專利名稱：用于磁共振成像系統(tǒng)的雙層射頻接收線圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁共振成像系統(tǒng)，具體涉及一種用于磁共振成像系統(tǒng)的射頻接收線圈。
背景技術(shù)：
在磁共振成像系統(tǒng)中，射頻接收線圈是接收被測組織的氫原子共振射頻信號(hào)的探測器。但是由于所接收到信號(hào)很弱，受噪聲(來自檢驗(yàn)體和線圈本身)的影響較大，使其信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)(決定系統(tǒng)成像質(zhì)量的最重要指標(biāo))受到很大的限制。通過線圈的設(shè)計(jì)和改善來提高信噪比是磁共振成像領(lǐng)域重要研發(fā)領(lǐng)域之一。從單環(huán)的表面線圈，到正交容積線圈，到相控陣線圈，磁共振成像接收線圈三十年來，隨著磁共振成像技術(shù)發(fā)展，其多樣性和技術(shù)先進(jìn)性也得 到長足的發(fā)展。射頻接收線圈分類較多，可按適用范圍、功能和極性等方式進(jìn)行分類。如果按適用范圍分類，線圈可以大致分成表面線圈、容積線圈、和相控陣線圈等三大類。表面線圈是單個(gè)緊貼成像部位的接收線圈，其結(jié)構(gòu)是扁平或略為彎曲的單個(gè)環(huán)形(loop)。這種線圈的接收場極不均勻，表現(xiàn)為越靠近線圈射頻場越強(qiáng)，與線圈表面距離增加射頻場會(huì)急劇下降。由于這個(gè)接收視野淺的不足，故只適用于小范圍淺區(qū)域成像。其成像區(qū)域范圍和深度會(huì)隨著線圈尺寸增加而增加，但是同時(shí)由于受到來之更多區(qū)域的噪聲，其信噪比也會(huì)降低。容積線圈是指能夠整個(gè)地包容或包裹一定成像部位的柱狀線圈。這種線圈在一定容積內(nèi)有較為均勻的接收和發(fā)射場，主要應(yīng)用于大體積得大范圍成像。但是也由于其尺寸較大，其信噪比不會(huì)很高。其最典型的是鳥籠線圈，在其容積內(nèi)存在于在橫截面正交的兩個(gè)方向大小一致的圓形極化射頻場。相控陣線圈是有兩個(gè)或多個(gè)單元(如單個(gè)表面線圈)組成的線圈陣列。這些線圈彼此相鄰，組成一個(gè)大的成像區(qū)間。隨著近十年并行采集技術(shù)的發(fā)展，以及臨床應(yīng)用上對特定區(qū)域高信噪比成像的日益需求，該種類線圈已成為最熱門和最先進(jìn)的線圈技術(shù)。其最大的特點(diǎn)是多通道單元進(jìn)行同步信號(hào)采集，磁共振接收系統(tǒng)通過對這些信號(hào)進(jìn)行重建和合成，使得線圈信噪比對于單個(gè)單元或容積線圈有著顯著的提高。信噪比越高，就越有利增加圖像的分辨率或者提高系統(tǒng)的成像速度。從原理上說，相控陣線圈是基于表面線圈組成的。但是由于磁共振并行采集技術(shù)的特有的信號(hào)和噪聲合成機(jī)制，使其擁有優(yōu)于表面線圈的特點(diǎn)。這個(gè)機(jī)制簡單的原理是:當(dāng)相控陣線圈的兩個(gè)或多個(gè)單元進(jìn)行信號(hào)合成時(shí)，信號(hào)會(huì)相加。例如，一個(gè)組織區(qū)域?qū)εc其相距相等的兩個(gè)單元發(fā)出的信號(hào)是一致的，合成信號(hào)就是2倍。同時(shí)來自這個(gè)兩個(gè)單元的噪聲也會(huì)相加(這會(huì)導(dǎo)致合成后信噪比降低)。而噪聲合成程度由這兩個(gè)單元與噪聲源之間的距離和相對方向決定，一般都小于兩個(gè)噪聲直接相加值。例如這兩個(gè)單元探測到的噪聲信號(hào)相互正交成90度時(shí)，可認(rèn)為它們的噪聲是不相關(guān)時(shí)，合成的噪聲就僅是原來單個(gè)單元
的^倍；那么這是合成信噪比就提高到單個(gè)單元的力倍。而另一種極限情況，噪聲是完全相關(guān)的，那么這時(shí)合成的噪聲也僅是原來的2倍。信噪比就和合成前一樣，沒有提高。滿足這種情況的條件是兩個(gè)單元接收到相當(dāng)同相位和幅度的噪聲信號(hào)，如兩個(gè)線圈完全重疊。在實(shí)際應(yīng)用中，為了利用信號(hào)表面線圈的信號(hào)相加，而避免噪聲相關(guān)，相控陣表面技術(shù)，使用一般的表面線圈(圓形或方形)沒有重疊或僅有一定部分面積重疊(如八分之一的面積)的類似網(wǎng)格單元形式，避免它們的探測場方向和區(qū)域有過多的一致，再根據(jù)所需要探測組織形狀和區(qū)域進(jìn)行擺放。讓同樣感興趣的探測區(qū)域，由較小的單個(gè)的表面線圈(線圈越小信噪比就高)多個(gè)通道，進(jìn)行并行采集。這樣看來對同樣尺寸的成像區(qū)域，如果包裹的通道數(shù)越多，那么相加信號(hào)就多，加上噪聲相關(guān)性又小，其總體信噪比也會(huì)隨著增加。但是通道邊多單個(gè)通道尺寸變小會(huì)帶來另一個(gè)負(fù)面效應(yīng)，單個(gè)單元的尺寸變小，會(huì)讓其成像視野變得更小，接收場的穿透長度變短。對距離較遠(yuǎn)的部分區(qū)域的信噪比不會(huì)得到提高。最典型的問題就是多同道相控陣頭線圈和鳥籠頭線圈的比較。一般的相控陣頭線圈設(shè)計(jì)成多個(gè)通道(如有8，16，32，96個(gè)通道等)均勻地包裹在圓筒壁上。很多研究表明，對一個(gè)典型尺寸的頭線圈(長為25厘米，直徑為25厘米的圓柱形)，雖然隨著通道數(shù)整力口，總體橫斷面的信噪比會(huì)增加，但是在其中間區(qū)域(如中間半徑為5厘米區(qū)域)SNR幾乎不隨通道數(shù)增加發(fā)生任何改變。但是，通道數(shù)每整加一倍，其實(shí)現(xiàn)的對其硬件設(shè)計(jì)和工藝實(shí)現(xiàn)難度就大大整加。而它帶來的好處僅是線圈各個(gè)單元較近的區(qū)域SNR顯著提高，對頭部中間區(qū)域的信噪比沒有任何提高。這樣，也就是這些線圈的均勻性隨著線圈通道數(shù)增加反而變得更差。因此，怎樣使線圈中間區(qū)域的信噪比也隨著相控陣線圈的單元數(shù)增加而提高，從而在提高總體信噪比同時(shí)提高其均勻性，是現(xiàn)有技術(shù)無法解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種接收信號(hào)信噪比高、接收信號(hào)噪聲相關(guān)小、共振射頻信號(hào)接收性能好的用于磁共振成像系統(tǒng)的雙層射頻接收線圈。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種用于磁共振成像系統(tǒng)的雙層射頻接收線圈，包括呈圓筒狀的鳥籠線圈，所述鳥籠線圈內(nèi)裹套有呈圓筒狀的多通道相控陣線圈或者組合成圓筒狀的表面線圈矩陣。作為本發(fā)明上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述表面線圈矩陣由多個(gè)體線圈組成，所述多個(gè)體線圈采用“田”字形、“口 ”字形或“〇”字形組合成圓筒狀。或者，所述表面線圈矩陣由多個(gè)心臟線圈組成，所述多個(gè)心臟線圈采用“田”字形、“口”字形或“〇”字形組合成圓筒狀。本發(fā)明具有下述優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明的雙層射頻接收線圈包括呈圓筒狀的鳥籠線圈，采用由屬于容積線圈的鳥籠線圈內(nèi)裹套有呈圓筒狀的多通道相控陣線圈或者組合成圓筒狀的表面線圈矩陣的方式，利用鳥籠線圈的優(yōu)越的均勻性和鳥籠線圈與相控陣線圈之間的可優(yōu)化的噪聲相關(guān)性，使合成線圈整個(gè)區(qū)域的信噪比和均勻性同時(shí)得到隨著通道數(shù)增多而得到提高，具有接收信號(hào)信噪比高、接收信號(hào)噪聲相關(guān)小、共振射頻信號(hào)接收性能好的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的信噪比對比示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例用于磁共振成像系統(tǒng)的雙層射頻接收線圈包括呈圓筒狀的鳥籠線圈1，鳥籠線圈I內(nèi)裹套有呈圓筒狀的多通道相控陣線圈2。本實(shí)施例中多通道相控陣線圈2為8通道相控陣線圈，鳥籠線圈有一對可以單獨(dú)輸出的正交模式，因此可看成一個(gè)2個(gè)通道的線圈。因此這種組合就有10通道，形成10通道的射頻接收線圈。本實(shí)施例中采用等效噪聲電阻矩陣方法來計(jì)算各個(gè)通道間的噪聲相關(guān)性。計(jì)算中我們假設(shè)了鳥籠線圈I和多通道相控陣線圈2之間互感已經(jīng)通過某種調(diào)節(jié)隔離度的方式得到很好的抑制，由線圈耦合帶來的噪聲可忽略不計(jì)的。另外計(jì)算中還對多通道相控陣線圈2和鳥籠線圈I工作模式進(jìn)行優(yōu)化。一般每個(gè)通道都可以看出有一個(gè)正向電流流動(dòng)的模式和一個(gè)反向電流流動(dòng)的模式，這個(gè)兩個(gè)模式所產(chǎn)生的電磁場的方向是相反的，那么它們和其他通道的噪聲相關(guān)性也就不同。多個(gè)通道在一起時(shí)，就會(huì)有多個(gè)由每個(gè)通道間不同電流相對方向的形成的不同組合。因此每一個(gè)組合就是一種工作模式。每種模式的效噪聲電阻矩陣不同，因此計(jì)算得到的接收場分布和信噪比也就不同。圖中結(jié)果采用了噪聲合成對信噪比的影響最小的模式。如圖2所示，在其他條件相同的情況下，鳥籠線圈(鳥籠)、8通道相控陣線圈(8通道相控陣)、10通道相控陣線圈(10通道相控陣)和本實(shí)施例(鳥籠+8通道相控陣)的整體信噪比比例為:1.0: 2.0: 2.2: 3.0。而均勻度為(1_(信噪比最大值-信噪比最小值)/ (信噪比最大值+信噪比最小值))，分別為1、59 %、39 %和75 %。由此可見，本實(shí)施例與合成前的8通道相控陣線圈和同樣是10通道的傳統(tǒng)相控陣線圈相比，信噪比和均勻度都有很大的提聞。 此外，多通道相控陣線圈2也可以采用組合成圓筒狀的表面線圈矩陣進(jìn)行替代。表面線圈矩陣則可以采用多個(gè)體線圈或者多個(gè)心臟線圈，通過采用“田”字形、“口”字形或“〇”字形組合成圓筒狀。通過鳥籠線圈I整個(gè)成像區(qū)域的均勻信號(hào)與相控陣線圈單元衰減快的信號(hào)合成，使原先離相控陣各個(gè)單元距離較遠(yuǎn)的區(qū)域信噪比得到明顯提高，同時(shí)通過選擇噪聲相關(guān)最小的工作模式，同樣也能夠使整體信噪比也可得到一定程度的提高，從而全面改善相控陣線圈的性能。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于上述實(shí)施方式，凡是屬于本發(fā)明原理的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理的前提下進(jìn)行的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于磁共振成像系統(tǒng)的雙層射頻接收線圈，包括呈圓筒狀的鳥籠線圈，其特征在于:所述鳥籠線圈內(nèi)裹套有呈圓筒狀的多通道相控陣線圈或者組合成圓筒狀的表面線圈矩陣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于磁共振成像系統(tǒng)的雙層射頻接收線圈，其特征在于:所述表面線圈矩陣由多個(gè)體線圈組成，所述多個(gè)體線圈采用“田”字形、“ 口”字形或“〇”字形組合成圓筒狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于磁共振成像系統(tǒng)的雙層射頻接收線圈，其特征在于:所述表面線圈矩陣由多個(gè)心臟線圈組成，所述多個(gè)心臟線圈采用“田”字形、“口”字形或“〇”字形組合成圓筒 狀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于磁共振成像系統(tǒng)的雙層射頻接收線圈，包括呈圓筒狀的鳥籠線圈，鳥籠線圈內(nèi)裹套有呈圓筒狀的多通道相控陣線圈或者組合成圓筒狀的表面線圈矩陣。本發(fā)明具有接收信號(hào)信噪比高、接收信號(hào)噪聲相關(guān)小、共振射頻信號(hào)接收性能好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R33/36GK103185877SQ201110455328
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者吳勇 申請人:上海辰光醫(yī)療科技股份有限公司