用于磁共振设备的射频线圈制造技术

本发明专利技术涉及一种用于磁共振设备的射频线圈，包括天线单元和连接上述天线单元的导体端环单元及电容。其中，单个天线单元在平行于静磁场B0方向(z轴正方向)的平面内是弯曲的，且所有天线单元在xy平面内的截面彼此按一角度间隔呈放射状阵列对称分布，相邻的天线单元在其两端由端环单元和电容连接，线圈整体呈开放穹顶形表面结构且与被扫描对象表面充分共形，不仅可使用一个馈电端口构成线性线圈，也可使用两个馈电端口实现正交线圈。本发明专利技术所涉及线圈在应用于具有穹顶形表面的被扫描对象时，能充分贴近被扫描对象激发较均匀的射频磁场，正交模式下还具有很高的灵敏度，用其所得的磁共振图像信噪比比传统鸟笼的高。

RF coil for magnetic resonance equipment

The invention relates to a radio frequency coil for a magnetic resonance device, comprising an antenna unit, a conductor end ring unit connected with the antenna unit and a capacitor. A single antenna element is curved in the plane parallel to the direction of static magnetic field B0 (z axis positive direction), and the cross-sections of all antenna elements in the XY plane are radial array symmetrically distributed at an angle interval. The adjacent antenna elements are connected by end-ring elements and capacitors at both ends of the antenna element, and the whole coil is an open dome table. The plane structure is fully conformal to the surface of the scanned object. Not only can one feeding port be used to form a linear coil, but also two feeding ports can be used to realize the quadrature coil. When the coil is applied to a scanned object with a dome-shaped surface, it can fully close to the uniform radio frequency magnetic field excited by the scanned object, and has high sensitivity in the orthogonal mode. The signal-to-noise ratio of the magnetic resonance image obtained by the coil is higher than that of the traditional bird cage.

【技术实现步骤摘要】
用于磁共振设备的射频线圈
本专利技术涉及一种用于磁共振成像(MRI)设备的射频线圈，特别涉及应用于人、猴和大小鼠脑部的射频线圈。
技术介绍
磁共振是如下一种物理现象，一些原子核具有核磁矩μ，若外加静磁场B0，核磁矩μ会绕B0方向按与B0大小相关的拉莫频率fλ做进动，且有能级分裂。若再外加垂直于B0方向且频率同为fλ的射频磁场B1，原子核可吸收射频电磁能，从低能级被激发到高能级。高能级会自发再次跃迁回稳定的低能级，对外辐射相同频率fλ的电磁波。磁共振射频线圈(以下简称线圈)是在磁共振现象中发射、接收这些电磁波的天线。磁共振成像是利用磁共振现象来获取物体内部断层图像的技术。当B0附加一个梯度场，导致拉莫频率在空间有所区别，于是可通过选择频率来选择相应的层面。线圈发射包含激发所选层面所需共振频率的电磁波，随后线圈接收由相应层面辐射出的信号，这种信号再经过计算机进行空间傅立叶变换，就能构造所选层面的图像。磁共振成像中图像信噪比和线圈所激发射频场的均匀性是两个非常重要的质量指标，都与线圈有直接关系。线圈可分为体线圈和表面线圈(也称局部线圈)。体线圈包含空间区域较大，多用于发射线圈，能激发相对均匀的射频磁场，但作为接收线圈时，噪声信号相对也多。表面线圈，直接放在被扫描对象局部表面，激发的射频磁场均匀性不如体线圈，但因为贴近关注的扫描区域，接收信号较强，线圈较小，噪声相对小，所以信噪比相对于体线圈高。传统的用于脑部磁共振成像的射频线圈是鸟笼线圈，为一种体线圈，其相对封闭的空间不便对被扫描对象进行其它操作，如麻醉或手术等；在高场磁磁共振成像中，拉莫频率fλ相对低场的高，对应波长短，大尺寸的鸟笼线圈由于驻波效应会影响射频场的均匀性，线圈两端信号相对中心弱；而且在鸟笼线圈两端，线圈不能充分贴近一些有弯曲表面的非圆柱体被扫描对象，例如人、猴子、大小鼠的头部等，此外，除了脑之外的其他组织结构如口腔、下颚等也占据了线圈空间，导致线圈填充率不高引入噪声多，导致图像信噪比相对表面线圈低。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是,设计一种应用于磁共振中的射频表面线圈,使其可以充分贴近被扫描的人、非人灵长类动物或大小鼠的脑部或者类似具有弯曲表面的被扫描对象，并获得较高的射频场均匀性和磁共振图像信噪比。该技术问题可以通过本专利技术的以下技术方案解决。1、一种用于磁共振设备的射频线圈，所述射频线圈包括：i.2n条弯曲的天线单元，n为1以上的整数；ii.连接于上述天线单元两端的导体端环单元；iii.连接相邻端环单元的电容，其中，上述2n条天线单元中的单条天线单元在与静磁场B0方向平行的平面内呈相同或相似的弯曲弧形，当沿着静磁场B0方向观看时，2n条天线单元呈放射状分布，相邻天线单元彼此成一角度间隔，且所有天线单元整体形成对称阵列，所述射频线圈的整体轮廓由弯曲的天线单元限定，呈一穹顶形曲面，其底部一侧是开放的，该开放的一侧由位于天线单元两端的端环单元和电容交替串联连接而成。2、根据上述1的射频线圈，其中所述天线单元弯曲的形状为圆弧形或椭圆弧形。3、根据上述1或2的射频线圈，其中所述天线单元弯曲的形状是与被扫描对象的外表面轮廓共形的。4、根据上述1至3中任一项的射频线圈，其中n＝1时，相邻天线单元之间的角度间隔小于180度。5、根据上述1至4中任一项的射频线圈，其中在与静磁场B0方向垂直的同一平面内，所有天线单元的截面的宽度是相同的，上述宽度与相邻天线单元间距保持恒定的比例；沿着静磁场B0方向在与静磁场B0方向垂直的不同平面内，上述宽度是渐变的，但宽度与相邻天线单元间距仍保持恒定的比例。6、根据上述1至5中任一项的射频线圈，其中当n大于等于2时，所有端环单元和最外侧的两条天线单元设置在同一平面内，构成一个平面环，使得线圈开口侧的环路是平的。7、根据上述1至6中任一项的射频线圈，其中由2个相同的射频线圈作为子线圈，用电容并联，两个子线圈的夹角是90度或者接近90度，整个线圈是对称的，线圈是正交馈电的，两个馈电端口分别位于各子线圈端环中心的电容两端。8、根据上述7的射频线圈，其中位于中间连接两个子线圈的电容设为可调电容，用于平衡解耦。9、根据上述7或8的射频线圈，还包括一个平衡解耦电路，所述平衡解耦电路是在线圈的一端用导线连接一个可调电容和线圈最外侧的两条天线单元，构成一个环形回路。10、根据上述1至9中任一项的射频线圈，其用于高场磁共振设备。本专利技术的射频线圈是一种开放的表面线圈，这种线圈的天线单元(腿)与鸟笼线圈的不同，不是直的而是弯曲的，且按一定角度呈放射状对称分布，线圈整体呈穹顶形，与被扫描对象表面共形，在线圈两端也能充分贴近被扫描对象体。本专利技术可以在上述结构上实施正交的激励模式，从而产生较均匀的圆形极化射频磁场。当应用于同样的被扫描对象体，本专利技术的线圈尺寸比鸟笼小(尤其正交模式下单个子线圈更小)，线圈灵敏度更高、所得图像信噪比也更高且均匀性也好。附图说明图1是本专利技术的最简共形线圈示意图。图2为一个适合大、小鼠脑部的正交共形线圈的B0方向视图。图3为图2所示线圈的左视图。图4为图2所示线圈应用于0.4％NaCl溶液模型的磁共振图像。图5为图2所示线圈应用于小鼠脑部的磁共振图像。图6为一个适用于人或者猴子脑部的线性共形线圈示意图。图7为一个适用于人或者猴子脑部的正交共形线圈示意图。图8为一个包含12条非等宽天线单元的共形线圈结构示意图。图9为图8所示线圈应用于猴子脑部的横断面磁共振图像。图10为图8所示线圈应用于猴子脑部的矢状面磁共振图像。具体实施方式本专利技术提出了一种可正交激励的共形线圈，其电路演变自鸟笼线圈电路的一部分，但天线单元是弯曲的，线圈一端开放。线圈整体形状根据被扫描对象体的外轮廓拓扑变形为穹顶形，其中线圈的天线单元呈弯曲状，使得线圈充分贴近被扫描对象，该线圈不仅可实施线性激励获得均匀模式的线性极化的射频场，也可实施正交激励模式并进行平衡解耦，从而获得更均匀、更强的圆形极化射频场，从而提高射频场的均匀性和图像的信噪比。图1所示为本专利技术的最简共形线圈。该最简共形线圈由两条弯曲的天线单元1、连接的天线单元的导体端环单元2、电容C和可调电容CT构成。电容C的电容大小由磁共振的共振频率和线圈的电磁特征模确定，可调电容CT的作用是在应用时方便调节线圈的共振频率到磁共振频率，其电容大小约等于电容C。天线单元1可以为导线、微带等天线单元，具有同样的圆弧形，其形状可按照被扫描对象外表面轮廓预先进行设计的。两弧形天线单元各自所在的平面都平行于B0方向(图中z轴正方向，即从电容C到CT方向)，且所述两平面张开一定角度(除180度)，当沿着静磁场B0方向观看时，两天线单元彼此间有一定角度间隔且呈辐射状对称分布。最简共形磁共振线圈的馈电端口可设置在可调电容CT或者电容C两端，该线圈是线性激励模式，其射频磁场B1为线性极化的。在最简共形线圈的两侧，可以按一定角度继续拓展更多的弯曲天线单元，并由端环单元和电容连接起来，构成对称的多环线圈。天线单元的数量为2的倍数，天线单元数量越大，覆盖的区域越大或天线单元分布越密集，但是过多的天线单元会导致制造工艺复杂和成本上升，因此，一般将天线单元的数量控制在100以下，优选50以下，更优选20以下。射频线圈的整体形状是由天本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于磁共振设备的射频线圈，所述射频线圈包括：i.2n条弯曲的天线单元，n为1以上的整数；ii.连接于上述天线单元两端的导体端环单元；iii.连接相邻端环单元的电容，其中，上述2n条天线单元中的单条天线单元在与静磁场B0方向平行的平面内呈相同或相似的弯曲弧形，当沿着静磁场B0方向观看时，2n条天线单元呈放射状分布，相邻天线单元彼此成一角度间隔，且所有天线单元整体形成对称阵列，所述射频线圈的整体轮廓由弯曲的天线单元限定，呈一穹顶形曲面，其底部一侧是开放的，该开放的一侧由位于天线单元两端的端环单元和电容交替串联连接而成。

【技术特征摘要】
1.一种用于磁共振设备的射频线圈，所述射频线圈包括：i.2n条弯曲的天线单元，n为1以上的整数；ii.连接于上述天线单元两端的导体端环单元；iii.连接相邻端环单元的电容，其中，上述2n条天线单元中的单条天线单元在与静磁场B0方向平行的平面内呈相同或相似的弯曲弧形，当沿着静磁场B0方向观看时，2n条天线单元呈放射状分布，相邻天线单元彼此成一角度间隔，且所有天线单元整体形成对称阵列，所述射频线圈的整体轮廓由弯曲的天线单元限定，呈一穹顶形曲面，其底部一侧是开放的，该开放的一侧由位于天线单元两端的端环单元和电容交替串联连接而成。2.根据权利要求1所述的射频线圈，其中所述天线单元弯曲的形状为圆弧形或椭圆弧形。3.根据权利要求1所述的射频线圈，其中所述天线单元弯曲的形状是与被扫描对象的外表面轮廓共形的。4.根据权利要求1所述的射频线圈，其中n＝1时，相邻天线单元之间的角度间隔小于180度。5.根据权利要求1所述的射频线圈，其中在与静磁场B0方向垂直的同一平面内，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟凯，杨鸿毅，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34