專利名稱：應用于熱消融治療低磁場共振成像的射頻線圈結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于磁共振成像技術領域，是一種可以提高低場MR成像質量和術中熱消 融參數精確測量的射頻線圈結構。
背景技術：
熱消融治療是腫瘤等病變組織治療的重要組成部分，它是一種通過射頻、微波、超 聲聚能、激光等手段局部升高病變組織(如腫瘤)溫度，使病變組織凝固壞死，以達到微創(chuàng) 性治療目的，因此，病變組織壞死與溫度密切相關，在治療過程中，需要實時監(jiān)測病變靶組 織的溫度變化，以便在熱消融治療時采用最佳能量釋放方式來釋放適當的能量。
目前，由于受到有效溫度實時監(jiān)測技術發(fā)展水平的制約，熱消融治療技術尚不能 廣泛應用于人體各部位病變組織的治療，比如采用超聲聚能技術對盆腔內病變組織實施治 療時，實時溫度監(jiān)測是通過將熱消融探頭由人體腔道伸入盆腔中實現(xiàn)的，而對于其他潛在 應用部位，比如顱腦、肝臟、前列腺、乳腺及骨骼肌肉系統(tǒng)等，由于無法采用將熱消融探頭伸 入上述部位的方式，因此超聲聚能治療技術獲得批準的臨床應用部位只限于盆腔內組織。
在現(xiàn)有的術中人體內參數監(jiān)測技術中，磁共振溫度敏感成像技術是實現(xiàn)無創(chuàng)實時 監(jiān)測靶組織溫度的重要方法，有人曾用這種方法在高場(主磁場為水平場)磁共振系統(tǒng)下 實現(xiàn)了對術中人體靶組織溫度的實時監(jiān)測，使超聲聚能技術與磁共振系統(tǒng)有機地結合，但 是，這種結合只是限于使用高場磁共振系統(tǒng)，而應用高場磁共振系統(tǒng)的過程中，由于高場由 其物理特性決定是水平場，因此，射頻線圈的結構無需做任何變化就能實現(xiàn)超聲聚能的實 時溫度監(jiān)測功能，然而，這種監(jiān)測方式的缺陷在于(l)射頻線圈無法做成開放式結構，這 是由超導磁體的物理特性所決定的，由此，導致了術中操作空間很小，操作起來相當不便； (2)高場磁共振系統(tǒng)的造價昂貴，而超聲聚能治療準裝置的造價也比較高，使得總體造價過 高，限制了這種組合治療裝置的普及。 相比較而言，低場磁共振系統(tǒng)為開放式結構，可在術中預留足夠的操作空間，更適 合與超聲聚能等治療技術相組合。另外，低場(主磁場為垂直場)磁共振系統(tǒng)的價格比較 低廉，因此便于在醫(yī)療機構中普及。然而，在低場磁共振系統(tǒng)中，由于其主磁場是垂直場，因 此對射頻線圈裝置結構的要求較高，射頻線圈裝置在使用時，線圈需套住人體，然而在現(xiàn)有 線圈裝置的前面或者背面均排布有線圈回路，導致無法預留空間為熱消融探頭(如超聲聚 能設備用的超聲換能器)提供無障礙治療通道；另外，還需要與各種軟件相配合，并進行算 法研究，才能實現(xiàn)對病變靶組織的實時監(jiān)測。 由于存在上述各種技術難題，到目前為止，還沒有專用的低場磁共振成像系統(tǒng)引 導下的人體組織成像及溫度實時監(jiān)測的組合系統(tǒng)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種應用于熱消融治療低磁場共振成像的射頻線圈結構，與 低磁場共振成像系統(tǒng)配合使用，可實現(xiàn)熱消融治療術中人體參數無創(chuàng)實時監(jiān)測和組織成像。 本發(fā)明的技術方案可以通過以下的技術措施來實現(xiàn)，一種應用于熱消融治療中低 磁場共振成像的射頻線圈結構，包括由無磁絕緣材料制成的筒形支撐殼體和設于支撐殼體 上的線圈，其特征在于所述線圈包括至少兩個螺線管線圈單元，每個螺線管線圈單元之間 平行設置；在支撐殼體的支撐面上開有一個用于傳輸熱消融作用源聚焦作用于人體病變靶 組織的通口，所述螺線管線圈單元繞開所述通口設置。 本發(fā)明采用螺線管線圈單元并在支撐殼體上開設通口，該通口可為熱消融探頭 (如超聲聚能設備用的超聲換能器)提供無障礙治療通道，使超聲聚能換能器的聲束等通 過通口傳輸，對人體病變靶組織聚焦升溫，達到治療目的；本發(fā)明結合相關電路及應用于磁 共振成像系統(tǒng)后，螺線管線圈單元可用于監(jiān)測該線圈單元形成平面的法線方向上的磁共振 信號(即FID信號)，并將該磁共振信號傳輸給磁共振成像系統(tǒng)，以實現(xiàn)熱消融治療術中人 體參數無創(chuàng)實時監(jiān)測。 作為本發(fā)明的一種實施方式，所述每個螺線管線圈單元中至少設有一路螺線管閉 合線圈，每路螺線管閉合線圈形成的平面互相平行。 本發(fā)明所述線圈還包括至少一路鞍形線圈，所述鞍形線圈設置在支撐殼體的側面 上且沿所述通口的外圍設置，所述鞍形線圈位于所述螺線管線圈單元之間，所述螺線管線 圈單元形成平面的法線方向與所述鞍形線圈形成平面的法線方向垂直。本發(fā)明應用于磁共 振成像系統(tǒng)中，鞍形線圈可用于監(jiān)測該線圈形成平面的法線方向上的磁共振信號(即FID 信號)，并將該磁共振信號傳輸給磁共振成像系統(tǒng)，與螺線管線圈單元共同實現(xiàn)術中人體參 數無創(chuàng)實時監(jiān)測，進一步增強監(jiān)測效果。 本發(fā)明所述螺線管線圈單元之間的距離為5 30cm ;所述支撐殼體上的通口為圓 形，其直徑為5 27cm。 作為本發(fā)明的一種實施方式，所述鞍形線圈為兩路，沿支撐殼體橫向并列排布串 聯(lián)構成"8"字形馬鞍線圈，所述馬鞍線圈的交叉點位于支撐殼體的底面或者頂面上，且與所 述通口相對設置。 本發(fā)明所述支撐殼體為扁體形，該支撐殼體分為兩半，橫向對接而成，所述兩半殼 體之間的連接為可拆卸式連接。 所述線圈整體的外部套有一由無磁絕緣材料制成的外殼，該外殼與支撐殼體連接 共同將線圈包裹在二者形成的空間中，外殼分為兩半，所述兩半外殼之間的連接為可拆卸 式連接，該連接部位與支撐殼體中兩半殼體的連接部位相對應。設置的外殼保證了本發(fā)明 使用過程中的安全性，同時便于在使用時套在人體上。 本發(fā)明所述每路螺線管閉合線圈及鞍形線圈上分段設置并聯(lián)調諧電容。 作為本發(fā)明的另一種實施方式，所述鞍形線圈與螺線管線圈單元交叉設置，位于
交叉部位之間設有絕緣墊，所述螺線管線圈單元形成平面的法線方向與所述鞍形線圈形成
平面的法線方向垂直。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下顯著的效果 (1)本發(fā)明開設的通口為熱消融探頭(如超聲聚能設備用的超聲換能器)提供了 無障礙治療通道，本發(fā)明線圈結構結合各功能電路，與低場磁共振系統(tǒng)配套使用，可用于監(jiān) 測人體磁共振信號并將信號輸入低場磁共振系統(tǒng)，從而實現(xiàn)熱消融術中人體參數無創(chuàng)實時
(2)本發(fā)明與低場磁共振系統(tǒng)配合使用，與使用高場磁共振系統(tǒng)相比，使設備的總 造價大大降低，便于普及應用。
(3)本發(fā)明的線圈排布具有多種變換方式，其中，螺線管線圈與鞍形線圈均可設置
多路，根據適用于人體不同部位的情況，可對線圈的排布做適當地調整。
(4)本發(fā)明的線圈上還可設置有各種不同功能的現(xiàn)有電路結構，以提高線圈調諧
的精度、獲得較高信噪比、消除不同線圈回路之間的感性耦合等，以便使線圈結構與低場磁
共振系統(tǒng)結合時能夠實現(xiàn)人體參數的實時監(jiān)測。 (5)本發(fā)明的結構簡單，與各功能電路結合構成的射頻線圈裝置應用于磁共振成 像系統(tǒng)中，在使用例如超聲聚能技術等做熱消融治療時，通過射頻線圈裝置，磁共振成像系 統(tǒng)可實現(xiàn)術中人體參數的無創(chuàng)實時監(jiān)測，以達到對超聲波聚焦病變靶組織溫度的監(jiān)測，因 此實用性很強，適于在醫(yī)療機構中廣泛地推廣。


下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
圖1是本發(fā)明的立體結構示意圖；
圖2是圖1另一方向的立體結構示意圖；
圖3是采用本發(fā)明低場磁共振的水模圖像；
圖4是采用本發(fā)明低場磁共振的人體圖像。
具體實施例方式
如圖1、2所示，是本發(fā)明一種應用于熱消融治療低磁場共振成像的射頻線圈結 構，包括由無磁絕緣材料制成的筒形支撐殼體1和設于支撐殼體1上的線圈，線圈采用紫銅 材料，無磁絕緣材料選用聚乙烯材料，支撐殼體1為扁體形，該支撐殼體1分為兩半，橫向對 接而成，兩半殼體之間的連接為可拆卸式連接；線圈包括兩個螺線管線圈單元，每個螺線管 線圈單元之間平行設置，在本實施例中，每個螺線管線圈單元中設有一路螺線管閉合線圈， 分別為螺線管閉合線圈21及22，螺線管閉合線圈21及22形成的平面互相平行，螺線管閉 合線圈21及22之間的距離為25cm ;線圈還包括兩路鞍形線圈3，沿支撐殼體1橫向并列排 布串聯(lián)構成一路"8"字形馬鞍線圈，馬鞍線圈的交叉點位于支撐殼體1的頂面上，其兩個環(huán) 形部分分別設置在支撐殼體1的兩個相對側面上，鞍形線圈3與螺線管閉合線圈21及22 交叉設置，即鞍形線圈3位于螺線管閉合線圈21及22的上方，位于交叉部位的鞍形線圈3 與螺線管線圈21及22之間設有絕緣墊8，在其它實施方式中，兩路鞍形線圈3也可獨立設 置，分別位于支撐殼體1的兩個側面上，螺線管閉合線圈21及22形成平面的法線方向與鞍 形線圈形成平面的法線方向垂直。在支撐殼體l的底面上開有一用于傳輸熱消融作用源聚 焦于人體病變靶組織的圓形通口 4，在本實施例中，熱消融作用源采用超聲波，通口 4的直 徑為27cm ;兩路螺線管閉合線圈21及22繞開通口 4設置，馬鞍線圈位于通口 4的外圍，馬 鞍線圈的交叉點與通口 4相對。 本發(fā)明的線圈結構結合現(xiàn)有常用各功能電路按常規(guī)連接構成射頻線圈裝置，與低 場磁共振成像系統(tǒng)配套使用。這些功能電路包括去耦電路、失諧保護電路、匹配電路、去渦
5流電路，均設置在電路板6上。其中，在每路螺線管閉合線圈21及22、馬鞍線圈中分別連有 合適的電容，以使線圈諧振在拉莫頻率上，即"=YB。/2Ji，每路螺線管閉合線圈21及22、 馬鞍線圈的長度可以選擇，當線圈比較長時，其電感較大，如果只并聯(lián)一個電容，調諧難度 大，此時可選擇將線圈分為幾段，在每段上并聯(lián)一個較大電容，從而獲得的等效電容較小， 便于提高調諧精度，此外，線圈也自諧在共振頻率上。 為了消除不同線圈回路之間的感性耦合，在螺線管線圈21及22、馬鞍線圈的不同 回路之間設置有容性器件，容性器件可采用補償電容或者補償LC混合電路。
在每路螺線管閉合線圈21及22、馬鞍線圈的信號輸出端增設匹配電路，使線圈的 輸出達到最佳匹配50歐姆，從而獲得較高的信噪比；每路螺線管閉合線圈21及22、馬鞍線 圈的輸出端還設有射頻信號放大器用于放大各線圈的輸出信號。 線圈整體的外部套有一由無磁絕緣材料制成的外殼，該外殼與支撐殼體1連接共 同將線圈包裹在二者形成的空間中，外殼分為兩半，兩半外殼之間的連接為可拆卸式連接， 該連接部位與支撐殼體1中兩半殼體的連接部位相對應，方便使用的同時，也保證了使用 的安全性。 本發(fā)明的工作原理如下螺線管線圈形成平面的法線方向與低場磁共振系統(tǒng)的主 磁場方向垂直，螺線管線圈用于監(jiān)測該法線方向上的磁共振信號(FID信號)；鞍形線圈形 成平面的法線方向同時與主磁場方向、螺線管形成平面的法線方向垂直，鞍形線圈用于監(jiān) 測鞍形線圈形成平面的法線方向上的磁共振信號(FID信號)。 本發(fā)明的工作過程是射頻線圈裝置的通口為熱消融治療設備探頭(如超聲聚能 使用的超聲換能器)提供無障礙傳輸的通道，實現(xiàn)對人體病變靶組織的聚焦升溫，而螺線 管線圈和鞍形線圈則負責監(jiān)測不同方向上的磁共振信號，并將該磁共振信號傳輸給磁共振 成像系統(tǒng)，由磁共振系統(tǒng)實時監(jiān)測人體靶組織的溫度變化，以便在熱消融治療時采用較佳 的能量釋放方式來釋放適當的能量，達到較好的治療效果。除了距離線圈底面3 5cm范 圍之外，有效探測磁場范圍覆蓋射頻線圈結構包含的其余部位。 如圖3所示，是本發(fā)明應用于磁共振成像系統(tǒng)獲得的水模圖像，所使用的成像
設備是0. 4T永磁開放式磁共振成像系統(tǒng)，型號規(guī)格0PER-0. 4 ;產品標準號YZB/國
0228-2008 ;采用以下具體參數 序列 SE TR 400ms TE 18ms FA 90度 掃描矩陣 256X192 層厚 10mmFOV 360.0mmX360. Omm 掃描次數 1 從圖3中可看出，本發(fā)明射頻線圈結構應用于低場磁共振成像系統(tǒng)中，所呈現(xiàn)的 水模圖像亮度比較均勻，說明本發(fā)明提供的射頻線圈在水模亮度均勻的范圍內能夠很好地 完成成像功能。 如圖4所示，是本發(fā)明應用于磁共振成像系統(tǒng)獲得的人體圖像，采用以下具體參數序列SETR400msTE18msFA90度掃描矩陣256X192層厚10mmFOV360. 0mmX360. Omm掃描次數1 從圖4中可看出，本發(fā)明射頻線圈結構應用于低場磁共振成像系統(tǒng)中，所呈現(xiàn)的 人體圖像能夠完全滿足臨床要求。 本發(fā)明的線圈排布形式具有多種變換方式，其中，螺線管線圈與鞍形線圈均可設 置多路，根據不同情況，可對線圈的排布做適當地調整，線圈的排布形式必須滿足螺線管線 圈形成平面的法線方向與鞍形線圈形成平面的法線方向相垂直的要求；用于為熱消融探頭 提供無障礙治療通道的通口除了可開設在支撐殼體的底面，還可以開在支撐殼體的其它部 位上，且其孔徑變化范圍在5 27cm之間，通口的形狀還可以為橢圓、方形等其它形狀；各 路螺線管線圈之間的距離范圍為5 30cm。 本發(fā)明的實施方式不限于此，根據本發(fā)明的上述內容，按照本領域的普通技術知 識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術思想前提下，本發(fā)明支撐殼體還可由其它無 磁絕緣材料制成，如PPC材料等；射頻線圈裝置上設置的功能性電路可采用現(xiàn)有的其他電 路結構，實現(xiàn)各路線圈之間的去耦合；整個射頻線圈的輸出達到最佳匹配；另外，熱消融作 用源還可以采用射頻、臭氧、微波、激光等；因此，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的修改、 替換或變更，均落在本發(fā)明權利保護范圍之內。
權利要求
一種應用于熱消融治療中低磁場共振成像的射頻線圈結構，包括由無磁絕緣材料制成的筒形支撐殼體和設于支撐殼體上的線圈，其特征在于所述線圈包括至少兩個螺線管線圈單元，每個螺線管線圈單元之間平行設置；在支撐殼體的支撐面上開有一個用于傳輸熱消融作用源聚焦于人體病變靶組織的通口，所述螺線管線圈單元繞開所述通口設置。
2. 根據權利要求1所述的射頻線圈結構，其特征在于所述每個螺線管線圈單元中至 少設有一路螺線管閉合線圈，每路螺線管閉合線圈形成的平面互相平行。
3. 根據權利要求1所述的射頻線圈結構，其特征在于所述線圈還包括至少一路鞍形 線圈，所述鞍形線圈設置在支撐殼體的側面上且沿所述通口的外圍設置，所述鞍形線圈位 于所述螺線管線圈單元之間，所述螺線管線圈單元形成平面的法線方向與所述鞍形線圈形 成平面的法線方向垂直。
4. 根據權利要求1所述的射頻線圈結構，其特征在于所述螺線管線圈單元之間的距離為5 30cm。
5. 根據權利要求3所述的射頻線圈結構，其特征在于所述支撐殼體上的通口為圓形， 其直徑為5 27cm。
6. 根據權利要求5所述的射頻線圈結構，其特征在于所述鞍形線圈為兩路，沿支撐殼 體橫向并列排布串聯(lián)構成"8"字形馬鞍線圈，所述馬鞍線圈的交叉點位于支撐殼體的底面 或者頂面上，且與所述通口相對設置。
7. 根據權利要求1所述的射頻線圈結構，其特征在于所述支撐殼體為扁體形，該支撐 殼體分為兩半，橫向對接而成，所述兩半殼體之間的連接為可拆卸式連接。
8. 根據權利要求7所述的射頻線圈結構，其特征在于所述線圈整體的外部套有一由 無磁絕緣材料制成的外殼，該外殼與支撐殼體連接共同將線圈包裹在二者形成的空間中， 外殼分為兩半，所述兩半外殼之間的連接為可拆卸式連接，該連接部位與支撐殼體中兩半 殼體的連接部位相對應。
9. 根據權利要求3所述的射頻線圈結構，其特征在于所述每路螺線管閉合線圈及鞍形線圈上分段設置并聯(lián)有調諧電容。
10. 根據權利要求1所述的射頻線圈結構，其特征在于所述鞍形線圈與螺線管線圈單元交叉設置，位于交叉部位的鞍形線圈與螺線管線圈單元之間設有絕緣墊，所述螺線管線 圈單元形成平面的法線方向與所述鞍形線圈形成平面的法線方向垂直。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應用于熱消融治療中低磁場共振成像的射頻線圈結構，包括由無磁絕緣材料制成的筒形支撐殼體和設于支撐殼體上的線圈，所述線圈包括至少兩個螺線管線圈單元，每個螺線管線圈單元之間平行設置；在支撐殼體的支撐面上開有一個用于傳輸熱消融作用源聚焦作用于人體病變靶組織的通口，所述螺線管線圈單元繞開所述通口設置。本發(fā)明采用螺線管線圈單元并在支撐殼體上開設通口，該通口可為熱消融探頭(如超聲聚能設備用的超聲換能器)提供無障礙治療通道，結合相關電路及應用于磁共振成像系統(tǒng)后，可實現(xiàn)熱消融治療術中人體參數無創(chuàng)實時監(jiān)測。
文檔編號G01R33/34GK101762798SQ20101001923
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月5日 優(yōu)先權日2010年1月5日
發(fā)明者馮前進, 馮衍秋, 辛學剛, 陳武凡, 韓繼鈞 申請人:陳武凡