專利名稱：用于磁共振成像系統(tǒng)的體/脊柱聯(lián)合射頻線圈裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型一般涉及磁共振成像系統(tǒng)。具體而言，本實(shí)用新型涉及在磁共振成像系統(tǒng)中使用的射頻線圈裝置。
背景技術(shù)：
磁共振成像(MRI)系統(tǒng)采用來(lái)自主磁系統(tǒng)的均勻強(qiáng)磁場(chǎng)(稱為MRI系統(tǒng)主磁場(chǎng)-B0)對(duì)人體中的氫原子核自旋進(jìn)行極化。磁極化原子核自旋在人體中產(chǎn)生磁矩i。該磁矩在穩(wěn)態(tài)時(shí)指向主磁場(chǎng)方向，如果沒(méi)有激勵(lì)擾動(dòng)則不會(huì)產(chǎn)生有用的信息。
通過(guò)均勻的射頻(RF)磁場(chǎng)(稱為激發(fā)磁場(chǎng)或B1磁場(chǎng))激發(fā)磁矩產(chǎn)生磁共振(NMR)信號(hào)，從而獲取磁共振成像系統(tǒng)(MRI)數(shù)據(jù)。射頻發(fā)射線圈在所需探測(cè)的圖像區(qū)域產(chǎn)生B1磁場(chǎng)，該射頻發(fā)射線圈由采用功率放大器的受計(jì)算機(jī)控制的射頻發(fā)射器驅(qū)動(dòng)。在激發(fā)過(guò)程中，原子核自旋系統(tǒng)吸收能量，使磁矩繞著主磁場(chǎng)方向進(jìn)動(dòng)。在激發(fā)后，進(jìn)動(dòng)的磁矩將經(jīng)歷自由感應(yīng)衰減(FID)，釋放其吸收的能量并返回穩(wěn)態(tài)。在自由感應(yīng)衰減(FID)中，使用放置在人體受激部分附近的接收射頻線圈探測(cè)磁共振(NMR)信號(hào)。該磁共振(NMR)信號(hào)是處于接收射頻線圈中的第二電壓(或電流)，該電壓(或電流)被人體組織的進(jìn)動(dòng)磁矩所誘導(dǎo)。接收射頻線圈可以是發(fā)射線圈本身也可以是只接收射頻信號(hào)的獨(dú)立線圈。通過(guò)集成在主磁場(chǎng)系統(tǒng)中的梯度線圈產(chǎn)生附加脈沖梯度磁場(chǎng)，選擇性地激發(fā)所需要位置的體素內(nèi)的原子核，并可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率編碼和相位編碼，從而確定其空間坐標(biāo)，最終經(jīng)過(guò)傅立葉變換，建立一幅完整的磁共振成像。
在磁共振成像系統(tǒng)(MRI)中，發(fā)射線圈和接受線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的均勻性是獲得高質(zhì)量圖像的一個(gè)關(guān)鍵因素。在標(biāo)準(zhǔn)的磁共振成像系統(tǒng)中，對(duì)于發(fā)射通常采用整體射頻線圈取得最佳激發(fā)場(chǎng)均勻性。整體射頻線圈是系統(tǒng)中最大的射頻線圈。但是，如果同時(shí)使用較大的線圈接收，則會(huì)產(chǎn)生較低的信噪比(SNR)，這主要是因?yàn)檫@樣的線圈與成像的信號(hào)發(fā)生組織距離較遠(yuǎn)。因?yàn)樵诖殴舱癯上裣到y(tǒng)(MRI)中最重要的是高信噪比(SNR)，所以采用專用線圈進(jìn)行射頻接收以提高所需探測(cè)部分的信噪比(SNR)。但是，由于人體各個(gè)生理部位的形狀各不相同，又十分不規(guī)則，而且尺寸大小也差別很大，所以如何根據(jù)人體各個(gè)部位的生理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，巧妙地布置線圈電路，從而獲得較為均勻的磁場(chǎng)分布和較大的探測(cè)靈敏度一直是國(guó)際上線圈設(shè)計(jì)人員的最大任務(wù)。
在實(shí)用中，設(shè)計(jì)較佳的專用射頻線圈應(yīng)當(dāng)具有下列功能高信噪比(SNR)、好的均勻性，諧振電路的高空載質(zhì)量因子(Q)。此外，盆部射頻線圈裝置(10)必需設(shè)計(jì)成適于病人操作并具有舒適度，而且在病人與射頻電子設(shè)備之間提供保護(hù)屏障。一種提高信噪比的方法是正交接收。在這種方法中，由覆蓋所需探測(cè)的相同區(qū)域的兩個(gè)互相獨(dú)立的線圈探測(cè)兩個(gè)信號(hào)。采用正交接收的射頻信號(hào)信噪比是采用單個(gè)線性線圈情況時(shí)的 倍。另外一種提高信噪比的方法是相控陣線圈技術(shù)。為了對(duì)一個(gè)較大的區(qū)域進(jìn)行成像，如果使用單個(gè)較大的線圈，線圈所覆蓋的所有區(qū)域的噪聲均進(jìn)入線圈，因此信噪比差。如果使用相控陣技術(shù)，使用多個(gè)獨(dú)立的小線圈一起覆蓋此區(qū)域，由于只有臨近線圈的很小區(qū)域的噪聲才能進(jìn)入線圈，因此能夠有效地提高信噪比。
目前對(duì)人體軀干部分進(jìn)行磁共振成像的探測(cè)線圈主要有兩種，一種是體線圈，用于探測(cè)人體腹部的整個(gè)部分；另一種是脊柱線圈，用于探測(cè)人體脊柱部分。在很多磁共振系統(tǒng)中，由于價(jià)格昂貴，往往只配備一種體線圈，如果需要脊柱部位成像，就只能用體線圈來(lái)代替專門的脊柱線圈。而由于體線圈覆蓋范圍較大，在進(jìn)行脊柱部位的成像時(shí)，整個(gè)腹部產(chǎn)生的噪聲都會(huì)被線圈探測(cè)，從而導(dǎo)致信噪比大為降低，嚴(yán)重影像成像質(zhì)量。
因此，設(shè)計(jì)一種能夠通用于人體軀干部分磁共振成像的專用探測(cè)線圈就已為業(yè)界所需要。這種線圈應(yīng)該能夠在需要時(shí)對(duì)人體腹部的整個(gè)部分進(jìn)行清晰的磁共振成像，而在只需要探測(cè)人體脊柱部分時(shí)，只對(duì)人體脊柱進(jìn)行成像而不受人體腹部噪聲的影響。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)上述問(wèn)題設(shè)計(jì)了一種用于磁共振成像系統(tǒng)的體/脊柱聯(lián)合射頻線圈裝置，所述線圈裝置包括基座構(gòu)件(10)和上部構(gòu)件(20)?；鶚?gòu)件(10)和上部構(gòu)件(20)分別由內(nèi)殼和外殼兩部分組成，內(nèi)殼上貼敷有線圈電路，將外殼用無(wú)磁性的螺絲和內(nèi)殼固定在一起，起到保護(hù)線圈電路和美觀的作用。貼敷在基座構(gòu)件(10)內(nèi)殼和上部構(gòu)件(20)內(nèi)殼上的電路通過(guò)設(shè)置在基座構(gòu)件(10)和上部構(gòu)件(20)兩側(cè)的彈簧接線柱連接，這樣就能夠使基座構(gòu)件(10)和上部構(gòu)件(20)可拆卸式地連接，便于使用。上部構(gòu)件(20)主要由左右各三根肋梁(26)和頂部的拱梁(25)組成。線圈電路共有兩組，一個(gè)環(huán)形線圈和一個(gè)8字形馬鞍線圈(30)。環(huán)形線圈設(shè)置在線圈裝置的基座構(gòu)件(10)和上部構(gòu)件(20)的中間一根肋梁(26)和拱梁(25)中，8字形馬鞍線圈(30)設(shè)置在基座構(gòu)件(10)，上部構(gòu)件(20)的第一和第三根肋梁(26)當(dāng)中。它們組合起來(lái)協(xié)同工作，一起探測(cè)垂直于主磁場(chǎng)方向的交變磁共振信號(hào)。
在本實(shí)用新型的一個(gè)方面中，所述肋梁(26)的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，大于拱梁(25)的長(zhǎng)度，這樣其內(nèi)設(shè)置的馬鞍線圈(30)能夠包覆整個(gè)人體的腹部，能夠在整個(gè)腹部區(qū)域產(chǎn)生所需的橫向磁場(chǎng)，從而能夠?qū)θ梭w腹部進(jìn)行磁共振成像。而在本實(shí)用新型的另外一個(gè)方面中，所屬肋梁(26)的長(zhǎng)度較短，小于拱梁(25)的長(zhǎng)度，這樣其內(nèi)設(shè)置的馬鞍線圈(30)的高度很低，相對(duì)于較高的馬鞍線圈(30)來(lái)說(shuō)，較低的馬鞍線圈(30)所產(chǎn)生的橫向磁場(chǎng)的分布區(qū)域也較低，從而能夠在探測(cè)脊柱信號(hào)的同時(shí)避免腹部區(qū)域的噪聲進(jìn)入系統(tǒng)，獲得較高的信噪比，產(chǎn)生較好的脊柱成像。
由于上部構(gòu)件(20)是可拆卸的，所以在使用時(shí)可以根據(jù)需要在共同使用所述基座構(gòu)件(10)的情部下，如果需要對(duì)整個(gè)腹部進(jìn)行成像，就選用本實(shí)用新型第一方面中的肋梁(26)較長(zhǎng)的上部構(gòu)件(20)，如果只需要對(duì)脊柱部分進(jìn)行成像，就選用本實(shí)用新型的第二個(gè)方面中的肋梁(26)較短的上部構(gòu)件(20)。


圖1a是根據(jù)本實(shí)用新型的第一個(gè)實(shí)施例的射頻線圈裝置的立體圖。
圖1b是根據(jù)本實(shí)用新型的第一個(gè)實(shí)施例的射頻線圈裝置的俯視圖。
圖1c是根據(jù)本實(shí)用新型的第一個(gè)實(shí)施例的射頻線圈裝置的左視圖。
圖1d是根據(jù)本實(shí)用新型的第一個(gè)實(shí)施例的射頻線圈裝置的主視圖。
圖2a是根據(jù)本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例的射頻線圈裝置的立體圖。
圖2b是根據(jù)本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例的射頻線圈裝置的俯視圖。
圖2c是根據(jù)本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例的射頻線圈裝置的左視圖。
圖2d是根據(jù)本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例的射頻線圈裝置的主視圖。
圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的第一個(gè)實(shí)施例的射頻線圈裝置的線圈電路布線和磁場(chǎng)分布示意圖。
圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例的射頻線圈裝置的線圈電路布線和磁場(chǎng)分布示意圖圖5表示的是本實(shí)用新型第一個(gè)實(shí)施例和第二個(gè)實(shí)施例中兩種馬鞍線圈(30)的空間結(jié)構(gòu)和所產(chǎn)生磁場(chǎng)的比較。
具體實(shí)施方式
參考圖1，圖1a，1b，1c和1d分別是根據(jù)本實(shí)用新型的體/脊柱聯(lián)合射頻線圈裝置的第一個(gè)實(shí)施例的立體圖，俯視圖，左視圖和正視圖。圖中，體/脊柱聯(lián)合射頻線圈裝置由基座構(gòu)件(10)和設(shè)置在基座構(gòu)件(10)上的上部構(gòu)件(20)組成。基座構(gòu)件(10)的下表面整體上成平板形設(shè)計(jì)，便于放置在磁共振成像系統(tǒng)的病臺(tái)上，上表面根據(jù)人體腰背部的體型略呈弧形，使用時(shí)增加病人舒適度。上部構(gòu)件(20)主要包括左部三根肋梁(26)，右部三根肋梁(26)和頂部的拱梁(25)，頂部的拱梁(25)設(shè)置在頂部的中央位置。在上部構(gòu)件(20)的三根肋梁(26)底端和基座構(gòu)件(10)的對(duì)應(yīng)位置，設(shè)置有彈簧接線柱，上部構(gòu)件(20)和基座構(gòu)件(10)的兩側(cè)還設(shè)置有卡扣(27)，這樣使用時(shí)用卡扣(27)將上部構(gòu)件(20)和基座構(gòu)件(10)緊密地扣在一起，設(shè)置于兩構(gòu)件中的線圈電路通過(guò)彈簧接線柱連接起來(lái)構(gòu)成完整的工作回路。上部構(gòu)件和基座構(gòu)件分別由內(nèi)殼和外殼組成，線圈電路貼敷在內(nèi)殼上，外殼用無(wú)磁性的螺絲和內(nèi)殼固定在一起，起到保護(hù)線圈電路和美觀的作用。
在圖1中，所述上部構(gòu)件(20)中的拱梁(25)的長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于左右肋梁(26)的長(zhǎng)度。本實(shí)用新型中，所述肋梁的長(zhǎng)度和拱梁的長(zhǎng)度是指肋梁和拱梁環(huán)繞人體腹部的弧線長(zhǎng)度。這時(shí)，肋梁(26)基本上能夠包覆整個(gè)腹部。
本實(shí)用新型的體/脊柱聯(lián)合線圈裝置的線圈電路由兩組線圈，即環(huán)行線圈和8字形馬鞍線圈(30)組成。環(huán)行線圈如一根皮帶一樣環(huán)繞人體腹部設(shè)置。在基座構(gòu)件(10)中，環(huán)行線圈貼敷在基座構(gòu)件(10)的中央，通過(guò)基座構(gòu)件(10)和上部構(gòu)件(20)兩側(cè)的彈簧接線柱通到上部構(gòu)件(20)，沿中間一根肋梁(26)向上，最后在拱梁(25)中交接。8字形馬鞍線圈(30)的8字交點(diǎn)設(shè)置在基座構(gòu)件(10)的中央，線路從8字交點(diǎn)出發(fā)，沿基座構(gòu)件(10)內(nèi)殼表面，通過(guò)左部第一個(gè)彈簧接線柱連通到左部第一根肋梁(26)內(nèi)，沿第一根肋梁(26)向上，到達(dá)第一根肋梁(26)上部末端后再經(jīng)過(guò)第三根肋梁(26)向下，經(jīng)過(guò)左側(cè)第三個(gè)彈簧接線柱回到8字交點(diǎn)，繼續(xù)向前，在右側(cè)以與左側(cè)對(duì)稱的方式布線，最后再次回到8字交點(diǎn)與出發(fā)點(diǎn)交接形成完整回路。
定義人體平躺時(shí)，向左的方向?yàn)閄方向，頭朝的方向?yàn)閅方向，則向上的方向?yàn)閆方向。由于該線圈裝置是用于垂直場(chǎng)磁共振系統(tǒng)，因此靜磁場(chǎng)B0沿Z方向。根據(jù)上述分析可知，環(huán)形線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向?yàn)閅方向，而馬鞍線圈(30)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向主要為X方向，也就是說(shuō)，環(huán)形線圈主要用來(lái)探測(cè)Y方向的磁共振信號(hào)，而馬鞍線圈(30)主要用來(lái)探測(cè)X方向的磁共振信號(hào)。
在本實(shí)用新型的第一個(gè)實(shí)施例當(dāng)中，由于拱梁(25)的長(zhǎng)度較短，而左右肋梁(26)的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因此設(shè)置在肋梁(26)內(nèi)的馬鞍線圈(30)較高，如圖2所示。圖2除了馬鞍線圈(30)的示意圖外，還畫出了其在經(jīng)過(guò)8字交叉點(diǎn)的YZ平面上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的空間分布，箭頭的方向代表磁場(chǎng)的方向，箭頭的長(zhǎng)度代表磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小。B0代表主磁場(chǎng)。從圖2可以看出，在整個(gè)腹部區(qū)域，磁場(chǎng)都有比較均勻的Y方向分量，這樣，整個(gè)腹部的Y方向的磁共振信號(hào)均能有效地被此馬鞍線圈(30)探測(cè)，這一點(diǎn)將在后面做更為詳細(xì)的分析。
如果將上部構(gòu)件(20)中的肋梁(26)的長(zhǎng)度變短，而將拱梁(25)的長(zhǎng)度變長(zhǎng)，即形成如圖3所示的本實(shí)用新型的體/脊柱聯(lián)合射頻線圈裝置的第二個(gè)實(shí)施例。在這種情況下，除了馬鞍線圈(30)的位置較低導(dǎo)致其所產(chǎn)生的Y方向的磁場(chǎng)的分布范圍較低之外，其它電氣特性和實(shí)施例一完全相同。圖4表示的就是實(shí)施例二中線圈的結(jié)構(gòu)示意圖和其在經(jīng)過(guò)8字交叉點(diǎn)的YZ平面上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的空間分布。
圖5表示的是實(shí)施例一和實(shí)施例二中兩種馬鞍線圈(30)的空間結(jié)構(gòu)和所產(chǎn)生磁場(chǎng)的比較。實(shí)線代表的是實(shí)施例二中的較低的馬鞍線圈(30)及其所產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布，虛線代表的是實(shí)施例一中的較高的馬鞍線圈(30)及其所產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布。從圖中可以看出，在靠近線圈底部的區(qū)域，兩種馬鞍線圈(30)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在Y方向的分量差別不大，這也就意味著兩種線圈在這一區(qū)域?qū)方向的磁共振信號(hào)有著基本相同的探測(cè)靈敏度。而在較高的區(qū)域，較高的馬鞍線圈(30)比較低的馬鞍線圈(30)所產(chǎn)生的Y方向的磁場(chǎng)的強(qiáng)度明顯強(qiáng)很多，這也就意味著較高的馬鞍線圈(30)在這一區(qū)域有著更高的探測(cè)靈敏度。因此，我們可以用實(shí)施例一來(lái)探測(cè)整個(gè)腹部的磁共振信號(hào)，而利用實(shí)施例二來(lái)探測(cè)脊柱部分的磁共振信號(hào)。
通過(guò)本實(shí)用新型的第一個(gè)實(shí)施例與第二個(gè)實(shí)施例，我們?cè)趯?duì)人體軀干進(jìn)行磁共振成像時(shí)將可以根據(jù)情況，在共用一個(gè)基座構(gòu)件(10)的情況下，通過(guò)更換上部構(gòu)件(20)，在要求探測(cè)人體整個(gè)腹部時(shí)使用肋梁(26)較長(zhǎng)的上部構(gòu)件(20)對(duì)人體整個(gè)腹部進(jìn)行均勻的成像，而在僅僅要求探測(cè)人體脊柱部分時(shí)可以使用較短肋梁(26)的上部構(gòu)件(20)對(duì)脊柱進(jìn)行磁共振成像，而且在成像時(shí)不受人體其它部分的噪聲影響，從而獲得較高的信噪比和較好的成像質(zhì)量。
雖然這里引用特定的實(shí)施例及其應(yīng)用描述了本文所揭示的實(shí)用新型，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不違背權(quán)利要求所述的本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，可對(duì)這些實(shí)施例做出各種修正與變化。
權(quán)利要求1.一種用于磁共振成像系統(tǒng)的體/脊柱聯(lián)合射頻線圈裝置，其特征在于，所述線圈裝置包括基座構(gòu)件(10)，在所述基座構(gòu)件(10)的兩側(cè)設(shè)置有彈簧接線柱和卡扣(27)，上部構(gòu)件(20)，其設(shè)置在所述基座構(gòu)件(10)的上部，所述上部構(gòu)件(20)主要包括左右各三根肋梁(26)和頂部的拱梁(25)，在所述上部構(gòu)件(20)的兩側(cè)設(shè)置有所述彈簧接線柱和卡扣(27)，在所述基座構(gòu)件(10)和所述上部構(gòu)件(20)中設(shè)置有兩組線圈電路，分別為環(huán)形線圈和8字形馬鞍線圈(30)，所述環(huán)形線圈設(shè)置在所述基座構(gòu)件(10)，所述上部構(gòu)件(20)的第二根肋梁(26)和所述拱梁(25)中，所述馬鞍線圈(30)設(shè)置在所述基座構(gòu)件(10)，所述上部構(gòu)件(20)的第一根肋梁(26)和第二根肋梁(26)中，所述基座構(gòu)件(10)和所述上部構(gòu)件(20)使用卡扣(27)方式可拆卸式連接，線圈電路通過(guò)彈簧接線柱連接。
2.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述上部構(gòu)件(20)中的所述拱梁(25)的長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于所述肋梁(26)長(zhǎng)度，即所述馬鞍線圈(30)在整個(gè)腹部均能產(chǎn)生較大的橫向磁場(chǎng)。
3.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述上部構(gòu)件(20)中所述拱梁(25)的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于所述肋梁(26)長(zhǎng)度，即所述馬鞍線圈(30)只能在靠近脊柱的較低的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生較大的橫向磁場(chǎng)。
4.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述基座構(gòu)件(10)與所述上部構(gòu)件(20)是卡扣(27)連接的。
5.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述基座構(gòu)件(10)與所述上部構(gòu)件(20)是鉸鏈連接的。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種用于磁共振成像系統(tǒng)的體/脊柱聯(lián)合射頻線圈裝置。它由基座構(gòu)件(10)與上部構(gòu)件(20)構(gòu)成，在基座構(gòu)件(10)與上部構(gòu)件(20)中設(shè)置了馬鞍線圈(30)和環(huán)形線圈。在本實(shí)用新型的第一個(gè)方案中，在上部構(gòu)件(20)中的拱梁(25)的弧線長(zhǎng)度小于肋梁(26)的長(zhǎng)度，肋梁(26)內(nèi)設(shè)置的馬鞍線圈(30)較高，所產(chǎn)生的橫向磁場(chǎng)能夠有效地覆蓋整個(gè)腹部；而在本實(shí)用新型的另一個(gè)方案中，拱梁(25)的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于肋梁(26)的長(zhǎng)度，肋梁(26)內(nèi)的馬鞍線圈(30)較低，所產(chǎn)生的橫向磁場(chǎng)只集中在靠近脊柱的下部區(qū)域。這樣，本實(shí)用新型在進(jìn)行腹部成像時(shí)可用于對(duì)人體整個(gè)腹部進(jìn)行較好的成像，而在僅僅要求探測(cè)人體脊柱部分時(shí)可只對(duì)脊柱部分進(jìn)行磁共振成像，而且在成像時(shí)不受人體其它部分的噪聲影響。
文檔編號(hào)G01N24/08GK2766777SQ200420114710
公開日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2004年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月24日
發(fā)明者王杰 申請(qǐng)人:上海辰光醫(yī)療科技有限公司