CN111273206B - 磁共振射频阵列线圈及装置和磁共振成像方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种磁共振射频阵列线圈及装置和磁共振成像方法，磁共振射频阵列线圈包括沿着环形方向依次部分重合布置的第一线、第二、第三、第四、第五和第六线圈单元，第一与第六线圈单元部分重合，从而形成由第一单元、第二、第三、第四、第五和第六线圈单元构成的封闭环，封闭环的内侧设有与第一、第二、第三、第六线圈单元部分重合的第七线圈单元以及与第三、第四、第五、第六线圈单元部分重合的第八线圈单元，第七与第八线圈单元部分重合。本申请可提升阵列线圈中央区域的图像信噪比和整体图像的均匀性。

Description

磁共振射频阵列线圈及装置和磁共振成像方法

技术领域

本申请涉及一种磁共振射频阵列线圈及装置和磁共振成像方法。

背景技术

磁共振成像技术已成为现代医学临床诊断的重要手段，它具有较高的组织密度对比、可进行任意方位的层面成像、无电离辐射的优点，应用越来越广泛。

射频接收线圈是成像***的一个重要部件，处于接收链的最前端，对成像质量起着举足轻重的作用，直接影响成像质量的好坏。同时，射频线圈相对于磁共振***中其他部件来说，更易于进行开发和优化，因此一直是磁共振成像领域的一个热点。增加线圈的单元(通道)数目是其中主要的热点，但会受到***接收通道数量的限制，因为射频线圈同时处于接收状态的通道数不能大于***的接收通道；因此在线圈通道数受限的时候，优化线圈单元的布局也可以明显对改善线圈的性能。

线圈单元数大于等于2个时，可称为阵列线圈。任意2个单元的位置相对靠近时，会产生相互影响，称之为线圈单元间的耦合。对阵列线圈而言，耦合是个负面的因素，对线圈性能有一定的影响，耦合越大，负面影响越大，所以单元间往往需要采用去耦合手段，以提高线圈的性能。

去耦合的方式可总结为4种：

1、部分重合(Overlap)去耦：这是2个单元间去耦的首选方式，但一般只有相邻的2个单元间才能采用。

2、电感去耦：2个单元各自串联一个电感，2个电感互相重叠耦合，可以产生一个反向的耦合以抵消2个单元的耦合。这种去耦方式有个弊端，串联的电感会一定程度降低线圈单元的效率，导致单个单元的性能下降，也进一步导致整个线圈性能的下降。

3、电容去耦：在2个单元间加入一个或者多个公共的电容，可以在电容2端产生反向的耦合以抵消2个单元的耦合。这种方式在一定程度上会影响磁共振射频激发场的特性，最终也有可能产生某些方面影响。

4、前放去耦：在射频接收线圈中，每个单元会跟随一个前置放大器，这个前置放大器会设计成具有去耦合的功能，但这个前放去耦的功能是有限的，对于原始耦合就较强的2个线圈单元之间，只靠前放去耦效果往往不够理想。

综上所述，抛开前置放大器本来就有的去耦合功能不说，在其余3种去耦合方式中，部分重合(Overlap)去耦方式是最佳的方式，去耦效果好，而且一般来说没有负作用。

此外，从磁共振行业发展的历程和方向来看，***的通道数一般采用了2的整数次方的惯例，也就是从1通道升为2通道，再升为4通道，再升为8通道，再升为16通道，以此类推。

目前行业主要流行的是8或者16通道的磁共振射频***，即使在可预见的未来，这应该也是一个主流的配置。基于此，以8通道为数目的射频线圈比比皆是，种类繁多，比如8通道头部线圈，8通道膝关节线圈，8通道肩关节线圈，8通道腹部(躯干)线圈等等。

8通道线圈中，比较常见的一种单元分布方式是8个单元从左至右依次排列的方式，如图1所示，这种方式简单直观。但往往有2个明显的缺点削弱了其应用范围和实用性。

1、受限于匀场区和目标成像区域的大小，这种单元形状往往偏于扁长型，长宽比例偏大，相比更方正甚至圆形的线圈单元来说，线圈单元的接收效率不高，性能受限。

2、单元间的去耦合不够理想：虽然任意2个相邻单元间可以采用部分重合(Overlap)方式去耦，但有好些次相邻单元之间(比如单元1和单元3之间)不好去耦，甚至更多的次次相邻(比如单元1和单元4之间)的耦合也不能忽略，但没有合适的去耦方式。导致整个阵列线圈的性能进一步受限。

所以另外一种也很常见的分布方式是2*4的单元排列，如图2所示。8个线圈单元分成2排，每排4个。这种排列方式也比较直观，而且一定程度上，可以避免单元形状过于扁长的特点，提升了单元的效率。但也有其相应缺陷：

1、单元间的去耦合仍然不够理想：对角相邻的单元之间(比如单元2和7)因为位置靠近，耦合很大，仍然往往依赖于电容去耦或者电感去耦，有一定的负面作用。

2、顺着主磁场方向来看，在整个线圈的中心部位，是2组线圈的重合交界处，这里的图像信噪比相比周边地方，是个相对的薄弱环节。但中心部位往往又是临床医生最关心、最重要的病灶区域。这个信噪比薄弱环节出现在最重要的区域，也是一个比较大的设计遗憾。

发明内容

本申请目的是：针对上述问题，提出一种磁共振射频阵列线圈及装置和磁共振成像方法，旨在提升阵列线圈的单元间去耦合性能，以及中央区域的图像信噪比。

本申请的技术方案是：

一种磁共振射频阵列线圈，包括沿着环形方向依次部分重合布置的第一线圈单元、第二线圈单元、第三线圈单元、第四线圈单元、第五线圈单元和第六线圈单元，所述第一线圈单元与所述第六线圈单元也部分重合，从而形成由所述第一线圈单元、第二线圈单元、第三线圈单元、第四线圈单元、第五线圈单元和第六线圈单元构成的封闭环，所述封闭环的内侧设有与所述第一线圈单元、第二线圈单元、第三线圈单元、第六线圈单元部分重合的第七线圈单元以及与所述第三线圈单元、第四线圈单元、第五线圈单元、第六线圈单元部分重合的第八线圈单元，所述第七线圈单元与所述第八线圈单元部分重合。

本申请这种磁共振射频阵列线圈在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述第三线圈单元、第七线圈单元、第八线圈单元具有共同的重合区域。

所述第六线圈单元、第七线圈单元、第八线圈单元具有共同的重合区域。

所述第一线圈单元、第二线圈单元、第七线圈单元具有共同的重合区域。

所述第四线圈单元、第五线圈单元、第八线圈单元具有共同的重合区域。

所述封闭环的外轮廓呈矩形。

一种磁共振成像方法，在被成像部的侧部布置上述结构的磁共振射频阵列线圈。

本申请这种磁共振成像方法在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

在被成像部的两背离侧分别布置一个上述结构的磁共振射频阵列线圈。

所述第一线圈单元、第二线圈单元、第三线圈单元、第四线圈单元、第五线圈单元、第六线圈单元、第七线圈单元和第八线圈单元的法线方向与主磁场方向垂直，而且所述第七线圈单元与所述第八线圈单元的排布方向与所述主磁场方向垂直。

一种磁共振射频阵列线圈装置，包括线圈支撑壳，所述线圈支撑壳内布置两个上述结构的磁共振射频阵列线圈，并且这两个磁共振射频阵列线圈相互隔开布置。

本申请的优点是：

1、本申请这种磁共振射频阵列线圈将八个线圈单元巧妙排布，其中六个线圈呈环形分布且相邻两线圈单元部分重合去耦，另外两个线圈单元布置在环心处，而且环形心处的两个线圈单元尽可能多地与环上的线圈单元部分重合以去耦，显著地提升了顺着主磁场(B0场)方向时阵列线圈中央区域的图像信噪比，进而提升磁共振成像质量。

2、环形心处的两个线圈单元也部分重合以去耦，进一步提升了顺着主磁场方向时线圈中央区域的图像信噪比，进一步提升磁共振成像质量。

3、在成像检查时，每个线圈单元的法线方向与主磁场方向垂直，而且环心处两个线圈单元的排布方向也与主磁场方向垂直，如此可获取更高质量的磁共振图像。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种传统八通道磁共振射频阵列线圈的结构示意图；

图2为另一种传统八通道磁共振射频阵列线圈的结构示意图；

图3为相邻两个线圈单元顺着主磁场方向布置且部分重合的结构示意图，图中箭头表示主磁场(B0场)方向；

图4为图3中两个线圈单元的信噪比分布；

图5本申请实施例中磁共振射频阵列线圈的结构示意图，图中箭头表示主磁场(B0场)方向。

其中：1-第一线圈单元，2-第二线圈单元，3-第三线圈单元，4-第四线圈单元，5-第五线圈单元，6-第六线圈单元，7-第七线圈单元，8-第八线圈单元。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。

然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。

此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

图5示出了本申请这种磁共振射频阵列线圈的一个具体实施例，其由第一线圈单元1、第二线圈单元2、第二线圈单元3、第四线圈单元4、第五线圈单元5、第六线圈单元6、第七线圈单元7和第八线圈单元8共八个线圈单元构成。其中第一线圈单元1、第二线圈单元2、第二线圈单元3、第四线圈单元4、第五线圈单元5、第六线圈单元6沿着环形方向依次布置、且任一相邻的两个线圈单元部分重合(Overlap)以去耦，从而由这六个线圈单元共同形成一个封闭环。另外两个线圈单元即第七线圈单元7和第八线圈单元8布置在前述封闭环的内侧(即封闭环的中心孔中)，而且第七线圈单元7和第八线圈单元8也部分重合(Overlap)布置以去耦。

再参照图5所示，上述第三线圈单元3、第七线圈单元7、第八线圈单元8具有共同的重合区域。第六线圈单元6、第七线圈单元7、第八线圈单元8具有共同的重合区域。第一线圈单元1、第二线圈单元2、第七线圈单元7具有共同的重合区域。第四线圈单元4、第五线圈单元5、第八线圈单元8具有共同的重合区域。

而且，由上述六个线圈单元围合而成的上述封闭环，其外轮廓呈矩形。

在实际应用时，为了提升磁共振成像质量，可在患者的被成像部为的两背离侧(比如：患者腹部的前、后两侧，患者颈部的左、右两侧)分别布置一个上述结构的磁共振射频阵列线圈，这两个八通道的磁共振射频阵列线圈相互配合使用，从而获取更加清晰的磁共振图像。

为了获取更高质量的磁共振图像，在成像检查时，应当尽可能地将八个线圈单元的法线方向(所谓“线圈单元的法线”，即为垂直于线圈单元所在平面的那条直线，也是线圈单元上流通电流时所产生的电磁场方向)与主磁场方向垂直，而且第七线圈单元7与第八线圈单元8的排布方向(即图5中平行于纸面的左右方向)与主磁场方向垂直，如图5所示。

可将上述这两个磁共振射频阵列线圈布置在一线圈支撑壳内部，利用线圈支撑壳支撑固定住这两个相互隔开的磁共振射频阵列线圈，以方便上述磁共振成像方法的实施。

当然，在实际应用时也可以仅在患者被成像部的一侧布置一个上述结构的磁共振射频阵列线圈，同样可以获得较好的磁共振图像。

上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种磁共振射频阵列线圈，其特征在于，包括沿着环形方向依次部分重合布置的第一线圈单元(1)、第二线圈单元(2)、第三线圈单元(3)、第四线圈单元(4)、第五线圈单元(5)和第六线圈单元(6)，所述第一线圈单元(1)与所述第六线圈单元(6)也部分重合，从而形成由所述第一线圈单元(1)、所述第二线圈单元(2)、所述第三线圈单元(3)、所述第四线圈单元(4)、所述第五线圈单元(5)和所述第六线圈单元(6)构成的封闭环，所述封闭环的内侧设有与所述第一线圈单元(1)、所述第二线圈单元(2)、所述第三线圈单元(3)、所述第六线圈单元(6)部分重合的第七线圈单元(7)以及与所述第三线圈单元(3)、所述第四线圈单元(4)、所述第五线圈单元(5)、所述第六线圈单元(6)部分重合的第八线圈单元(8)，所述第七线圈单元(7)与所述第八线圈单元(8)部分重合。

2.根据权利要求1所述的磁共振射频阵列线圈，其特征在于，所述第三线圈单元(3)、所述第七线圈单元(7)、所述第八线圈单元(8)具有共同的重合区域；

所述第六线圈单元(6)、所述第七线圈单元(7)、所述第八线圈单元(8)具有共同的重合区域。

3.根据权利要求1所述的磁共振射频阵列线圈，其特征在于，所述第一线圈单元(1)、所述第二线圈单元(2)、所述第七线圈单元(7)具有共同的重合区域。

4.根据权利要求1所述的磁共振射频阵列线圈，其特征在于，所述第四线圈单元(4)、所述第五线圈单元(5)、所述第八线圈单元(8)具有共同的重合区域。

5.根据权利要求1所述的磁共振射频阵列线圈，其特征在于，所述封闭环的外轮廓呈矩形。

6.一种磁共振成像方法，其特征在于，在被成像部的侧部布置如权利要求1至5任一所述的磁共振射频阵列线圈。

7.根据权利要求6所述的磁共振成像方法，其特征在于，在所述被成像部的两背离侧分别布置一个如权利要求1至5任一所述的磁共振射频阵列线圈。

8.根据权利要求6所述的磁共振成像方法，其特征在于，所述第一线圈单元(1)、所述第二线圈单元(2)、所述第三线圈单元(3)、所述第四线圈单元(4)、所述第五线圈单元(5)、所述第六线圈单元(6)、所述第七线圈单元(7)和所述第八线圈单元(8)的法线方向与主磁场方向垂直，而且所述第七线圈单元(7)与所述第八线圈单元(8)的排布方向与所述主磁场方向垂直。

9.一种磁共振射频阵列线圈装置，包括线圈支撑壳，其特征在于，所述线圈支撑壳内布置两个如权利要求1至5任一所述的磁共振射频阵列线圈，并且这两个磁共振射频阵列线圈相互隔开布置。

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