壳200上的开窗口。外壳盖100上还有开口用于引出电缆，电缆附件101和102用于固定电缆以及封闭开口。

本实用新型的肩关节射频线圈在工作状态下覆盖于人体肩部，各单元线圈构成的线圈电路300封闭在其内外壳体400和200之内部。用线圈电缆连接主机传导出磁共振信号。

固定定位绑带固定在外壳200上(图中未示出)。用于将肩部线圈固定并紧贴在人体的肩部，定位绑带被引到患者的被扫描肩部的另一侧腋下固定，使得肩部线圈紧贴在人体的肩部，包围肩关节的肩锁部、前后的肩胸部、和盂肱部。

如图20所示是使用本实用新型的肩关节射频线圈的磁共振成像系统所获得的高品质磁共振成像。成像采用GE 3T DISCOVERY MR750系统，扫描序列为FSE序列，片厚4mm，片间距0.5mm，TR:847，TE：13.3/Ef，FOV:20*20，分辨率:288*288。

本实用新型的肩部线圈设计为护肩的形状，与人体肩部的扫描部位相吻合，能够完整的覆盖整个人体肩部，具有较大的均匀区以及较高的性噪比，成像质量较佳。由于该肩部线圈的电路部分和内外壳体都是柔性的，所以可以完全贴合不同大小的患者肩部。

本实用新型还提供一种磁共振成像系统，利用前述肩关节射频线圈。

在成像过程中，肩关节射频线圈装置罩在被扫描人体的肩部，并共置于磁共振磁体中心，即可对人肩关节进行扫描成像。

本实用新型的肩关节射频线圈装置，包括柔性线圈部分、支架部分和包围线圈电路部分的壳体，柔性线圈电路部分固定在两层柔性材料中间，柔性线圈部分固定在支架上成为一体，并被包围在内外壳体之中。

以上所述实施例具体和详细地描述了本实用新型的几种实施方式，这不是对专利权利范围的限制。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。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进都属于本实用新型的保护范围，本实用新型专利的保护范围以其权利要求为准。

Claims (10)

1.一种肩关节射频线圈装置，包括内置于壳体的线圈电路，所述线圈电路包括环状闭合的单元线圈，和连接于其中的电子元件；其特征在于，所述单元线圈包括两组位置不同的功能单元：

第一组功能单元包括单元线圈2、3、6和7，以及单元线圈10、11、13、14、15和16；所述第一组功能单元位于所述肩部线圈的中间，用于采集肩锁部和盂肱部位置的信号；

第二组功能单元包括单元线圈1、5、9和单元线圈4、8、12；所述单元线圈1、5、9和单元线圈4、8、12分列于所述肩部线圈的两侧位置，用于分别采集人体的前后两侧的肩胸部的信号；

每个所述的单元线圈所包围的面积有部分重叠于相邻的单元线圈。

2.根据权利要求1所述的肩关节射频线圈装置，其特征在于，每个所述的单元线圈共同交织成曲面的半包围的护肩形状。

3.根据权利要求2所述的肩关节射频线圈装置，其特征在于，所述第一组功能单元中的单元线圈排列成2行，相邻处都有部分重叠；所述第二组功能单元中的单元线圈各排列成1行，并分列于所述第一组功能单元的2侧，其中相邻的单元线圈都有部分重叠。

4.根据权利要求1所述的肩关节射频线圈装置，其特征在于，还包括延伸在肩锁部和盂肱部位置的中间支架；所述第一组功能单元中的中间部分的导体固定在所述中间支架上。

5.根据权利要求4所述的肩关节射频线圈，其特征在于，还包括2个侧翼支架，所述第二组功能单元的单元线圈分别与相邻的第一组功能单元的单元线圈中相邻的部分导体被分别固定在2个侧翼支架上。

6.根据权利要求5所述的肩关节射频线圈装置，其特征在于，所述单元线圈15所围合的面积分别部分重叠于所述单元线圈13、16和9所围合的面积；所述单元线圈16所围合的面积分别重叠于所述单元线圈14、15和12所围合的面积。

7.根据权利要求1所述的肩关节射频线圈装置，其特征在于，还包括使所述肩关节射频线圈贴合于被扫描肩部的固定定位绑带。

8.根据权利要求7所述的肩关节射频线圈装置，其特征在于，所述固定定位绑带斜跨到被扫描肩部的另一侧腋下。

9.根据权利要求1所述的肩关节射频线圈装置，其特征在于，所述环状闭合的单元线圈是铜带或者薄电路板材料，所述壳体是柔性材料。

10.一种磁共振成像系统，其特征在于，包括如权利要求1至9所述的任意一种肩关节射频线圈装置。