專利名稱：用于水平場磁共振成像的乳房射頻線圈裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在磁共振成像系統(tǒng)中使用的乳房射頻線圈裝置，尤其涉及一種水平場四線圈乳房射頻線圈裝置。
背景技術(shù)：
磁共振成像(MRI)，是繼CT之后醫(yī)學影像診斷技術(shù)的又一重大進展。它的基本原理來自于1946年美國學者Bloch和Purcell的發(fā)現(xiàn)，在外磁場的作用下，某些繞主磁場(外磁場)進動的自旋的質(zhì)子(包括人體中的氫質(zhì)子)在短暫的射頻電波作用下，進動角增大，當射頻電波停止后，那些質(zhì)子又會逐漸恢復到原來的狀態(tài)，并同時釋放與激勵波頻率相同的射頻信號，這一物理現(xiàn)象被稱為核磁共振。磁共振成像技術(shù)便是利用這一原理，通過在主磁場中附加一個脈沖梯度磁場，選擇性地激發(fā)所需要位置的人體內(nèi)的原子核，然后接收原子核產(chǎn)生的核磁共振信號，最后在計算機中進行傅立葉變換，對這些信號進行頻率編碼和相位編碼，從而建立一幅完整的磁共振圖像。
磁共振成像裝置包括射頻發(fā)射線圈以及接收射頻線圈，分別用于產(chǎn)生脈沖梯度磁場以及接收原子核產(chǎn)生的核磁共振信號，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的獨立線圈。在磁共振成像系統(tǒng)中，發(fā)射線圈所產(chǎn)生的磁場均勻性好以及接收線圈所接收的信號信噪比(SNR)高是獲得高質(zhì)量圖像的關(guān)鍵因素。提高信噪比的方法有兩種，一種為正交接收，另一種為相控陣線圈技術(shù)，后者使用多個獨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)域的噪聲才能進入線圈，因此能夠有效地提高信噪比。但是當發(fā)射和接收線圈為同一線圈時，使用相控陣線圈會存在一個問題，即很難保證線圈所產(chǎn)生的磁場的均勻性，這個問題尤其體現(xiàn)在用于對人體各部位進行探測的磁共振成像儀上。由于人體各個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)人體各個部位的生理結(jié)構(gòu)特點，巧妙地布置線圈電路，從而獲得較為均勻的磁場分布和較大的探測靈敏度一直是國際上線圈設計人員的最大任務。
磁共振成像對軟組織的高靈敏度特性使其在檢查乳腺疾病方面具有先天優(yōu)勢，Radboud大學醫(yī)學中心的Mark J.Stoutjesdijk醫(yī)學博士發(fā)現(xiàn)，使用磁共振檢查乳腺癌，比使用傳統(tǒng)的乳腺檢測的手段-X射線透視有更高的準確率。同時，MRI無放射線，因此也就沒有CT和X線檢查均存在的電離輻射對人體組織細胞的損害。此外，用MRI方法檢查乳腺癌，可避免其他傳統(tǒng)檢測手段中侵犯患者隱私的問題。因此，磁共振成像可以說是乳腺癌檢測的理想手段。
現(xiàn)有的磁共振成像儀采用的磁共振乳房線圈通常為四個環(huán)形線圈設計，即兩個靠近人體乳房下邊緣的兩個較大的環(huán)形線圈和靠近乳頭的兩個較小的環(huán)形線圈組成，這樣便會出現(xiàn)上面提到的問題，即由于較小的環(huán)形線圈的靈敏度較高，而較大的環(huán)形線圈的靈敏度較低，因此圖像不均勻；同時，由于大環(huán)形線圈和小環(huán)形線圈將產(chǎn)生互感，從而降低了圖像的信噪比。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于水平場磁共振成像的乳房射頻線圈裝置，其包括支撐外殼，所述外殼包括底面和罩面，所述底面上有兩個左右對稱的凸起球面，所述罩面罩住所述球面；以及兩組線圈，所述兩組線圈位于支撐外殼之內(nèi)，每組線圈包括一個環(huán)形線圈和一個八字形線圈，所述環(huán)形線圈套在所述球面上，所述八字形線圈以交叉點為頂點相向翻折，形成馬鞍形線圈，所述馬鞍形線圈套設在所述球面上，所述馬鞍形線圈的底部向外翻起，形成翻邊，所述翻邊貼在所述底面上。
在上述的線圈裝置中，所述馬鞍形線圈的兩個翻邊的中垂線所在的直線與兩個球面的球心的連線所在的直線的夾角不超過45度。
在上述的線圈裝置中，所述馬鞍形線圈的交叉點與所述球面的最高點的距離不超過所述球面所在的球體的長半軸的40％。
在上述的線圈裝置中，所述環(huán)形線圈的中心到所述底面的距離為所述球面的最高點到所述底面的距離的0.2倍到0.8倍。
在上述的線圈裝置中，所述球面是半球面。
在上述的線圈裝置中，所述環(huán)形線圈是匝數(shù)等于1的螺線管。
在上述的線圈裝置中，所述環(huán)形線圈是匝數(shù)等于2的螺線管。
在上述的線圈裝置中，所述兩個馬鞍形線圈的翻邊相互交疊，使得兩個馬鞍形線圈之間的互感系數(shù)小于0.3。
在上述的線圈裝置中，所述兩組馬鞍形線圈和環(huán)形線圈相互交疊，使得四個線圈任意兩個之間的互感系數(shù)小于0.3。
本發(fā)明的優(yōu)點在于a)線圈所產(chǎn)生的磁場具有良好的均勻性，從而保證了磁共振圖像的均勻。
b)線圈之間的互感趨于零，使其接收的信號具有較高的信噪比。
c)線圈可分別探測水平場磁共振系統(tǒng)中垂直于人體平面沿上下方向的磁共振信號和平行于人體平面沿左右方向的磁共振信號，從而使得裝置具有較高的探測靈敏度。
d)支撐外殼的凹面設計適于病人操作并具有舒適度，而且在病人與射頻電子設備之間提供保護屏障。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的詳細說明，其中圖1為本發(fā)明的內(nèi)部示意圖；圖2為本發(fā)明的外部示意圖；圖3為本發(fā)明的兩組線圈在理想狀態(tài)下的空間布局；圖4是本發(fā)明的一個較佳實施例的線圈空間布局示意圖；圖5是本發(fā)明的另一個較佳實施例的線圈空間布局示意圖；圖6是由本發(fā)明的一個實施例得到的在圖3的XZ平面上的磁場強度空間分布圖；圖7是由本發(fā)明的一個實施例得到的在圖3的YZ平面上的磁場強度空間分布圖。
具體實施例方式
請同時參見圖1和圖2，圖1為本發(fā)明的內(nèi)部示意圖，圖2為本發(fā)明的線圈外部示意圖。如圖所示，本發(fā)明包括支撐外殼1以及位于支撐外殼之內(nèi)的兩組線圈2和3。支撐外殼1，包括底面13和罩面14。底面13為有一定曲率的凹面，以符合人體胸部的輪廓特征。底面13上有兩個左右對稱的曲率半徑更小的球面，在本實施例中體現(xiàn)為兩個半球面11和12，罩面14罩在半球面11和12之上?，F(xiàn)描述線圈2和3，因其構(gòu)成基本相同，遂以線圈2為例。線圈2包括一個環(huán)形線圈21和一個八字形線圈22，環(huán)形線圈21套在半球面12上，八字形線圈22以交叉點c為頂點相向翻折，形成馬鞍形線圈22，馬鞍形線圈22套設在半球面12上，馬鞍形線圈22的底部向外翻起，形成翻邊，貼在底面13上。環(huán)形線圈21為單圈螺線管，馬鞍形線圈22本質(zhì)為岔開一定角度的雙圈螺線管的變形，螺線管可由多段銅皮或銅管與多個電容串聯(lián)而成。
現(xiàn)請參見圖3，圖3示出本發(fā)明的兩組線圈在理想狀態(tài)下的空間布局示意。如圖所示，馬鞍形線圈21的交叉點c與半球面11的最高點重合，其翻邊a和b的中垂線所在的直線與x軸(即半球面11和12的球心所在的直線)平行。同時，環(huán)形線圈21所在的平面平行于XY平面，其到馬鞍形線圈22的交叉點c的距離為底面13到其交叉點的距離的0.67倍，這一個位置所產(chǎn)生的磁場均勻性較佳，從而圖像比較均勻。
在實際使用過程中，應將系統(tǒng)的主磁場方向沿圖3中的Y方向，人體也沿Y方向趴在本裝置上，將雙乳置于半球面11和12內(nèi)里面，送入磁共振腔體進行磁共振成像掃描。接著，在磁共振系統(tǒng)環(huán)境內(nèi)，將馬鞍形線圈21和環(huán)形線圈22的諧振頻率均調(diào)節(jié)到此線圈裝置所使用的磁共振系統(tǒng)的主頻率附近。
根據(jù)磁共振成像的知識可知，只在X方向和Z方向存在磁共振射頻信號。當環(huán)形線圈21所在的平面平行于XY平面時，則其所產(chǎn)生的磁場方向主要沿Z方向，則根據(jù)天線的互易原理，這個環(huán)形線圈可以有效地探測Z方向的磁共振射頻信號。當馬鞍形線圈22的兩個下邊緣中心之間的連線ab與兩個半球面11和12的球心所形成的直線平行，即平行于X方向，則馬鞍形線圈所產(chǎn)生的磁場方向主要沿X方向，根據(jù)天線的互易原理，則馬鞍形線圈可以有效地探測X方向的磁共振信號。如上所述，本發(fā)明對于線圈的設計既保證了線圈所產(chǎn)生的磁場方向(即X方向和Z方向)與主磁場(即Y方向)垂直，從而能夠有效地探測兩個方向上磁共振射頻信號，又保證了環(huán)形線圈21所產(chǎn)生的磁場方向與馬鞍形線圈22所產(chǎn)生的磁場方向在感興趣的半球形區(qū)域內(nèi)基本垂直，由此為它們之間的互感系數(shù)為零提供了條件。
應理解，上述只示出本發(fā)明的兩組線圈在理想狀態(tài)下的空間布局。凡是滿足馬鞍形線圈21的兩個翻邊a、b的中垂線所在的直線與兩個半球面11和12的球心的連線所在的直線的夾角不超過45度；馬鞍形線圈21的交叉點c與半球面12的最高點的距離不超過半球面12所在的球體的長半軸的40％；環(huán)形線圈21的中心到底面13的距離為半球面12的最高點到底面13的距離的0.2倍到0.8倍即可達到要求。
如需進一步提高本發(fā)明的均勻度，在實際的線圈設計和生產(chǎn)過程中，通常要對上述實施例進行某些修正。請參見圖4和圖5，圖4和圖5是本發(fā)明的一個較佳實施例的線圈空間布局示意圖。如圖4所示，左右兩個環(huán)形線圈422和432由單圈螺線管改成了雙圈螺線管。同時，為了消除兩個馬鞍形線圈421、431和環(huán)形線圈422、432之間的互感，還需要對他們之間的相對位置進行調(diào)整。為了消除左右兩個馬鞍形線圈421、431之間的互感，在保持左右兩個馬鞍形線圈的布線形狀左右對稱的前提下，將其相鄰的翻邊進行適當交疊。同樣的道理，為了消除左右兩個環(huán)形線圈422和432之間的互感，也可對其進行交疊。當然，如圖5所示，為了消除左馬鞍形線圈521與右環(huán)形線圈532之間，右馬鞍形線圈531與左環(huán)形線圈522之間，左馬鞍形線圈521線圈與左環(huán)形線圈522之間，以及右馬鞍形線圈531與右環(huán)形線圈532之間的互感，需要對其相互之間的交疊方式，交疊面積，馬鞍形線圈的頂點位置，各個線圈之間的相對位置進行適當?shù)恼{(diào)整，有很多種方式可以實現(xiàn)消除各個線圈之間的互感的目的，圖5只是其中的一個布線方式。
下面為兩個實驗結(jié)果。請參見圖6和圖7，圖6是由本發(fā)明的一個實施例得到的在圖3的XZ平面上的磁場強度空間分布圖，圖4是由本發(fā)明的一個實施例得到的在圖3的YZ平面上的磁場強度空間分布圖。應理解，圖中的數(shù)據(jù)只具有相對意義。經(jīng)計算，圖6中平均磁場強度為2.63，均方差為0.32，其均勻性為1-0.32/2.63＝88％，遠遠高于傳統(tǒng)四個環(huán)形線圈所組成的乳房線圈的50％左右的均勻性。同樣，圖7中平均強度為2.72，均方差為0.38，其均勻性為1-0.38/2.72＝86％，也遠遠高于根據(jù)計算所得的傳統(tǒng)四個環(huán)形線圈組成的乳房線圈的50％左右的均勻性。
應理解，上述實施例的具體布線方式僅僅是為了說明舉例而已，并不是對本發(fā)明的范圍的限制。對于本技術(shù)領(lǐng)域的一般人員來說，可以在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，做出種種變化。因此，本發(fā)明所主張的范圍應以權(quán)利要求書中的權(quán)利要求所述的為準。
權(quán)利要求
1.一種用于水平場磁共振成像的乳房射頻線圈裝置，其包括支撐外殼，所述外殼包括底面和罩面，所述底面上有兩個左右對稱的凸起球面，所述罩面罩住所述球面之上；以及兩組線圈，所述兩組線圈位于支撐外殼之內(nèi)，每組線圈包括一個環(huán)形線圈和一個八字形線圈，所述環(huán)形線圈套在所述球面上，所述八字形線圈以交叉點為頂點相向翻折，形成馬鞍形線圈，所述馬鞍形線圈套設在所述球面上，所述馬鞍形線圈的底部向外翻起，形成翻邊，所述翻邊貼在所述底面上。
2.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述馬鞍形線圈的兩個翻邊的中垂線所在的直線與兩個球面的球心的連線所在的直線的夾角不超過45度。
3.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述馬鞍形線圈的交叉點與所述球面的最高點的距離不超過所述球面所在的球體的長半軸的40％。
4.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述環(huán)形線圈的中心到所述底面的距離為所述球面的最高點到所述底面的距離的0.2倍到0.8倍。
5.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述球面是半球面。
6.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述環(huán)形線圈是匝數(shù)等于1的螺線管。
7.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述環(huán)形線圈是匝數(shù)等于2的螺線管。
8.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述兩個馬鞍形線圈的翻邊相互交疊，使得兩個馬鞍形線圈之間的互感系數(shù)小于0.3。
9.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述兩個環(huán)形線圈的翻邊相互交疊，使得兩個環(huán)行線圈之間的互感系數(shù)小于0.3。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種乳房射頻線圈裝置，尤其涉及一種水平場四線圈射頻線圈裝置。本發(fā)明提供一種乳房射頻線圈裝置，其包括支撐外殼，所述外殼包括底面和罩面，所述底面上有兩個左右對稱的凸起球面，所述罩面罩住所述球面之上；以及兩組線圈，所述兩組線圈位于支撐外殼之內(nèi)，每組線圈包括一個環(huán)形線圈和一個八字形線圈，所述環(huán)形線圈套在所述球面上，所述八字形線圈以交叉點為頂點相向翻折，形成馬鞍形線圈，所述馬鞍形線圈套設在所述球面上，所述馬鞍形線圈的底部向外翻起，形成翻邊，所述翻邊貼在所述底面上。本發(fā)明具有均勻性良好、信噪比高、探測靈敏度高等優(yōu)點。
文檔編號G01R33/20GK101036578SQ200610024688
公開日2007年9月19日 申請日期2006年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月15日
發(fā)明者王杰 申請人:上海復旦辰光科技有限公司