CN202494773U - 用于磁共振成像的盆部射频线圈组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于磁共振成像的盆部射频线圈组件，包括层叠布置的两个射频线圈单元，所述射频线圈单元由六个环形单元组成，所述六个环形单元沿人体头脚方向分成两排，每一排包含三个依次排列的环形单元。本实用新型具有磁共振信号多向性能好、成像时信噪比较高、图像清晰度好、可观察范围较大的优点。

Description

用于磁共振成像的盆部射频线圈组件

技术领域

本实用新型涉及医疗检测设备领域，具体涉及一种用于磁共振成像的盆部射频线圈组件。

背景技术

磁共振成像(MRI)***采用来自主磁***的均匀强磁场(称为MRI***主磁场-B0)对人体中的氢原子核自旋进行极化。磁极化原子核自旋在人体中产生磁矩i。该磁矩在稳态时指向主磁场方向，如果没有激励扰动则不会产生有用的信息。

通过均匀的射频(RF)磁场(称为激发磁场或B1磁场)激发磁矩产生核磁共振(NMR)信号，从而获取磁共振成像***(MRI)数据。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。在自由感应衰减(FID)中，使用放置在人体受激部分附近的接收射频线圈探测核磁共振(NMR)信号。该核磁共振(NMR)信号是处于接收射频线圈中的第二电压(或电流)，该电压(或电流)被人体组织的进动磁矩所诱导。接收射频线圈可以是发射线圈本身也可以是只接收射频信号的独立线圈。通过集成在主磁场***中的梯度线圈产生附加脉冲梯度磁场，选择性地激发所需要位置的体素内的原子核，并可以对信号进行频率编码和相位编码，从而确定其空间坐标，最终经过傅立叶变换，建立一幅完整的磁共振成像。

在磁共振成像***(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。在标准的磁共振成像***中，对于发射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线圈与成像的信号发生组织距离较远。因为在磁共振成像***(MRI)中最重要的是高信噪比(SNR)，所以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)。但是，由于人体各个生理部位的形状各不相同，又十分不规则，而且尺寸大小也差别很大，所以如何根据人体各个部位的生理结构特点，巧妙地布置线圈电路，从而获得较为均匀的磁场分布和较大的探测灵敏度一直是国际上线圈设计人员的最大任务。

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(SNR)、好的均匀性，谐振电路的高空载质量因子(Q)。此外，盆部射频线圈(10)必需设计成适于病人操作并具有舒适度，而且在病人与射频电子设备之间提供保护屏障。一种提高信噪比的方法是正交接收。在这种方法中，由覆盖所需探测的相同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。

盆部线圈在临床磁共振成像中有着重要的应用价值，可用于诊断位于人体盆腔内的器官、例如男性的***和女性的子宫、卵巢等生理部位的病变。目前盆部磁共振成像主要有两种方式，一种方式是使用体线圈进行盆部成像，但是由于用体线圈进行接收，接收时与成像的信号组织距离较远，填充因子较小，因此通常成像时信噪比较低。

另一种方式是使用专用***式射频线圈，在使用时将线圈***人体内部(如直肠，女性***等)，这将导致病人感觉非常不适。而且，在使用过程中需要严格消毒，并要对病人进行洗肠等处理，过程复杂。此外，除非对病人进行麻醉处理，否则很难保持待成像区域长时间静止不动，同时由于这种***式线圈的可观察范围较小，不便于诊断时的成像。

另外，传统的磁共振相控阵线圈只能使用一个方向的磁共振信号，而磁共振信号本身是在垂直于静磁场的平面内旋转的，使得传统的磁共振相控阵线圈采集的信号比较少，信噪比比较低，图像清晰度不够。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种磁共振信号多向性能好、成像时信噪比较高、图像清晰度好、可观察范围较大的用于磁共振成像的盆部射频线圈组件。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于磁共振成像的盆部射频线圈组件，包括层叠布置的两个射频线圈单元，所述射频线圈单元由六个环形单元组成，所述六个环形单元沿人体头脚方向分成两排，每一排包含三个依次排列的环形单元。

作为本实用新型技术方案的进一步改进：

所述六个环形单元中相邻的任意两个环形单元之间交叠布置。

所述盆部射频线圈组件还包括用于为所述环形单元提供射频信号源的射频合成分配器，所述射频合成分配器由两个4端口90度合成器组成，所述射频合成分配器包括三个信号输入单元和三个输出信号通道，所述三个输出信号通道分别与射频线圈单元相连。

本实用新型具有下述优点：本实用新型包括层叠布置的两个射频线圈单元，射频线圈单元由六个环形单元组成，六个环形单元沿人体头脚方向分成两排，每一排包含三个依次排列的环形单元，通过对沿人体左右方向的3个环形单元探测到的信号施加一定的相位移动，并通过合成能够构成等效的正交线圈，能够方便采集X、Y轴方向的信号，使得***部位的圆极化磁共振信号能够有效地被探测到，理论信噪比能够提高0.4倍，具有磁共振信号多向性能好、成像时信噪比较高、图像清晰度好、可观察范围较大的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例的立体分解结构示意图。

图2为本实用新型实施例中射频线圈单元的结构示意图。

图3为本实用新型实施例中射频线圈单元中六个环形单元的分布示意图。

图4为本实用新型实施例中射频合成分配器的电路原理示意图。

图5为本实用新型实施例中环形单元1的敏感性分布图。

图6为本实用新型实施例中环形单元2的敏感性分布图。

图7为本实用新型实施例中环形单元3的敏感性分布图。

图8为本实用新型实施例中一组3个环形单元直连的敏感性分布图。

图9为本实用新型实施例中一组3个环形单元经合成器的敏感性分布图。

图10为本实用新型实施例中一组3个环形单元经合成器后第二个输出通道的敏感性分布图。

图11为本实用新型实施例中一组3个环形单元经合成器后第三个输出通道的敏感性分布图。

图12为本实用新型实施例中一组3个环形单元经合成器后第二个输出通道和第三个输出通道连接到***后的敏感性分布图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示，本实施例用于磁共振成像的盆部射频线圈组件包括层叠布置的两个射频线圈单元，射频线圈单元由六个环形单元组成，六个环形单元沿人体头脚方向分成两排，每一排包含三个依次排列的环形单元。

如图2所示，本实施例的六个环形单元中，相邻的任意两个环形单元之间交叠布置，使得相邻的任意两个环形单元之间的耦合最小，在线圈FOV的中心部位获得较高的信号灵敏度，提高信噪比。

本实施例的盆部射频线圈组件还包括用于为环形单元提供射频信号源的射频合成分配器，射频合成分配器由两个4端口90度合成器组成，射频合成分配器包括三个信号输入单元和三个输出信号通道，三个输出信号通道分别与射频线圈单元相连。如图3所示，电路图中左侧为1个4端口90度合成器，右侧为另一个4端口90度合成器，图中的单元1、单元2、单元3分别指代三个信号输入单元，图中的通道1、通道2、通道3分别指代三个输出信号通道，每一个输出信号通道分别对应4个环形单元，因此通过调节信号输入单元的使用数量，可以实现输出4个、8个或12个射频通道。

如图4所示，本实施例的射频线圈单元由六个环形单元(1、2、3、4、5、6)组成，上层射频线圈单元、下层射频线圈单元的环形单元1、2、3和环形单元4、5、6沿人体头脚方向分成两排，每一排由沿人体左右方向排列的三个环形单元组成，两排之间进行适当的交叠，使得相互之间的耦合最小，在线圈FOV的中心部位获得较高的信号灵敏度，提高信噪比。每一排的三个单元形成一组，共有4组，选取位于人体下半部的一组三个单元进行计算，也即是感兴趣区域为这三个单元的上方。图5、图6和图7分别为一组三个环形单元中第一个、第二个和第三个环形单元的敏感性分布图。如果将这3个环形单元都直接连接到磁共振***，则***一共需要12个射频接收通道。图8就是这三个环形单元直接连到磁共振***后得到的信号敏感性分布图。

如果不把每一组里的三个通道直接连接到***，而是事先经过射频合成分配器进行信号合成处理，则合成器输出的三个通道的信号将与未合成的三个环形单元的信号完全不同。首先将环形单元1和环形单元3用一个90度正交合成器(其中一个单元需要先进行适当的相移)进行信号合成处理，使得此合成器的两个输出端口分别包含这两个环形单元的同向和反向信号。其中，同向信号作为合成器的输出通道3直接输出，其空间敏感性分布如图11所示，其在人体盆部左右两侧的信号强度较强，而在中间区域的信号强度较弱。而反向信号本质上相当于将环形单元1和环形单元3组合成一个蝶形(或8字形)单元，其信号的方向为沿人体左右方向，将此端口的输出信号再和环形单元2用另外一个正交合成器进行合成。由于环形单元2的信号方向沿人体AP方向，因此这两路信号具有正交的性质，输出的两路信号一路和磁共振信号自身的旋转方向一致而大为增强(称为正交，这里假定是合成器的输出通道2)，如图10所示；而另一路因为和磁共振信号自身的旋转方向相反而大为降低(称为反正交，这里假定是合成器的输出通道1)，如图9所示。因此这一路的输出信号可以弃之不用。

如果需要进行对人体的整个盆部进行成像，而且磁共振***具有8个或以上的射频接收通道，则将此线圈的合成器的输出通道2和通道3连接到磁共振***，这两个通道的信号合成后的空间敏感性分布如图12所示，把图12和三个环形通道直接连接到磁共振***所获得信号敏感性空间分布，即图8进行比较，可以看出，在距离线圈平面10-15cm区域，即人体盆部的***、子宫、卵巢等重要器官所在位置，其信号强度几乎相同。而在靠近线圈平面的区域，即0-5cm的区域，信号的强度有明显减弱，而这里是皮肤和皮下脂肪等，通常是临床感兴趣区域，较弱的信号强度反而使图像看上去非常均匀，并且有利于脂肪抑制等序列的成像。这种情况下，磁共振***一共需要8个射频输入接收通道。而如果磁共振***的射频接收器数目有限，则只需将强度较强的正交信号连接到磁共振***，就可以一样获得***、子宫等重要器官的清晰成像，其信号的空间敏感性分布见图10。这种情况下，磁共振***一共需要4个射频输入接收通道。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本实用新型原理的技术方案均属于本实用新型的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理的前提下进行的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于磁共振成像的盆部射频线圈组件，其特征在于：包括层叠布置的两个射频线圈单元，所述射频线圈单元由六个环形单元组成，所述六个环形单元沿人体头脚方向分成两排，每一排包含三个依次排列的环形单元。

2.根据权利要求1所述的用于磁共振成像的盆部射频线圈组件，其特征在于：所述六个环形单元中相邻的任意两个环形单元之间交叠布置。

3.根据权利要求1所述的用于磁共振成像的盆部射频线圈组件，其特征在于：所述盆部射频线圈组件还包括用于为所述环形单元提供射频信号源的射频合成分配器，所述射频合成分配器由两个4端口90度合成器组成，所述射频合成分配器包括三个信号输入单元和三个输出信号通道，所述三个输出信号通道分别与射频线圈单元相连。

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