CN112394309B - 局部线圈及其制造方法及磁共振成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁共振成像系统的局部线圈、磁共振成像系统及制造磁共振成像系统的局部线圈的方法，该局部线圈包括至少一个线圈单元，线圈单元包括多个天线元件，用于接收磁共振信号，其中，多个天线元件中的第一天线元件与第二天线元件以同心的方式耦合。

Description

局部线圈及其制造方法及磁共振成像系统

技术领域

本发明涉及磁共振成像系统的局部线圈、磁共振成像系统及制造磁共振成像系统的局部线圈的方法。

背景技术

医学影像是为了医疗或医学研究目的，对人体或人体某部位，以非入侵的方式获得内部组织影像的技术与处理过程，其已经变成了一种广泛使用的用于所有人体部位的重要的医学诊断技术。采用了医学影像技术的磁共振成像系统在患者所处的圆柱形测量空间内施加磁场。在磁共振成像系统中广泛地采用了局部线圈，用于接收磁共振信号，以在临床扫描阶段提供具有良好信噪比的图像。

在磁共振信号的采集期间，用于接收磁共振信号的局部线圈被直接靠近患者布置。其相比于其它与患者间隔且用于接收磁共振信号的采集装置，例如体线圈，具有更良好的信噪比。例如，在患者身上布置多个这样的局部线圈，以便覆盖患者的身体的局部或者全部区域。由于不同的物质具有不同的弛豫特性，从而根据弛豫特性推断出患者身体内部的状况。局部线圈通常被组合成称为局部线圈系统的组件，并且分别具有接收磁共振信号的线圈单元。接收的磁共振信号在局部线圈中经过处理并从磁共振成像系统导出，传输至磁共振信号处理装置，用于进一步数据数字化和处理。在现有技术中，为了改善图像的信噪比，通过使用具有高磁场(例如3T场强)的磁共振成像系统。然而，这会不可避免地增加用户的使用成本。对于具有有限成本的用户而言，这样的改善图像信噪比的方式并不可取。

发明内容

本发明提供了磁共振成像系统的局部线圈及其制造方法。该局部线圈尤其可被应用于低磁场，例如0.5T场强，并且被用于提供具有良好信噪比的图像。本发明还提供了包括该局部线圈的磁共振成像系统。

根据本发明的一方面，本发明提供了磁共振成像系统的局部线圈，包括至少一个线圈单元，线圈单元包括：多个天线元件，用于接收磁共振信号，其中，多个天线元件中的第一天线元件与第二天线元件以同心的方式耦合。相比于传统的局部线圈，在尽可能不改变其尺寸且不改变或减小线圈与检查对象的距离的情况下，根据本发明的局部线圈具有更低的等效电阻损耗，具有良好的品质因数。由于该局部线圈的空载品质因数与有载品质因数之比被提高，从而该局部线圈在低磁场的应用环境中也能提供良好的信号比。

根据本发明的磁共振成像系统的局部线圈的示例性实施例，第一天线元件在径向上与第二天线元件间隔预定距离。例如，第一天线元件在周向上包围第二天线元件，并与第二天线元件保持预定距离，使得在第一天线元件与第二天线之间具有空隙。由此，在运行时，第一天线元件与第二天线元件互感，可被视为一个整体的回路，从而在没有明显改变局部线圈的尺寸情况下，提供具有良好品质因数的线圈单元。

根据本发明的磁共振成像系统的局部线圈的示例性实施例，多个天线元件中的每个天线元件包括多个信号接收部分和多个第一电容，其中，多个信号接收部分经由多个第一电容串联。多个信号接收部分通过多个第一电容串联连接成一个整体的回路，用于接收磁共振信号。

根据本发明的磁共振成像系统的局部线圈的示例性实施例，多个天线元件中的每个天线元件还包括一第二电容，其中，第二电容与多个第一电容中的一个并联。通过并联另一个电容，能够改变线圈单元的谐振频率，从而对线圈进行调谐或失谐控制。

根据本发明的磁共振成像系统的局部线圈的示例性实施例，多个第一电容是定值电容，第二电容是可变电容。由此，提供了对线圈的噪声进行过滤并且对线圈的调谐或失谐控制进行动态调整的可能性。

根据本发明的磁共振成像系统的局部线圈的示例性实施例，第一天线元件包括多个第一信号接收部分，第二天线元件包括多个第二信号接收部分，并且线圈单元还包括一共同电容，其中，多个第一信号接收部分经由共同电容串联，并且多个第二信号接收部分经由相同的共同电容串联。由此，第一天线元件与第二天线元件在相同的电容器耦合，这使得能够节省电容元件，而且更加容易地调谐线圈单元，也能够创造相对良好的失谐状态。

根据本发明的磁共振成像系统的局部线圈的示例性实施例，第一天线元件还包括一第二电容，其中，第二电容与共同电容并联。通过并联另一个电容，能够改变线圈单元的其中一个天线元件的谐振频率，从而对线圈进行调谐或失谐控制。

根据本发明的磁共振成像系统的局部线圈的示例性实施例，共同电容是定值电容，第二电容是可变电容。由此，提供了对线圈的噪声进行过滤并且对线圈的调谐或失谐控制进行动态调整的可能性。

根据本发明的磁共振成像系统的局部线圈的示例性实施例，局部线圈还包括：一调谐失谐电路，用于对线圈单元进行调谐失谐控制。例如，该调谐失谐电路利用局部线圈的线圈单元中的电容或电感构成谐振电路，在导通时构成回路进而谐振，在不工作的时候，使得在天线元件中形成开路，产生失谐的效果，由此对线圈单元的天线元件进行开关控制。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了磁共振成像系统，该磁共振成像系统包括根据以上所描述的磁共振成像系统的局部线圈。该磁共振成像系统可在低磁场的应用环境中使用，降低了使用成本，而且还能提供具有良好信噪比的图像。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了制造磁共振成像系统的局部线圈的方法，其中，局部线圈包括至少一个线圈单元，其中，线圈单元包括用于接收磁共振信号的第一天线元件和第二天线元件，该方法包括：提供第一天线元件；提供第二天线元件；以及将第一天线元件与第二天线元件以同心的方式耦合，以形成线圈单元。该方法以简单的制造流程提供了具有良好品质因数的线圈单元，而且根据该方法制造的局部线圈可在低磁场的应用环境中使用。

根据本发明的制造磁共振成像系统的局部线圈的方法的示例性实施例，将第一天线元件与第二天线元件以同心的方式耦合包括以在径向上间隔预定距离的方式，将第一天线元件与第二天线元件耦合。由此，在尽可能不增加局部线圈的尺寸的情况下，提供具有良好品质因数的线圈。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出：

图1示出根据本发明的第一实施例的线圈单元的结构示意图。

图2示出根据本发明的第二实施例的线圈单元的结构示意图。

图3示出根据本发明的实施例的局部线圈的结构示意图。

图4示出根据本发明的实施例的制造磁共振成像系统的局部线圈的方法的流程示意图。

附图标记说明：

10：第一天线元件

13：第二天线元件

15：空隙

20：调谐失谐电路。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的方案，下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他方案，都应当属于本发明的保护范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含一系列单元的产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

图1示出根据本发明的第一实施例的线圈单元的结构示意图。在该实施例中，线圈单元包括多个用于接收磁共振信号的天线元件。例如，天线元件被实施能够导通电流的射频线圈。多个天线元件包括第一天线元件10和第二天线元件13，其中第一天线元件10与第二天线元件13以同心的方式耦合。在运行时，第一天线元件10与第二天线元件13互感，从而两个天线元件可被视为一个回路在磁共振频率下谐振。此外，对于本领域技术人员应当知晓，虽然本实施例示出了两个天线元件，但是为了获得与本发明相同或相似的技术效果，包括多于两个的天线元件，例如三个或四个天线元件的实施例也是可能的。在图1的实施例中，第一天线元件10和第二天线元件13在径向方向上具有相同的宽度，并且被耦合为使得第一天线元件10在径向上与第二天线元件13间隔预定距离，即在第一天线元件10与第二天线元件13之间存在空隙15。例如，第一天线元件10和第二天线元件13被设计为具有环形形状，由此第一天线元件10具有比第二天线元件13更大的直径。此外，天线元件还可被设计为具有其他形状，例如方形。如图1所示，第一天线元件10在周向上包围第二天线元件13，或者第二天线元件13被布置在第一天线元件的内部，使得第一天线元件10的几何中心与第二天线元件13的几何中心对准。对于由图中示出的两个天线元件耦合形成的线圈单元而言，电流在线圈的导体上分布会相比于传统的线圈更加均匀，而传统的线圈会因为趋肤效应而集中在内边缘。

此外，第一天线元件10和第二天线元件13分别包括多个信号接收部分和多个电容C2、C3、C6和C7。这些电容C2、C3、C6和C7被实施为定值电容。在图1示出的实施例中，第一天线元件10的左侧和右侧的信号接收部分的上端和下端分别经由电容C2和C7串联，第二天线元件13的左侧和右侧的信号接收部分的上端和下端分别经由电容C3和C6串联。第一天线元件10和第二天线元件13还分别包括可变电容C1、C4、C5和C8。在该实施例中，可变电容C1连接在第一天线元件10中与定值电容C2并联，可变电容C4在第二天线元件13中与定值电容C3并联，可变电容C5在第二天线元件13中与定值电容C6并联，可变电容C8在第一天线元件10中与定值电容C7并联。例如，定值电容C7和可变电容C8可集成在局部线圈的其他部件(例如，调谐失谐电路)中。

图2示出根据本发明的第二实施例的线圈单元的结构示意图。在图2示出的实施例中，提供了与图1示出的实施例不同的变型。与图1相比，线圈单元包括一共同电容C6。第一天线元件10的左侧和右侧的信号接收部分在上端经由定值电容C2串联，并且下端经由该共同电容C6串联。第二天线元件13的左侧和右侧的信号接收部分在上端经由定值电容C3串联，并且下端经由相同的共同电容C6串联。换言之，第一天线元件10与第二天线元件13经由共同的电容C6连接，这使得能够更简单地调谐线圈单元。而且，相比于图1的实施例，图2的变型使用更少的电容。

图3示出根据本发明的实施例的局部线圈的结构示意图。局部线圈还包括一调谐失谐电路20，用于对线圈单元进行调谐失谐控制。例如，在图3示出的实施例中，该调谐失谐电路20连接至线圈单元的第一天线元件10。在该实施例中，调谐失谐电路20利用线圈单元中的电容或电感构成谐振电路，在导通时构成回路进而谐振，在不工作的时候，使得在天线元件中形成开路，产生失谐的效果，由此对线圈单元的天线元件进行开关控制。对于图1或图2所示的实施例中的线圈单元，只需设置一个调谐失谐电路20来控制线圈单元中的多个天线元件，一旦多个天线元件中的其中一个天线元件失谐，那么另一个天线元件的谐振频率会偏离磁共振频率，由此在无需增加成本的情况下提供了线圈的良好失谐状态。

图4示出根据本发明的实施例的制造磁共振成像系统的局部线圈的方法的流程示意图。在本实施例中，局部线圈包括至少一个线圈单元，线圈单元包括用于接收磁共振信号的第一天线元件和第二天线元件。根据本发明实施例的制造方法包括：步骤S301，提供第一天线元件；步骤S303，提供第二天线元件；步骤S305，将第一天线元件与第二天线元件以同心的方式耦合，以形成线圈单元。而且，在步骤S305中，将第一天线元件与第二天线元件以同心的方式耦合的步骤包括以在径向上间隔预定距离的方式，将第一天线元件与第二天线元件耦合。从而，在尽可能不增加局部线圈的尺寸的情况下，提供具有良好品质因数的线圈。

在本发明所提供的实施例中，应该理解，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元或模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合可以是通过一些接口，模块或单元的间接耦合，可以是电性或其它的形式。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.磁共振成像系统的局部线圈，包括至少一个线圈单元，其特征在于，所述线圈单元包括：

多个天线元件，用于接收磁共振信号，其中，所述多个天线元件中的第一天线元件与第二天线元件以同心的方式耦合，所述第一天线元件包括多个第一信号接收部分，所述第二天线元件包括多个第二信号接收部分，并且所述线圈单元还包括一共同电容，其中，所述多个第一信号接收部分经由所述共同电容串联，并且所述多个第二信号接收部分经由相同的所述共同电容串联。

2.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述第一天线元件在径向上与所述第二天线元件间隔预定距离。

3.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述多个天线元件中的每个天线元件包括多个信号接收部分和多个第一电容，其中，所述多个信号接收部分经由所述多个第一电容串联。

4.根据权利要求3所述的局部线圈，其特征在于，所述多个天线元件中的每个天线元件还包括一第二电容，其中，所述第二电容与所述多个第一电容中的一个并联。

5.根据权利要求4所述的局部线圈，其特征在于，所述多个第一电容是定值电容，所述第二电容是可变电容。

6.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述第一天线元件还包括一第二电容，其中，所述第二电容与所述共同电容并联。

7.根据权利要求6所述的局部线圈，其特征在于，所述共同电容是定值电容，所述第二电容是可变电容。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的局部线圈，其特征在于，所述局部线圈还包括：

一调谐失谐电路，用于对所述线圈单元进行调谐失谐控制。

9.磁共振成像系统，其特征在于，包括根据权利要求1至8中任一项所述的局部线圈。

10.制造磁共振成像系统的局部线圈的方法，其中，所述局部线圈包括至少一个线圈单元，其中，所述线圈单元包括用于接收磁共振信号的第一天线元件和第二天线元件，其特征在于，所述方法包括：

提供所述第一天线元件；

提供所述第二天线元件；以及

将所述第一天线元件与所述第二天线元件以同心的方式耦合，以形成所述线圈单元，

所述第一天线元件包括多个第一信号接收部分，所述第二天线元件包括多个第二信号接收部分，并且所述线圈单元还包括一共同电容，其中，所述多个第一信号接收部分经由所述共同电容串联，并且所述多个第二信号接收部分经由相同的所述共同电容串联。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，将所述第一天线元件与所述第二天线元件以同心的方式耦合包括：

以在径向上间隔预定距离的方式，将所述第一天线元件与所述第二天线元件耦合。