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垂直場磁共振成像系統(tǒng)射頻發(fā)射線圈的制作方法

文檔序號:1105593閱讀:399來源:國知局
專利名稱:垂直場磁共振成像系統(tǒng)射頻發(fā)射線圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種磁共振成像設(shè)備,特別是關(guān)于一種磁共振成像射頻線圈。
背景技術(shù)
磁共振成像(MRI)是利用空間編碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)的,是對反映物體內(nèi)部物質(zhì)時(shí)空的核磁共振信號實(shí)現(xiàn)可視化的技術(shù)。把人體放置在一個(gè)穩(wěn)定的磁場中,然后加上一個(gè)梯度磁場,再用適當(dāng)?shù)纳漕l(RF)場作用于被成像人體,探測和人體相互作用之后攜帶了人體信息的電磁波就可以顯示物體內(nèi)部的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)的信息,以影像的方式顯示,用于人體科學(xué)研究和人的疾病診療。
射頻線圈在MRI系統(tǒng)中的作用是用來產(chǎn)生激勵(lì)被成像物體(以下簡稱樣品)的RF電磁場,以及接收樣品發(fā)射的、攜帶樣品特定信息的磁共振信號。因此,RF線圈具有發(fā)射和接受兩種功能。為了避免既做發(fā)射線圈又做接受線圈引起的干擾,現(xiàn)代MRI系統(tǒng)中常常把發(fā)射線圈和接受線圈獨(dú)立出來,中間通過一個(gè)隔離開關(guān)把發(fā)射和接受的RF信號隔開。因此,射頻線圈可劃分為發(fā)射線圈與接收線圈。
MRI系統(tǒng)中產(chǎn)生主磁場的磁體的結(jié)構(gòu)目前主要分為產(chǎn)生水平方向場的超導(dǎo)磁體和產(chǎn)生垂直方向場的永磁體。主磁場處于垂直方向的MRI系統(tǒng),常用的主發(fā)射線圈是平板型線圈,就是在靠近極板的位置放置多個(gè)導(dǎo)體組,來實(shí)現(xiàn)垂直于主磁場的RF場。
相關(guān)專利包括美國專利5467017,中國專利申請?zhí)?2156429.9、中國專利申請?zhí)?0120084.4。它們結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)為需要分別調(diào)節(jié)每個(gè)線圈組的電流分布以達(dá)到所需的垂直于主磁場的RF場;同時(shí)還需要對每個(gè)線圈組進(jìn)行頻率調(diào)節(jié);第三在實(shí)施上述調(diào)節(jié)時(shí)線圈組會相互影響;第四如果用屏蔽層來解決電流的回路問題,會造成線圈的效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題,本實(shí)用新型的目的是提供一種適合主磁場為垂直磁場的MRI系統(tǒng)使用的平面型射頻發(fā)射線圈,其電流隨結(jié)構(gòu)而規(guī)律分配,在場的均勻性、調(diào)諧以及效率方面有較大的優(yōu)點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種垂直場磁共振成像系統(tǒng)射頻發(fā)射線圈,其特征在于包括梯形結(jié)構(gòu)單元,所述梯形結(jié)構(gòu)單元包括由導(dǎo)體組成的兩個(gè)邊、多個(gè)橫梁以及若干等值電容,所述各橫梁的兩端分別連接所述的兩個(gè)邊,所述各電容分別分布在所述各橫檔上。
一種垂直場磁共振成像系統(tǒng)射頻發(fā)射線圈,其特征在于包括梯形結(jié)構(gòu)單元,所述梯形結(jié)構(gòu)單元包括由導(dǎo)體組成的兩個(gè)邊、多個(gè)橫梁以及若干等值電容,所述各橫梁的兩端分別連接所述的兩個(gè)邊,所述各電容分別分布在所述兩個(gè)邊在橫檔之間的位置上。
一種垂直場磁共振成像系統(tǒng)射頻發(fā)射線圈,其特征在于包括梯形結(jié)構(gòu)單元,所述梯形結(jié)構(gòu)單元包括由導(dǎo)體組成的兩個(gè)邊、多個(gè)橫梁以及若干等值電容,所述各橫梁的兩端分別連接所述的兩個(gè)邊,所述各電容分別分布在各橫檔上和所述兩個(gè)邊在橫檔之間的位置上。
在上述三種技術(shù)方案下,本實(shí)用新型均可以設(shè)有一個(gè)射頻線圈組,所述射頻線圈組包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同、相位相差180度的所述梯形結(jié)構(gòu)單元,所述兩梯形結(jié)構(gòu)單元分別設(shè)置在垂直場磁共振成像系統(tǒng)的兩個(gè)磁極面附近。
本實(shí)用新型也可以設(shè)有兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的射頻線圈組,所述各射頻線圈組均包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同、相位相差180度的所述梯形結(jié)構(gòu)單元,其中一個(gè)射頻線圈組的兩梯形結(jié)構(gòu)單元分別設(shè)置在垂直場磁共振成像系統(tǒng)的兩個(gè)磁極面附近,另一個(gè)射頻線圈組的位置是前一個(gè)射頻線圈組繞垂直場磁共振成像系統(tǒng)的兩個(gè)極板中心連線旋轉(zhuǎn)90度的位置。
在上述各技術(shù)方案中,位于橫檔上的電容可以等值串連分布。
本發(fā)明由于采取以上設(shè)計(jì),其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、這種梯形結(jié)構(gòu)單元在模式1情況下,邊中電流以一個(gè)駐波的形式存在,所以各橫檔電流是對駐波電流采樣,呈規(guī)則的正弦分布,不需要分別調(diào)節(jié);2、組成線圈的電容和電感值相同,所以線圈共振頻率的調(diào)諧簡單方便;3、由于線圈結(jié)構(gòu)規(guī)律,互感計(jì)算比較精確,能較好解決結(jié)構(gòu)間的相互影響問題;4、自身電流回路,不需要通過屏蔽層來解決電流回路問題,所以線圈的效率相應(yīng)提高。


圖1是本實(shí)用新型所使用的一種梯形結(jié)構(gòu)單元的示意圖;圖2是圖1所示的梯形結(jié)構(gòu)單元產(chǎn)生射頻磁場的示意圖;圖3是本實(shí)用新型一種射頻線圈組的示意圖;圖4是本實(shí)用新型所使用的梯形結(jié)構(gòu)單元第二種形式的示意圖;圖5是本實(shí)用新型所使用的梯形結(jié)構(gòu)單元第三種形式的示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1,本實(shí)用新型提供了一種MRI RF發(fā)射線圈,其包括金屬導(dǎo)線和電容組成的梯形結(jié)構(gòu)單元,上下兩個(gè)平行的部分稱為邊,連接上下邊的多個(gè)結(jié)構(gòu)稱為橫檔(一般大于4),等值電容元件可以按圖1的形式安排。
對圖1所示的結(jié)構(gòu)運(yùn)用Kirchhoff定理,可以算出網(wǎng)格數(shù)為N的結(jié)構(gòu)具有N個(gè)頻率(模式),頻率的表達(dá)式為ω=[C(L橫檔+L邊/2sin2(nmodeπ/N))-1/2其中ω為角頻率,C為電容值,L橫檔為梯形結(jié)構(gòu)單元橫檔的自感。L邊為邊被橫檔所分割節(jié)段的自感,N為梯形結(jié)構(gòu)單元的網(wǎng)格數(shù),nmode為第N個(gè)模式。
用Biot-Savart定理,可以證明,模式1具有如圖2所示的射頻場。
為了產(chǎn)生均勻的射頻磁場,如圖3所示,在磁體上下極板安置結(jié)構(gòu)相同,信號相位相差180度的上述梯形結(jié)構(gòu)單元,形成發(fā)射線圈組,就可以在極板間產(chǎn)生垂直與主磁場的均勻的射頻磁場。還可以通過把上述的相位相差180度的線圈組繞主磁體兩個(gè)極板中心連線旋轉(zhuǎn)90度,形成另一個(gè)發(fā)射線圈組,兩個(gè)線圈組組合在一起,形成正交線圈,在極板間形成正交分布的射頻場,使得射頻的發(fā)射效率提高1.4倍。
如圖3所示,本實(shí)用新型包括如圖1所示的梯形結(jié)構(gòu)單元1,結(jié)構(gòu)單元2,同軸電纜3和4,功分器5,以及射頻放大器6。對于梯形結(jié)構(gòu)單元1和2,電容基本等間隔分布在兩個(gè)邊上,六個(gè)橫檔基本均勻連接在兩個(gè)邊上,同軸電纜3和4通過電容耦合把梯形結(jié)構(gòu)連接到功分器5,功分器通過電纜6連接到射頻放大裝置。
為了提高射頻發(fā)射的效率,還可以通過把圖3所示的線圈組繞兩個(gè)極板中心連線旋轉(zhuǎn)90度,形成另一個(gè)線圈組,兩個(gè)線圈組組合在一起,在極板間形成正交分布的射頻場,使得射頻的發(fā)射效率提高1.4倍。
本發(fā)明的梯形結(jié)構(gòu)單元還可以是如圖4和圖5所示的形式。其中對于圖4和圖5橫檔中的電容,為了增加射頻場的均勻度,可以用等值的幾個(gè)串連電容來代替。
本發(fā)明的梯形結(jié)構(gòu)單元橫檔一般大于4,根據(jù)需要可以優(yōu)化成其它數(shù)量。
綜上所述,本實(shí)用新型的射頻線圈是適合垂直磁場使用的平面型射頻發(fā)射線圈,其電流隨結(jié)構(gòu)而規(guī)律分配,在場的均勻性、調(diào)諧以及效率方面有較大的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種垂直場磁共振成像系統(tǒng)射頻發(fā)射線圈,其特征在于包括梯形結(jié)構(gòu)單元,所述梯形結(jié)構(gòu)單元包括由導(dǎo)體組成的兩個(gè)邊、多個(gè)橫梁以及若干等值電容,所述各橫梁的兩端分別連接所述的兩個(gè)邊,所述各電容分別分布在所述各橫檔上。
2.如權(quán)利要求1所述的垂直場磁共振成像系統(tǒng)射頻發(fā)射線圈,其特征在于設(shè)有一個(gè)射頻線圈組,所述射頻線圈組包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同、相位相差180度的所述梯形結(jié)構(gòu)單元,所述兩梯形結(jié)構(gòu)單元分別設(shè)置在垂直場磁共振成像系統(tǒng)的兩個(gè)磁極面附近。
3.如權(quán)利要求1所述的垂直場磁共振成像系統(tǒng)射頻發(fā)射線圈,其特征在于設(shè)有兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的射頻線圈組,所述各射頻線圈組均包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同、相位相差180度的所述梯形結(jié)構(gòu)單元,其中一個(gè)射頻線圈組的兩梯形結(jié)構(gòu)單元分別設(shè)置在垂直場磁共振成像系統(tǒng)的兩個(gè)磁極面附近,另一個(gè)射頻線圈組的位置是前一個(gè)射頻線圈組繞垂直場磁共振成像系統(tǒng)的兩個(gè)極板中心連線旋轉(zhuǎn)90度的位置。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的垂直場磁共振成像系統(tǒng)射頻發(fā)射線圈,其特征在于所述位于橫檔上的電容等值串連分布。
5.一種垂直場磁共振成像系統(tǒng)射頻發(fā)射線圈,其特征在于包括梯形結(jié)構(gòu)單元,所述梯形結(jié)構(gòu)單元包括由導(dǎo)體組成的兩個(gè)邊、多個(gè)橫梁以及若干等值電容,所述各橫梁的兩端分別連接所述的兩個(gè)邊,所述各電容分別分布在所述兩個(gè)邊在橫檔之間的位置上。
6.如權(quán)利要求5所述的垂直場磁共振成像系統(tǒng)射頻發(fā)射線圈,其特征在于設(shè)有一個(gè)射頻線圈組,所述射頻線圈組包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同、相位相差180度的所述梯形結(jié)構(gòu)單元,所述兩梯形結(jié)構(gòu)單元分別設(shè)置在垂直場磁共振成像系統(tǒng)的兩個(gè)磁極面附近。
7.如權(quán)利要求5所述的垂直場磁共振成像系統(tǒng)射頻發(fā)射線圈,其特征在于設(shè)有兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的射頻線圈組,所述各射頻線圈組均包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同、相位相差180度的所述梯形結(jié)構(gòu)單元,其中一個(gè)射頻線圈組的兩梯形結(jié)構(gòu)單元分別設(shè)置在垂直場磁共振成像系統(tǒng)的兩個(gè)磁極面附近,另一個(gè)射頻線圈組的位置是前一個(gè)射頻線圈組繞垂直場磁共振成像系統(tǒng)的兩個(gè)極板中心連線旋轉(zhuǎn)90度的位置。
8.一種垂直場磁共振成像系統(tǒng)射頻發(fā)射線圈,其特征在于包括梯形結(jié)構(gòu)單元,所述梯形結(jié)構(gòu)單元包括由導(dǎo)體組成的兩個(gè)邊、多個(gè)橫梁以及若干等值電容,所述各橫梁的兩端分別連接所述的兩個(gè)邊,所述各電容分別分布在各橫檔上和所述兩個(gè)邊在橫檔之間的位置上。
9.如權(quán)利要求8所述的垂直場磁共振成像系統(tǒng)射頻發(fā)射線圈,其特征在于設(shè)有一個(gè)射頻線圈組,所述射頻線圈組包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同、相位相差180度的所述梯形結(jié)構(gòu)單元,所述兩梯形結(jié)構(gòu)單元分別設(shè)置在垂直場磁共振成像系統(tǒng)的兩個(gè)磁極面附近。
10.如權(quán)利要求8所述的垂直場磁共振成像系統(tǒng)射頻發(fā)射線圈,其特征在于設(shè)有兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的射頻線圈組,所述各射頻線圈組均包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同、相位相差180度的所述梯形結(jié)構(gòu)單元,其中一個(gè)射頻線圈組的兩梯形結(jié)構(gòu)單元分別設(shè)置在垂直場磁共振成像系統(tǒng)的兩個(gè)磁極面附近,另一個(gè)射頻線圈組的位置是前一個(gè)射頻線圈組繞垂直場磁共振成像系統(tǒng)的兩個(gè)極板中心連線旋轉(zhuǎn)90度的位置。
11.如權(quán)利要求8、9或10所述的垂直場磁共振成像系統(tǒng)射頻發(fā)射線圈,其特征在于所述位于橫檔上的電容等值串連分布。
專利摘要本實(shí)用新型涉及三種垂直場磁共振成像系統(tǒng)射頻發(fā)射線圈,各線圈均包括梯形結(jié)構(gòu)單元,所述梯形結(jié)構(gòu)單元包括由導(dǎo)體組成的兩個(gè)邊、多個(gè)橫梁以及若干等值電容,所述各橫梁的兩端分別連接所述的兩個(gè)邊,第一種線圈的各電容分別分布在所述各橫檔上,第二種線圈的各電容分別分布在所述兩個(gè)邊在橫檔之間的位置上,第三種線圈的各電容分別分布在各橫檔上和所述兩個(gè)邊在橫檔之間的位置上??梢圆捎脙蓚€(gè)結(jié)構(gòu)相同、相位相差180度的所述梯形結(jié)構(gòu)單元形成一個(gè)射頻線圈組。本實(shí)用新型的電流隨結(jié)構(gòu)而規(guī)律分配,在場的均勻性、調(diào)諧以及效率方面有較大的優(yōu)點(diǎn),適合在主磁場為垂直磁場的MRI系統(tǒng)使用。
文檔編號A61B5/055GK2896298SQ20052011378
公開日2007年5月2日 申請日期2005年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月18日
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