CN201691926U - 用于磁共振成像***的动物射频线圈装置 - Google Patents

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方磊
许永华
王为
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Abstract

本实用新型公开了一种用于磁共振成像***的动物射频线圈装置，在分为两段、上端面带有凹槽的总体外壳之间，设一圆筒形线圈内壳，并由上盖、开有圆孔的侧盖板、总体外壳封闭在内，线圈内壳外周贴敷由若干个环形线圈组成的同心圆线圈电路，因此大为缩小了线圈尺寸，使装置外形缩小、重量减轻，非常适用于对实验小动物如老鼠、兔子等进行磁共振成像，并且在信噪比、均匀性等方面都达到了临床诊断的要求。

Description

用于磁共振成像***的动物射频线圈装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于磁共振成像***的射频线圈装置，特别是涉及一种对在生物学或医学中使用的小动物，如老鼠、兔子等进行磁共振成像的动物射频线圈装置。
背景技术
磁共振影像***(MRI)是核磁共振(NMR)在医学上的一个应用。磁共振影像***的主磁***产生一均匀强磁场(称为MRI***主磁场-B0)。人体中的氢原子核在B0场下发生自旋极化。磁极化的氢原子核自旋在人体中产生磁矩i。在没有B0以外的外磁场激励情况下，该磁矩处于稳态，方向和主磁场B0方向同轴向，不产生有用的信息。
当有外加的均匀的射频(RF)磁场(称为激发磁场或B1磁场)存在时，人体内磁矩受激产生核磁共振信号，经接受线圈采集，电子线路和软件整合处理后，最终获取磁共振影像***(MRI)的数据和图像。
具体而言，射频发射线圈在所需探测的图像区域产生B1磁场，该射频发射线圈由采用功率放大器的受计算机控制的射频发射器驱动。在激发过程中，原子核自旋***吸收能量，使磁矩绕着主磁场方向进动。在激发后，进动的磁矩将经历自由感应衰减(FID)，释放其吸收的能量并返回稳态。自由感应衰减(FID)过程中释放的能量以射频电磁场向周围传播，在人体受激部分附近放置的接收射频线圈会受此射频电磁场感应而产生感应电压，经前置放大器放大后即得到核磁共振(NMR)信号。接收射频线圈可以是发射线圈本身也可以是专门接收射频信号的独立线圈。集成在主磁场***中的梯度线圈可以产生附加脉冲梯度磁场，选择性地激发所需要位置的体内的原子核，并对信号进行频率编码和相位编码，在空间频率坐标系(k空间)中建立-幅完整的核磁共振信号图，最终经过傅立叶变换，在寻常空间(R空间)内得到一幅完整的磁共振影像。
在磁共振影像***(MRI)中，发射线圈和接受线圈所产生的磁场的均匀性是获得高质量图像的一个关键因素。在一般的磁共振影像***中，通常采用整体射频线圈取得最佳激发场均匀性。整体射频线圈是***中最大的射频线圈。但是，如果同时使用较大的线圈接收，则会产生较低的信噪比(SNR)，这主要是因为这样的接受线圈与参与成像的信号发生组织距离较远。因为在磁共振影像***(MRI)中最重要的是高信噪比(SNR)，所以经常采用专用线圈进行射频接收以提高所需探测部分的信噪比(SNR)。
在实用中，设计较佳的专用射频线圈应当具有下列功能：高信噪比、好的均匀性，谐振电路的高空载质量因子(Q)。此外，线圈装置必需设计成适于医生操作并具有舒适度，而且在病人与射频电子设备之间提供保护屏障。一种提高信噪比(SNR)的方法是正交接收。在这种方法中，由覆盖所需探测区域的两个互相独立的线圈探测两个信号。采用正交接收的射频信号信噪比是采用单个线性线圈情况时的
Figure BSA00000181463300021
倍。另外一种提高信噪比的方法是相控阵线圈技术。为了对一个较大的区域进行成像，如果使用单个较大的线圈，线圈所覆盖的所有区域的噪声均进入线圈，因此信噪比差。如果使用相控阵技术，使用多个独立的小线圈一起覆盖此区域，由于只有临近线圈的很小区域的噪声才能进入线圈，因此能够有效地提高信噪比。
SENSE，是SENSitivity Encoding的缩写，即敏感性编码。所谓SENSE线圈实质上是采用了SENSE采样技术的相控阵线圈。它是目前最高端的线圈。它能在保持图像分辨率不变的情况下极大地缩短了成像时间，这种技术已经能够对心脏的跳动及心脏内血液向动脉的喷射过程进行实时动态成像。
动物线圈是指对在生物学或医学中使用的小动物，如老鼠，兔子等进行磁共振成像的射频线圈。通常情况下，为了防止实验动物在MRI过程中活动，需要对动物进行麻醉处理。但是对未进行麻醉处理的动物进行MRI研究有着重要的意义，比如目前非常热门的脑功能成像，就必须在动物清醒的情况下进行。
常见的一种动物线圈设计方案是采用马鞍线圈与环形线圈的结合(参见图1)。马鞍线圈在信噪比和磁场均匀性上非常出色，所以当被测动物体积较大时，按这类设计方案制作的线圈能取得信噪比很好的磁共振图像。但当被测动物体积很小时，按这类方式设计的常规动物线圈相对较大，被测体和线圈的距离会增加，填充因子下降，从而影响线圈的信噪比。若是要按比例减小线圈尺寸，受空间限制，则马鞍线圈很快就达到其可行的最小尺寸而无法进一步收缩。整个动物线圈也因此很快达到了可行最小规格限度而无法进一步缩小。
通常情况下，环形表面线圈信噪比高，制作工艺简单，并且可用来实现SENSE线圈。但和马鞍线圈相比，单纯由环形线圈制成的体线圈一般信噪比较低，均匀性较差，所以当马鞍线圈可行时，环形线圈用于动物线圈时，在设计上不被采用。
因此，采用由马鞍线圈与环形线圈的结合线圈制成的动物射频线圈装置，外形体积大而笨重；线圈孔径大、距被测小动物距离远，造成填充因子下降，从而影响了线圈的信噪比，其使用性能不佳。
实用新型内容
为了解决现有技术中马鞍线圈与环形线圈相结合的动物线圈存在的因线圈尺寸不能充分缩小，造成当被测动物体积很小时，会影响线圈的信噪比，以致难以适用体积很小的动物，并且存在外形体积大而笨重的缺陷，本实用新型的目的是克服现有技术对单纯采用环形线圈制成的体线圈，因其相对于马鞍线圈信噪比较低、均匀性较差，所以在设计上不被采用的偏见，提出了一种采用纯环形线圈制成的体线圈的动物射频线圈装置，可以解决马鞍线圈因尺寸限制而无法实现较小尺寸的缺陷，使装置的外形缩小、减轻了重量，并且在信噪比、均匀性等方面都达到了临床诊断的要求。
本实用新型是一种专用于对实验小动物如老鼠、兔子等进行磁共振成像的动物射频线圈装置。
本实用新型解决现有技术不足之处采取的技术方案是：一种用于磁共振成像***的动物射频线圈装置，其总体外壳是分为两段的中空长方体，在总体外壳的上端面设一纵向凹槽，用来放置被测小动物；在两段总体外壳之间，设一圆筒形线圈内壳，小动物的被检测部位就置于其中，其内孔最低点略高于总体外壳凹槽最低点，以便于放置操作；在两段总体外壳内侧端面，向上设侧盖板，侧盖板与总体外壳内侧端面封闭连接，侧盖板开有圆孔，圆孔最低点与线圈内壳内孔最低点平齐；线圈内壳两端内孔外设端盖，端盖与侧盖板圆孔封闭连接；线圈内壳外设上盖，上盖与两段总体外壳内侧端面壳壁及侧盖板封闭连接，将线圈内壳封闭在内，并使装置外形连为一体；线圈内壳外周贴敷由若干个环形线圈组成的同心圆线圈电路，用以产生均匀磁场。
线圈内壳的内孔直径为20～30毫米。此线圈设计为专用接受线圈，由于孔径小，被测动物体距线圈距离近，线圈的信噪比可获得有效提高，改善磁共振成像的质量。
两段总体外壳上端面的凹槽断面呈弧形，并贯通总体外壳上端面，被测小动物就被置于此槽中。
两段总体外壳底部安装有底板，与总体外壳用螺丝连接。
两段总体外壳的长度比是1∶2。
线圈电路可以是由4～6个环形线圈形成的同心圆线圈电路组成。环形线圈数量太多，会制约组合成的线圈电路的尺寸，最佳方案是由4个环形线圈组成线圈电路。
总体外壳两侧设有动物固定装置，可根据被测小动物的体积和形状进行不同设计。
上盖与两段总体外壳内侧端面壳壁及侧盖板为嵌合式封闭连接，在总体外壳底部安装上底板后，装置形成牢固、美观的整体。
侧盖板圆孔孔径大于线圈内壳内孔孔径。
侧盖板圆孔口设向线圈内壳方向延伸的圆形接口，线圈内壳两端内孔外设圆形端盖，套接在侧盖板圆孔的圆形接口上。
本实用新型的有益效果是：解决了现有技术中马鞍线圈与环形线圈相结合的动物线圈存在的因线圈尺寸不能进一步缩小，难以适用被测动物体积很小时的缺陷。本实用新型克服了现有技术对单纯采用环形线圈制成的体线圈，因其相对于马鞍线圈信噪比较低、均匀性较差，所以在设计上不被采用的偏见，采用纯环形线圈制成的体线圈的动物射频线圈装置，解决了马鞍线圈因尺寸限制而无法实现较小尺寸的缺陷，使装置的外形缩小、减轻了重量，非常适用于对实验小动物如老鼠、兔子等进行磁共振成像，并且在信噪比、均匀性等方面都达到了临床诊断的要求。
采用本实用新型的构思制作的小孔径动物体线圈，在临床***测试上，都显示了高信噪比，高均匀性，特别是信噪比可高于现有一般尺寸的线圈1倍以上。
附图说明
图1是现有技术由马鞍线圈与环形线圈的结合制成的动物体线圈示意图。
图2是本实用新型由四个环形线圈组成的动物体线圈示意图。
图3是本实用新型装置外形示意图。
图4是本实用新型装置结构组合状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型作进一步的说明。
图3是本实用新型用于磁共振成像***的动物射频线圈装置外形示意图，为了清楚描述装置各组成部分的关系，可参见图4的本实用新型装置结构组合状态示意图。图中，总体外壳1是分为两段的中空长方体，在总体外壳的上端面设一纵向弧形凹槽2，并贯通总体外壳上端面，用来放置被测小动物。两段总体外壳的长度比是1∶2，长的一端一般用来放置小动物的身体部分。在两段总体外壳之间，设一圆筒形线圈内壳3，小动物的被检测部位就置于其中，其内孔13最低点略高于总体外壳凹槽最低点，以便于放置操作。线圈内壳的内孔直径为20～30毫米，可视动物体大小定制，整个动物可被置于此腔体内，或仅仅是动物的相关部分被置于此腔体内。此线圈设计为专用接受线圈，由于孔径小，被测动物体距线圈距离近，线圈的信噪比可获得有效提高，改善磁共振成像的质量。在两段总体外壳内侧端面，向上设侧盖板4，侧盖板与总体外壳内侧端面封闭连接，侧盖板开有圆孔5，圆孔最低点与线圈内壳内孔13最低点平齐。侧盖板圆孔5孔径大于线圈内壳内孔13孔径。侧盖板圆孔口设向线圈内壳方向延伸的圆形接口8，线圈内壳两端内孔外设圆形端盖6，套接在侧盖板圆孔的圆形接口上。线圈内壳外设上盖7，上盖与两段总体外壳内侧端面壳壁及侧盖板嵌合封闭连接，将线圈内壳封闭在内，总体外壳内安装有主板11，在总体外壳底部用螺丝安装上底板10后，装置形成牢固、美观的整体。总体外壳两侧还分别设有2个带孔把手12，可系挂捆扎带，用来固定动物的身体。线圈内壳外周贴敷由4个环形线圈9组成的同心圆线圈电路，用以产生均匀磁场。图2是由4个环形线圈组成的动物体线圈示意图，由于环形线圈大小的比例性收缩有很大空间，原则上，此线圈电路尺寸可以按被侧体的大小而灵活改变，从而使整个动物线圈的尺寸按比例伸缩，达到最佳的填充效果。但环形线圈数量太多，会制约组合成的线圈电路的尺寸，最佳方案是由4个环形线圈组成线圈电路。
本领域的普通技术人员对如图2所示的线圈设计也可以做一定的修改或替换而不背离本发明所述的精神及原则，比如采用鸟笼线圈来制作动物线圈。通过减少鸟笼的铜条的数量的方法，也可以缩小鸟笼线圈的尺寸，从而达到实现小孔径动物体线圈的目的。
虽然这里引用特定的实施例及其应用描述了本文所揭示的实用新型，但是本领域普通技术人员在不违背权利要求所述的本发明的精神和范围的情况下，可对这些实施例做出各种修正与变化。

Claims (10)

1.一种用于磁共振成像***的动物射频线圈装置，包括总体外壳、线圈内壳、线圈电路，其特征是：总体外壳是分为两段的中空长方体，在其上端面设一纵向凹槽；在两段总体外壳之间，设一圆筒形线圈内壳，其内孔最低点略高于总体外壳凹槽最低点；在两段总体外壳内侧端面，向上设侧盖板，侧盖板与总体外壳内侧端面封闭连接，侧盖板开有圆孔，圆孔最低点与线圈内壳内孔最低点平齐；线圈内壳两端内孔外设端盖，端盖与侧盖板圆孔封闭连接；线圈内壳外设上盖，上盖与两段总体外壳内侧端面壳壁及侧盖板封闭连接；线圈内壳外周贴敷由若干个环形线圈组成的同心圆线圈电路。
2.根据权利要求1所述的用于磁共振成像***的动物射频线圈装置，其特征是：线圈内壳的内孔直径为20～30毫米。
3.根据权利要求1所述的用于磁共振成像***的动物射频线圈装置，其特征是：两段总体外壳上端面的凹槽断面呈弧形，并贯通总体外壳上端面。
4.根据权利要求1所述的用于磁共振成像***的动物射频线圈装置，其特征是：两段总体外壳底部安装有底板，与总体外壳用螺丝连接。
5.根据权利要求1、3或4所述的用于磁共振成像***的动物射频线圈装置，其特征是：两段总体外壳的长度比是1∶2。
6.根据权利要求1所述的用于磁共振成像***的动物射频线圈装置，其特征是：线圈电路可以是由4～6个环形线圈形成的同心圆线圈电路组成，环形线圈的最佳数量是4个。
7.根据权利要求1、3或4所述的用于磁共振成像***的动物射频线圈装置，其特征是：总体外壳两侧设有动物固定装置。
8.根据权利要求1所述的用于磁共振成像***的动物射频线圈装置，其特征是：上盖与两段总体外壳内侧端面壳壁及侧盖板为嵌合式封闭连接。
9.根据权利要求1所述的用于磁共振成像***的动物射频线圈装置，其特征是：侧盖板圆孔孔径大于线圈内壳内孔孔径。
10.根据权利要求1或9所述的用于磁共振成像***的动物射频线圈装置，其特征是：侧盖板圆孔口设向线圈内壳方向延伸的圆形接口，线圈内壳两端内孔外设圆形端盖，套接在侧盖板圆孔的圆形接口上。
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