CN112394308A - 发射射频线圈单元及磁共振*** - Google Patents

发射射频线圈单元及磁共振*** Download PDF

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Abstract

本发明提供发射射频线圈单元及磁共振***。该发射射频线圈单元由一根导体绕制而成，且以唯一的交叉点为中心对称点形成中心对称结构；该导体的两端点不相接，且，一个端点用于通过馈线连接同轴电缆的正极，另一端点用于通过馈线连接同轴电缆的负极；且，该发射射频线圈单元位于接收射频线圈阵列的几何中心处，且与接收射频线圈阵列位于同一平面上。本发明实施例降低了MRI***中射频线圈单元之间的耦合。

Description

发射射频线圈单元及磁共振***
技术领域
本发明涉及MRI(Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像)技术领域，特别涉及发射射频线圈单元和MR(Magnetic Resonance，磁共振)***。
背景技术
在MR***中，可以利用发射射频信号和其反射信号检测呼吸信号。发射射频线圈单元发射与MR频率不同的射频信号，该射频信号作用到人体产生反射信号，该反射信号被接收射频线圈阵列所接收，基于MR接收器的呼吸信号调制，可用于呼吸运动跟踪，其中，接收射频线圈阵列由多个接收射频线圈单元组成。
当射频线圈单元工作时，射频线圈单元被通以电流，产生交变磁场，每个射频线圈单元所产生的交变磁场对应一个通道。在理想情况下，每个射频线圈单元所产生的交变磁场是独立的，即，任意两个射频线圈单元所产生的交变磁场彼此之间没有影响。然而，在实际应用中，两个射频线圈单元之间可能会发生耦合现象，尤其对于相邻的射频线圈单元，耦合现象尤为突出，这就降低了多通道射频线圈的信噪比。
在进行呼吸运动信号检测时，为了减少对MR信号的干扰，发射射频线圈单元由一个小回路组成，该小回路被设置成与接收射频线圈阵列的主接收回路解耦。为了实现解耦，最常见的方法是设置射频线圈单元交叠，以减少相邻射频线圈单元之间的耦合。图1显示了发射回路和MR接收回路的常见去耦方式的示意图，其中，为实现去耦，采用了两种措施：
措施一、每相邻两个接收射频线圈单元部分重合形成一重合区域，重合区域具有一定面积，这样，与每相邻两个线圈不具有重合区域的情况相比，改变了每个射频线圈单元的磁通量，中和了耦合的影响。其中，重合区域的面积可根据如下方式调整确定：以射频线圈单元1和2为例，初始时设置1和2的重合区域面积为S1，检测1和2之间的传输值是否达到预设标准，如未达到预设标准，则表明1和2没有实现去耦，则再调节S1的大小，然后再检测1和2之间的传输值，如此调节和检测，直至传输值达到预设标准。其中，传输值为两个射频线圈单元之间的能量传递数值，在理想情况下，当传输值为零时，表明两个射频线圈单元之间完全没有耦合，在实际应用中，只要传输值小于预设标准值，则视为两个射频线圈单元之间没有耦合。
措施二、在接收射频线圈阵列的几何中心处设置发射射频线圈单元，且发射回路与接收射频线圈阵列的主接收回路重叠。
上述去耦方式的缺点是，发射回路与主接收回路重叠的方式只对相邻射频线圈单元的去耦有效，对不相邻射频线圈单元则不去耦。例如，发射回路在MR主接收回路6和7之间具有良好的去耦效果，但对于其他MR接收回路如：1、2、3、4、5、8、9、10、11、12，则去耦效果不好。另外，为了减少与MR接收回路的耦合，发射回路总是设计得足够小，这样也会降低发射信号的强度。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供发射射频线圈单元，以降低MR***中射频线圈单元之间的耦合。
本发明提供MR***，以降低MR***中射频线圈单元之间的耦合。
本发明的技术方案是这样实现的：
发射射频线圈单元，位于MR***中，该发射射频线圈单元由一根导体绕制而成，且以唯一的交叉点为中心对称点形成中心对称结构；
该导体的两端点不相接，且，一个端点用于通过馈线连接同轴馈电的正极，另一端点用于通过馈线连接同轴馈电的负极；
且，该发射射频线圈单元位于接收射频线圈阵列的几何中心处，且与接收射频线圈阵列位于同一平面上。
所述发射射频线圈单元的轮廓不超出接收射频线圈阵列的几何中心处两接收射频线圈单元的重合区域。
所述发射射频线圈单元为蝶形结构，蝶形结构的两个翅膀以唯一的交叉点为中心对称点。
所述发射射频线圈单元的任一对称轴与接收射频线圈阵列的横边或纵边平行。
所述射频线圈单元中串接有两电容，该两电容分布在该射频线圈单元的穿越该线圈单元的对称轴(202)上，且，该两电容的电容值相等。
一种MR***，该***包括如上任一所述的发射射频线圈单元。
本发明通过构造中心对称、且中心对称两部分的磁力线方向相反的发射射频线圈单元，且将发射射频线圈单元置于接收射频线圈阵列的几何中心处，降低了MR***中射频线圈单元之间的耦合。
附图说明
图1为现有的发射回路和MR接收回路的常见去耦方式的示意图；
图2为本发明一实施例提供的发射射频线圈单元的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的发射射频线圈单元与接收射频线圈阵列的位置关系示意图；
图4为本发明另一实施例提供的发射射频线圈单元与接收射频线圈阵列的位置关系示意图；
图5为本发明另一实施例提供的发射射频线圈单元的结构示意图。
其中，附图标记如下：
Figure BDA0002167737820000021
Figure BDA0002167737820000031
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图并据实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
如在本发明的说明书以及所附权利要求书中使用的单数形式的“一”以及“所述”也意图包括复数形式，除非本文内容明确地另行指定。
以下对本发明进行详细说明：
图2为本发明实施例提供的发射射频线圈单元的结构示意图，该发射射频线圈单元位于MR***中，该发射射频线圈单元由一根导体绕制而成，且以唯一的交叉点为中心对称点形成中心对称结构；
该导体的两端点不相接，且，一个端点用于通过馈线连接同轴馈电的正极，另一端点用于通过馈线连接同轴馈电的负极；
且，该发射射频线圈单元位于接收射频线圈阵列的几何中心处，且与接收射频线圈阵列位于同一平面上。
如图2所示，发射射频线圈单元的上半部分21和下半部分22以交叉点O为中心对称点中心对称。
构成发射射频线圈单元的导体的一个端点A连接同轴馈电23的正极，另一端点B连接同轴馈电23的负极，这样，当来自同轴馈电23的电流通过导体时，上半部分21和下半部分22的磁力线的方向是相反的。
如图2所示，发射射频线圈单元具有两条对称轴201和202。
图3为本发明一实施例提供的发射射频线圈单元与接收射频线圈阵列的位置关系示意图，其中，该发射射频线圈单元的中心与接收射频线圈阵列的中心重合，且该发射射频线圈单元与接收射频线圈阵列处于同一平面上，且该发射射频线圈单元的轮廓不超出接收射频线圈阵列的几何中心处两接收射频线圈单元的重合区域。
如图3所示，接收射频线圈单元6和7的重合区域的中心为接收射频线圈阵列的几何中心，发射射频线圈单元的中心与该重合区域的中心重合，且，该发射射频线圈单元与接收射频线圈阵列处于同一平面上，且，发射射频线圈单元的轮廓不超出该重合区域。
通过上述发射射频线圈单元自身的结构和其与接收射频线圈阵列的位置关系可以看出：发射射频线圈单元自身结构是中心对称的，且中心对称的两部分的磁力线方向相反，且，由于发射射频线圈单元位于接收射频线圈阵列的几何中心处，且与接收射频线圈阵列位于同一平面上，这样接收射频线圈单元也以发射射频线圈单元两两对称，从而有效去除了射频线圈单元之间的耦合。
可选地，发射射频线圈单元为蝶形结构，蝶形结构的两个翅膀以唯一的交叉点(如图2中的点O)为中心对称点。图2所示的发射射频线圈单元即为蝶形结构。
在实际应用中，为了最大程度地去除射频线圈单元之间的耦合，对于发射射频线圈单元的两个对称轴中的任一对称轴：如图2中的对称轴201或202，该对称轴与接收射频线圈阵列的横边或者纵边平行。如图3所示，发射射频线圈单元的对称轴201与接收射频线圈阵列的横边平行。
图4为本发明另一实施例提供的发射射频线圈单元与接收射频线圈阵列的位置关系示意图，其中，发射射频线圈单元的对称轴201与接收射频线圈阵列的纵边平行。
对于图3和图4所示的发射射频线圈单元，该发射射频线圈单元自身结构是中心对称性的，且对称的两部分的磁力线方向相反，同时，当接收射频线圈阵列也为中心对称结构时，接收射频线圈阵列中的两两接收射频线圈单元也是相对发射射频线圈单元中心对称的，此时，去耦效果达到最佳，射频线圈单元之间的耦合理论上可以完全去除。
另外，即使对于相对发射射频线圈单元没有对称放置的接收射频线圈阵列，由于发射射频线圈单元自身结构的对称性，最终也能起到有效抑制耦合的效果。
图5为本发明另一实施例提供的发射射频线圈单元的结构示意图，在本实施例中，考虑到：发射射频线圈本身会产生附加电感，为了消除该附加电感，可在发射射频线圈单元上串接两调谐电容器C1、C2，C1、C2的电容值相等，且C1、C2分布在发射射频线圈单元的穿越该线圈单元的对称轴上，其中，穿越该线圈单元的对称轴即图2中的对称轴202。
需要说明的是，试验证明，采用本发明实施例提供的发射射频线圈单元后，MR接收器采集的呼吸信号的强度仍然很强。
表1为对同一志愿者常用本发明实施例提供的发射射频线圈单元与采用图1所示的射频线圈单元进行呼吸运动检测时，呼吸信号的调制深度的对比结果，其中，呼吸信号的调制深度以呼吸信号的波峰与波谷的强度之比表示。
Figure BDA0002167737820000051
表1
从表1可以看出：采用本发明实施例提供的发射射频线圈单元进行呼吸运动检测，相对于采用图1所示的射频线圈单元进行呼吸运动检测，呼吸信号的调制深度大的接收通道更多，即采用本发明实施例提供的发射射频线圈单元后，呼吸信号的强度变高了。
本发明实施例还提供一种MR***，该***包括如上所述的发射射频线圈单元。
本发明实施例的有益技术效果如下：
1、由于发射射频线圈单元自身结构是中心对称性的，且中心对称的两部分的磁力线方向相反，且，由于发射射频线圈单元位于接收射频线圈阵列的几何中心处，且与接收射频线圈阵列位于同一平面上，这样接收射频线圈单元也以发射射频线圈单元两两对称，从而有效去除了射频线圈单元之间的耦合。
进一步地，在放置发射射频线圈单元时，将发射射频线圈单元的两个对称轴中的任一对称轴与接收射频线圈阵列的横边或者纵边平行，从而进一步增加了接收射频线圈阵列中相对发射射频线圈单元两两对称的接收射频线圈单元的数目，进一步提高了去耦效果；尤其是在接收射频线圈阵列自身也为中心对称结构的情况下，去耦效果达到最佳。
另外，即使对于相对发射射频线圈单元没有对称放置的接收射频线圈阵列，由于发射射频线圈单元自身的对称性，最终也能起到有效抑制耦合的效果。
2、由于减少了发射射频线圈单元与接收射频线圈阵列之间的耦合，因此可以增加发射信号的强度，从而增加了检测到的呼吸信号的强度，提高了呼吸信号的信噪比。
3.由于减少了发射射频线圈单元与接收射频线圈阵列之间的耦合，因此降低了对接收通道信号稳定性的要求，避免了运动(如：呼吸)检测接收器通常遇到的干扰和漂移问题。
本发明实施例提供的发射射频线圈单元以及包含该发射射频线圈单元的MR***可以应用于呼吸、心跳等运动检测中。
上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.发射射频线圈单元，位于磁共振MR***中，其特征在于，
该发射射频线圈单元由一根导体绕制而成，且以唯一的交叉点为中心对称点形成中心对称结构；
该导体的两端点不相接，且，一个端点用于通过馈线连接同轴馈电(23)的正极，另一端点用于通过馈线连接同轴馈电(23)的负极；
且，该发射射频线圈单元位于接收射频线圈阵列的几何中心处，且与接收射频线圈阵列位于同一平面上。
2.根据权利要求1所述的发射射频线圈单元，其特征在于，所述发射射频线圈单元的轮廓不超出接收射频线圈阵列的几何中心处两接收射频线圈单元的重合区域。
3.根据权利要求1所述的发射射频线圈单元，其特征在于，所述发射射频线圈单元为蝶形结构，蝶形结构的两个翅膀以唯一的交叉点为中心对称点。
4.根据权利要求1所述的发射射频线圈单元，其特征在于，所述发射射频线圈单元的任一对称轴(201，202)与接收射频线圈阵列的横边或纵边平行。
5.根据权利要求1所述的发射射频线圈单元，其特征在于，所述射频线圈单元中串接有两电容，该两电容分布在该射频线圈单元的穿越该线圈单元的对称轴(202)上，且，该两电容的电容值相等。
6.一种MR***，其特征在于，该***包括如权利要求1至5任一所述的发射射频线圈单元。
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