本發(fā)明涉及磁共振成像技術(shù)，尤其涉及磁共振成像系統(tǒng)中的射頻發(fā)射和接收技術(shù)，具體的說，本發(fā)明涉及用于磁共振成像系統(tǒng)的鳥籠線圈及其調(diào)諧方法。

背景技術(shù)：

磁共振成像技術(shù)已經(jīng)成為醫(yī)學臨床診斷和研究的重要工具之一，具有非侵入性、無電離、無輻射等特點，其中的射頻線圈是成像系統(tǒng)的一個重要元件，對成像質(zhì)量有著舉足輕重的作用，直接影響圖像信噪比。磁共振成像系統(tǒng)通過射頻發(fā)射線圈發(fā)射電磁波對人體組織進行激發(fā)，人體組織中產(chǎn)生共振信號，被射頻接收線圈接收，然后送入計算機系統(tǒng)進行成像。所以射頻發(fā)射線圈在磁共振成像系統(tǒng)中起著非常關(guān)鍵的作用。為了獲得高質(zhì)量的磁共振掃描圖像，要求射頻發(fā)射線圈產(chǎn)生的電磁場(簡稱b1場)有良好的均勻性。鳥籠線圈中心可以產(chǎn)生比較均勻的射頻電磁場，因此磁共振系統(tǒng)通常都采用鳥籠線圈作為發(fā)射線圈或者收發(fā)共用線圈。

如圖1所示，是現(xiàn)有技術(shù)中一種常規(guī)的鳥籠線圈，包括位置上相對設(shè)置的兩個平行的環(huán)形導(dǎo)體，在兩個環(huán)形導(dǎo)體之間采用多根線形導(dǎo)體連接，并在兩個環(huán)形導(dǎo)體上裝配多個電容。為了獲得均勻的射頻磁場，要求在工作狀態(tài)下鳥籠線圈內(nèi)的電流分布均勻，同時鳥籠線圈還必須諧振在磁共振頻率w0上。磁共振頻率w0也稱為拉莫爾頻率(lamor)，主要由磁共振成像系統(tǒng)中的靜態(tài)磁場強度b0決定。

w0＝γb0

γ是拉莫爾常數(shù)。

在圖1中，鳥籠線圈有上下兩個環(huán)形導(dǎo)體，兩個環(huán)形導(dǎo)體之間用了16條線形導(dǎo)體連接，兩個環(huán)形導(dǎo)體上分別串聯(lián)了16個電容，分別是：上環(huán)形導(dǎo)體的電容包括c1～c16，下環(huán)形導(dǎo)體的電容包括c17～c32，為了使該線圈能達到最佳的發(fā)射效果，得到最佳的均勻場，需要每個環(huán)形上的所有電容的值都盡可能一致，這樣可以讓線圈上的電流分布比較均勻，從而在線圈內(nèi)產(chǎn)生一個均勻的射頻電磁場b1。

在實際制造過程中，必須調(diào)整線圈的諧振點為拉莫爾頻率，通常通過調(diào)整線圈中串聯(lián)的電容值來改變線圈的諧振點。如果電容c1～c32全部采用固定值的電容，每一次調(diào)整電容值都需要同步的替換至少16個電容，制造過程的調(diào)試非常復(fù)雜，而且過多的焊接操作容易導(dǎo)致電路板或者電容受損。因此為了簡化制造過程，通常會使用電容值可調(diào)的電容。由于耐高壓的可調(diào)電容成本較高，如果每個線圈都采用16個或者32個可調(diào)電容，線圈成本將會非常高。如果只是在其中部分位置使用可調(diào)電容，會導(dǎo)致成品線圈諧振點的可調(diào)整的范圍非常小，而且調(diào)整后由于不同位置的電容值有差異，線圈電流分布變得不均勻，導(dǎo)致線圈內(nèi)的電磁場b1也變得不均勻。

產(chǎn)生靜態(tài)磁場強度b0的磁體一般采用電磁體或者永磁磁體，隨著磁共振成像技術(shù)的發(fā)展，人們期望更高的靜態(tài)磁場強度b0，這時候往往采用超導(dǎo)磁體。當磁體在屏蔽室內(nèi)安裝的時候，由于材料和場地環(huán)境的差異，導(dǎo)致所產(chǎn)生的靜態(tài)磁場強度b0也具有一定的差異，而且，線圈加工制造過程的誤差也會導(dǎo)致一定的差異。這就要求所有與該磁體配套的射頻線圈都需要相應(yīng)的調(diào)整諧振頻率，如上所述，現(xiàn)有鳥籠線圈的調(diào)諧過程復(fù)雜，給磁共振成像系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝人員增加了工作難度，往往使得鳥籠線圈的產(chǎn)品質(zhì)量具有加工廠商難以控制的隱患。

本發(fā)明改進了磁共振系統(tǒng)中通用的鳥籠線圈，具有宜于調(diào)諧的結(jié)構(gòu)，克服了上述缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種改進的用于磁共振成像系統(tǒng)的鳥籠線圈及其調(diào)試方法，具有線圈內(nèi)部電流分布均勻、調(diào)試方便的優(yōu)點，降低了現(xiàn)場安裝過程中的工作難度。

本發(fā)明公開了一種用于磁共振成像系統(tǒng)的鳥籠線圈，包括分布在柱形表面上的上環(huán)形導(dǎo)體、下環(huán)形導(dǎo)體以及連接在其間的多條線形導(dǎo)體；所述上環(huán)形導(dǎo)體和下環(huán)形導(dǎo)體中串聯(lián)有多個電容器；所述線形導(dǎo)體的全部或者其中有1段或者2段采用柔性可彎曲變形的柔性調(diào)諧線；當所述柔性調(diào)諧線彎曲變形時，所述上環(huán)形導(dǎo)體和下環(huán)形導(dǎo)體之間的距離改變，并改變所述鳥籠線圈的諧振頻率

在本發(fā)明的另一個實施例中，當所述線形導(dǎo)體的全部采用柔性可彎曲的所述柔性調(diào)諧線時，在所述柔性調(diào)諧線發(fā)生彎曲變形的位置鄰近所述上環(huán)形導(dǎo)體和/或下環(huán)形導(dǎo)體。

在本發(fā)明的實施例中，所述線形導(dǎo)體中有1段或者2段所述柔性調(diào)諧線時，每段所述柔性調(diào)諧線的長度小于所述線形導(dǎo)體的長度的三分之一當有1段所述柔性調(diào)諧線時，所述柔性調(diào)諧線在所述線形導(dǎo)體中的位置鄰近所述上環(huán)形導(dǎo)體或者下環(huán)形導(dǎo)體；當有2段所述柔性調(diào)諧線時，所述柔性調(diào)諧線在所述線形導(dǎo)體中的位置同時鄰近所述上環(huán)形導(dǎo)體和下環(huán)形導(dǎo)體。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述柔性調(diào)諧線被預(yù)先彎曲變形為類似字母“ω”的形狀。

在一個實施例中，還包括用于改變所述上環(huán)形導(dǎo)體或者下環(huán)形導(dǎo)體的位置的諧振點調(diào)節(jié)器。

在一個實施例中，所述諧振點調(diào)節(jié)器包括一個以上固定于所述上環(huán)形導(dǎo)體或者下環(huán)形導(dǎo)體上的滑塊，當均勻推拉每一個該滑塊時所述上環(huán)形導(dǎo)體或者下環(huán)形導(dǎo)體的位置改變。

所述柔性調(diào)諧線是采用fpc柔性電路板材料。

本發(fā)明還公開了一種用于上述任意一種用于磁共振成像系統(tǒng)的鳥籠線圈的調(diào)諧方法，包括如下步驟：通過改變?nèi)嵝哉{(diào)諧線的形狀改變所述上環(huán)形導(dǎo)體和下環(huán)形導(dǎo)體之間的距離，改變所述鳥籠線圈的諧振頻率。

在一個實施例中，改變所述上環(huán)形導(dǎo)體和下環(huán)形導(dǎo)體之間的距離的步驟包括：所述改變所述柔性調(diào)諧線的形狀改變所述上環(huán)形導(dǎo)體和下環(huán)形導(dǎo)體之間的距離的步驟包括：分別同等地推拉每一個固定連接于所述上環(huán)形導(dǎo)體或者所述下環(huán)形導(dǎo)體的所述滑塊。

本發(fā)明提供一種用于磁共振系統(tǒng)中的鳥籠線圈及其調(diào)試方法，將鳥籠線圈的環(huán)形導(dǎo)體設(shè)計為可以移動的調(diào)試環(huán)，通過改變調(diào)試環(huán)的位置來改變上下兩個圓環(huán)導(dǎo)體之間的距離，從而調(diào)整鳥籠線圈的諧振頻率。本發(fā)明的鳥籠線圈避免使用昂貴的可調(diào)電容器件來微調(diào)線圈諧振頻率，降低了鳥籠線圈的造價成本，并且調(diào)試容易使用方便；由于本發(fā)明同步調(diào)整整個鳥籠線圈的結(jié)構(gòu)，調(diào)諧范圍比較大；并且對線圈電流的分布沒有影響，線圈內(nèi)部的射頻磁場均勻性不受影響；本發(fā)明的機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以承受較高的電壓，具有較高的可靠性。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種常規(guī)的鳥籠線圈的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的鳥籠線圈的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3和圖4是本發(fā)明的一個實施例中的線圈調(diào)諧裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明一個實施例中諧振點調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6和圖7是分別對應(yīng)圖3和圖4所示的實施例中的線圈調(diào)諧裝置的諧振頻率曲線。

圖8是本發(fā)明一個實施例的線圈參數(shù)示意圖。

具體實施方式

磁共振系統(tǒng)通用的鳥籠線圈的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，這種常規(guī)的鳥籠線圈采用兩個平行的環(huán)形導(dǎo)體，在兩個環(huán)形導(dǎo)體之間采用多根線形導(dǎo)體連接，并在兩個環(huán)形導(dǎo)體上裝配多個電容。

本發(fā)明用柔性的線形導(dǎo)體完全取代傳統(tǒng)鳥籠線圈中的剛性的線形導(dǎo)體。即，在上下環(huán)形導(dǎo)體之間的線形導(dǎo)體是柔性可彎曲變形的，這樣上下環(huán)形導(dǎo)體之間的距離可以在核磁共振系統(tǒng)的安裝現(xiàn)場很方便的根據(jù)要求調(diào)整，從而改變鳥籠線圈的諧振點，適應(yīng)磁體的靜態(tài)磁場強度的要求。在一個實施例中，通過射頻發(fā)射線圈的包裝殼體限制柔性可彎曲變形的線形導(dǎo)體的形變發(fā)生在靠近上下環(huán)形導(dǎo)體的位置附近，這樣對該鳥籠線圈的射頻場b1的均勻性影響最小。

在另一個實施例中，鳥籠線圈的其中的一個環(huán)形與垂直的導(dǎo)體之間采用柔性的導(dǎo)線連接，該柔性的導(dǎo)線使得該環(huán)形導(dǎo)體可以沿著線形導(dǎo)體的伸展方向移動，通過這種移動來改變線圈的結(jié)構(gòu)從而改變線圈的諧振點，使得線圈可以諧振在磁共振系統(tǒng)的頻率上，在調(diào)整的過程中，整個環(huán)形導(dǎo)體平行地同時沿著相同的方向運動，因此對線圈的分布的改變是同步的，所以不會導(dǎo)致電流的不均勻變化，因此鳥籠線圈產(chǎn)生的射頻電磁場也是均勻的。

如圖2所示是本發(fā)明的鳥籠線圈的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。包括柱形的射頻發(fā)射線圈殼體011，上環(huán)形導(dǎo)體013和固定安裝在射頻發(fā)射線圈殼體011柱面上的下環(huán)形導(dǎo)體018，位于上下環(huán)形導(dǎo)體之間固定安裝在射頻發(fā)射線圈殼體011柱面上且平行于其軸線的多個線形導(dǎo)體017，分別與上環(huán)形導(dǎo)體013電連接、且與線性導(dǎo)體017電連接的柔性調(diào)諧線015，每一個線形導(dǎo)體017還分別電連接于下環(huán)形導(dǎo)體018，以及分別安裝在上下環(huán)形導(dǎo)體013和018中的電容016。射頻發(fā)射線圈殼體011上位于上環(huán)形導(dǎo)體上方的端面上開有多個調(diào)節(jié)孔012，通過該調(diào)節(jié)孔012可以操作諧振點調(diào)節(jié)器014，諧振點調(diào)節(jié)器014用于調(diào)節(jié)上環(huán)形導(dǎo)體013相對于下環(huán)形導(dǎo)體018的位置，當上環(huán)形導(dǎo)體013距離下環(huán)形導(dǎo)體018的位置最遠時，柔性調(diào)諧線015伸展延長，當上環(huán)形導(dǎo)體013距離下環(huán)形導(dǎo)體018的位置最近時，柔性調(diào)諧線015彎曲變短。

如圖2所示的鳥籠線圈，包括16條線形導(dǎo)體017，其中上環(huán)形導(dǎo)體013作為調(diào)節(jié)環(huán)，也就是說上環(huán)形導(dǎo)體013在射頻發(fā)射線圈殼體011上可以上下移動。通過柔性調(diào)諧線015將上環(huán)形導(dǎo)體013連接到線形導(dǎo)體017上，然后在上環(huán)形導(dǎo)體013上安裝了諧振點調(diào)節(jié)器014，這個諧振點調(diào)節(jié)器014包括可以推動或者拉動上環(huán)形導(dǎo)體013的滑塊。為了便于調(diào)節(jié)，在011射頻發(fā)射線圈殼體的端面上設(shè)計了4個調(diào)節(jié)孔012，生產(chǎn)或者安裝過程中可以將該產(chǎn)品安裝好后，用螺栓刀從調(diào)節(jié)孔012調(diào)節(jié)諧振點調(diào)節(jié)器014的滑塊即可，滑塊移動的范圍取決與螺栓的長度。

在本發(fā)明一個實施例中，柔性調(diào)諧線015的結(jié)構(gòu)不是僅僅應(yīng)用在單側(cè)的環(huán)形導(dǎo)體上，而是在上下兩側(cè)的環(huán)形導(dǎo)體中都采用這種結(jié)構(gòu)。即上環(huán)形導(dǎo)體013和下環(huán)形導(dǎo)體018同時作為調(diào)節(jié)環(huán)，從而加大諧振點的調(diào)節(jié)范圍，并且同樣配置多個諧振點調(diào)節(jié)器014。

本發(fā)明不僅可以應(yīng)用在上述的具有16條線形導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的鳥籠線圈上，對其它結(jié)構(gòu)的鳥籠線圈都適用。比如具有4條線形導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的鳥籠線圈，或者具有8條線形導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的鳥籠線圈等。

如圖3和圖4所示是本發(fā)明的一個實施例中的線圈調(diào)諧裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3和4中上環(huán)形導(dǎo)體013中串聯(lián)了電容016；上環(huán)形導(dǎo)體013與線形導(dǎo)體017之間有柔性調(diào)諧線015，諧振點調(diào)節(jié)器014固定連接殼體和上環(huán)形導(dǎo)體013，圖3中柔性調(diào)諧線015呈現(xiàn)伸展狀態(tài)，此時上環(huán)形導(dǎo)體013距離射頻發(fā)射線圈殼體011的端面最近，距離線性導(dǎo)體017的位置最遠，距離下環(huán)形導(dǎo)體018(圖中未示)也最遠；反之，圖4中柔性調(diào)諧線015彎曲變短，此時上環(huán)形導(dǎo)體013距離射頻發(fā)射線圈殼體011的端面最遠，距離線性導(dǎo)體017的位置最近，距離下環(huán)形導(dǎo)體018(圖中未示)也最近。

柔性調(diào)諧線015被預(yù)先設(shè)置成字母“ω”的形狀，其好處在于，當柔性調(diào)諧線被壓縮變短或者拉伸變長時，需要克服的彈力都比較小，調(diào)整后易于固定，從而使得調(diào)整了諧振頻率的鳥籠線圈性能穩(wěn)定。

圖5所示是本發(fā)明一個實施例中諧振點調(diào)節(jié)器014的結(jié)構(gòu)示意圖。射頻發(fā)射線圈殼體011的端面上有調(diào)節(jié)孔012，在調(diào)節(jié)孔012內(nèi)有調(diào)節(jié)螺栓0142，滑塊0141固定在上環(huán)形導(dǎo)體013上，調(diào)節(jié)螺栓0142可以推拉滑塊從而調(diào)整改變上環(huán)形導(dǎo)體的位置。

如圖6和圖7所示是分別對應(yīng)圖3和圖4所示的實施例中的線圈調(diào)諧裝置的諧振頻率曲線。圖中橫軸是頻率，縱軸是線圈的頻率響應(yīng)，圖中每格為5db。當諧振點調(diào)節(jié)器的狀態(tài)如圖3所示時，該實施例中的射頻發(fā)射線圈的諧振點位于63.73mhz，頻率響應(yīng)為22.454db。當諧振點調(diào)節(jié)器的狀態(tài)如圖4所示時，該實施例中的射頻發(fā)射線圈的諧振點位于63.95mhz，頻率響應(yīng)為22.692db。可見本發(fā)明的諧振點調(diào)節(jié)器使得該16線鳥籠型線圈在安裝現(xiàn)場具有了220khz的調(diào)節(jié)范圍。

如圖8所示是本發(fā)明的參數(shù)示意圖。在本發(fā)明的一個實施例中，射頻鳥籠發(fā)射線圈具有16根線形導(dǎo)體連接在上、下環(huán)形導(dǎo)體之間，該線圈高度740毫米，線圈直徑600毫米，上、下環(huán)形導(dǎo)體和線形導(dǎo)體采用寬度30毫米的銅箔，上、下環(huán)形導(dǎo)體中分別各串聯(lián)16組電容，每組采用兩個47pf電容。柔性調(diào)諧線采用fpc柔性電路板材料(flexibleprintedcircuit柔性印刷電路板簡稱fpc)，長度為30毫米，焊接前對柔性電路板預(yù)變形為字母“ω”的形狀，然后焊接在環(huán)形導(dǎo)體和線形導(dǎo)體之間。諧振點調(diào)節(jié)器的滑塊可調(diào)節(jié)范圍為20毫米，線圈的中心諧振點為63.86兆赫茲，諧振點的可調(diào)節(jié)范圍是正負100千赫茲。