本發(fā)明涉及一種可調(diào)式去耦裝置,具體的涉及一種用于多通道核磁共振成像(MRI)線圈陣列通道間的可調(diào)式去耦裝置。
背景技術(shù):
在磁共振成像的背景下,包含多個(gè)線圈通道單元的多通道陣列線圈已成為獲得解剖面高分辨率成像方法的選擇。這種陣列式線圈的好處是在一個(gè)大的或分布式的體積上可以獲得相較于單一通道線圈更高的信噪比。每個(gè)線圈通道單元的區(qū)域是有限的,但是在通道單元區(qū)域里的任何地方都能獲得高信噪比。以這種方式相結(jié)合的信號(hào),在區(qū)域內(nèi)的任何地方能獲得相對(duì)于單一通道單元大的多的高信噪比的圖片。一般而言,這些獨(dú)特的通道單元由容易相互耦合在一起的多通道陣列線圈組成。通道單元間的耦合會(huì)消耗能量和增加通道單元的有效電阻,從而減少了信噪比和造成圖像偽影。
于是,在一個(gè)多通道陣列線圈里抑制耦合將它減少至最低限度成為一種可取的方法。目前常用的技術(shù)是增加額外的電感或電容來(lái)消除耦合,然而這種通過(guò)增加額外的電感和電容來(lái)消除耦合的方法的去耦指標(biāo)是通過(guò)調(diào)整電感和電容值來(lái)實(shí)現(xiàn)的,由于電感電容值范圍是有限的,所以并不能精確的調(diào)整線圈的耦合度,不方便確定線圈之間的最小耦合。
因此,需要提供一種允許仔細(xì)和微調(diào)線圈的耦合度,以方便確定最小耦合的設(shè)備出現(xiàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的實(shí)施例要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在一個(gè)多通道陣列線圈中直接調(diào)試信號(hào)通道之間耦合的可調(diào)式去耦裝置,通過(guò)使用該可調(diào)式去耦裝置,可以最小化通道單元之間的耦合,從而可以最大限度地從多通道陣列線圈中獲得信噪比。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于核磁共振線圈的可調(diào)式去耦裝置,所述核磁共振線圈為包含多個(gè)線圈通道單元的多通道陣列線圈,所述可調(diào)式去耦裝置布置在所述多通道陣列線圈中的相鄰的兩個(gè)成像線圈之間,包括調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和設(shè)置在所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上的互感器,所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括相互配合并可相對(duì)彼此相互滑動(dòng)的第一調(diào)整件和第二調(diào)整件,所述互感器包括設(shè)置在所述第一調(diào)整件上的第一繞組和設(shè)置在所述第二調(diào)整件上的第二繞組,所述第一繞組和所述第二繞組分別與多通道陣列線圈中的相鄰的兩個(gè)成像線圈所構(gòu)成的兩個(gè)電路回路連接,通過(guò)滑動(dòng)調(diào)節(jié)所述第一調(diào)整件和所述第二調(diào)整件的相對(duì)位置來(lái)調(diào)節(jié)所述第一繞組和所述第二繞組之間的重疊度,進(jìn)而調(diào)節(jié)所述兩個(gè)電路回路之間的耦合度。
可選地,所述第一繞組和所述第二繞組分別通過(guò)緊密纏繞的雙絞線連接到所述兩個(gè)電路回路。
可選地,所述第一調(diào)整件包括垂直連接的水平部和垂直部,所述垂直部具有一平坦的上表面,所述第二調(diào)整件具有一平坦的上表面,所述第一繞組設(shè)置在所述垂直部的平坦的上表面上,所述第二繞組設(shè)置在所述第二調(diào)整件的平坦的上表面上,當(dāng)所述第一調(diào)整件和所述第二調(diào)整件相互配合在一起時(shí),所述第二調(diào)整件的平坦的上表面上和所述垂直部的平坦的上表面相互對(duì)齊。
可選地,在所述第二調(diào)整件的平坦的上表面上靠近所述垂直部的一側(cè)設(shè)置有第一電路板,所述第一繞組設(shè)置在所述第一電路板上,所述垂直部的平坦的上表面上設(shè)置有第二電路板,所述第二繞組設(shè)置在所述第二電路板上。
可選地,所述第二調(diào)整件的底部突出形成有至少一個(gè)滑軌,所述第一調(diào)整件的水平部上形成有與所述滑軌相配合以供所述滑軌滑動(dòng)的至少一個(gè)滑槽。
可選地,所述第二調(diào)整件的底部形成有至少一個(gè)滑槽,所述第一調(diào)整件的水平部上突出形成有與所述滑槽相配合以在所述滑槽中滑動(dòng)的至少一個(gè)滑軌。
可選地,所述調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)還包括調(diào)節(jié)組件,所述調(diào)節(jié)組件包括螺釘和供所述螺釘插入的形成在所述垂直部上的第一通孔和形成在所述第二調(diào)整件上與所述第一通孔同軸對(duì)齊的第二通孔,所述第二通孔具有內(nèi)螺紋,通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)插入所述第一通孔和所述第二通孔中的所述螺釘來(lái)調(diào)節(jié)所述第一調(diào)整件和第二調(diào)整件的相對(duì)位置。
可選地,所述第一調(diào)整件、所述第二調(diào)整件和所述螺釘由與核磁相容的材料制成。
可選地,所述第一調(diào)整件和所述第二調(diào)整件之間的可調(diào)距離為2毫米~30毫米。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提供的核磁共振線圈的去耦裝置至少具有以下優(yōu)點(diǎn):通過(guò)在多通道陣列線圈中的相鄰兩個(gè)成像線圈構(gòu)成的電路回路中連接一個(gè)由兩個(gè)繞組構(gòu)成互感器,從而能夠降低成像線圈之間的耦合。此外,通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)繞組之間的距離以調(diào)整兩個(gè)繞組之間的重疊度,從而能夠精確調(diào)節(jié)兩個(gè)成像線圈之間的耦合度,使得成像線圈之間的耦合最小化,進(jìn)而可以最大限度地從多通道陣列線圈中獲得信噪比。
附圖說(shuō)明
圖1為示出兩個(gè)電路回路之間耦合的示意圖。
圖2為示出耦合在電路回路中引起共振頻率的分裂情況的示意圖。
圖3為本發(fā)明的去耦裝置的一實(shí)施例的互感器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明的去耦裝置的另一實(shí)施例的互感器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5至圖7為本發(fā)明的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的示意圖。
圖8為本發(fā)明的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的一調(diào)整件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為本發(fā)明的繞組放置在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上的示意圖。
圖10為示出本發(fā)明的去耦裝置工作原理的示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
為大家所周知的是,兩個(gè)相互靠近的電路回路之間會(huì)產(chǎn)生互感。圖1為示出兩個(gè)電路回路之間耦合的示意圖。如圖1所示,兩個(gè)共振感應(yīng)電路1和2,每個(gè)感應(yīng)電路中都有一個(gè)電感L和一個(gè)電容C,假定電阻相等。則這兩個(gè)感應(yīng)電路中的電感交叉,成為一個(gè)互感M(圖1中兩個(gè)循環(huán)電路由一序列圓圈耦合)。當(dāng)左邊電路1加入振幅為V的正弦電壓源時(shí),電路1和電路2的方程式可表示如下:
其中,I1和I2分別電路1和電路2的電流。
如果只有電路1,那么它的共振頻率是眾所周知的當(dāng)圖1所示一個(gè)互感中存在兩種電路時(shí),從上面方程式可以得出共振頻率分裂為兩個(gè)頻率。假定分裂的兩個(gè)頻率為:
互感或非零耦合的存在,在電路中引起共振頻率的分裂。在一示例中,如圖2所示,無(wú)論是回路1或回路2的頻率,它原來(lái)的諧振頻率在一個(gè)單一的電路回路的情況下為120,當(dāng)兩個(gè)電路回路通過(guò)一個(gè)互感器連接時(shí),分裂成兩個(gè)頻率123和125。這種分裂取決于系數(shù)β=(M/L)。對(duì)于這種低值系數(shù),共振頻率的分裂或差異可以擴(kuò)大為:
由上式可知,較大值的互感器M和電路自感L相比能導(dǎo)致更大的頻率分裂。相反的,較大的值的電路自電感L相對(duì)于互感器M導(dǎo)致較小的頻率分裂?;ジ衅鱉可以隨單獨(dú)的電路回路1和電路回路2的幾何形狀以及它們的空間位置而定,方向彼此相對(duì),即可為彼此對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)上述關(guān)于去耦裝置中互感的電氣物理原理的內(nèi)容可知,可以通過(guò)在兩個(gè)電路回路之間增加一個(gè)互感器來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)電路回路的耦合度,從而減少共振頻率的分裂。
為此,本發(fā)明的實(shí)施例提供一種核磁共振線圈的可調(diào)式去耦裝置,該可調(diào)式去耦裝置設(shè)置兩個(gè)電路回路之間,抵消兩個(gè)電路回路形成的原來(lái)的互感,通過(guò)在每個(gè)電路中形成一個(gè)額外的路徑,引入額外的由導(dǎo)體制成的互感器,建立兩個(gè)電路的有耦合磁通的導(dǎo)體的環(huán)。
以下,參考圖3至圖10對(duì)本發(fā)明的可調(diào)式去耦裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。
如圖3至圖10所示,本發(fā)明提供的可調(diào)式去耦裝置可應(yīng)用在包含多個(gè)線圈通道單元的多通道陣列線圈中,具體布置在多個(gè)陣列線圈中的相鄰的兩個(gè)成像線圈之間,一般兩個(gè)通道單元之間可設(shè)置一個(gè)去耦裝置,但是本發(fā)明并不局限于此,本發(fā)明的可調(diào)式去耦裝置也可適用于其他形式的共振電路中。所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可包括相互配合并可相對(duì)彼此相互滑動(dòng)的第一調(diào)整件208和第二調(diào)整件206,所述互感器包括設(shè)置在所述第一調(diào)整件上的第一繞組144和設(shè)置在所述第二調(diào)整件上的第二繞組145,所述第一繞組144和所述第二繞組146分別與多通道陣列線圈中的相鄰的兩個(gè)成像線圈所構(gòu)成的兩個(gè)電路回路連接,,通過(guò)滑動(dòng)調(diào)節(jié)所述第一調(diào)整件和所述第二調(diào)整件的相對(duì)位置來(lái)調(diào)節(jié)所述第一繞組和所述第二繞組之間的重疊度,進(jìn)而調(diào)節(jié)所述兩個(gè)電路回路之間的耦合度。以下,稱多個(gè)陣列線圈中的某兩個(gè)相鄰線圈所構(gòu)成的兩個(gè)電路回路分別為第一電路回路1和第二電路回路2。
如圖3和圖4所示,構(gòu)成互感器的第一繞組144和所述第二繞組146可分別通過(guò)引線對(duì)(40,140)和(42,142)連接到兩個(gè)成像線圈所構(gòu)成的電路回路1和2。引線對(duì)(40,140)緊固的互繞在一起(圖3和圖4中沒(méi)有顯示纏繞),例如可為雙絞線或緊密纏繞在一起的雙絞線,以盡量減少相互磁通的泄露,雙絞線兩邊各有兩個(gè)引出的線頭,一邊的兩個(gè)分別連接在電路回路的兩端,另一邊的兩個(gè)分別連接在繞組的兩端。以同樣的方式處理引線對(duì)(42,142)。在一實(shí)施例中,第一繞組和第二繞組按順時(shí)針或逆時(shí)針繞制,使第一繞組144和第二繞組146能夠相互面對(duì)。在一個(gè)非限制示意性實(shí)施例中,第一繞組144和第二繞組146是相同的,即它們的繞制方式和繞制的直徑以及引線方式時(shí)相同的。引線對(duì)與電路和繞組之間的連接方式可根據(jù)電路中的電流來(lái)進(jìn)行設(shè)置,在一示例中,如圖4所示,連接第一繞組144的起始端的引線40可連接在電路回路1的底端,連接第一繞組144的末端的引線140可連接在電路回路1的頂端,而連接第二繞組146的起始端的引線42連接在電路回路2的頂端,連接第二繞組146的末端的引線142連接在電路回路2的底端。在另一示例中,連接第二繞組146的起始端的引線42可連接在電路回路2的底端,連接第二繞組146的末端的引線142可連接在電路回路2的頂端,而連接第一繞組144的起始端的引線40連接在電路回路1的頂端,連接第一繞組144的末端的引線140連接在電路回路1的底端。
以下,參考圖5至圖7對(duì)安置互感器的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行描述。如圖5至圖7所示,調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的第一調(diào)整件206包括垂直連接的水平部和垂直部,所述垂直部具有一平坦的上表面211,調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的第二調(diào)整件208具有一平坦的上表面212,上表面211和上表面212分別用于安置所述第一繞組144和所述第二繞組146,當(dāng)所述第一調(diào)整件206和所述第二調(diào)整件208相互配合在一起時(shí),所述第二調(diào)整件的平坦的上表面上和所述垂直部的平坦的上表面相互對(duì)齊,即,第一調(diào)整件和第二調(diào)整件緊密接合成一個(gè)整體。為使得第一調(diào)整件和第二調(diào)整件能夠相對(duì)彼此相互滑動(dòng),可在第二調(diào)整件的底部突出形成有至少一個(gè)滑軌,例如兩個(gè)滑軌216,在所述第一調(diào)整件的水平部上形成有與所述滑軌相配合以供所述滑軌滑動(dòng)的至少一個(gè)滑槽,例如與兩個(gè)滑軌相配合的滑槽214,但是并不局限于此,也可以將滑槽設(shè)置在第二調(diào)整件的底部,而將滑軌設(shè)置在第一調(diào)整件上,滑槽和滑軌的個(gè)數(shù)也不一定是兩個(gè),也可以是一個(gè)或者其他合適的數(shù)目,此外,在滑槽中滑動(dòng)的也不一定是突出形成的滑軌形式,也可為滾輪形式等。這樣,當(dāng)將第二調(diào)整件的滑軌或滑槽放入或插入第一調(diào)整件的凹槽或滑軌中時(shí),第一調(diào)整件和第二調(diào)整件可相對(duì)彼此滑動(dòng)。
為能夠方便調(diào)節(jié)第一調(diào)整件和第二調(diào)整件之間的距離,在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有調(diào)節(jié)組件,該調(diào)節(jié)組件包括螺釘260和供所述螺釘260插入的形成在所述第一調(diào)整件206的垂直部上的第一通孔220(圖5(a)所示)和形成在所述第二調(diào)整件208上與所述第一通孔220同軸對(duì)齊的第二通孔222(圖5(b)所示),所述第二通孔222具有內(nèi)螺紋,在一示意性實(shí)施例烘,第一通孔220也具有內(nèi)螺紋。這樣,第一調(diào)整件和第二調(diào)整件可根據(jù)同軸對(duì)齊的第一通孔和第二通孔而相互對(duì)齊地接合在一起。
如圖6(a)至圖6(c)所示,螺釘260可為適合螺釘?shù)稊Q緊螺釘(圖6(a)所示),在用螺絲刀擰緊的情況下,螺釘260具有螺釘頭262,螺釘260也可為適合手動(dòng)擰緊的螺釘(圖6(b)所示)。螺釘260可通過(guò)從第一調(diào)整件的第一通孔220插入到第二調(diào)整件的第二通孔222中,也可從第二調(diào)整件的第二通孔222插入到第一調(diào)整件的第一通孔220中(圖6(c)所示),這樣,通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)插入所述第一通孔和所述第二通孔中的所述螺釘來(lái)調(diào)節(jié)所述第一調(diào)整件和第二調(diào)整件的相對(duì)位置。當(dāng)?shù)谝徽{(diào)整件和第二調(diào)整件緊密接合在一起時(shí),第二調(diào)整件的側(cè)面267與第一調(diào)整件的垂直部上的與第二調(diào)整件相對(duì)的面265是對(duì)立的,即相互面對(duì)的。
圖7顯示的是第一調(diào)整件和第二調(diào)整件緊密配合在一起的示意圖。如圖7所示,第一調(diào)整件206和第二調(diào)整件208完全接合,滑軌216和凹槽214完全緊密地結(jié)合。螺釘260依次穿過(guò)第一調(diào)整件206的通孔220和第二調(diào)整件208的螺紋孔222并完全吻合,第一調(diào)整件206的平坦的上表面211和第二調(diào)整件208的平坦的上表面212各自對(duì)齊。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)于螺紋孔222的螺釘260,第二調(diào)整件208可以沿第一調(diào)整件206的凹槽移動(dòng)。如此,使用一個(gè)細(xì)螺紋和小間距的螺釘260和螺紋孔222,通過(guò)適當(dāng)調(diào)整螺釘,可以對(duì)第一調(diào)整件206和第二調(diào)整件208的相對(duì)位置進(jìn)行微調(diào)。
本發(fā)明的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可具有一定范圍的尺寸。如圖10所示,設(shè)置有凹槽的第一調(diào)整件206的高度A1可以在介于5毫米和40毫米之間,長(zhǎng)度A2范圍可以在5毫米和50毫米之間,寬度A3可以在介于3毫米和40毫米之間,即調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)寬高范圍可分別為:5毫米~50毫米;3毫米~40毫米;5毫米~40毫米,這些范圍能夠很好地實(shí)現(xiàn)所需去耦互感的調(diào)諧。本發(fā)明的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的各部件(包括第一調(diào)整件、第二調(diào)整件和螺釘?shù)?,可以由各種各樣的聚合物或塑料材料制成的,只要這些材料和核磁(MR)是相容的,如聚四氟乙烯、尼龍、聚甲醛、聚碳酸酯或其他已知的材料。在一些實(shí)施例中,調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的第一調(diào)整件和第二調(diào)整件可以用木材,甚至陶瓷材料制成。為確保兩個(gè)調(diào)整件的連接的穩(wěn)定性,調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)調(diào)整件的位置調(diào)整或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的范圍可以在2毫米和30毫米之間的范圍內(nèi)。這樣,安裝在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)件頂部的互感元件的兩個(gè)繞組的纏繞直徑的范圍可在2毫米到30毫米之間。
為示意性說(shuō)明的目的,本發(fā)明附圖中示出的調(diào)整件在每一個(gè)截面被顯示為矩形,有些情況下并不需要是這樣的,例如一些表面(例如調(diào)整件的底部),甚至可以是弧面或是直線或非直線的形狀。調(diào)整件可以是通過(guò)粘接、螺釘配合或者專門的結(jié)構(gòu)形式安裝在線圈或線圈結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)位置上的單獨(dú)的件,從而將可調(diào)式去耦裝置固定到核磁共振線圈上,或者在其它實(shí)施例中,調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)整件可直接成為線圈結(jié)構(gòu)的一部分或部分線圈結(jié)構(gòu)的一部分。
以下參考圖9和圖10對(duì)本發(fā)明的互感器和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的連接關(guān)系進(jìn)行描述。
如圖9(a)和圖9(b)所示,調(diào)整件206和調(diào)整件208分別安裝了互感器的繞組144和146。繞組144和146可安裝在小的印刷電路板或類似的結(jié)構(gòu)上,如塑料板,木板等等,然后電路板可以粘到或以其他方式,例如螺釘連接到調(diào)整件206和調(diào)整件208上。如圖9(a)所示,第一繞組144通過(guò)安裝在第一調(diào)整件206上的印刷電路板311而與第一調(diào)整件206連接,第一繞組144具有兩個(gè)引腳321,第二繞組146安裝在第二調(diào)整件208上的印刷電路板313而與第二調(diào)整件208連接。每個(gè)印刷電路板可以和繞組焊接或?qū)崿F(xiàn)電連接,與繞組連接的電線或引線也可以連接到焊盤。因此,在第一調(diào)節(jié)件206上的印刷電路板311上可設(shè)置有焊墊317,第一繞組144和連接其與電路回路的引線311焊接到焊墊317上連接。在第二調(diào)整件208上的印刷電路板313上設(shè)置有焊墊319,其與第二繞組146連接。
圖10示出了本發(fā)明的可調(diào)式去耦裝置的工作原理示意圖。如圖10所示,第二調(diào)節(jié)件208能在第一調(diào)節(jié)件206上滑動(dòng),螺釘260與第二調(diào)節(jié)件208中的螺紋孔222接合。通過(guò)順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)螺絲頭262(如圖中401所示的旋轉(zhuǎn)箭頭所示),第二調(diào)節(jié)件208可以沿第一調(diào)節(jié)件206的凹槽向前或向后移動(dòng),如箭頭405所示,使第二調(diào)節(jié)件208可以靠近或遠(yuǎn)離第一調(diào)節(jié)件206。相對(duì)于螺紋孔222,順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)螺絲頭262來(lái)移動(dòng)第二調(diào)節(jié)件208,使第二調(diào)節(jié)件208更接近第一調(diào)節(jié)件206,并保持螺絲頭的位置,那么將增加繞組144和繞組146的重疊部分。同樣的,相對(duì)于螺紋孔222,逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)螺絲頭262來(lái)移動(dòng)第二調(diào)節(jié)件208,使第二調(diào)節(jié)件208遠(yuǎn)離第一調(diào)節(jié)件206,繞組144和繞組146重疊部分將減少,從而能夠調(diào)整兩個(gè)電路回路的耦合度。在這種方式中,通過(guò)選擇一個(gè)合適螺紋的螺釘260,繞組144和146之間的重疊或圖3或圖4中(陣列線圈各自的電路回路或線圈單元)所示的電路回路的等效互感的可調(diào)性可高水平獲得。尤其是在圖3或圖4(陣列線圈各自的電路回路或線圈單元)中的電路1和電路2中,通過(guò)簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)動(dòng)螺釘260,可以很大程度的直接、容易的去除耦合。一旦達(dá)到傳輸系數(shù)為最小的最佳調(diào)整配置,可以在兩個(gè)繞組的重疊部分或鎖定到位的螺絲頭鎖件位置用膠水固定,該螺絲頭鎖件位置包括螺釘與第一調(diào)整件206接觸的位置以及互感線圈接觸的位置,從而使配置好的互感不會(huì)被擾亂。
以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾,這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。