CN213544801U - 具有多个正交线圈对的磁共振射频阵列线圈 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种具有多个正交线圈对的磁共振射频阵列线圈，包括沿着第一方向顺次布置的至少两个正交线圈对，每个正交线圈对分别由一个环形线圈以及与环形线圈绝缘布置的一个鞍形线圈构成，所述鞍形线圈是由相互连接且沿着所述第一方向顺次排布的第一圈体和第二圈体构成的“8”字形结构，任一相邻的两个正交线圈对的两个环形线圈部分重合以去耦，任一相邻的两个正交线圈对的两个鞍形线圈部分重合以去耦。本申请的射频阵列线圈优化了各个线圈对的结构和分布方式，从而改善了射频阵列线圈的整体性能。

Description

具有多个正交线圈对的磁共振射频阵列线圈

技术领域

本申请涉及磁共振成型领域，具体涉及一种具有多个正交线圈对的磁共振射频阵列线圈。

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。而射频线圈最基本的部分是线圈单元，线圈单元的分布走向、形状、数目等因素也直接影响着射频线圈的性能好坏。当线圈单元数大于等于2个时，可称为阵列线圈。任意两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：这是两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：两个单元各自串联一个电感，两个电感互相重合耦合，可以产生一个反向的耦合以抵消两个单元的耦合。

3、电容去耦：在两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两个单元的耦合。

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，往往只能补充使用，对于原始耦合就较强的两个线圈单元之间，只靠前放去耦效果往往不够理想。

综上所述，抛开前置放大器固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)是最佳的天然去耦方式，去耦效果好，而且无需添加可能带有副作用的电容电感等电路。但部分重合去耦一般只能用在相邻的两个线圈单元之间。对于互不相邻的两个单元之间，如果耦合仍然比较大，单凭前放去耦不能达到理想效果，可以采用上述的电感或电容去耦方式加以处理。但因为负作用的原因，加的电路越多，负作用可能越大，通常两个单元之间不会同时采用2种去耦方式，比如如果采用了Overlap去耦，就不会再采用电容或电感去耦了，同样如果采用了电感(电容)去耦，就不会再同时再加上电容 (电感)去耦电路了，相当于无需画蛇添足。

回顾线圈单元的设计发展史，20多年前曾经非常流行正交线圈，就是一个环形和一个鞍形线圈组合成一对正交线圈对，如图1所示。这种设计的特点是环形线圈单元显得比较方正，鞍形线圈单元的铜皮覆盖在左右方向更大，这种设计的特点是两个单元之间因为对称的原因，耦合互相抵消，理想状态下不会产生耦合，而且信号互相正交叠加，特别是在左右方向(鞍形线圈两个线圈半体的排布方向)的中段区域，对信号(信噪比)的改善非常明显，穿透力和均匀性也很好。如果需要更大的成像范围和更多的线圈单元数，可以对这种设计做阵列化处理，图2为多个正交线圈对组成的阵列线圈结构，各正交线圈对沿着直线方向依次排布，相邻正交线圈对的两个环形线圈单元采用Overlap去耦，相邻正交线圈对的两个鞍形线圈单元也采用Overlap去耦，而环形和鞍形之间，不管是不是在同一正交线圈对，均具有对称分布的原因，耦合互相抵消，无需去耦。图2的这种正交阵列线圈，因为线圈左右方向的中段部分，信噪比和穿透性非常有优势，特别适合脊柱成像，直到今天，仍然是很多厂家和医院脊柱线圈的优先选择。

但这种形式的正交线圈对，想在左右(或者说前后)方向做阵列化的扩展，并不容易。如图3所示的两个左右分布的正交线圈对，因为任一个环形线圈单元距离另外一个正交线圈对的两个线圈单元都比较远，耦合不会很大，前放去耦就足够，但这种组合，因为信号集中在正交线圈对的中部，左右两侧偏弱，这种组合方式的阵列线圈，在左右方向上，会呈现波浪线起伏的信号不均匀状态，图像效果也就不会理想。

本申请由此而来。

发明内容

本申请目的是：针对传统磁共振射频阵列线圈中各个正交线圈对左右扩展效果不佳的问题，提出一种优化了各个正交线圈对结构及分布方式的射频阵列线圈，以改善具有多个正交线圈对的磁共振射频阵列线圈的整体性能。

本申请的技术方案是：

一种磁共振射频阵列线圈，包括沿着第一方向顺次布置的至少两个正交线圈对，每个正交线圈对分别由一个环形线圈以及与所述环形线圈绝缘布置的一个鞍形线圈构成，所述鞍形线圈是由相互连接且沿着所述第一方向顺次排布的第一圈体和第二圈体构成的“8”字形结构，任一相邻的两个正交线圈对的两个环形线圈部分重合以去耦，任一相邻的两个正交线圈对的两个鞍形线圈部分重合以去耦。

本申请在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

任一相邻的两个正交线圈对中，两个鞍形线圈的重合区域在垂直于所述第一方向的第二方向上投影于两个环形线圈的重合区域内部。

所述第二方向为相邻两个环形线圈的轴线的夹角平分线的延伸方向。

任一正交线圈对中的鞍形线圈均与相邻正交线圈对中的环形线圈部分重合以去耦，任一正交线圈对中的环形线圈均与相邻正交线圈对中的鞍形线圈部分重合以去耦。

所述第一方向为圆周方向，各个所述正交线圈对共同形成一封闭圆环。

所述正交线圈对设置至少三个，每个正交线圈对中的环形线圈均与对应的相邻两个正交线圈对中的两个环形线圈部分重合以去耦，每个正交线圈对中的鞍形线圈均与对应的相邻两个正交线圈对中的两个鞍形线圈部分重合以去耦。

每个正交线圈对中，鞍形线圈在环形线圈的轴线方向上投影于环形线圈内部。

每个正交线圈对中，环形线圈和鞍形线圈布置在同一平面或同一曲面内。

所述曲面为圆弧面。

每个正交线圈对中，鞍形线圈布置在环形线圈的轴向一侧。

每个环形线圈上均设置有用于去耦的电感或电容。

所述鞍形线圈由环形线圈扭折而形成，所述鞍形线圈的在所述“8”字形结构中部的呈“x”形交叉布置的两条线圈段相互贴靠且绝缘布置。

本申请的优点是：

1、本申请将磁共振阵列线圈中各个正交线圈对的结构和位置排布优化设计，而使得任一相邻的两个正交线圈对的两个环形线圈部分重合以去耦，任一相邻的两个正交线圈对的两个鞍形线圈部分重合以去耦，从而使得各个正交线圈对能够沿着的鞍形线圈两个线圈半体的排布方向(背景技术中的左右方向) 小耦合扩展，进而改善了射频阵列线圈的整体性能。

2、在上述这种磁共振阵列线圈的制作过程中，虽然可调整相邻两环形线圈的相对位置以获得理想大小的第一重合区域，调整相邻两鞍形线圈的相对位置以获得理想大小的第二重合区域，然而当第一重合区域和第二重合区域大小固定并且将第二重合布置在第一重合区域中心位置后，相邻环形线圈和鞍形线圈的第三重合区域的面积大小和位置就被确定而无法调整。可是，相邻环线线圈和鞍形线圈的理想重合区域的大小通常并不等于实际的第三重合区域，甚至理想重合区域和实际第三重合区域大小差距比较大，耦合的负作用无法依赖前放去耦消除干净，不能忽视。基于此，本申请在每个环形线圈上又设置了辅助去耦的电感或电容，从而解决了Overlap去耦不足(或过度)的问题。

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是一种传统正交线圈对结构示意图；

图2是一种传统的由三个正交线圈对所构成的磁共振阵列线圈结构示意图；

图3是传统磁共振阵列线圈中正交线圈对的沿左右方向的扩展示意图。

图4是本申请实施例一中一个正交线圈对的结构示意图。

图5是本申请实施例一磁共振阵列线圈展开后的结构示意图。

图6是本申请实施例一中磁共振阵列线圈的结构示意图。

图7是本申请实施例一中相邻两个正交线圈对重合区域的结构示意图。

图8是本申请实施例一中相邻两个环形线圈重合区域的结构示意图。

图9是本申请实施例一中相邻两个鞍形线圈重合区域的结构示意图。

图10是本申请实施例一中相邻的左侧环形线圈与右侧鞍形线圈重合区域的结构示意图。

图11是本申请实施例一中相邻的右侧环形线圈与左侧鞍形线圈重合区域的结构示意图。

图12是本申请实施例二磁共振阵列线圈展开后的结构示意图。

图13是是本申请实施例二中相邻两个环形线圈重合区域的结构示意图。

图14是本申请实施例二中另一种结构形式的磁共振阵列线圈展开后的结构示意图。

其中：1-环形线圈，2-鞍形线圈，2a-第一圈体，2b-第二圈体，A1-两个环形线圈的重合区域，A2-两个鞍形线圈的重合区域，A4-环形线圈与鞍形线圈的重合区域。

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)。

实施例一：

图6示出了本申请这种磁共振射频阵列线圈的一个优选实施例，其包括沿着圆周方向顺次布置的三个正交线圈对，每个正交线圈对分别由一个环形线圈1 以及与该环形线圈绝缘布置的一个鞍形线圈2构成。前述鞍形线圈具有业内公知的这种结构：将常规的环形线圈扭折成“8”字形结构变形了该鞍形线圈2，其包括相互连接的第一圈体2a和第二圈体2b，而且第一圈体2a和第二圈体2b 也沿着前述圆周方向顺次分布。在任一相邻的两个正交线圈对中，不仅两个环形线圈1部分重合(Overlap)以去耦，而且两个鞍形线圈2也部分重合(Overlap) 以去耦。

本实施例中，鞍形线圈2的在上述“8”字形结构中部的呈“x”形交叉布置的两条线圈段相互贴靠且绝缘布置。将前述呈“x”形交叉分布的两条线圈段相互贴靠布置，是为了方便鞍形线圈2在线圈支撑体上贴靠固定。

前已述及，该射频这列线圈的三个正交线圈对沿着圆周方向顺次布置，而且任一相邻两个正交线圈对的两个环形线圈1部分重合，任一相邻两个正交线圈对的两个鞍形线圈2部分重合。若沿着上述圆周方向，将前述三个正交线圈对分别称为第一正交线圈对、第二正交线圈对和第三正交线圈对，那么采用 Overlap方式布置的第一正交线圈对与第二正交线圈对、第二正交线圈对与第三正交线圈对均具有良好的去耦合效果。本实施例为了提升第一正交线圈对与第三正交线圈对的去耦合效果，将第一正交线圈对与第三正交线圈对也采用 Overlap方式布置——第一正交线圈对的环形线圈1与第三正交线圈对的环形线圈1部分重合(Overlap)以去耦，第一正交线圈对的鞍形线圈2与第三正交线圈对的鞍形线圈2部分重合(Overlap)以去耦。如此，这三个线圈对共同形成一封闭圆环(或称封闭圆筒)，而且封闭圆环的圆周方向就是上述的圆周方向。

由上可以知晓，每个正交线圈对中的环形线圈1均与对应的相邻两个正交线圈对中的两个环形线圈1部分重合以去耦，每个正交线圈对中的鞍形线圈2 均与对应的相邻两个正交线圈对中的两个鞍形线圈2部分重合以去耦，每个正交线圈对同时与相邻的两个正交线圈对以Overlap方式布置以去耦。

参照图5和图6所示，在本实施例中，任一正交线圈对中的鞍形线圈2均与相邻正交线圈对中的环形线圈1部分重合以去耦，任一正交线圈对中的环形线圈1均与相邻正交线圈对中的鞍形线圈2部分重合以去耦。如此，不仅相邻两正交线圈对的两个环形线圈1之间和两个鞍形线圈2之间具有良好的去耦合效果，而且分别处于相邻两个正交线圈对的环形线圈1和鞍形线圈2之间也具有良好的去耦合效果，这进一步提升了相邻正交线圈对的去耦合效果。

再参照图5和图6所示，任一相邻的两个正交线圈对中，两个鞍形线圈2 的重合区域A2在前述封闭圆环的径向方向(为便于读者理解本申请技术方案，将该径向方向称为第一径向方向)上均投影于两个环形线圈1的重合区域A1内部，显然前述封闭圆环的径向方向垂直于前述圆周方向。因本实施例中各个环形线圈1形状和大小一致，而且每个环形线圈1的轴线沿着前述封闭圆环的径向方向延伸，所以前述第一径向方向为对应的相邻两个环形线圈1的轴线的夹角平分线的延伸方向。

如图4、图5和图6所示，每个正交线圈对中，鞍形线圈2在环形线圈1 的轴线方向上投影于环形线圈1内部，即鞍形线圈2沿着环形线圈1轴线方向的投影处于(或称穿过)环形线圈1内部。如此设置是有利的：使得相邻正交线圈对采用上述Overlap方式布置更易实施。在结果上，相当于将传统正交线圈对中环形线圈的左右尺寸扩展开，避免信号明显集中在中部。

在本实施例中，每个正交线圈对的环形线圈1和鞍形线圈2布置在同一个圆弧面内，结合上文已经介绍的“每个正交线圈对的鞍形线圈2在环形线圈1 的轴线方向上投影于环形线圈1内部”，不难知晓：每个正交线圈对的鞍形线圈2完全布置在该正交线圈对的环形线圈1的内部。

在本申请的又一些其他实施例中，也可以将正交线圈对中的鞍形线圈2布置在环形线圈1的轴向一侧，即鞍形线圈2与环形线圈1在环形线圈1的轴线方向上隔开一定(很小)距离，这与“每个正交线圈对的鞍形线圈2在环形线圈1的轴线方向上投影于环形线圈1内部”并不矛盾。

需要说明的是，在本申请的一些其他实施例中，每个正交线圈对中的环形线圈1和鞍形线圈2也可以布置在同一个平面内。进一步地，可以将各个正交线圈对沿着直线方向顺次且部分重合排布，而且将所有的环形线圈1和所有的鞍形线圈2，布置在同一个平面内。这种情况下，可将任一相邻的两个正交线圈对中，两个鞍形线圈2的重合区域A2在环形线圈的轴线方向(显然环形线圈的轴线方向与各个正交线圈对的直线排布方向垂直)上均投影于两个环形线圈1 的重合区域A1内部。

在本申请的另一些其他实施例中，也可以将各个正交线圈对沿着曲线方向尤其是弧线方向顺次且部分重合排布。这种情况下，可将任一相邻的两个正交线圈对中，两个鞍形线圈2的重合区域A2在垂直于前述曲线的方向上投影于两个环形线圈1的重合区域A1内部。本领域技术人员能够轻松理解：垂直于曲线的方向，是垂直于曲线上对应位置点的切线的方向。并且，一般情况下，前述垂直于曲线的方向是对应的相邻两个环形线圈1的轴线的夹角平分线的延伸方向。

再参照图7至图11所示，为方便说明，用A1表示相邻两个正交线圈对中两环形线圈1的重合区域，A2表示相邻两个正交线圈对中两鞍形线圈1的重合区域，A4表示相邻环形线圈1与鞍形线圈2的重合区域，用A3表示相邻环线线圈1和鞍形线圈2的理想重合区域。实施时，可调整相邻两环线线圈1的相对位置以获得理想大小的A1重合区域，调整相邻两鞍形线圈2的相对位置以获得理想大小的A2重合区域，然而当A1重合区域和A2重合区域大小固定并且将A2 重合布置在A1重合区域中心位置后，A4重合区域的面积大小和位置就被确定而无法调整。可是，相邻环线线圈1和鞍形线圈2的理想重合区域A3的大小通常并不等于实际的A4重合区域，甚至A3和A4大小差距还比较大，耦合的负作用无法依赖前放去耦消除干净，不能忽视。

针对上述这种实际Overlap A4和理想Overlap A3出现差异的问题，申请人在下述实施例二中提出了解决方案。

实施例二：

针对实施例一中A1、A2、A3、A4互相关联又互相矛盾的问题，本实施例二提出了复合去耦的解决办法：与传统上(背景技术所述)3种去耦方式三选一的做法不同，我们提出在Overlap去耦不足(或过度)的情况，采用了电感补充去耦(或过耦补偿)的方法解决这个矛盾。具体地，如图12和图13所示，在本实施例中，任一相邻的两个正交线圈对中，每个环形线圈1上均设置有处于两个环形线圈1的重合区域的电感3。

环形线圈1上设置的上述电感3并非必须布置在相邻两环形线圈的重合区域，也可以同图14那样布置在重合区域的外侧，同样可以弥补Overlap去耦不足(或过度)的情况。不过，将电感3设置在相邻两环形线圈的重合区域，可减小阵列线圈的体型和占用空间，而且方便了阵列线圈各个元器件的安装布置。

当然，我们也可以在每个环形线圈1设置替代上述电感3的电容，同样具有辅助去耦功能，弥补相邻线圈对Overlap去耦的不足或过度。

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 (12)

1.一种磁共振射频阵列线圈，包括沿着第一方向顺次布置的至少两个正交线圈对，每个正交线圈对分别由一个环形线圈(1)以及与所述环形线圈绝缘布置的一个鞍形线圈(2)构成，所述鞍形线圈(2)是由相互连接且沿着所述第一方向顺次排布的第一圈体(2a)和第二圈体(2b)构成的“8”字形结构，其特征在于，任一相邻的两个正交线圈对的两个环形线圈(1)部分重合以去耦，任一相邻的两个正交线圈对的两个鞍形线圈(2)部分重合以去耦。

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，任一相邻的两个正交线圈对中，两个鞍形线圈(2)的重合区域(A2)在垂直于所述第一方向的第二方向上投影于两个环形线圈(1)的重合区域(A1)内部。

3.根据权利要求2所述的磁共振射频阵列线圈，其特征在于，所述第二方向为相邻两个环形线圈(1)的轴线的夹角平分线的延伸方向。

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，任一正交线圈对中的鞍形线圈(2)均与相邻正交线圈对中的环形线圈(1)部分重合以去耦，任一正交线圈对中的环形线圈(1)均与相邻正交线圈对中的鞍形线圈(2)部分重合以去耦。

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，所述第一方向为圆周方向，各个所述正交线圈对共同形成一封闭圆环。

6.根据权利要求5所述的磁共振射频阵列线圈，其特征在于，所述正交线圈对设置至少三个，每个正交线圈对中的环形线圈(1)均与对应的相邻两个正交线圈对中的两个环形线圈(1)部分重合以去耦，每个正交线圈对中的鞍形线圈(2)均与对应的相邻两个正交线圈对中的两个鞍形线圈(2)部分重合以去耦。

7.根据权利要求1所述的磁共振射频阵列线圈，其特征在于，每个正交线圈对中，鞍形线圈(2)在环形线圈(1)的轴线方向上投影于环形线圈(1)内部。

8.根据权利要求7所述的磁共振射频阵列线圈，其特征在于，每个正交线圈对中，环形线圈(1)和鞍形线圈(2)布置在同一平面或同一曲面内。

9.根据权利要求8所述的磁共振射频阵列线圈，其特征在于，所述曲面为圆弧面。

10.根据权利要求7所述的磁共振射频阵列线圈，其特征在于，每个正交线圈对中，鞍形线圈(2)布置在环形线圈(1)的轴向一侧。

11.根据权利要求1至10任一所述的磁共振射频阵列线圈，其特征在于，每个环形线圈(1)上均设置有用于去耦的电感(3)或电容。

12.根据权利要求1至10任一所述的磁共振射频阵列线圈，其特征在于，所述鞍形线圈(2)由环形线圈扭折而形成，所述鞍形线圈(2)的在所述“8”字形结构中部的呈“x”形交叉布置的两条线圈段相互贴靠且绝缘布置。

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