專利名稱：一種用于高場和超高場的多通道發(fā)射接收頭線圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種磁共振成像系統(tǒng)的線圈，特別是關(guān)于一種用于高場和超高場的多通道發(fā)射接收頭線圈。
背景技術(shù)：
磁共振成像技術(shù)是一種不需要射線和其它電離輻射就可以產(chǎn)生被測試者內(nèi)部圖像的一種成像技術(shù)，此種成像技術(shù)近年來迅速發(fā)展，它不僅成為臨床醫(yī)學(xué)診斷不可缺少的工具，更成為直接觀測大腦認(rèn)知活動的手段。目前，制約磁共振成像技術(shù)發(fā)展的主要瓶頸是圖像的信噪比、分辨率和成像速度，現(xiàn)有技術(shù)中解決上述問題的途徑主要是提高主磁場強度，改進線圈的發(fā)射接收功能和實現(xiàn)多通道的并行成像以提高成像速度。當(dāng)前高場(一般為3T)和超高場(7T及以上)磁共振成像系統(tǒng)是磁共振成像領(lǐng)域最令人矚目的技術(shù)發(fā)展趨勢，與低場(1. 5T及以下)磁共振成像系統(tǒng)相比，高場和超高場磁共振成像系統(tǒng)在信噪比、信號強度和圖像分辨率等方面有了很大的提高，7T磁共振成像系統(tǒng)可以達(dá)到0.2毫米以下的分辨率。但是高場成像也帶來不少新的難題需要解決。在高場和超高場磁共振成像系統(tǒng)中，磁共振頻率顯著增加(與主磁場成正比)，對應(yīng)的射頻波長顯著減小，由于被測試者的介電共振效應(yīng)引起射頻場發(fā)射的不均勻性以及被測試者對電磁能量的過度吸收(高SAR值)，這直接影響到磁共振成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量和人體安全。相對于傳統(tǒng)的鳥籠式發(fā)射接收線圈，采用相控陣表面回路的接收線圈通常能獲得更高的圖像信噪比。但是傳統(tǒng)線圈的相控陣表面回路之間是通過重疊面積去除耦合的，采用這樣的相控陣線圈進行射頻發(fā)射，在高場和超高場中得到的射頻發(fā)射場局部區(qū)域不夠均勻(重疊面積區(qū)域與相鄰區(qū)域比較)。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種射頻發(fā)射場均勻、保證人體安全且圖像信噪比高的用于高場和超高場的多通道發(fā)射接收頭線圈。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案一種用于高場和超高場的多通道發(fā)射接收頭線圈，其特征在于它包括一兩端通透的線圈本體，所述線圈本體包括兩個平行間隔設(shè)置呈Ω型的支撐體，其中一所述支撐體的頂部設(shè)置有一放置外部反射鏡的凸臺， 兩個所述支撐體之間設(shè)置一由偶數(shù)塊有機玻璃板拼成而成的外殼，每一所述有機玻璃板上設(shè)置有一相控陣表面回路，每一相鄰的兩個所述相控陣表面回路之間分別加入一個以上的去耦電容，對應(yīng)被測試者眼部位置在所述外殼的頂部對稱設(shè)置有兩個視窗。每一個所述相控陣表面回路包括若干個固定電容和可調(diào)電容，在各相鄰的所述電容之間分別設(shè)置有一電感，構(gòu)成一串聯(lián)諧振回路，在所述串聯(lián)諧振回路中的一可調(diào)電容的一端通過另外一可調(diào)電容連接一并行發(fā)射接收射頻接口電路中的發(fā)射接收轉(zhuǎn)換開關(guān)。所述固定電容采用無磁耐高壓固定電容，所述可調(diào)電容采用無磁耐高壓可調(diào)電容，所述電感由印制電路板覆銅構(gòu)成。
3[0008]所述外殼頂部的兩個相鄰相控陣表面回路分別是在所述兩個視窗的邊框與有機玻璃板之間布線，其它的所述相控陣表面回路的布線位置都與此相同。[0009]所述外殼的形狀為類橢圓形，所述外殼左右之間的距離為22 Mcm，上下之間的距離為24 26cm。[0010]所述并行發(fā)射接收射頻接口電路中設(shè)置有線性相移器。[0011]本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本實用新型設(shè)置有一由偶數(shù)塊有機玻璃板拼成的外殼，且在外殼的頂部設(shè)置有兩個對稱的視窗，實驗時外部的視覺圖像通過固定在凸臺上的外置反射鏡反射并透過兩個視窗分別發(fā)送到被測試者眼睛中， 有利于對被測試者進行清晰的視覺刺激。2、本實用新型由于在外殼的每一塊有機玻璃板上對應(yīng)設(shè)置有一相控陣表面回路，且在每相鄰的兩個相控陣表面回路之間加入一個以上的電容以去除相互間的耦合，與傳統(tǒng)的通過重疊面積去除耦合的方式相比，更容易得到均勻的射頻發(fā)射場，保證圖像的高信噪比。3、本實用新型由于在每一串聯(lián)諧振回路中的一可調(diào)電容的兩端通過另一可調(diào)電容連接一并行發(fā)射接收射頻接口電路中的發(fā)射接收轉(zhuǎn)換開關(guān)，以發(fā)射從并行發(fā)射接收射頻接口電路輸出的經(jīng)線性相移后的多路射頻信號，并將接收到的磁共振信號通過前置放大器輸入磁共振系統(tǒng)，而且本實用新型可以通過調(diào)節(jié)以上兩個可調(diào)電容，與前置放大器的相位和阻抗相匹配，進一步提高了圖像的信噪比。4、本實用新型的外殼、電感、固定電容和可調(diào)電容均采用無磁性耐高壓的機械材料和電子元器件，由于機械材料在磁共振實驗中不成像，因此可以進一步提高圖像信噪比。5、本實用新型的外殼由于是由偶數(shù)塊有機玻璃板制成的類橢圓形結(jié)構(gòu)，因此更加貼近人體頭部的形狀，有利于提高圖像的信噪比。本實用新型可以廣泛應(yīng)用于各種磁共振高場成像系統(tǒng)的射頻發(fā)射與接收，尤其是超高場磁共振成像系統(tǒng)中。


[0012]圖1是本實用新型機械結(jié)構(gòu)示意圖；[0013]圖2是本實用新型外殼上相控陣表面回路的分布示意圖；[0014]圖3是本實用新型外殼上相控陣表面回路的電路連接示意圖；[0015]圖4是本實用新型在磁共振成像系統(tǒng)(MRI)中的使用狀態(tài)圖。
具體實施方式
[0016]
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細(xì)的描述。[0017]如圖1所示，本實用新型包括一由有機玻璃板制作的兩端通透的線圈本體1，線圈本體1包括兩個平行間隔設(shè)置呈Ω型的支撐體11、12，支撐體11的頂部設(shè)置有一用于固定外部反射鏡的凸臺13，兩個支撐體11、12之間設(shè)置一由偶數(shù)塊有機玻璃板拼接而成的外殼 14，外殼14的每一塊有機玻璃板上對應(yīng)設(shè)置有一表面回路，進而形成多通道相控陣表面回路。對應(yīng)被測試者眼部位置，外殼14頂部的有機玻璃板上對稱設(shè)置有兩個長方形視窗15。[0018]如圖2所示，本實用新型外殼14的八塊有機玻璃板(以八塊為例，但不限于此)上分別設(shè)置有一表面回路Ch 1、Ch2、Ch3、Ch4、Ch5、Ch6、Ch7、Ch8，進而形成八通道相控陣表面回路16。如圖3所示，每一相控陣表面回路16包括六個固定電容C1、C2、C3、C4、C5、C6，兩個可調(diào)電容Cf、Cp，以及間隔串聯(lián)在相鄰的電容之間的八個電感Ll、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8，進而構(gòu)成一串聯(lián)諧振回路。在串聯(lián)諧振回路中的一可調(diào)電容Cp的一端通過另一可調(diào)電容Cs串聯(lián)連接一并行發(fā)射接收射頻接口電路17中的發(fā)射接收轉(zhuǎn)換開關(guān)，由于相鄰的兩個相控陣表面回路16之間具有相互耦合作用，本實用新型采用電容去耦的方式在每相鄰的兩個相控陣表面回路16之間均加入一個以上的電容Ci、Ci，(i = 1,2……8)以去除相控陣表面回路16相互間的耦合。上述實施例中，如圖4所示，本實用新型的外殼14形狀為類橢圓形，為使形狀更加貼近人體的頭部形狀，改善成像效果，外殼14的左右之間的距離為22 Mcm，上下之間的距離為M ^cm。上述實施例中，本實用新型外殼14頂部的兩個相鄰相控陣表面回路16分別是在兩個視窗15的邊框與有機玻璃板之間布線，其它的相控陣表面回路16的布線位置都與此相同，上、下、左、右對稱。實際使用中，為了去除每一相鄰的相控陣表面回路16之間耦合， 每一相鄰相控陣表面回路16連接的耦合電容的個數(shù)和連接方式都是可以變化的。 上述實施例中，本實用新型的固定電容Cl、C2、C3、C4、C5、C6可以采用無磁耐高壓固定電容，可調(diào)電容Cf、Cp、Cs可以采用無磁耐高壓可調(diào)電容。電感1^1、1^2、1^3、1^4、1^5、1^6、 L7、L8可以由印制電路板覆銅構(gòu)成。上述實施例中，本實用新型的固定電容Cl、C2、C3、C4、C5、C6配合可調(diào)電容Cf來調(diào)節(jié)串聯(lián)諧振回路的頻率，Cp和Cs用來調(diào)節(jié)相控陣表面回路16與并行發(fā)射接收射頻接口電路17的阻抗和相位相匹配，為了能夠達(dá)到串聯(lián)諧振回路的諧振頻率，實際使用中固定電容、可調(diào)電容和電感的個數(shù)和連接方式都是可以有所變化的。在7T超高場磁共振成像系統(tǒng)中，此串聯(lián)諧振回路的諧振頻率為四7. 2MHz，這樣使每一串聯(lián)諧振回路具有高品質(zhì)因子，從而為提高圖像信噪比提供了有利的條件。如圖1所示，上述實施例中，為了方便多通道相控陣表面回路16與并行發(fā)射接收射頻接口電路17的電連接，在支撐體12上設(shè)置有八個通孔18。上述實施例中，本實用新型在并行發(fā)射接收射頻接口電路17中設(shè)置有線性相移器，在發(fā)射階段，本實用新型的八通道相控陣表面回路16之間每相鄰的兩個相控陣表面回路16之間采用間隔45°的線性相位依次激發(fā)多通道相控陣表面回路16，根據(jù)實際使用，如果采用其它η個通道的相控陣表面回路16，則相鄰的兩個相控陣表面回路16之間采用間隔360° /n的線性相位激發(fā)多通道相控陣表面回路16，這樣可以獲得清晰均勻的人腦的圖像，其中，η為偶數(shù)。本實用新型在磁共振成像系統(tǒng)中配合并行發(fā)射接收接口電路17具有多通道并行激發(fā)原子核自旋、接收磁共振信號的功能。本實用新型以對被測試者的大腦進行功能磁共振實驗為實施例進一步說明本實用新型在磁共振成像系統(tǒng)中的應(yīng)用，在進行功能磁共振實驗時，將被測試者的頭部放置在本實用新型的線圈本體1中，將外部視覺圖像通過固定在凸臺13上的外置反射鏡反射并透過兩個視窗15到被測試者眼睛中，被測試者對應(yīng)的大腦功能區(qū)將得到視覺圖像刺激，從而產(chǎn)生相應(yīng)的功能磁共振信號，其過程如下如圖4所示，操作者操作磁共振成像系統(tǒng)主機20的掃描界面21發(fā)出狀態(tài)信號控制發(fā)射和接收狀態(tài)之間的切換。當(dāng)操作主機20的掃描界面21發(fā)出發(fā)射狀態(tài)控制信號時， 發(fā)射接收轉(zhuǎn)換開關(guān)22處于發(fā)射狀態(tài)，主機20通過操作掃描界面21對要產(chǎn)生的射頻脈沖的定時間隔、強度、波形和長度進行描述，進而控制脈沖序列發(fā)生器23產(chǎn)生所需要的射頻脈沖和與射頻脈沖相配合的X、1、ζ三個方向的梯度脈沖。脈沖序列發(fā)生器23將產(chǎn)生的梯度脈沖發(fā)送到梯度放大器對，梯度放大器M產(chǎn)生的梯度磁場作用于主磁場25對磁共振信號進行空間編碼，從而對被測試者頭部成像區(qū)域進行空間定位，操作主機20的掃描界面21 向被試定位系統(tǒng)沈發(fā)送指令并結(jié)合梯度磁場精確控制被測試者頭部具體的成像區(qū)域。同時，脈沖序列發(fā)生器23經(jīng)發(fā)射接收器27將射頻脈沖發(fā)射到射頻功率放大器觀進行信號放大，且通過發(fā)射接收轉(zhuǎn)換開關(guān)22將放大后的電信號發(fā)送到本實用新型上，經(jīng)本實用新型激發(fā)被測試者頭部組織內(nèi)的H質(zhì)子，使位于主磁場25中的H質(zhì)子發(fā)生磁共振，產(chǎn)生微弱的磁共振信號(高頻橫向凈磁場)。[0027]當(dāng)操作主機20的掃描界面21發(fā)出接收狀態(tài)控制信號時，發(fā)射接收轉(zhuǎn)換開關(guān)22處于接收狀態(tài)，受激核發(fā)出的微弱磁共振信號被本實用新型接收后轉(zhuǎn)換成電信號發(fā)送至前置放大器四，經(jīng)前置放大器四放大后的信號發(fā)送到發(fā)射接收器27中，經(jīng)相關(guān)電路進行2、3級放大、解調(diào)、濾波、數(shù)字化后發(fā)送到內(nèi)存30進而發(fā)送到陣列處理器31，陣列處理器31對得到的數(shù)據(jù)信息進行圖像重建，最后將重建后的圖像發(fā)送到存儲顯示單元，對被測試者頭部成像部位的圖像進行存儲顯示。[0028]上述實施例中，脈沖序列發(fā)生器23還可以從生理信號采集器32中接收被測試者的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可用于去除圖像的偽影。[0029]上述各實施例僅用于說明本實用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和電路的布線方式等都是可以有所變化的，凡是在本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本實用新型的保護范圍之外。
權(quán)利要求1.一種用于高場和超高場的多通道發(fā)射接收頭線圈，其特征在于它包括一兩端通透的線圈本體，所述線圈本體包括兩個平行間隔設(shè)置呈Ω型的支撐體，其中一所述支撐體的頂部設(shè)置有一放置外部反射鏡的凸臺，兩個所述支撐體之間設(shè)置一由偶數(shù)塊有機玻璃板拼成而成的外殼，每一所述有機玻璃板上設(shè)置有一相控陣表面回路，每一相鄰的兩個所述相控陣表面回路之間分別加入一個以上的去耦電容，對應(yīng)被測試者眼部位置在所述外殼的頂部對稱設(shè)置有兩個視窗。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于高場和超高場的多通道發(fā)射接收頭線圈，其特征在于每一個所述相控陣表面回路包括若干個固定電容和可調(diào)電容，在各相鄰的所述電容之間分別設(shè)置有一電感，構(gòu)成一串聯(lián)諧振回路，在所述串聯(lián)諧振回路中的一可調(diào)電容的一端通過另外一可調(diào)電容連接一并行發(fā)射接收射頻接口電路中的發(fā)射接收轉(zhuǎn)換開關(guān)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種用于高場和超高場的多通道發(fā)射接收頭線圈，其特征在于所述固定電容采用無磁耐高壓固定電容，所述可調(diào)電容采用無磁耐高壓可調(diào)電容，所述電感由印制電路板覆銅構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種用于高場和超高場的多通道發(fā)射接收頭線圈，其特征在于所述外殼頂部的兩個相鄰相控陣表面回路分別是在所述兩個視窗的邊框與有機玻璃板之間布線，其它的所述相控陣表面回路的布線位置都與此相同。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種用于高場和超高場的多通道發(fā)射接收頭線圈，其特征在于所述外殼的形狀為類橢圓形，所述外殼左右之間的距離為22 Mcm，上下之間的距離為24 26cm。
6.如權(quán)利要求4所述的一種用于高場和超高場的多通道發(fā)射接收頭線圈，其特征在于所述外殼的形狀為類橢圓形，所述外殼左右之間的距離為22 Mcm，上下之間的距離為 24 26cm。
7.如權(quán)利要求1或2或3或6所述的一種用于高場和超高場的多通道發(fā)射接收頭線圈，其特征在于所述并行發(fā)射接收射頻接口電路中設(shè)置有線性相移器。
8.如權(quán)利要求4所述的一種用于高場和超高場的多通道發(fā)射接收頭線圈，其特征在于所述并行發(fā)射接收射頻接口電路中設(shè)置有線性相移器。
9.如權(quán)利要求5所述的一種用于高場和超高場的多通道發(fā)射接收頭線圈，其特征在于所述并行發(fā)射接收射頻接口電路中設(shè)置有線性相移器。
專利摘要本實用新型涉及一種用于高場和超高場的多通道發(fā)射接收頭線圈，其特征在于它包括一兩端通透的線圈本體，線圈本體包括兩個平行間隔設(shè)置呈Ω型的支撐體，其中一支撐體的頂部設(shè)置有一放置外部反射鏡的凸臺，兩個支撐體之間設(shè)置一由偶數(shù)塊有機玻璃板拼成而成的外殼，每一有機玻璃板上設(shè)置有一相控陣表面回路，每一相鄰的兩個相控陣表面回路之間分別加入一個以上的去耦電容，對應(yīng)被測試者眼部位置在外殼的頂部對稱設(shè)置有兩個視窗。本實用新型可以廣泛應(yīng)用于各種磁共振高場成像系統(tǒng)的射頻發(fā)射與接收，尤其是超高場磁共振成像系統(tǒng)中。
文檔編號A61B5/055GK202235367SQ20112029966
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者卓彥, 左真濤, 李志光, 李艷霞, 燕新強, 薛蓉 申請人:中國科學(xué)院生物物理研究所