專利名稱：一種應(yīng)用于磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈裝置和排放方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種射頻線圈裝置，尤其是涉及一種應(yīng)用于磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈裝置。
本發(fā)明還涉及一種射頻線圈中線圈的排放方法，尤其是涉及一種應(yīng)用于磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈中線圈的排放方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代的醫(yī)療技術(shù)中，磁共振成像系統(tǒng)是一種應(yīng)用廣泛而且效果明顯的常見醫(yī)療設(shè)備，并且，有關(guān)磁共振成像系統(tǒng)的研究開發(fā)還在不斷進(jìn)行中。在磁共振成像系統(tǒng)中，都有一個(gè)射頻線圈裝置，由射頻(RF)功率放大器驅(qū)動(dòng)，用于在一個(gè)盡可能大的區(qū)域上產(chǎn)生均勻分布的一定強(qiáng)度的射頻磁場(chǎng)。
因?yàn)樯鲜龅纳漕l線圈裝置的性能對(duì)磁共振成像系統(tǒng)的性能影響很大，所以射頻線圈裝置性能的好壞十分重要，而其性能的好壞主要在于兩個(gè)指標(biāo)1、均勻區(qū)，即達(dá)到射頻磁場(chǎng)均勻分布要求的區(qū)域的大小，這個(gè)區(qū)域越大越好；2、轉(zhuǎn)換效率，即將射頻發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率轉(zhuǎn)換為射頻磁場(chǎng)磁能的效率，由于射頻發(fā)射機(jī)價(jià)格比較昂貴，而且功率越大的射頻發(fā)射機(jī)就越昂貴，如果具有較高的轉(zhuǎn)換效率就不需要太大功率的射頻發(fā)射機(jī)，可以降低成本。
對(duì)射頻線圈裝置本身來說，影響其性能的最主要因素是射頻線圈裝置的結(jié)構(gòu)形式，目前普遍采用的是兩種結(jié)構(gòu)形式
1、鞍形線圈，其總體外形類似于一個(gè)馬鞍，故名鞍形線圈。它的優(yōu)點(diǎn)在于線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)均勻性比較好，轉(zhuǎn)換效率也比較高。不過，鞍形線圈對(duì)射頻環(huán)境極其敏感，而且需要磁體對(duì)稱，否則的話其均勻性和轉(zhuǎn)換效率都會(huì)急劇的變差。這樣就只能將磁共振成像系統(tǒng)做成較為封閉的圓筒狀或者類似的形狀，而這樣的形狀對(duì)患有憂郁癥、幽閉癥或者其它一些類似病癥的患者是不適合的，會(huì)給他們產(chǎn)生嚴(yán)重的心理壓力。
2、蝶形線圈，這種線圈的優(yōu)點(diǎn)是可以做成分片式的結(jié)構(gòu)，而且對(duì)磁體形狀的要求也不高，但是蝶形線圈的均勻性非常不好，而且效率也比較低。
從以上的介紹可以知道，射頻線圈中線圈的不同排放方式和線圈的形狀對(duì)射頻線圈性能的影響很大，怎么排放射頻線圈中不同形狀的線圈往往決定了射頻線圈的性能優(yōu)劣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種射頻線圈裝置，能夠兼顧各種磁體的形狀，即對(duì)射頻環(huán)境要求不高，而且均勻性和轉(zhuǎn)換效率都比較高。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提出一種磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈中線圈的排放方法，使根據(jù)這種排放方法和具體形狀的線圈構(gòu)成的射頻線圈能夠兼顧各種磁體的形狀，對(duì)射頻環(huán)境要求不高，而且均勻性和轉(zhuǎn)換效率都比較高，這樣的話磁共振成像系統(tǒng)的性能較好，同時(shí)其成本又較低。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種應(yīng)用于磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈裝置，包括一功率分配器或者一功率合成器，
并且，上述的射頻線圈裝置還包括兩組環(huán)狀條形線圈；其中上述的每組環(huán)狀條形線圈都包括若干線圈，每組中各線圈平面依次疊置并有間隔；上述的兩組環(huán)狀條形線圈分別構(gòu)成的平面設(shè)置為平行。
同時(shí)，上述的兩組環(huán)狀條形線圈中設(shè)置各線圈所在的平面平行。
上述的每組環(huán)狀條形線圈中相鄰線圈之間串聯(lián)設(shè)置一電容，上述的電容用于進(jìn)行電容耦合；上述的兩組環(huán)狀條形線圈中的每個(gè)線圈的繞制方向相同。
上述的每組環(huán)狀條形線圈中的每個(gè)線圈之間設(shè)置為彼此斷路。
上述的彼此斷路的每個(gè)線圈上都設(shè)置一串聯(lián)的電容，上述的電容用于使整個(gè)線圈裝置調(diào)諧于工作頻率，上述的各線圈利用本身的電感互相耦合。
上述的兩組環(huán)狀條形線圈各設(shè)置一骨架，用于支撐兩組線圈中的各線圈。
上述的骨架由無磁絕緣材料制成。
一種應(yīng)用于磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈中線圈的排放方法，其步驟包括a)將若干環(huán)狀條形線圈分成兩組，兩組中各線圈平面依次疊置并有間隔；b)將所述的兩組環(huán)狀條形線圈分別構(gòu)成的平面排放成彼此平行。
并且，上述的步驟a)還包括
c)將上述的兩組環(huán)狀條形線圈中各線圈平面排放成平行。
d)在上述的兩組線圈中的各線圈之間串聯(lián)設(shè)置一電容，同時(shí)使各線圈的繞制方向相同；上述的電容用于進(jìn)行電容耦合。
上述的步驟a)還包括e)將上述的兩組線圈中各線圈之間斷路。
上述的步驟e)還包括f)在上述的各線圈上串聯(lián)一電容，上述的電容用于使整個(gè)線圈裝置調(diào)諧于工作頻率，利用上述的各線圈本身的電感使上述的各線圈之間彼此耦合。
上述的方法還包括g)在上述的兩組線圈中各設(shè)置一骨架，用于支撐各個(gè)線圈；上述的骨架由無磁絕緣材料制成。
采用了上述的技術(shù)方案，就可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。由于本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)際上是利用線圈環(huán)路外的磁場(chǎng)，即兩個(gè)線圈或者兩組線圈之間的磁場(chǎng)，當(dāng)兩個(gè)線圈在Z軸上成對(duì)對(duì)稱排放使用時(shí)，兩個(gè)線圈相鄰邊外側(cè)的磁場(chǎng)Z方向上的均勻性得到極大的改善；當(dāng)每個(gè)線圈的長(zhǎng)寬比越大，X方向的磁場(chǎng)均勻性越好；同時(shí)，采用多對(duì)環(huán)狀條形線圈，又可使Y軸方向的磁場(chǎng)均勻性變好。由此可見，通過對(duì)每組線圈具體尺寸和分布形狀的調(diào)整，可以產(chǎn)生很大的均勻區(qū)。
同時(shí)，因?yàn)檫@兩組環(huán)狀條形線圈是成對(duì)使用的，再加上在射頻環(huán)境下鏡像電流對(duì)兩組環(huán)狀條形線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)的加強(qiáng)，使得線圈功率效率更高。
又因?yàn)閷?duì)兩組線圈之間連接電纜的長(zhǎng)度及布線形態(tài)沒有限制，使射頻線圈裝置的性能與磁體形狀無關(guān)，即這種線圈裝置對(duì)射頻環(huán)境要求不高。


下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的較佳實(shí)施例，通過對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述，可以更加清楚的看出本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)所在。
圖1是現(xiàn)有的蝶形線圈的理論示意圖；圖2是現(xiàn)有的鞍形線圈的理論示意圖；圖3是本發(fā)明均勻性更好的理論說明示意圖；圖4是本發(fā)明中各線圈通過電容耦合的示意圖；圖5是本發(fā)明中各線圈通過本身電感耦合的示意圖；圖6是本發(fā)明中線圈排放方法的步驟圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1，在蝶形線圈中，每一對(duì)線圈是在一個(gè)平面上軸對(duì)稱排放的，其繞制方向是如圖所示的同向，根據(jù)右手螺旋定理，兩線圈所產(chǎn)生的磁力線方向正好相反，并在與線圈平面垂直的方向上產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)。這樣的線圈排放方式對(duì)磁體形狀的要求并不高，但是均勻性不好，通過計(jì)算還可以得知其功率效率也不高。
如圖2，在鞍形線圈中，兩個(gè)鞍形的線圈相對(duì)放置，線圈電流方向也是同向，于是兩線圈產(chǎn)生的磁力線相對(duì)，由于兩線圈相對(duì)放置，又比較封閉，其較封閉空間的內(nèi)部的磁場(chǎng)均勻性比較好。但是這種線圈排放方式對(duì)射頻環(huán)境和磁體形狀的要求都比較高，而且由此制造的磁共振成像系統(tǒng)只能作成封閉的筒狀。
如圖3，將兩個(gè)條形線圈放置在一個(gè)平面上，兩個(gè)線圈的長(zhǎng)邊與X軸平行，短邊與Z軸平行，而兩個(gè)線圈所在平面的法線與Y軸平行。本發(fā)明利用的是兩個(gè)線圈相鄰的兩個(gè)長(zhǎng)邊之間的磁場(chǎng)。改變線圈長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度，X軸方向的磁場(chǎng)均勻性會(huì)隨著線圈長(zhǎng)邊長(zhǎng)度的增加而不斷變好。而Z軸方向在兩個(gè)線圈之間的磁場(chǎng)，通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，其均勻性也很好。至于Y軸方向的均勻性，如果順著Y軸方向設(shè)置多對(duì)線圈，也會(huì)變好，并且線圈對(duì)數(shù)越多，均勻性越好。
如圖4，各個(gè)線圈之間采用彼此所在平面互相平行的方式排放，各線圈之間彼此保持一定間隔，各線圈回路是串聯(lián)的，并且相鄰線圈之間還串聯(lián)一電容10，電容10用于對(duì)各線圈進(jìn)行電容耦合和均勻各線圈的電位。在一組線圈中，各線圈回路的繞制方向是相同的。最外端的兩個(gè)線圈通過射頻電纜連接到功率合成器或者功率分配器上。最后采用一由無磁絕緣材料制成的骨架，將每組環(huán)狀條形線圈中的各線圈支撐固定起來。
如圖5，首先將若干環(huán)狀條形線圈分為兩組，兩組線圈中各線圈依次平行疊置并有間隔，再將兩組環(huán)狀條形線圈所分別構(gòu)成的平面排放成平行。每組線圈的各線圈回路之間保持?jǐn)嗦罚總€(gè)線圈回路上還串聯(lián)一電容12，各線圈的耦合是利用各線圈本身的電感進(jìn)行的。最外端的兩個(gè)線圈通過射頻電纜連接到功率合成器或者功率分配器上。最后采用一由無磁絕緣材料制成的骨架，將每組環(huán)狀條形線圈中的各線圈支撐固定起來。
在圖3、圖4和圖5中，可以看出本發(fā)明實(shí)際是利用了線圈環(huán)路外的磁場(chǎng)，即兩個(gè)或者兩組線圈之間的磁場(chǎng)，因?yàn)閮蓚€(gè)或者兩組線圈成對(duì)使用以及在射頻環(huán)境下鏡像電流對(duì)磁場(chǎng)的加強(qiáng)，使得射頻線圈的功率效率更高；同時(shí)兩個(gè)或者兩組線圈之間連接電纜的長(zhǎng)度及布線形態(tài)沒有限制，使射頻線圈裝置的性能與磁體形狀無關(guān)，也就是說本發(fā)明的射頻線圈裝置對(duì)射頻環(huán)境要求不高。通過對(duì)每組線圈中各線圈尺寸和分步形狀的調(diào)整，可以產(chǎn)生很大的均勻區(qū)。
如圖6，首先是步驟s100，將若干環(huán)狀條形線圈分為兩組，并按一定間隔依次疊置各線圈；接著是步驟s102，由無磁絕緣材料制成二骨架用于支撐兩組線圈中的各線圈；然后是步驟s104，將兩組環(huán)狀條形線圈分別構(gòu)成的平面平行排放。
再接著是步驟s106，在每組線圈中的各線圈間串聯(lián)一電容，并使線圈的繞制方向相同；最后是步驟s108，利用各線圈間串聯(lián)的電容進(jìn)行耦合。
步驟s104以后也可以是步驟s110，將每組線圈中的各線圈保持?jǐn)嗦?；下面是步驟s112，在每組線圈中的各線圈回路上串聯(lián)一電容；最后是步驟s114，利用各線圈本身的電感耦合。
需要指出的是，在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以作出各種適當(dāng)?shù)淖冃位蛱鎿Q，但是，所有這些變形或者替換，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈裝置，包括一功率分配器或者一功率合成器，其特征是所述的射頻線圈裝置還包括兩組環(huán)狀條形線圈；其中所述的每組環(huán)狀條形線圈都包括若干線圈，每組中各線圈平面依次疊置并有間隔；所述的兩組環(huán)狀條形線圈分別構(gòu)成的平面設(shè)置為平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈裝置，其特征是所述的兩組環(huán)狀條形線圈中設(shè)置各線圈所在的平面平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈裝置，其特征是所述的每組環(huán)狀條形線圈中相鄰線圈之間串聯(lián)設(shè)置一電容，所述的電容用于進(jìn)行電容耦合；所述的兩組環(huán)狀條形線圈中的每個(gè)線圈的繞制方向相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈裝置，其特征是所述的每組環(huán)狀條形線圈中的每個(gè)線圈之間設(shè)置為彼此斷路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種應(yīng)用于磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈裝置，其特征是所述的彼此斷路的每個(gè)線圈上都設(shè)置一串聯(lián)的電容，所述的電容用于使整個(gè)線圈裝置調(diào)諧于工作頻率，所述的各線圈利用本身的電感互相耦合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈裝置，其特征是所述的兩組環(huán)狀條形線圈各設(shè)置一骨架，用于支撐兩組線圈中的各線圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種應(yīng)用于磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈裝置，其特征是所述的骨架由無磁絕緣材料制成。
8.一種應(yīng)用于磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈中線圈的排放方法，其步驟包括a)將若干環(huán)狀條形線圈分成兩組，兩組中各線圈平面依次疊置并有間隔；b)將所述的兩組環(huán)狀條形線圈分別構(gòu)成的平面排放成彼此平行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種應(yīng)用于磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈裝置中線圈的排放方法，其特征是所述的步驟a)還包括c)將所述的兩組環(huán)狀條形線圈中各線圈平面排放成平行；d)在所述的兩組線圈中的各線圈之間串聯(lián)設(shè)置一電容，同時(shí)使各線圈的繞制方向相同；所述的電容用于進(jìn)行電容耦合。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種應(yīng)用于磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈中線圈的排放方法，其特征是所述的步驟a)還包括e)將所述的兩組線圈中各線圈之間斷路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種應(yīng)用于磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈中線圈的排放方法，其特征是所述的步驟e)還包括f)在所述的各線圈上串聯(lián)一電容，所述的電容用于使整個(gè)線圈裝置調(diào)諧于工作頻率，利用所述的各線圈本身的電感使所述的各線圈之間彼此耦合。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種應(yīng)用于磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈中線圈的排放方法，其特征是所述的方法還包括g)在所述的兩組線圈中各設(shè)置一骨架，用于支撐各個(gè)線圈；所述的骨架由無磁絕緣材料制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于磁共振成像系統(tǒng)的射頻線圈裝置和所述的射頻線圈裝置中線圈的排放方法。本發(fā)明的技術(shù)方案不像現(xiàn)有的技術(shù)利用線圈內(nèi)磁場(chǎng)，而是利用線圈外磁場(chǎng)。將若干環(huán)狀條形線圈分為兩組，兩組線圈中各線圈平面依次疊置并有間隔；兩組線圈分別構(gòu)成的平面彼此也平行。各線圈間用串聯(lián)的電容或線圈本身的電感耦合。通過調(diào)整線圈的尺寸和形狀，可以獲得很大的均勻區(qū)；同時(shí)對(duì)磁體形狀沒有限制；功率效率也很高。
文檔編號(hào)G01R33/20GK1408318SQ0114113
公開日2003年4月9日 申請(qǐng)日期2001年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月26日
發(fā)明者張弘 申請(qǐng)人:深圳安科高技術(shù)股份有限公司