WO2023024229A1 - 磁共振多核射频线圈装置及控制方法、磁共振成像系统 - Google Patents
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Definitions
- the first birdcage coil 10 may be located inside the second birdcage coil 20 , or the first birdcage coil 10 may be located outside the second birdcage coil 20 .
- FIG. 1 exemplarily shows the situation that the first birdcage coil 10 is located outside the second birdcage coil 20 .
- FIG. 4 is a schematic structural diagram of an equivalent circuit of a first birdcage coil 10 provided in an embodiment of the present application
- FIG. 5 is a schematic diagram of a first birdcage coil 10 provided in an embodiment of the present application.
- the control circuit 73 first inputs a low level to the fourth terminal N14 of the first transmitting and receiving mode switch 32, for example, -30V to control the conversion of the first transmitting and receiving mode Diodes in the switch 32 (such as D3, D4, D5 and D6 in Figure 6) are not conducting, so that the first terminal N11 and the third terminal N13 of the first transmitting and receiving mode changeover switch 32 are isolated, and the second terminal N12 and the third terminal N13 are isolated.
- the control circuit 73 can be made to input a low level to the fourth terminal N14 of the second transmitting and receiving mode switch 51, for example, -30V, and the second transmitting and receiving mode switching switch
- the diode in 51 is not conducting, and the MRI signal comes out from the resonator of 23 Na birdcage coil (second sub-birdcage coil) 102, and the magnetic resonance signal is amplified through the second low noise amplifier 52, and the amplified magnetic resonance signal is transmitted to the RX-23Na receiving end of the image reconstruction module 80 to complete the image reconstruction.
- the magnetic resonance multi-nuclear radio frequency coil device with a double-layer nested birdcage orthogonal mode equipped with four-frequency transceivers, taking 1 H, 19 F, 23 Na, and 31 P as examples, can realize quad-core imaging.
- a signal of the desired frequency excites the acquisition chain.
- the outer structure can be a four-terminal ring high-low-pass mixed birdcage coil structure with three frequencies of 1 H, 19 F, and 23 Na at the same time. By adjusting and optimizing the distance between the inner and outer end rings, it can cope with the interaction between these three different nuclides and Electromagnetic Interference Conditions.
- the inner layer structure can be a 31 P high-pass birdcage structure.
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Abstract
一种磁共振多核射频线圈装置，包括同轴嵌套设置的第一鸟笼线圈（10）和第二鸟笼线圈（20）；其中，第一鸟笼线圈（10）包括沿轴向排列的四个第一端环（11），以及多个第一腿结构（12），每个第一腿结构（12）与四个第一端环（11）连接；第二鸟笼线圈（20）包括沿轴向排列的两个第二端环（21），以及多个第二腿结构（22），每个第二腿结构（22）与两个第二端环（21）连接；第一鸟笼线圈（10）设置为发射和接收与三种不同核素对应的频率的射频能量；第二鸟笼线圈（20）设置为发射和接收与一种核素对应的频率的射频能量；第一鸟笼线圈（10）与第二鸟笼线圈（20）对应的核素不同。由此在磁共振射频线圈装置的中心区域能够产生较为均匀的磁场分布。还包括一种磁共振多核射频线圈装置的控制方法和磁共振成像系统。
Description
本申请要求在2021年08月23日提交中国专利局、申请号为202110971909.1的中国专利申请的优先权，以上申请的全部内容通过引用结合在本申请中。
本申请涉及磁共振技术领域，例如涉及一种磁共振多核射频线圈装置及控制方法、磁共振成像系统。
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)通过对静磁场中的扫描对象施加某种特定频率的射频脉冲，使扫描对象中的核素受到激励而发生磁共振现象，停止射频脉冲后，核素在弛豫过程中产生MR(Magnetic Resonance，磁共振)信号，通过对MR信号的接收、空间编码和图像重建等处理过程，即产生扫描对象的磁共振图像。
磁共振成像技术的研究已经从单纯获取高质量解剖图像，发展到可以进行多核成像，对组织中的
1H、
19F、
31P、
23Na、
13C等一些生理或病理的指标进行量化，能够同时挖掘多种核素信号变化所蕴含的生物信息，定性定量分析肿瘤分子靶点过表达，能量代谢异常，离子紊乱及器官组织的结构功能等不同层次的多元异质信号改变。
大多数多核磁共振成像的获取是，通过不断更换线圈装置，实现多个单核采集，再将多个单核采集的图像进行配准来实现的。该类实现方式，受采集时间和成像对象位置移动及性质变化的影响，会导致信号的不准确共配(信号的共配即为信号的匹配，例如，弱核素信号的成像位置，需要首先获得
1H结构成像)，这种不同步性会导致图像配准失败率增加。
发明内容
本申请实施例提供一种磁共振多核射频线圈装置及控制方法、磁共振成像系统。
第一方面，本申请实施例提供了一种多核磁共振射频线圈装置，包括：同轴嵌套设置的第一鸟笼线圈和第二鸟笼线圈；
其中，第一鸟笼线圈包括沿轴向排列的四个第一端环，以及沿所述轴向延伸且沿周向排列的多个第一腿结构；每个第一腿结构与所述四个第一端环连接； 第二鸟笼线圈包括沿所述轴向排列的两个第二端环，以及沿所述轴向延伸且沿所述周向排列的多个第二腿结构；每个第二腿结构与所述两个第二端环连接；
第一鸟笼线圈设置为发射和接收与三种不同核素对应的频率的射频能量；第二鸟笼线圈设置为发射和接收与一种核素对应的频率的射频能量；第一鸟笼线圈对应的核素与第二鸟笼线圈对应的核素不同。
第二方面，本申请实施例还提供了一种磁共振成像系统，包括本申请任意实施例提供的磁共振多核射频线圈装置。
第三方面，本申请实施例还提供了一种基于本申请任意实施例提供的磁共振多核射频线圈装置的控制方法，包括：
在任一扫描周期内，第一鸟笼线圈发射和接收与三种不同核素对应的频率的射频能量；
在任一扫描周期内，第二鸟笼线圈发射和接收与一种核素对应的频率的射频能量，其中，第一鸟笼线圈和第二鸟笼线圈分时工作。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的控制方法。
图1为本申请实施例提供的一种磁共振多核射频线圈装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种第一鸟笼线圈的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种第二鸟笼线圈的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种第一鸟笼线圈的等效电路结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种第二鸟笼线圈的等效电路结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种第一前端电路的电路结构示意图；
图7为本申请实施例提供的一种第二前端电路的电路结构示意图；
图8为本申请实施例提供的一种第三前端电路的电路结构示意图；
图9为本申请实施例提供一种磁共振成像系统的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的一种控制方法的流程图；
图11为本申请实施例提供的又一种控制方法的流程图；
图12为本申请实施例提供的一种第一鸟笼线圈的
1H、
19F、
23Na的S参数分布图；
图13为本申请实施例提供的一种第二鸟笼线圈的
31P的S参数分布图；
图14为本申请实施例提供的一种磁共振多核射频线圈装置中心区域所产生的
23Na磁场分布图；
图15为本申请实施例提供的一种磁共振多核射频线圈装置中心区域所产生的
1H磁场分布图；
图16为本申请实施例提供的一种磁共振多核射频线圈装置中心区域所产生的
19F磁场分布图；
图17为本申请实施例提供的一种磁共振多核射频线圈装置中心区域所产生的
31P磁场分布图。
下面结合附图和实施例对本申请进行说明。
本申请实施例提供一种磁共振多核射频线圈装置。图1为本申请实施例提供的一种磁共振多核射频线圈装置的结构示意图。图2为本申请实施例提供的一种第一鸟笼线圈10的结构示意图。图3为本申请实施例提供的一种第二鸟笼线圈20的结构示意图。该磁共振多核射频线圈装置可适用于任意磁场强度的磁共振成像系统。该磁共振多核射频线圈装置包括：同轴嵌套设置的第一鸟笼线圈10和第二鸟笼线圈20。
其中，第一鸟笼线圈10可位于第二鸟笼线圈20的内部，或者，第一鸟笼线圈10可位于第二鸟笼线圈20的外部。图1示例性的画出第一鸟笼线圈10位于第二鸟笼线圈20的外部的情况。
其中，图2中，第一鸟笼线圈10包括沿轴向Z排列的四个第一端环11，以及多个第一腿结构12；多个第一腿结构12沿轴向Z延伸且沿周向W排列。多个第一腿结构12中的每个第一腿结构12与四个第一端环11连接。图2中V表示径向。可根据需要设置第一腿结构12的数量。第一腿结构12为8个、16个等。多个第一腿结构12可沿周向W等间隔排列。四个第一端环11可平行排列。
其中，图3中，第二鸟笼线圈20包括沿轴向Z排列的两个第二端环21，以及多个第二腿结构22；多个第二腿结构22沿轴向Z延伸且沿周向W排列。多个第二腿结构22中的每个第二腿结构22与两个第二端环21连接。可根据需要设置第二腿结构22的数量。第二腿结构22可为8个、16个等。多个第二腿结构22可沿周向W等间隔排列。两个第二端环21可平行排列。
其中，第一鸟笼线圈10设置为发射和接收与三种不同核素对应的频率的射频能量；第二鸟笼线圈20设置为发射和接收与一种核素对应的频率的射频能量； 第一鸟笼线圈10对应的核素与第二鸟笼线圈20对应的核素不同。
其中，第一鸟笼线圈10和第二鸟笼线圈20构成双层嵌套鸟笼式收发一体线圈结构，用于四核素成像所需频率的信号的均匀激发和采集，以实现同时或同步提供四种谐振频率，同时或同步获取四核素的图像，提高四核素成像的准确率。该四核素可包括下述中的四种：
1H(氢)、
19F(氟)、
23Na(钠)、
31P(磷)、
2H(氘)、
13C(碳)等。第一鸟笼线圈10可同时发射与三种不同核素对应的频率的射频能量。第一鸟笼线圈10可同时接收与三种不同核素对应的频率的射频能量。在一实施例中，图2中，四个第一端环11包括沿轴向Z依次排列的第一外端环11-1、第一内端环11-2、第二内端环11-3和第二外端环11-4；第一外端环11-1和第二外端环11-4，及第一外端环11-1和第二外端环11-4之间的第一腿结构12形成第一子鸟笼线圈101；第一内端环11-2和第二内端环11-3，及第一内端环11-2和第二内端环11-3之间的部分第一腿结构12形成第二子鸟笼线圈102；第一子鸟笼线圈101为高通鸟笼线圈，或低通鸟笼线圈，或带通鸟笼线圈，可根据需要进行设置。第二子鸟笼线圈102可为高通鸟笼线圈，或低通鸟笼线圈，或带通鸟笼线圈，可根据需要进行设置。在一实施例中，第一子鸟笼线圈101设置为发射和接收与一种核素或两种不同核素对应的频率的射频能量；第一子鸟笼线圈101对应的核素和第二子鸟笼线圈102对应的核素不同。可通过调节第一鸟笼线圈10的两个内端环(第一内端环11-2、第二内端环11-3)沿轴向Z的距离，以及相邻的内端环和外端环沿轴向Z的距离，降低三种不同核素对应的信号间的相互作用以及电磁干扰。可通过调节第一鸟笼线圈10的第一腿结构12和第二鸟笼线圈20的第二腿结构22沿周向W错开的距离或角度，以降低内层鸟笼线圈和外层鸟笼线圈之间的电磁干扰。在任一扫描周期内，第一鸟笼线圈10和第二鸟笼线圈20分时工作，以降低内层鸟笼线圈和外层鸟笼线圈之间的电磁干扰。
本实施例中，磁共振多核射频线圈装置包括同轴嵌套设置的第一鸟笼线圈和第二鸟笼线圈；其中，第一鸟笼线圈包括沿轴向排列的四个第一端环，以及与四个第一端环连接的多个第一腿结构；多个第一腿结构沿轴向延伸且沿周向排列；第二鸟笼线圈包括沿轴向排列的两个第二端环，以及与两个第二端环连接的多个第二腿结构；多个第二腿结构沿轴向延伸且沿周向排列；第一鸟笼线圈设置为发射和接收与三种不同核素对应的频率的射频能量；第二鸟笼线圈设置为发射和接收与一种核素对应的频率的射频能量；第一鸟笼线圈对应的核素与第二鸟笼线圈对应的核素不同。本实施例通过双层嵌套鸟笼式收发一体线圈 结构实现四核素磁共振成像所需频率的信号的激发和采集，以实现同时或同步提供四种谐振频率，进而同时或同步获取四核素的图像，提高四核素成像的准确率。
其中，图2中，第一子鸟笼线圈101、第二子鸟笼线圈102可同时工作。第一子鸟笼线圈101、第二子鸟笼线圈102构成的整体可同时发射与三种不同核素对应的频率的射频能量；停止发射射频能量之后，第一子鸟笼线圈101、第二子鸟笼线圈102构成的整体线圈可同时接收与三种不同核素对应的频率的射频能量。通过调整优化第一鸟笼线圈10的内外端环之间的腿长比例，以及相邻端环之间的距离，应对第一鸟笼线圈10对应的三种不同核素之间的电磁干扰状况。
在一实施例中，在上述实施例的基础上，图4为本申请实施例提供的一种第一鸟笼线圈10的等效电路结构示意图；图5为本申请实施例提供的一种第二鸟笼线圈20的等效电路结构示意图；图4、图5中，第一鸟笼线圈10上设置有第一调谐失谐控制电路13；第二鸟笼线圈20上设置有第二调谐失谐控制电路23。
其中，第一调谐失谐控制电路13设置为控制第一鸟笼线圈10为调谐状态时，第二调谐失谐控制电路23设置为控制第二鸟笼线圈20为失谐状态；第二调谐失谐控制电路23设置为控制第二鸟笼线圈20为调谐状态时，第一调谐失谐控制电路13设置为控制第一鸟笼线圈10为失谐状态，以降低内层鸟笼线圈和外层鸟笼线圈之间的电磁干扰。
其中，图4、图5中，第二调谐失谐控制电路23控制第二鸟笼线圈20为失谐状态(即第二鸟笼线圈20的谐振频率偏移工作频率)时，第一调谐失谐控制电路13控制第一鸟笼线圈10为调谐状态时，第一鸟笼线圈10可同时发射与三种不同核素对应的频率的射频能量；第一鸟笼线圈10停止发射射频能量之后，可同时接收与三种不同核素对应的频率的射频能量，本申请实施例以
1H、
19F、
23Na核素为例。在实际应用中该三种核素可包括
1H、
2H、
19F、
23Na、
31P、
13C等不同的核素。第一调谐失谐控制电路13控制第一鸟笼线圈10为失谐状态(即第一鸟笼线圈10的谐振频率偏移工作频率)时，第一鸟笼线圈10无法工作，无法发射和接收对应的频率的射频能量。
其中，图4、图5中，第一调谐失谐控制电路13控制第一鸟笼线圈10为失谐状态时，第二调谐失谐控制电路23控制第二鸟笼线圈20为调谐状态时，第二鸟笼线圈20可发射与一种核素对应的频率的射频能量，第二鸟笼线圈20停止发射射频能量之后，可接收与一种核素对应的频率的射频能量，本申请实施 例以
31P核素为例。在实际应用中该一种核素可包括
1H、
2H、
19F、
23Na、
31P、
13C等不同的核素。第二调谐失谐控制电路23控制第二鸟笼线圈20为失谐状态时，第二鸟笼线圈20无法工作，无法发射和接收对应的频率的射频能量。
在一实施例中，如图4所示，第一调谐失谐控制电路13可包括与第一腿结构12对应设置的第一二极管D1和两个电感L1、L2，第一二极管D1的阴极经一电感L1接地(如图4中的GND1、GND2、GND3或GND4)；第一二极管D1的阳极经另一电感L2与一控制信号输入端(如图4中的TD1、TD2、TD3或TD4)电连接；通过向控制信号输入端(如图4中的TD1、TD2、TD3或TD4)输入高电平或低电平，以控制第一二极管D1导通或关断，以控制第一鸟笼线圈10为调谐状态或失谐状态。示例性的，若控制第一调谐失谐控制电路13中的第一二极管D1导通，则第一鸟笼线圈10为失谐状态；若控制第一调谐失谐控制电路13中的第一二极管D1关断，则第一鸟笼线圈10为调谐状态。第一调谐失谐控制电路13中的第一二极管D1可设置于第一内端环11-2和第二内端环11-3之间的第一腿结构12上。
在一实施例中，如图5所示，第二调谐失谐控制电路23可包括与第二腿结构22对应设置的第一二极管D1和两个电感L1、L2，第一二极管D1的阴极经一电感L1接地(如图5中的GND5、GND6、GND7或GND8)；第一二极管D1的阳极经另一电感L2与一控制信号输入端(如图5中的TD5、TD6、TD7或TD8)电连接；通过向控制信号输入端(如图5中的TD5、TD6、TD7或TD8)输入高电平或低电平，以控制第一二极管D1导通或关断，以控制第二鸟笼线圈20为调谐状态或失谐状态。第二调谐失谐控制电路23中的第一二极管D1可设置于第二腿结构22上。示例性的，若控制第二调谐失谐控制电路23中的第一二极管D1导通，则第二鸟笼线圈20为失谐状态；若控制第二调谐失谐控制电路23中的第一二极管D1关断，则第二鸟笼线圈20为调谐状态。
其中，第二调谐失谐控制电路23的结构和工作过程与第一调谐失谐控制电路13的结构和工作过程相同或类似。
符号相同的电气节点进行电连接，如图4中的节点N1、N2、N3、N4，如图5中的节点N5、N6。
可通过在端环上设置电容，以形成高通鸟笼线圈。可通过在腿结构上设置电容，以形成低通鸟笼线圈。可通过在端环和腿结构上设置电容，以形成带通鸟笼线圈。图4示例性的画出第一子鸟笼线圈101为高通鸟笼线圈，第二子鸟笼线圈102为低通鸟笼线圈的情况。图5示例性的画出第二鸟笼线圈20为高通 鸟笼线圈的情况。
在一实施例中，第一子鸟笼线圈101设置为发射和接收与两种不同核素对应的频率的射频能量；第二子鸟笼线圈102设置为发射和接收与一种核素对应的频率的射频能量；第一子鸟笼线圈101对应的核素和第二子鸟笼线圈102对应的核素不同。
在一实施例中，在上述实施例的基础上，图6为本申请实施例提供的一种第一前端电路的电路结构示意图，磁共振多核射频线圈装置还包括：第一前端电路。该第一前端电路包括功率合成器31、第一发射接收模式转换开关32、第一低噪声放大器33、低通滤波器34、高通滤波器35、功率分配器36、90度移相器37、第一巴伦结构38和双谐振电路39。图6中的第一前端电路可发射和接收与两种不同核素对应的频率的射频能量的鸟笼线圈。
其中，图6中，功率合成器31设置为同时接收与两种不同核素对应的频率的激励信号；功率合成器31的输出端与第一发射接收模式转换开关32的第一端N11电连接；第一发射接收模式转换开关32的第二端N12与第一低噪声放大器33的输入端电连接；第一发射接收模式转换开关32的第三端N13与功率分配器36的输入端电连接；功率分配器36的第一输出端依次经90度移相器37、第一巴伦结构38和双谐振电路39与第一子鸟笼线圈101电连接；功率分配器36的第二输出端依次经第一巴伦结构38和双谐振电路39与第一子鸟笼线圈101电连接；低通滤波器34的输入端，以及高通滤波器35的输入端，分别与第一低噪声放大器33的输出端电连接；低通滤波器34设置为输出所述两种不同核素中的一种核素的磁共振信号；高通滤波器35设置为输出所述两种不同核素中的另一种核素的磁共振信号。
其中，图6中，第一前端电路可在第一子鸟笼线圈101为发射模式时，产生正交激励信号给第一子鸟笼线圈101。功率合成器31可设置为将两个输入端输入的两路信号合成一路信号，并输出合成的一路信号。功率合成器31可包括威尔金森(Wilkinson)功分器。功率分配器36可设置为在第一子鸟笼线圈101为发射模式时，将输入端输入的一路信号分成两路等分信号分别输出至两个输出端(功率分配器36的第一输出端、功率分配器36的第二输出端)。功率分配器36可包括威尔金森(Wilkinson)功分器。90度移相器37可使其输出的信号的相位与输入90度移相器37的信号的相位相差90度。90度移相器37可包括负90度移相器。负90度移相器可使其输出的信号的相位滞后输入负90度移相器的信号的相位90度。第一巴伦结构38可抑制共模干扰。双谐振电路39可 设置为实现与两种不同核素对应的频率的信号的准确激发与接收，实现双频匹配，可应对
1H、
19F两个核素间电磁干扰的状况。双谐振电路39的两个输出端分别可与第一子鸟笼线圈101的两个正交激励端口A和B电连接。可通过使第一发射接收模式转换开关32的第一端N11和第三端N13连通，第二端N12和第三端N13断开，以使第一子鸟笼线圈101进入发射模式。可通过使第一发射接收模式转换开关32的第一端N11和第三端N13断开，第二端N12和第三端N13连通，以使第一子鸟笼线圈101进入接收模式。
其中，功率合成器31的第一输入端可与第一激励信号源71的输出端TX-1H电连接；功率合成器31的第一二输入端可与第二激励信号源72的输出端TX-19F电连接。控制电路73可与第一发射接收模式转换开关32的第四端N14电连接。图像重建模块80可分别与低通滤波器34的输出端和高通滤波器35的输出端电连接。
在一实施例中，控制电路73处为TR端(发射端)，设置为输入高低电平；图像重建模块80处为RX(接收端)，设置为输出磁共振信号。控制电路73与图像重建模块80均表示端口。
在一实施例中，图像重建模块80可连接计算机的图像重建系统。
结合图6和图4所示，要使第一子鸟笼线圈101发射射频能量，先将第一激励信号源71的输出端TX-1H和第二激励信号源72的输出端TX-19F输出的两路激励信号经功率合成器31合成为一路，之后合成的一路信号进入第一发射接收模式转换开关32，控制电路73向第一发射接收模式转换开关32的第四端N14输入高电平，例如可以是+5V，以控制第一发射接收模式转换开关32中的二极管(如图6中的D3、D4、D5和D6)导通，以使第一发射接收模式转换开关32的第一端N11和第三端N13连通，第一发射接收模式转换开关32的第二端N12和第三端N13隔离，功率合成器31输出的信号经第一发射接收模式转换开关32的第一端N11传输至第三端N13，此时利用功率分配器36将输入信号一分为二，一路信号输入到90度移相器37后输出的信号与另一路信号的相差为90度，形成两路正交激励信号，并两路正交激励信号经第一巴伦结构38和双谐振电路39后，进入四端环的第一鸟笼线圈10谐振器的两个正交激励端口A和B，例如可用于实现
1H/
19F高通鸟笼结构的正交激励模式。要使第一子鸟笼线圈101接收射频能量，先控制电路73向第一发射接收模式转换开关32的第四端N14输入低电平，例如可以是-30V，以控制第一发射接收模式转换开关32中的二极管(如图6中的D3、D4、D5和D6)不导通，以使第一发射接 收模式转换开关32的第一端N11和第三端N13隔离，第二端N12和第三端N13连通，MRI信号将从第一鸟笼线圈10出来，经第一发射接收模式转换开关32(TR-Switch)中的移相器(例如，第二移相器321、第三移相器322)，经过第一低噪声放大器33进行磁共振信号的放大，再分别经低通滤波器34和高通滤波器35传至图像重建模块80的RX-19F端与RX-1H端，完成图像重建。
低通滤波器34与高通滤波器35表现为成像负载(仿体或组织器官自身的核素信号)。低通滤波器34与高通滤波器35输出的核素类型不同。
在上述实施例的基础上，在一实施例中，第一子鸟笼线圈101设置为发射和接收与
1H和
19F对应的频率的射频能量；第二子鸟笼线圈102设置为发射和接收与
23Na对应的频率的射频能量；第二鸟笼线圈20设置为发射和接收与
31P对应的频率的射频能量。
其中，
1H对应的频率可为128.2MHz。
19F对应的频率可为120.9MHz。
23Na对应的频率可为33.9MHz。
31P对应的频率可为51.9MHz。由于
1H对应的频率和
19F对应的频率的差值较小，带宽较小，易于通过硬件实现双频匹配，故可将第一子鸟笼线圈101设置为双核线圈，发射和接收与
1H和
19F对应的频率的射频能量。
23Na对应的频率和
31P对应的频率差值较大，带宽较大，较难通过硬件实现双频匹配。
在上述实施例的基础上，在一实施例中，继续参见图6，双谐振电路39可包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电感L1、第四电容C4和第五电容C5，其中，双谐振电路39的第一端经第一电容C1与第二电容C2的第一端电连接；双谐振电路39的第二端经第三电容C3与第二电容C2的第二端电连接；第二电容C2与第一电感L1并联；双谐振电路39的第三端经第四电容C4与第二电容C2的第一端电连接；双谐振电路39的第四端经第三电容C3与第五电容C5的第二端电连接。功率分配器36的第一输出端依次经90度移相器37、第一巴伦结构38与双谐振电路39的第一端电连接；双谐振电路39的第三端和第四端分别可与第一子鸟笼线圈101的两个正交激励端口A和B电连接；功率分配器36的第二输出端依次经第一巴伦结构38与双谐振电路39的第二端电连接。
在上述实施例的基础上，在一实施例中，继续参见图6，第一发射接收模式转换开关32可包括：第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第二电感L2、第二移相器321、第三移相器322、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6。其中，第一发射接收模式转换开关32 的第一端N11与第六电容C6的第一端电连接；第六电容C6的第二端经第二电感L2与第一发射接收模式转换开关32的第四端N14电连接；第一发射接收模式转换开关32的第四端N14经第九电容C9接地；第六电容C6的第二端经串联的第三二极管D3和第四二极管D4与第七电容C7的第一端电连接；第七电容C7的第二端与第一发射接收模式转换开关32的第三端N13电连接；第七电容C7的第一端经第二移相器321与第五二极管D5的阳极电连接；第五二极管D5的阴极接地；第一发射接收模式转换开关32的第二端N12与第八电容C8的第一端电连接；第八电容C8的第二端经第三移相器322与第五二极管D5的阳极电连接；第八电容C8的第二端经第六二极管D6接地。
在上述实施例的基础上，在一实施例中，图7为本申请实施例提供的一种第二前端电路的电路结构示意图，磁共振多核射频线圈装置还包括：第二前端电路。该第二前端电路包括：第二发射接收模式转换开关51、第二低噪声放大器52、第一正交功分器(正交功分器也可记为90度正交功分器)53和第二巴伦结构54。图7中的第二前端电路可发射和接收与一种核素对应的频率的射频能量的鸟笼线圈。
其中，第二发射接收模式转换开关51的第一端设置为接收与一种核素对应的频率的激励信号；第二发射接收模式转换开关51的第二端与第二低噪声放大器52的输入端电连接；第二发射接收模式转换开关51的第三端与第一正交功分器53的输入端电连接；第一正交功分器53的两个输出端经第二巴伦结构54与第二子鸟笼线圈102电连接；第二低噪声放大器52设置为输出所述一种核素的磁共振信号。
其中，可通过使第二发射接收模式转换开关51的第一端N11和第三端N13连通，第二端N12和第三端N13断开，以使第二子鸟笼线圈102进入发射模式。可通过使第二发射接收模式转换开关51的第一端N11和第三端N13断开，第二端N12和第三端N13连通，以使第二子鸟笼线圈102进入接收模式。第一正交功分器53可在第二子鸟笼线圈102为发射模式时，将输入第一正交功分器53的一路信号转换成90度相位差的两路等分信号，并输出两路等分信号。第一正交功分器53的两个输出端经第二巴伦结构54分别与第二子鸟笼线圈102的两个正交激励端口C和D电连接。
在一实施例中，第二发射接收模式转换开关51的第一端可与第三激励信号源74的输出端TX-23Na电连接。控制电路73可与第二发射接收模式转换开关51的第四端N14电连接。
结合图7和图4所示，要使第二子鸟笼线圈102发射射频能量(第二子鸟笼线圈102处于发射模式)，可使控制电路73向第二发射接收模式转换开关51的第四端N14输入高电平，例如可以是+5V，第二发射接收模式转换开关51中的二极管导通，使第二发射接收模式转换开关51的第一端N11和第三端N13连通，第二端N12和第三端N13断开；同时
23Na激励信号从第三激励信号源74出来，之后进入第二发射接收模式转换开关51，进而经第二发射接收模式转换开关51的第一端N11传输至第三端N13，进入第一正交功分器53，使激励信号产生90度相位差的两路等分输入信号，形成两路正交激励信号，并两路正交激励信号分别进入第二子鸟笼线圈102的激励端口C、D，实现低通
23Na鸟笼正交激励。要使第二子鸟笼线圈102接收射频能量，可使控制电路73向第二发射接收模式转换开关51的第四端N14输入低电平，例如可以是-30V，第二发射接收模式转换开关51中的二极管不导通，MRI信号从
23Na鸟笼线圈(第二子鸟笼线圈)102的谐振器出来，经过第二低噪声放大器52进行磁共振信号的放大，放大的磁共振信号传输至图像重建模块80的RX-23Na接收端，完成图像重建。通过调节第一腿结构12上电容器的容值，使第二子鸟笼线圈102谐振至磁场强度为3T的系统下
23Na工作频率(33.9MHz)。可通过调节优化第二子鸟笼线圈102的端环和腿的导线宽度及长度，以保证获得目标频率下最优发射场均匀性及高发射率。
在一实施例中，第一调谐失谐控制电路13的控制信号输入端(如图4中的TD1、TD2、TD3或TD4)可与控制电路73电连接。在第二子鸟笼线圈102上(例如可以是
23Na鸟笼线圈)中引入第一调谐失谐控制电路13，由图4中控制信号输入端TD1至TD4控制，当TD1、TD2、TD3、TD4输入+5V的电压，使对应第一腿结构12上的二极管导通，三核素的谐振频率均发生偏移，从而使第一鸟笼线圈10失谐。
在上述实施例的基础上，在一实施例中，图8为本申请实施例提供的一种第三前端电路的电路结构示意图，磁共振多核射频线圈装置还包括：第三前端电路。该第三前端电路包括第三发射接收模式转换开关61、第三低噪声放大器62、第二正交功分器63和第三巴伦结构64。
其中，第三发射接收模式转换开关61的第一端N11设置为接收与一种核素对应的频率的激励信号；第三发射接收模式转换开关61的第二端N12与第三低噪声放大器62的输入端电连接；第三发射接收模式转换开关61的第三端N13与第二正交功分器63的输入端电连接；第二正交功分器63的两个输出端经第 三巴伦结构64与第二鸟笼线圈20电连接；第三低噪声放大器62设置为输出所述一种核素的磁共振信号。
其中，可通过使第三发射接收模式转换开关61的第一端N11和第三端N13连通，第二端N12和第三端N13断开，以使第二鸟笼线圈20进入发射模式。可通过使第三发射接收模式转换开关61的第一端N11和第三端N13断开，第二端N12和第三端N13连通，以使第二鸟笼线圈20进入接收模式。第二正交功分器63可在第二鸟笼线圈20为发射模式时，将输入第二正交功分器63的一路信号转换成90度相位差的两路等分信号，并输出两路等分信号。第二正交功分器63的两个输出端经第三巴伦结构64分别与第二鸟笼线圈20的两个正交激励端口E和F电连接。
在一实施例中，第三发射接收模式转换开关61的第一端可与第四激励信号源75的输出端TX-31P电连接。控制电路73可与第三发射接收模式转换开关61的第四端N14电连接。
结合图8和图5所示，要使第二鸟笼线圈20在发射模式发射射频能量，可使控制电路73向第三发射接收模式转换开关61的第四端N14输入高电平，例如可以是+5V，第三发射接收模式转换开关61中的二极管导通，使第三发射接收模式转换开关61的第一端N11和第三端N13连通，第二端N12和第三端N13断开；同时
31P激励信号从第四激励信号源75出来，之后进入第三发射接收模式转换开关61，进而经第三发射接收模式转换开关61的第一端N11传输至第三端N13，进入第二正交功分器63，使激励信号产生90度相位差的两路等分输入信号，形成两路正交激励信号，并两路正交激励信号进入第二鸟笼线圈20的激励端口E、F，实现低通
31P鸟笼正交激励。要使第二鸟笼线圈20接收射频能量，可使控制电路73向第三发射接收模式转换开关61的第四端N14输入低电平，例如可以是-30V，第三发射接收模式转换开关61中的二极管不导通，MRI信号从第二鸟笼线圈20(
31P谐振器)出来，经过第三低噪声放大器62进行磁共振信号的放大，放大的磁共振信号传输至图像重建模块80的RX-31P接收端，完成图像重建。
其中，第一发射接收模式转换开关32、第二发射接收模式转换开关51和第三发射接收模式转换开关61结构相同或类似。在一实施例中，第二调谐失谐控制电路23的控制信号输入端(如图5中的TD5、TD6、TD7或TD8)可与控制电路73电连接。通过完成每个核素对应的发射接收模式转换开关设计，控制射频线圈的发射和接收状态，实现了激发和采集的快速切换，使发射接收分时工 作。通过功分器和移相器实现每个通道激励源的幅值和相位调控，形成鸟笼线圈的正交激励模式。通过设计多个独立调谐失谐控制电路(例如，第一调谐失谐控制电路13、第二调谐失谐控制电路23等)分别控制不同核素线圈的工作状态，减小内外鸟笼的多个核素间干扰，减少由其他环路的铜成分引起的残留干扰和屏蔽效应。
在上述实施例的基础上，在一实施例中，继续参见图1，磁共振多核射频线圈装置还可包括屏蔽层90。屏蔽层90可位于第一鸟笼线圈10和第二鸟笼线圈20的外侧。屏蔽层90可为纯铜屏蔽层，示例性的，屏蔽层90的直径可为20cm，长度可为23cm，厚度可为0.15mm。屏蔽层90可用于降低干扰信号的幅度，保护射频信号对外的辐射。
本申请实施例提供一种磁共振成像系统。图9为本申请实施例提供一种磁共振成像系统的结构示意图。在上述实施例的基础上，磁共振成像系统包括本申请任意实施例提供的磁共振多核射频线圈装置。
在一实施例中，图6、图7及图8中，磁共振成像系统还包括：第一激励信号源71、和第二激励信号源72、第三激励信号源74和第四激励信号源75。在一实施例中，图9中，磁共振成像系统还包括：图像重建模块80。该磁共振成像系统为磁共振多核成像系统。
本申请实施例提供的磁共振成像系统包括上述实施例中的磁共振多核射频线圈装置，因此本申请实施例提供的磁共振成像系统也具备上述磁共振多核射频线圈装置的实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。
本申请实施例提供一种控制方法。图10为本申请实施例提供的一种控制方法的流程图。该控制方法基于本申请任意实施例提供的磁共振多核射频线圈装置实现。在上述实施例的基础上，该控制方法包括：
步骤710、在任一扫描周期内，第一鸟笼线圈发射和接收与三种不同核素对应的频率的射频能量。
其中，第一鸟笼线圈10在发射模式时，第一鸟笼线圈10同时发射与三种不同核素对应的频率的射频能量；第一鸟笼线圈10在接收模式时，第一鸟笼线圈10同时接收与三种不同核素对应的频率的射频能量，以提高成像的速度和准确度。第一鸟笼线圈10分时接收发射，例如可通过第一发射接收模式转换开关32和第二发射接收模式转换开关51进行模式切换，结合图6和图7所示。
步骤720、在任一扫描周期内，第二鸟笼线圈发射和接收与一种核素对应的频率的射频能量，其中，第一鸟笼线圈和第二鸟笼线圈分时工作。
其中，第二鸟笼线圈20分时接收发射，例如可通过第三发射接收模式转换开关61进行模式切换，如图8所示。在任一扫描周期内，第一鸟笼线圈10和第二鸟笼线圈20分时工作，以降低内层鸟笼线圈和外层鸟笼线圈之间的电磁干扰。
在一实施例中，第一鸟笼线圈10和第二鸟笼线圈20分时工作，可表现为，第一鸟笼线圈10和第二鸟笼线圈20的工作时间不重叠。例如，第一鸟笼线圈10发射和接收频率能量时，第二鸟笼线圈20处于失谐状态；第二鸟笼线圈20发射和接收频率能量时，第一鸟笼线圈10处于失谐状态。
本申请实施例提供的控制方法基于本申请任意实施例提供的磁共振多核射频线圈装置实现，因此本申请实施例提供的控制方法也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。
本申请实施例提供又一种控制方法。图11为本申请实施例提供的又一种控制方法的流程图。在上述实施例的基础上，该控制方法包括：
步骤810、在任一扫描周期内，第一调谐失谐控制电路控制第一鸟笼线圈为调谐状态时，第一鸟笼线圈发射和接收与三种不同核素对应的频率的射频能量；第二调谐失谐控制电路控制第二鸟笼线圈为失谐状态。
其中，图4中，可控制第一调谐失谐控制电路13中的第一二极管D1导通，使第一鸟笼线圈10为失谐状态；可控制第一调谐失谐控制电路13中的第一二极管D1关断，使第一鸟笼线圈10为调谐状态。图5中，可控制第二调谐失谐控制电路23中的第一二极管D1导通，使第二鸟笼线圈20为失谐状态；可控制第二调谐失谐控制电路23中的第一二极管D1关断，使第二鸟笼线圈10为调谐状态。
步骤820、在任一扫描周期内，第二调谐失谐控制电路控制第二鸟笼线圈为调谐状态时，第二鸟笼线圈发射和接收与一种核素对应的频率的射频能量；第一调谐失谐控制电路控制第一鸟笼线圈为失谐状态。
本申请实施例中的具备四频收发一体的双层嵌套式鸟笼正交模式的磁共振多核射频线圈装置，以
1H、
19F、
23Na、
31P为例，可实现四核成像所需频率的信号激发采集链。外层结构可为同时具备三频
1H、
19F、
23Na的四端环高低通混合鸟笼线圈结构，通过调节优化内外端环的距离，可应对这三种不同核素间相互作用以及电磁干扰的状况。内层结构可为
31P的高通鸟笼结构，通过在两鸟笼结构的射频链路中引入调谐失谐控制电路，并且调整两个鸟笼线圈的相对位置，减小内层
31P核素与外层
1H、
19F、
23Na核素之间的电磁耦合，实现对感兴趣区 域的
1H、
19F、
31P、
23Na信号的均匀激发与采集。可利用
1H成像完成对磁场B0的匀场，在不需要重新定位的前提下完成对非
1H核素的激发采集，同时提供解剖学和生理或代谢图像。在感兴趣区域内，包括在线圈等中心处，能够提供均匀的B1场。
示例性的，图2中，高低通混合的8腿
1H/
19F/
23Na核素的四端环混合鸟笼线圈(第一鸟笼线圈)10的直径为18cm，相当于第一外端环11-1和第二外端环11-4沿轴向的距离可为18cm，制作端环和腿结构的导线的宽度可为8mm。
23Na核素的第二子鸟笼线圈102可采用低通结构，第二子鸟笼线圈102的鸟笼腿长可为13cm，相当于第一内端环11-2和第二内端环11-3沿轴向的距离可为13cm。
1H/
19F核素的第一子鸟笼线圈101可采用高通结构，第一子鸟笼线圈101鸟笼腿长可为18cm，相当于第一外端环11-1和第一内端环11-2沿轴向的距离可为25mm，第二内端环11-3和第二外端环11-4沿轴向的距离可为25mm。8腿的高通
31P鸟笼线圈(第二鸟笼线圈)20的直径可为18cm，腿长可为212mm，厚度可为0.15mm。为了减少由外层
1H/
19F/
23Na四端环线圈(第一鸟笼线圈)10引起的寄生参数和屏蔽效果，将内层
31P高通鸟笼(第二鸟笼线圈)20阵列沿方位角方向(沿周向W)偏移了45度。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述方法。
存储介质可以是非暂态(non-transitory)存储介质。
上述实施例方法中的全部或部分流程可以通过计算机程序来执行相关的硬件来完成的，该程序可存储于一个非暂态计算机可读存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述方法的实施例的流程，其中，该非暂态计算机可读存储介质可以为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或RAM等。
对本申请实施例的嵌套鸟笼式四核素磁共振射频线圈装置进行了仿真实验，经过仿真实验证明结构可行。通过给磁共振多核射频线圈装置加载水模负载模型(水模负载模型用于模拟人体组织，可表示成像负载)，磁共振多核射频线圈装置的S参数结果如图12和图13，其中，图12为本申请实施例提供的一种第一鸟笼线圈10的
1H、
19F、
23Na的S参数分布图，图13为本申请实施例提供的一种第二鸟笼线圈20的
31P的S参数分布图，横轴表示谐振频率，纵轴表示反射系数。图12中的曲线(S1，1)为
23Na的S参数分布曲线；图12中的曲线(S3，3)为
1H、
19F的S参数分布曲线。如图12中的标记1所示，
23Na 的反射系数为-13.17044dB；如图12中的标记2所示，
19F的反射系数为-8.777925dB；如图12中的标记3所示，
1H的反射系数为-8.885005dB。图13中的曲线为
31P的S参数分布曲线。如图13中的标记1所示，
31P的反射系数为-25.51067dB。仿真结果证明磁共振多核射频线圈装置能够产生
1H(128.2MHz)/
19F(120.6MHz)/
23Na(33.9MHz)/
31P(51.9MHz)四个谐振频率，本申请实施例中的嵌套鸟笼式磁共振多核射频线圈装置可行，当内层
31P鸟笼线圈(第二鸟笼线圈)20失谐时，外层四端环高低通混合式鸟笼线圈(第一鸟笼线圈)10实现了
1H、
19F、
23Na核素的同时谐振，反之当外层
1H、
19F、
23Na四端环高低通混合式鸟笼线圈(第一鸟笼线圈)10失谐时，内层
31P鸟笼线圈(第二鸟笼线圈)20开始工作，产生
31P的谐振频率。
该嵌套鸟笼式四核素磁共振射频线圈装置在中心区域均产生较为均匀的磁场分布，如图14、图15、图16和图17所示，其中，图14为本申请实施例提供的一种磁共振多核射频线圈装置中心区域所产生的
23Na磁场分布图，图15为本申请实施例提供的一种磁共振多核射频线圈装置中心区域所产生的
1H磁场分布图，图16为本申请实施例提供的一种磁共振多核射频线圈装置中心区域所产生的
19F磁场分布图，图17为本申请实施例提供的一种磁共振多核射频线圈装置中心区域所产生的
31P磁场分布图。方向X、方向Y和方向Z可两两互相垂直。
其中，一种实施方式：第一子鸟笼线圈101设置为发射和接收与两种不同核素对应的频率的射频能量，第二子鸟笼线圈102设置为发射和接收与一种核素对应的频率的射频能量，相比于另一种实施方式：第一子鸟笼线圈101设置为发射和接收与一种核素对应的频率的射频能量，第二子鸟笼线圈102设置为发射和接收与两种不同核素对应的频率的射频能量，前述的一种实施方式仿真效果更好。
对本领域技术人员来说能够进行多种变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例。
Claims (13)
- 一种磁共振多核射频线圈装置，包括：同轴嵌套设置的第一鸟笼线圈(10)和第二鸟笼线圈(20)；其中，所述第一鸟笼线圈(10)包括沿轴向排列的四个第一端环(11)，以及沿所述轴向延伸且沿周向排列的多个第一腿结构(12)；每个第一腿结构(12)与所述四个第一端环(11)连接；所述第二鸟笼线圈(20)包括沿所述轴向排列的两个第二端环(21)，以及沿所述轴向延伸且沿所述周向排列的多个第二腿结构(22)；每个第二腿结构(22)与所述两个第二端环(21)连接；所述第一鸟笼线圈(10)设置为发射和接收与三种不同核素对应的频率的射频能量；所述第二鸟笼线圈(20)设置为发射和接收与一种核素对应的频率的射频能量；所述第一鸟笼线圈(10)对应的核素与所述第二鸟笼线圈(20)对应的核素不同。
- 根据权利要求1所述的磁共振多核射频线圈装置，其中，所述第一鸟笼线圈(10)上设置有第一调谐失谐控制电路(13)；所述第二鸟笼线圈(20)上设置有第二调谐失谐控制电路(23)；其中，所述第一调谐失谐控制电路(13)与所述第二调谐失谐控制电路(23)按照以下方式设置：所述第一调谐失谐控制电路(13)设置为控制所述第一鸟笼线圈(10)为调谐状态时，所述第二调谐失谐控制电路(23)设置为控制所述第二鸟笼线圈(20)为失谐状态；所述第二调谐失谐控制电路(23)设置为控制所述第二鸟笼线圈(20)为调谐状态时，所述第一调谐失谐控制电路(13)设置为控制所述第一鸟笼线圈(10)为失谐状态。
- 根据权利要求1或2所述的磁共振多核射频线圈装置，其中，所述四个第一端环(11)包括沿轴向依次排列的第一外端环(11-1)、第一内端环(11-2)、第二内端环(11-3)和第二外端环(11-4)；所述第一外端环(11-1)和所述第二外端环(11-4)，及所述第一外端环(11-1)和所述第二外端环(11-4)之间的第一腿结构(12)形成第一子鸟笼线圈(101)；所述第一内端环(11-2)和所述第二内端环(11-3)，及所述第一内端环(11-2)和所述第二内端环(11-3)之间的部分第一腿结构(12)形成第二子鸟笼线圈(102)；所述第一子鸟笼线圈(101)设置为发射和接收与两种不同核素对应的频率的射频能量；所述第二子鸟笼线圈(102)设置为发射和接收与一种核素对应的频率的射频能量；所述第一子鸟笼线圈(101)对应的核素和所述第二子鸟笼线圈(102)对应的核素不同。
- 根据权利要求3所述的磁共振多核射频线圈装置，所述磁共多核振射频线圈装置还包括：功率合成器(31)、第一发射接收模式转换开关(32)、第一低噪声放大器(33)、低通滤波器(34)、高通滤波器(35)、功率分配器(36)、90度移相器(37)、第一巴伦结构(38)和双谐振电路(39)；其中，所述功率合成器(31)设置为同时接收与两种不同核素对应的频率的激励信号；所述功率合成器(31)的输出端与所述第一发射接收模式转换开关(32)的第一端电连接；所述第一发射接收模式转换开关(32)的第二端与所述第一低噪声放大器(33)的输入端电连接；所述第一发射接收模式转换开关(32)的第三端与所述功率分配器(36)的输入端电连接；所述功率分配器(36)的第一输出端依次经所述90度移相器(37)、所述第一巴伦结构(38)和所述双谐振电路(39)与所述第一子鸟笼线圈(101)电连接；所述功率分配器(36)的第二输出端依次经所述第一巴伦结构(38)和所述双谐振电路(39)与所述第一子鸟笼线圈(101)电连接；所述低通滤波器(34)的输入端，以及所述高通滤波器(35)的输入端，分别与所述第一低噪声放大器(33)的输出端电连接；所述低通滤波器(34)设置为输出所述两种不同核素中的一种核素的磁共振信号；所述高通滤波器(35)设置为输出所述两种不同核素中的另一种核素的磁共振信号。
- 根据权利要求3所述的磁共振多核射频线圈装置，所述磁共振多核射频线圈装置还包括：第二发射接收模式转换开关(51)、第二低噪声放大器(52)、第一正交功分器(53)和第二巴伦结构(54)；其中，所述第二发射接收模式转换开关(51)的第一端设置为接收与一种核素对应的频率的激励信号；所述第二发射接收模式转换开关(51)的第二端与所述第二低噪声放大器(52)的输入端电连接；所述第二发射接收模式转换开关(51)的第三端与所述第一正交功分器(53)的输入端电连接；所述第一正交功分器(53)的两个输出端经所述第二巴伦结构(54)与所述第二子鸟笼线圈(102)电连接；所述第二低噪声放大器(52)设置为输出所述一种核素的磁共振信号。
- 根据权利要求3所述的磁共振多核射频线圈装置，其中，所述第一子鸟笼线圈(101)设置为发射和接收与 1H和 19F对应的频率的射频能量；所述第二子鸟笼线圈(102)设置为发射和接收与 23Na对应的频率的射频能量；所述第二鸟笼线圈(20)设置为发射和接收与 31P对应的频率的射频能量。
- 根据权利要求1所述的磁共振多核射频线圈装置，所述磁共振多核射频线圈装置还包括：第三发射接收模式转换开关(61)、第三低噪声放大器(62)、第二正交功分器(63)和第三巴伦结构(64)；其中，所述第三发射接收模式转换开关(61)的第一端设置为接收与一种核素对应的频率的激励信号；所述第三发射接收模式转换开关(61)的第二端与所述第三低噪声放大器(62)的输入端电连接；所述第三发射接收模式转换开关(61)的第三端与所述第二正交功分器(63)的输入端电连接；所述第二正交功分器(63)的两个输出端经所述第三巴伦结构(64)与所述第二鸟笼线圈(20)电连接；所述第三低噪声放大器(62)设置为输出所述一种核素的磁共振信号。
- 一种磁共振成像系统，包括如权利要求1-7任一所述的磁共振多核射频线圈装置。
- 一种基于如权利要求1-7任一所述的磁共振多核射频线圈装置的控制方法，包括：在任一扫描周期内，第一鸟笼线圈(10)发射和接收与三种不同核素对应的频率的射频能量；在任一扫描周期内，第二鸟笼线圈(20)发射和接收与一种核素对应的频率的射频能量，其中，所述第一鸟笼线圈(10)和所述第二鸟笼线圈(20)分时工作。
- 根据权利要求9所述的控制方法，其中，在任一扫描周期内，第一鸟笼线圈(10)发射和接收与三种不同核素对应的频率的射频能量包括：在任一扫描周期内，响应于第一调谐失谐控制电路(13)控制所述第一鸟笼线圈(10)为调谐状态，所述第一鸟笼线圈(10)发射和接收与三种不同核素对应的频率的射频能量；第二调谐失谐控制电路(23)控制所述第二鸟笼线圈(20)为失谐状态；其中，在任一扫描周期内，第二鸟笼线圈(20)发射和接收与一种核素对应的频率的射频能量包括：在任一扫描周期内，响应于第二调谐失谐控制电路(23)控制所述第二鸟笼线圈(20)为调谐状态，所述第二鸟笼线圈(20)发射和接收与一种核素对应的频率的射频能量；第一调谐失谐控制电路(13)控制所述第一鸟笼线圈(10)为失谐状态。
- 根据权利要求9所述的控制方法，其中，在任一扫描周期内，第一鸟笼线圈(10)发射和接收与三种不同核素对应的频率的射频能量包括：在任一扫描周期内，响应于第一调谐失谐控制电路(13)控制所述第一鸟笼线圈(10)为调谐状态，所述第一鸟笼线圈(10)发射和接收与三种不同核素对应的频率的射频能量；第二调谐失谐控制电路(23)控制所述第二鸟笼线圈(20)为失谐状态。
- 根据权利要求9所述的控制方法，其中，在任一扫描周期内，第二鸟 笼线圈(20)发射和接收与一种核素对应的频率的射频能量包括：在任一扫描周期内，响应于第二调谐失谐控制电路(23)控制所述第二鸟笼线圈(20)为调谐状态，所述第二鸟笼线圈(20)发射和接收与一种核素对应的频率的射频能量；第一调谐失谐控制电路(13)控制所述第一鸟笼线圈(10)为失谐状态。
- 一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求9-12任一所述的控制方法。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6420871B1 (en) * | 2001-03-02 | 2002-07-16 | Varian, Inc. | Multiple tuned birdcage coils |
| US20090134876A1 (en) * | 2007-10-31 | 2009-05-28 | Case Western Reserve University | Multi-frequency excitation coils for MRI |
| US20100102817A1 (en) * | 2008-10-23 | 2010-04-29 | General Electric Company | Hybrid birdcage-tem radio frequency (rf) coil for multinuclear mri/mrs |
| US20130314088A1 (en) * | 2012-04-19 | 2013-11-28 | New York University | Multi-channel coil arrangement |
| US20140097838A1 (en) * | 2012-10-10 | 2014-04-10 | University Of Georgia Research Foundation, Inc. | Split birdcage coil, devices, and methods |
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6420871B1 (en) * | 2001-03-02 | 2002-07-16 | Varian, Inc. | Multiple tuned birdcage coils |
| US20090134876A1 (en) * | 2007-10-31 | 2009-05-28 | Case Western Reserve University | Multi-frequency excitation coils for MRI |
| US20100102817A1 (en) * | 2008-10-23 | 2010-04-29 | General Electric Company | Hybrid birdcage-tem radio frequency (rf) coil for multinuclear mri/mrs |
| CN101726714A (zh) * | 2008-10-23 | 2010-06-09 | 通用电气公司 | 用于多核mri/mrs的混合式鸟笼型-tem射频(rf)线圈 |
| US20130314088A1 (en) * | 2012-04-19 | 2013-11-28 | New York University | Multi-channel coil arrangement |
| US20140097838A1 (en) * | 2012-10-10 | 2014-04-10 | University Of Georgia Research Foundation, Inc. | Split birdcage coil, devices, and methods |
| CN110488211A (zh) * | 2019-08-31 | 2019-11-22 | 宽腾(杭州)医疗影像设备有限公司 | 一种用于mri mrs的可调鸟笼式射频线圈 |
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