專(zhuān)利名稱(chēng)：一種核磁共振成像系統(tǒng)及其使用的射頻接收線圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種核磁共振成像系統(tǒng)及其使用的射頻接收線圈，尤其涉及一種射頻接收線圈與輸出電纜在結(jié)構(gòu)上分離的核磁共振成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
核磁共振成像系統(tǒng)是根據(jù)核磁共振成像原理生成樣品的二維或者三維圖像的設(shè)備，在醫(yī)療診斷領(lǐng)域有著越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。常見(jiàn)的核磁共振系統(tǒng)一般包括產(chǎn)生靜態(tài)均勻磁場(chǎng)Btl的磁體，該靜態(tài)均勻磁體的范 圍足夠大，能夠覆蓋病人的身體的成像部位；射頻系統(tǒng)，包括用于激發(fā)樣品發(fā)生共振的射頻發(fā)射線圈，和用于接收樣品發(fā)出的共振信號(hào)的射頻接收線圈；梯度系統(tǒng)，用于在樣品空間產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)、便于成像編碼；以及計(jì)算機(jī)成像系統(tǒng)，用于處理射頻接收線圈收集的信號(hào)，產(chǎn)生便于醫(yī)生觀察的視覺(jué)圖像。核磁共振成像技術(shù)中，使用接收線圈來(lái)收集樣品受激發(fā)出的射頻信號(hào)，收集到的射頻信號(hào)被放大后用于樣品圖像重建。在醫(yī)用磁共振成像技術(shù)中，為了使掃描效果最好，能夠生成圖像信噪比高分辨率好的核磁共振圖像，在對(duì)不同掃描部位進(jìn)行掃描時(shí)分別使用不同的專(zhuān)用線圈，例如有體線圈、頸線圈等等。接收線圈的電氣結(jié)構(gòu)主要包括由導(dǎo)電材料做成的線圈體，和連接在線圈體中的諧振電容。在工作狀態(tài)下，接收線圈環(huán)繞著病人的被檢查的部位，并且工作于諧振頻率，其輸出阻抗與后端數(shù)據(jù)收集設(shè)備匹配。不同的接收線圈都必須能“諧振”于共振頻率，并且和后端的接收設(shè)備“匹配”，從而獲得最好的信噪比。如圖I所示是核磁共振系統(tǒng)的電磁結(jié)構(gòu)示意圖，在磁體Btl提供的靜態(tài)磁場(chǎng)Btl中，有梯度線圈Bg，在靜態(tài)磁場(chǎng)Btl和梯度線圈Bg提供的磁場(chǎng)環(huán)境中，射頻線圈激發(fā)和接收樣品發(fā)射的共振信號(hào)。計(jì)算機(jī)和電源系統(tǒng)通過(guò)匹配電纜接收射頻線圈收集的射頻信號(hào)。綜上所述可見(jiàn)，對(duì)于不同的患者、同一個(gè)患者不同的身體部位，有時(shí)候需要換用不同尺寸的接收線圈，也就是說(shuō)，接收線圈是核磁共振系統(tǒng)中需要經(jīng)常拆卸的部分，所以其接插件部分的設(shè)計(jì)非常重要?，F(xiàn)有技術(shù)中，接收線圈通常都連著一根射頻電纜，該射頻電纜再連接后端數(shù)據(jù)接收設(shè)備，用于引出射頻信號(hào)。射頻電纜通常比較粗重，插拔比較麻煩，使用不便，增加了設(shè)備使用人員的工作難度。實(shí)踐表明，現(xiàn)有接收線圈在使用中容易損壞的部分往往是插頭插座、電纜部分。經(jīng)常需要維修的也是這些部分。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種核磁共振成像系統(tǒng)及其使用的射頻接收線圈，在不改變線圈電路性能的前提下，對(duì)線圈部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兓?，在更換射頻線圈的時(shí)候不需要插拔射頻電纜。本發(fā)明公開(kāi)了一種核磁共振成像系統(tǒng)，包括磁體，梯度系統(tǒng)，射頻系統(tǒng)，病床，以及計(jì)算機(jī)成像和電源系統(tǒng)；
所述磁體，用于產(chǎn)生靜態(tài)均勻磁場(chǎng)Btl ；
所述梯度系統(tǒng)，工作于靜態(tài)均勻磁場(chǎng)Btl中,用于在樣品空間產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)Bg ；
所述射頻系統(tǒng)，包括用于激發(fā)樣品發(fā)生共振的射頻發(fā)射線圈，和用于接收樣品發(fā)出的共振信號(hào)的射頻接收線圈；所述射頻發(fā)射線圈和射頻接收線圈工作于靜態(tài)均勻磁場(chǎng)Btl和梯度磁場(chǎng)Bg的環(huán)境中；
所述計(jì)算機(jī)成像和電源系統(tǒng)，用于為本系統(tǒng)提供各種規(guī)格的電源，以及處理射頻接收線圈收集的信號(hào)，進(jìn)行圖像處理；
所述病床，用于承載進(jìn)出所述磁體的樣品，和所述射頻接收線圈和/或射頻發(fā)射線圈；所述射頻接收線圈進(jìn)一步包括可以相互分離的線圈本體部分和線圈導(dǎo)出部分；所述線圈導(dǎo)出部分連接射頻電纜；所述線圈本體部分和線圈導(dǎo)出部分之間通過(guò)電感耦合，與所述線圈本體部分之間通過(guò)射頻電纜傳送射頻信號(hào)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，核磁共振系統(tǒng)中所述線圈導(dǎo)出部分固定安裝于所述病床的下面，所述線圈本體部分可拆卸地安裝于所述病床的上面，并且與所述線圈導(dǎo)出部分的位置匹配實(shí)現(xiàn)電感耦合。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，核磁共振系統(tǒng)的一個(gè)所述線圈導(dǎo)出部分匹配一個(gè)以上的不同的所述線圈本體部分。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，核磁共振系統(tǒng)的所述線圈本體部分通過(guò)定位銷(xiāo)固定于所述病床的上面。本發(fā)明還公開(kāi)了一種核磁共振成像系統(tǒng)使用的射頻接收線圈，包括通過(guò)電感耦合傳送射頻信號(hào)的可分離的線圈本體部分和線圈導(dǎo)出部分；所述線圈導(dǎo)出部分連接射頻電纜傳送射頻信號(hào)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述線圈導(dǎo)出部分中包括次耦合線圈，所述線圈本體部分中包括主耦合線圈；所述主耦合線圈和次耦合線圈分別繞制于不同的線圈骨架上；所述主耦合線圈和次耦合線圈的骨架之間的相互位置可以改變，用于調(diào)節(jié)耦合強(qiáng)度。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述主耦合線圈的線圈骨架包括兩個(gè)相互套接在一起的中空的同軸圓柱，其中，內(nèi)圓柱的一端固定在本接收線圈的PCB板上，外圓柱與內(nèi)圓柱的相對(duì)位置可以改變，并且通過(guò)定位銷(xiāo)固定在一起。本發(fā)明公開(kāi)的核磁共振成像系統(tǒng)及其使用的射頻接收線圈，由于采用電感方式引出射頻信號(hào)，所以在核磁共振成像系統(tǒng)中更換接收線圈時(shí)，拆卸線圈不需要插拔射頻電纜，操作簡(jiǎn)便，可靠性高，方便了操作人員，節(jié)省了線圈的制造成本和維護(hù)使用成本。


圖I是核磁共振系統(tǒng)的電磁結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是常規(guī)的射頻接收線圈的電路原理圖。圖3是本發(fā)明的接收線圈結(jié)構(gòu)的電路原理圖。圖4是核磁共振系統(tǒng)中各部分關(guān)系的示意圖。圖5是本發(fā)明的實(shí)施例的頭線圈外形結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明的實(shí)施例的主耦合線圈的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明的實(shí)施例的主耦合線圈的骨架結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明的實(shí)施例的次耦合線圈的工裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本發(fā)明的實(shí)施例的次耦合線圈的骨架和安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在磁共振成像系統(tǒng)的工作過(guò)程中，需要使用接收線圈對(duì)磁共振信號(hào)進(jìn)行采集，線圈采集到信號(hào)后，需要傳輸?shù)接?jì)算機(jī)成像系統(tǒng)進(jìn)行處理才能得到圖像，所以線圈還必須調(diào)整到與后端成像系統(tǒng)最佳的匹配狀態(tài)，以保證傳輸時(shí)信號(hào)衰減最小，如果線圈不匹配，傳輸信號(hào)就會(huì)有損失，自然不能得到最佳的圖像。核磁共振成像系統(tǒng)通常采用一個(gè)可以自由進(jìn)出磁體的病床來(lái)承載需要做檢查的病人，射頻發(fā)射線圈和射頻接收線圈往往需要固定在病人身體的檢查部位。線圈往往就固定在病床上，病床上有插座，與線圈的電纜相配合。在病床的下面，各種前端設(shè)備的輸出電纜集成在一起，連接到計(jì)算機(jī)成像系統(tǒng)。本發(fā)明的目的就是要在保證線圈匹配電路的基礎(chǔ)上，對(duì)線圈部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兓?，使之不用拖著一根電纜，而是直接固定在病床上的適當(dāng)位置。如圖2所示為常規(guī)的射頻接收線圈的電路原理圖，接收線圈的電路參數(shù)通?？梢缘刃殡姼蠰I、電感L2和L3，以及連接在線圈中的調(diào)諧電容C1、C2和C3。如圖2可見(jiàn)，電感L1、L2和L3以及電容Cl首尾相連，相互串聯(lián)；電容C2和C3分別連接在電容Cl的兩端。 電路中的電感L1、L2和L3以及電容C1、C2和C3共同作用，在工作頻率上將線圈調(diào)整到最佳的傳輸匹配狀態(tài)(通常為50歐姆)。與射頻接收線圈的輸出阻抗相匹配的射頻電纜連接在電容C2和C3的另一端，把射頻接收線圈收集的核磁共振信號(hào)傳遞到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，用于圖像重建。如圖3所示是本發(fā)明的射頻接收線圈的電路原理圖，接收線圈的電路參數(shù)等效為電感L21、電感L22和L23，連接在線圈中的調(diào)諧電容C21，以及與電感L21相互耦合的電感LO0電感LO的兩端連接了射頻電纜，把射頻接收線圈收集的核磁共振信號(hào)傳遞到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，用于圖像重建。圖3中的電感L21和電感LO的相互關(guān)系相當(dāng)于高頻變壓器，變換了射頻接收線圈的交流電壓、電流和阻抗。一般的說(shuō)，部分變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成，線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈，其余的繞組叫次級(jí)線圈。圖3中的電感L21相當(dāng)于變壓器中的初級(jí)線圈，電感LO相當(dāng)于變壓器中的次級(jí)線圈。當(dāng)電感L21中通有交流電時(shí)，次級(jí)線圈中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈LO中感應(yīng)出電壓(或電流)。一般而言，變壓器的次級(jí)輸出電壓隨工作頻率變化，如果變壓器在中間頻率的輸出電壓為UO，當(dāng)輸出電壓(輸入電壓保持不變)下降到O. 707U0時(shí)的頻率范圍，稱(chēng)為變壓器的通頻帶B。圖3中電感L21和電感LO組成的變壓器的通頻帶的中心頻率是磁共振頻率f0。一般而言，在變壓器的初、次級(jí)接入適當(dāng)?shù)淖杩箷r(shí)，使變壓器的初級(jí)阻抗Ro、次級(jí)阻抗Ri匹配，則Ro和Ri的比值稱(chēng)為初、次級(jí)阻抗比。在阻抗匹配的情況下，變壓器工作在最佳狀態(tài)，傳輸效率最高。圖3中的次級(jí)阻抗Ri還與射頻電纜相匹配。本發(fā)明的射頻接收線圈，通過(guò)次級(jí)線圈LO導(dǎo)出射頻信號(hào)，可以分成兩個(gè)相互分離的部分一部分是線圈本體，包括線圈的導(dǎo)體和接入導(dǎo)體之間的調(diào)諧電容；另一部分是線圈導(dǎo)出部分，包括次級(jí)線圈LO和射頻電纜。線圈本體和線圈導(dǎo)出部分分別獨(dú)立封裝。線圈的導(dǎo)出部分直接固定在核磁共振系統(tǒng)的病床下面，在工作狀態(tài)下，射頻接收線圈的本體固定在病床上，與線圈的導(dǎo)出部分的安裝位置在病床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上安排在相互匹配的位置，離得很近，從而保證射頻接收線圈的本體和導(dǎo)出部分之間的變壓器的阻抗匹配。在醫(yī)用磁共振成像技術(shù)中，對(duì)不同掃描部位進(jìn)行掃描分別使用不同的專(zhuān)用線圈，例如有體線圈、頸線圈等等。由于不同患者身體結(jié)構(gòu)的差異，為了使掃描效果最好，即使是同樣的掃描部位，要達(dá)到線圈與掃描部位的尺寸相匹配，通過(guò)最佳的樣品的尺寸占線圈內(nèi)空間的比例，獲得最佳的圖像信噪比，也需要使用不同尺寸的線圈，生產(chǎn)和使用的成本比較高。幾乎每次成像，系統(tǒng)操作人員都需要更換射頻線圈，拖著一個(gè)笨重的射頻電纜的線圈，從病床上搬上搬下很不方便。射頻電纜需要通過(guò)接插件連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，接插件反復(fù)插拔后，可靠性也下降了，維修率比較高。本發(fā)明由于射頻接收線圈的信號(hào)導(dǎo)出電纜連接在線圈的導(dǎo)出部分上，更換射頻線圈的時(shí)候只需要更換線圈本體，不帶射頻電纜的線圈本體分量輕，在病床上安裝方便。本發(fā)明的這種分成線圈本體和線圈導(dǎo)出部分的射頻接收線圈，不同規(guī)格的線圈可以共用線圈的導(dǎo)出部分。例如頭線圈和頸線圈的線圈本體，共用同一個(gè)線圈導(dǎo)出部分，節(jié)約了成本，而且極大的方便了核磁共振系統(tǒng)的使用。如圖4所示是核磁共振系統(tǒng)中各部分關(guān)系的示意圖，圖中發(fā)射線圈10 位于梯度線圈(圖中未標(biāo)出)內(nèi)部，接收線圈20距離患者30最近，患者30躺在病床40上。當(dāng)前病床40的位置是在磁體(圖中未標(biāo)出)中央。如圖5所示是本發(fā)明的實(shí)施例的頭線圈外形圖。線圈的底部近似于平板，線圈的主體近似于圓筒狀，需要成像的樣品位于線圈主體近似中心位置。當(dāng)線圈在工作狀態(tài)，其底部固定在病床上，線圈的底部的主耦合線圈貼近病床的表面，從而使得位于線圈底部的主耦合線圈貼近固定于病床下面的次耦合線圈，主耦合線圈和次耦合線圈相互感應(yīng)，把線圈收集的信號(hào)傳送出去。本發(fā)明的實(shí)施例的線圈中使用的PCB板安裝于線圈的底部，在PCB板上通過(guò)電容電感分別調(diào)諧上述頭線圈的各個(gè)通道，并使得各個(gè)不同的通道相互隔離，同時(shí)工作在諧振頻率上。一般的，核磁共振接收線圈往往采用正交線圈，包括2個(gè)通道，就是包括磁場(chǎng)方向相互正交的兩個(gè)線圈，這兩個(gè)正交的線圈一般一個(gè)采用螺線管形，一個(gè)采用馬鞍形。也有3通道，四通道的線圈。如圖5中所示的頭線圈，包括螺線管線圈和馬鞍形線圈。圖6是本發(fā)明的實(shí)施例的主耦合線圈的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。在頭線圈中包括2個(gè)主耦合線圈2031和2033，其中主耦合線圈2031用于螺線管形線圈的信號(hào)輸出，和主耦合線圈2033用于馬鞍形線圈的信號(hào)輸出。耦合線圈骨架分別被直立的固定在線圈底面。如圖7所示，主耦合線圈的骨架包括2個(gè)相互套接的中空柱體，中間的小柱體用于把主耦合線圈固定在頭線圈上，外面的大柱體用于繞制耦合線圈，并固定在中間的小的柱體上，并且大小柱體的相互位置可以調(diào)整。調(diào)整合適后可以固定。如圖7中所示，4043繞線槽是主耦合線圈的繞線位置，4041定位銷(xiāo)用于固定主耦合線圈中大小圓柱的相對(duì)位置的。如圖8所示是本發(fā)明的實(shí)施例的次耦合線圈的工裝結(jié)構(gòu)示意圖，這個(gè)工裝相當(dāng)于病床的一部分，頭線圈即對(duì)應(yīng)固定在病床上的這個(gè)部分。圖8的左邊是工裝的正面示意圖，圖9的右邊是工裝的側(cè)面示意圖。通過(guò)中心的定位裝置4051，線圈可以緊貼在工裝的正面，從而主耦合線圈與次耦合線圈也貼近在一起。定位裝置4051可以是一個(gè)定位孔。工裝上有4個(gè)次耦合線圈4055，每個(gè)次耦合線圈4055都有一根電纜4053。也就是說(shuō)，工裝中共有4個(gè)通道，可以分別與線圈的4個(gè)通道相互耦合。每一個(gè)通道都會(huì)安裝電纜，將射頻信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)成像。
如圖9所示是本發(fā)明的實(shí)施例的次耦合線圈的骨架和安裝結(jié)構(gòu)示意圖。次耦合線圈的骨架通過(guò)圖8所示的工裝固定連接在病床的下面，次耦合線圈4055采用漆包線繞制在骨架上，骨架的下部結(jié)構(gòu)如碗型，線圈的尾端和調(diào)諧電容4059位于“碗”內(nèi)。用于引出信號(hào)的電纜4053也從“碗”里連接出來(lái)。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種核磁共振成像系統(tǒng)，包括磁體，梯度系統(tǒng)，射頻系統(tǒng)，病床，以及計(jì)算機(jī)成像和電源系統(tǒng)； 所述磁體，用于產(chǎn)生靜態(tài)均勻磁場(chǎng)Btl ； 所述梯度系統(tǒng)，工作于靜態(tài)均勻磁場(chǎng)Btl中,用于在樣品空間產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)Bg ； 所述射頻系統(tǒng)，包括用于激發(fā)樣品發(fā)生共振的射頻發(fā)射線圈，和用于接收樣品發(fā)出的共振信號(hào)的射頻接收線圈；所述射頻發(fā)射線圈和射頻接收線圈工作于靜態(tài)均勻磁場(chǎng)Btl和梯度磁場(chǎng)Bg的環(huán)境中； 所述計(jì)算機(jī)成像和電源系統(tǒng)，用于為本系統(tǒng)提供各種規(guī)格的電源，以及處理射頻接收線圈收集的信號(hào)，進(jìn)行圖像處理； 所述病床，用于承載進(jìn)出所述磁體的樣品，和所述射頻接收線圈和/或射頻發(fā)射線圈； 其特征在于所述射頻接收線圈進(jìn)一步包括可以相互分離的線圈本體部分和線圈導(dǎo)出部分；所述線圈導(dǎo)出部分連接射頻電纜；所述線圈本體部分和線圈導(dǎo)出部分之間具有電感耦合作用，把來(lái)自于線圈本體部分的射頻信號(hào)通過(guò)射頻電纜傳送到所述計(jì)算機(jī)成像和電源系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求I所述的核磁共振系統(tǒng)，其特征在于，所述線圈導(dǎo)出部分固定安裝于所述病床的下面，所述線圈本體部分可拆卸地安裝于所述病床的上面，并且與所述線圈導(dǎo)出部分的位置匹配實(shí)現(xiàn)電感耦合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核磁共振系統(tǒng)，其特征在于，一個(gè)所述線圈導(dǎo)出部分匹配一個(gè)以上的不同的所述線圈本體部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的核磁共振系統(tǒng)，其特征在于，所述線圈本體部分通過(guò)定位銷(xiāo)固定于所述病床的上面。
5.一種核磁共振成像系統(tǒng)使用的射頻接收線圈，其特征在于，包括通過(guò)電感耦合傳送射頻信號(hào)的可分離的線圈本體部分和線圈導(dǎo)出部分，所述線圈導(dǎo)出部分連接射頻電纜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的射頻接收線圈，其特征在于，所述線圈導(dǎo)出部分固定安裝于本核磁共振成像系統(tǒng)的病床的下面，所述線圈本體部分可拆卸地安裝于該病床的上面，并且與所述線圈導(dǎo)出部分的位置匹配實(shí)現(xiàn)電磁耦合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的射頻接收線圈，其特征在于，所述線圈導(dǎo)出部分中包括次耦合線圈，所述線圈本體部分中包括主耦合線圈；所述主耦合線圈和次耦合線圈分別繞制于不同的線圈骨架上；所述主耦合線圈和次耦合線圈的骨架之間的相互位置可以改變，用于調(diào)節(jié)耦合強(qiáng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的射頻接收線圈，其特征在于，所述主耦合線圈的線圈骨架包括兩個(gè)相互套接在一起的中空的同軸圓柱，其中，內(nèi)圓柱的一端固定在本接收線圈的PCB板上，外圓柱與內(nèi)圓柱的相對(duì)位置可以改變，并且通過(guò)定位銷(xiāo)固定在一起。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種核磁共振成像系統(tǒng)及其使用的射頻接收線圈，包括通過(guò)電感耦合實(shí)現(xiàn)電磁連接的可分離的線圈本體部分和線圈導(dǎo)出部分；所述線圈導(dǎo)出部分連接射頻電纜，把所述線圈本體部分收集的射頻信號(hào)通過(guò)射頻電纜傳送出去。本發(fā)明公開(kāi)的核磁共振成像系統(tǒng)及其使用的射頻接收線圈，由于采用電感方式引出射頻信號(hào)，所以接收線圈拆卸時(shí)不收射頻電纜的影響，接插簡(jiǎn)便，可靠性高，方便了操作人員，節(jié)省了線圈的制造成本和使用成本。
文檔編號(hào)A61B5/055GK102860826SQ201110190389
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者維切斯拉夫.雅克漢吉爾斯基, 埃德加諾林, 張弘 申請(qǐng)人:Az科技實(shí)業(yè)有限公司, 深圳市特深電氣有限公司