CN2766777Y - 用于磁共振成像系统的体/脊柱联合射频线圈装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于磁共振成像系统的体/脊柱联合射频线圈装置。它由基座构件(10)与上部构件(20)构成，在基座构件(10)与上部构件(20)中设置了马鞍线圈(30)和环形线圈。在本实用新型的第一个方案中，在上部构件(20)中的拱梁(25)的弧线长度小于肋梁(26)的长度，肋梁(26)内设置的马鞍线圈(30)较高，所产生的横向磁场能够有效地覆盖整个腹部；而在本实用新型的另一个方案中，拱梁(25)的长度远大于肋梁(26)的长度，肋梁(26)内的马鞍线圈(30)较低，所产生的横向磁场只集中在靠近脊柱的下部区域。这样，本实用新型在进行腹部成像时可用于对人体整个腹部进行较好的成像，而在仅仅要求探测人体脊柱部分时可只对脊柱部分进行磁共振成像，而且在成像时不受人体其它部分的噪声影响。

Description

用于磁共振成像系统的体/脊柱联合射频线圈装置

技术领域

本实用新型一般涉及磁共振成像系统。具体而言，本实用新型涉及在磁共振成像系统中使用的射频线圈装置。

背景技术

磁共振成像(MRI)系统采用来自主磁系统的均匀强磁场(称为MRI系统主磁场-B₀)对人体中的氢原子核自旋进行极化。磁极化原子核自旋在人体中产生磁矩i。该磁矩在稳态时指向主磁场方向，如果没有激励扰动则不会产生有用的信息。

通过均匀的射频(RF)磁场(称为激发磁场或B₁磁场)激发磁矩产生磁共振(NMR)信号，从而获取磁共振成像系统(MRI)数据。射频发射线圈在所需探测的图像区域产生B₁磁场，该射频发射线圈由采用功率放大器的受计算机控制的射频发射器驱动。在激发过程中，原子核自旋系统吸收能量，使磁矩绕着主磁场方向进动。在激发后，进动的磁矩将经历自由感应衰减(FID)，释放其吸收的能量并返回稳态。在自由感应衰减(FID)中，使用放置在人体受激部分附近的接收射频线圈探测磁共振(NMR)信号。该磁共振(NMR)信号是处于接收射频线圈中的第二电压(或电流)，该电压(或电流)被人体组织的进动磁矩所诱导。接收射频线圈可以是发射线圈本身也可以是只接收射频信号的独立线圈。通过集成在主磁场系统中的梯度线圈产生附加脉冲梯度磁场，选择性地激发所需要位置的体素内的原子核，并可以对信号进行频率编码和相位编码，从而确定其空间坐标，最终经过傅立叶变换，建立一幅完整的磁共振成像。

在磁共振成像系统(MRI)中，发射线圈和接受线圈所产生的磁场的均匀性是获得高质量图像的一个关键因素。在标准的磁共振成像系统中，对于发射通常采用整体射频线圈取得最佳激发场均匀性。整体射频线圈是系统中最大的射频线圈。但是，如果同时使用较大的线圈接收，则会产生较低的信噪比(SNR)，这主要是因为这样的线圈与成像的信号发生组织距离较远。因为在磁共振成像系统(MRI)中最重要的是高信噪比(SNR)，所以采用专用线圈进行射频接收以提高所需探测部分的信噪比(SNR)。但是，由于人体各个生理部位的形状各不相同，又十分不规则，而且尺寸大小也差别很大，所以如何根据人体各个部位的生理结构特点，巧妙地布置线圈电路，从而获得较为均匀的磁场分布和较大的探测灵敏度一直是国际上线圈设计人员的最大任务。

在实用中，设计较佳的专用射频线圈应当具有下列功能：高信噪比(SNR)、好的均匀性，谐振电路的高空载质量因子(Q)。此外，盆部射频线圈装置(10)必需设计成适于病人操作并具有舒适度，而且在病人与射频电子设备之间提供保护屏障。一种提高信噪比的方法是正交接收。在这种方法中，由覆盖所需探测的相同区域的两个互相独立的线圈探测两个信号。采用正交接收的射频信号信噪比是采用单个线性线圈情况时的

倍。另外一种提高信噪比的方法是相控阵线圈技术。为了对一个较大的区域进行成像，如果使用单个较大的线圈，线圈所覆盖的所有区域的噪声均进入线圈，因此信噪比差。如果使用相控阵技术，使用多个独立的小线圈一起覆盖此区域，由于只有临近线圈的很小区域的噪声才能进入线圈，因此能够有效地提高信噪比。

目前对人体躯干部分进行磁共振成像的探测线圈主要有两种，一种是体线圈，用于探测人体腹部的整个部分；另一种是脊柱线圈，用于探测人体脊柱部分。在很多磁共振系统中，由于价格昂贵，往往只配备一种体线圈，如果需要脊柱部位成像，就只能用体线圈来代替专门的脊柱线圈。而由于体线圈覆盖范围较大，在进行脊柱部位的成像时，整个腹部产生的噪声都会被线圈探测，从而导致信噪比大为降低，严重影像成像质量。

因此，设计一种能够通用于人体躯干部分磁共振成像的专用探测线圈就已为业界所需要。这种线圈应该能够在需要时对人体腹部的整个部分进行清晰的磁共振成像，而在只需要探测人体脊柱部分时，只对人体脊柱进行成像而不受人体腹部噪声的影响。

实用新型内容

本实用新型针对上述问题设计了一种用于磁共振成像系统的体/脊柱联合射频线圈装置，所述线圈装置包括：基座构件(10)和上部构件(20)。基座构件(10)和上部构件(20)分别由内壳和外壳两部分组成，内壳上贴敷有线圈电路，将外壳用无磁性的螺丝和内壳固定在一起，起到保护线圈电路和美观的作用。贴敷在基座构件(10)内壳和上部构件(20)内壳上的电路通过设置在基座构件(10)和上部构件(20)两侧的弹簧接线柱连接，这样就能够使基座构件(10)和上部构件(20)可拆卸式地连接，便于使用。上部构件(20)主要由左右各三根肋梁(26)和顶部的拱梁(25)组成。线圈电路共有两组，一个环形线圈和一个8字形马鞍线圈(30)。环形线圈设置在线圈装置的基座构件(10)和上部构件(20)的中间一根肋梁(26)和拱梁(25)中，8字形马鞍线圈(30)设置在基座构件(10)，上部构件(20)的第一和第三根肋梁(26)当中。它们组合起来协同工作，一起探测垂直于主磁场方向的交变磁共振信号。

在本实用新型的一个方面中，所述肋梁(26)的长度较长，大于拱梁(25)的长度，这样其内设置的马鞍线圈(30)能够包覆整个人体的腹部，能够在整个腹部区域产生所需的横向磁场，从而能够对人体腹部进行磁共振成像。而在本实用新型的另外一个方面中，所属肋梁(26)的长度较短，小于拱梁(25)的长度，这样其内设置的马鞍线圈(30)的高度很低，相对于较高的马鞍线圈(30)来说，较低的马鞍线圈(30)所产生的横向磁场的分布区域也较低，从而能够在探测脊柱信号的同时避免腹部区域的噪声进入系统，获得较高的信噪比，产生较好的脊柱成像。

由于上部构件(20)是可拆卸的，所以在使用时可以根据需要在共同使用所述基座构件(10)的情部下，如果需要对整个腹部进行成像，就选用本实用新型第一方面中的肋梁(26)较长的上部构件(20)，如果只需要对脊柱部分进行成像，就选用本实用新型的第二个方面中的肋梁(26)较短的上部构件(20)。

附图说明

图1a是根据本实用新型的第一个实施例的射频线圈装置的立体图。

图1b是根据本实用新型的第一个实施例的射频线圈装置的俯视图。

图1c是根据本实用新型的第一个实施例的射频线圈装置的左视图。

图1d是根据本实用新型的第一个实施例的射频线圈装置的主视图。

图2a是根据本实用新型的第二个实施例的射频线圈装置的立体图。

图2b是根据本实用新型的第二个实施例的射频线圈装置的俯视图。

图2c是根据本实用新型的第二个实施例的射频线圈装置的左视图。

图2d是根据本实用新型的第二个实施例的射频线圈装置的主视图。

图3是根据本实用新型的第一个实施例的射频线圈装置的线圈电路布线和磁场分布示意图。

图4是根据本实用新型的第二个实施例的射频线圈装置的线圈电路布线和磁场分布示意图

图5表示的是本实用新型第一个实施例和第二个实施例中两种马鞍线圈(30)的空间结构和所产生磁场的比较。

具体实施方式

参考图1，图1a，1b，1c和1d分别是根据本实用新型的体/脊柱联合射频线圈装置的第一个实施例的立体图，俯视图，左视图和正视图。图中，体/脊柱联合射频线圈装置由基座构件(10)和设置在基座构件(10)上的上部构件(20)组成。基座构件(10)的下表面整体上成平板形设计，便于放置在磁共振成像系统的病台上，上表面根据人体腰背部的体型略呈弧形，使用时增加病人舒适度。上部构件(20)主要包括左部三根肋梁(26)，右部三根肋梁(26)和顶部的拱梁(25)，顶部的拱梁(25)设置在顶部的中央位置。在上部构件(20)的三根肋梁(26)底端和基座构件(10)的对应位置，设置有弹簧接线柱，上部构件(20)和基座构件(10)的两侧还设置有卡扣(27)，这样使用时用卡扣(27)将上部构件(20)和基座构件(10)紧密地扣在一起，设置于两构件中的线圈电路通过弹簧接线柱连接起来构成完整的工作回路。上部构件和基座构件分别由内壳和外壳组成，线圈电路贴敷在内壳上，外壳用无磁性的螺丝和内壳固定在一起，起到保护线圈电路和美观的作用。

在图1中，所述上部构件(20)中的拱梁(25)的长度远小于左右肋梁(26)的长度。本实用新型中，所述肋梁的长度和拱梁的长度是指肋梁和拱梁环绕人体腹部的弧线长度。这时，肋梁(26)基本上能够包覆整个腹部。

本实用新型的体/脊柱联合线圈装置的线圈电路由两组线圈，即环行线圈和8字形马鞍线圈(30)组成。环行线圈如一根皮带一样环绕人体腹部设置。在基座构件(10)中，环行线圈贴敷在基座构件(10)的中央，通过基座构件(10)和上部构件(20)两侧的弹簧接线柱通到上部构件(20)，沿中间一根肋梁(26)向上，最后在拱梁(25)中交接。8字形马鞍线圈(30)的8字交点设置在基座构件(10)的中央，线路从8字交点出发，沿基座构件(10)内壳表面，通过左部第一个弹簧接线柱连通到左部第一根肋梁(26)内，沿第一根肋梁(26)向上，到达第一根肋梁(26)上部末端后再经过第三根肋梁(26)向下，经过左侧第三个弹簧接线柱回到8字交点，继续向前，在右侧以与左侧对称的方式布线，最后再次回到8字交点与出发点交接形成完整回路。

定义人体平躺时，向左的方向为X方向，头朝的方向为Y方向，则向上的方向为Z方向。由于该线圈装置是用于垂直场磁共振系统，因此静磁场B₀沿Z方向。根据上述分析可知，环形线圈产生的磁场的方向为Y方向，而马鞍线圈(30)产生的磁场的方向主要为X方向，也就是说，环形线圈主要用来探测Y方向的磁共振信号，而马鞍线圈(30)主要用来探测X方向的磁共振信号。

在本实用新型的第一个实施例当中，由于拱梁(25)的长度较短，而左右肋梁(26)的长度较长，因此设置在肋梁(26)内的马鞍线圈(30)较高，如图2所示。图2除了马鞍线圈(30)的示意图外，还画出了其在经过8字交叉点的YZ平面上产生的磁场的空间分布，箭头的方向代表磁场的方向，箭头的长度代表磁场强度的大小。B₀代表主磁场。从图2可以看出，在整个腹部区域，磁场都有比较均匀的Y方向分量，这样，整个腹部的Y方向的磁共振信号均能有效地被此马鞍线圈(30)探测，这一点将在后面做更为详细的分析。

如果将上部构件(20)中的肋梁(26)的长度变短，而将拱梁(25)的长度变长，即形成如图3所示的本实用新型的体/脊柱联合射频线圈装置的第二个实施例。在这种情况下，除了马鞍线圈(30)的位置较低导致其所产生的Y方向的磁场的分布范围较低之外，其它电气特性和实施例一完全相同。图4表示的就是实施例二中线圈的结构示意图和其在经过8字交叉点的YZ平面上产生的磁场的空间分布。

图5表示的是实施例一和实施例二中两种马鞍线圈(30)的空间结构和所产生磁场的比较。实线代表的是实施例二中的较低的马鞍线圈(30)及其所产生的磁场分布，虚线代表的是实施例一中的较高的马鞍线圈(30)及其所产生的磁场分布。从图中可以看出，在靠近线圈底部的区域，两种马鞍线圈(30)所产生的磁场在Y方向的分量差别不大，这也就意味着两种线圈在这一区域对Y方向的磁共振信号有着基本相同的探测灵敏度。而在较高的区域，较高的马鞍线圈(30)比较低的马鞍线圈(30)所产生的Y方向的磁场的强度明显强很多，这也就意味着较高的马鞍线圈(30)在这一区域有着更高的探测灵敏度。因此，我们可以用实施例一来探测整个腹部的磁共振信号，而利用实施例二来探测脊柱部分的磁共振信号。

通过本实用新型的第一个实施例与第二个实施例，我们在对人体躯干进行磁共振成像时将可以根据情况，在共用一个基座构件(10)的情况下，通过更换上部构件(20)，在要求探测人体整个腹部时使用肋梁(26)较长的上部构件(20)对人体整个腹部进行均匀的成像，而在仅仅要求探测人体脊柱部分时可以使用较短肋梁(26)的上部构件(20)对脊柱进行磁共振成像，而且在成像时不受人体其它部分的噪声影响，从而获得较高的信噪比和较好的成像质量。

虽然这里引用特定的实施例及其应用描述了本文所揭示的实用新型，但是本领域普通技术人员在不违背权利要求所述的本实用新型的精神和范围的情况下，可对这些实施例做出各种修正与变化。

Claims (5)

1.一种用于磁共振成像系统的体/脊柱联合射频线圈装置，其特征在于，所述线圈装置包括：

基座构件(10)，在所述基座构件(10)的两侧设置有弹簧接线柱和卡扣(27)，

上部构件(20)，其设置在所述基座构件(10)的上部，所述上部构件(20)主要包括左右各三根肋梁(26)和顶部的拱梁(25)，在所述上部构件(20)的两侧设置有所述弹簧接线柱和卡扣(27)，

在所述基座构件(10)和所述上部构件(20)中设置有两组线圈电路，分别为环形线圈和8字形马鞍线圈(30)，

所述环形线圈设置在所述基座构件(10)，所述上部构件(20)的第二根肋梁(26)和所述拱梁(25)中，所述马鞍线圈(30)设置在所述基座构件(10)，所述上部构件(20)的第一根肋梁(26)和第二根肋梁(26)中，所述基座构件(10)和所述上部构件(20)使用卡扣(27)方式可拆卸式连接，线圈电路通过弹簧接线柱连接。

2.如权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述上部构件(20)中的所述拱梁(25)的长度远小于所述肋梁(26)长度，即所述马鞍线圈(30)在整个腹部均能产生较大的横向磁场。

3.如权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述上部构件(20)中所述拱梁(25)的长度远大于所述肋梁(26)长度，即所述马鞍线圈(30)只能在靠近脊柱的较低的区域内产生较大的横向磁场。

4.如权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述基座构件(10)与所述上部构件(20)是卡扣(27)连接的。

5.如权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述基座构件(10)与所述上部构件(20)是铰链连接的。

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