磁共振成像系统阵列接收线圈技术方案

本发明专利技术涉及一种磁共振成像系统阵列接收线圈，其特征在于，去耦电路是在任意两个接收线圈电路之间都连接两个去耦电容（Ｃａ１２与Ｃｂ１２、Ｃａ２３与Ｃｂ２３、Ｃａ１３与Ｃｂ１３），其中一个上述去耦电容（Ｃａ１２、Ｃａ２３、Ｃａ２３）的两端分别通过上述不同接收线圈电路的失谐电路的二极管（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）连接到地，而另一个上述的去耦电容（Ｃｂ１２、Ｃｂ２３、Ｃｂ１３）的两端分别通过上述不同接收线圈电路的调谐电容（Ｃｂ１、Ｃｂ２、Ｃｂ３）连接到地；或者，上述去耦电容（Ｃａ１２与Ｃｂ１２、Ｃａ２３与Ｃｂ２３、Ｃａ１３与Ｃｂ１３）的一端通过上述失谐电路的二极管（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）连接到地，而另一端通过另一上述接收线圈电路的调谐电容（Ｃｂ１、Ｃｂ２、Ｃｂ３）连接到地。与已有技术相比，本发明专利技术解决了阵列接收线圈之间的去耦问题，并且不增加线路的损耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种磁共振成像系统阵列接收线圈，尤其是具有去耦合电路的磁共振成像系统的接收线圈。
技术介绍
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，缩写为MRI)是利用原子核在磁场内共振所产生信号经重建成像的一种成像技术，其基本原理在于含单数质子的原子核(例如人体内广泛存在的氢原子核)质子有自旋运动，带正电，产生磁矩，有如一个小磁体。小磁体自旋轴的排列无一定规律。但在均匀的强磁场中，小磁体的自旋轴将按磁场磁力线的方向重新排列。在这种状态下，用特定频率的射频(Radio Frequency，RF)脉冲进行激发，作为小磁体的氢原子核吸收一定的能量而共振，即发生了磁共振现象。停止发射射频脉冲，则被激发的氢原子核把所吸收的能逐步释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态。MRI与X射线、CT等成像原理不同，它对人体没有损害，因此为临床应用提供了广阔的研究领域。磁共振成像系统主要由磁体、梯度磁场线圈、射频线圈、扫描序列以及图像处理和显示系统五部分组成。梯度线圈的作用是修改主磁场，产生梯度磁场。其磁场强度虽只有主磁场的几百分之一，但梯度磁场为人体磁共振信号提供了空间定位的三维编码的可能。射频线圈由发射线圈和接收线圈组成，发射线圈很象一个短波发射台及发射天线，用适当的射频波向人体发射脉冲进行激励，人体内氢原子核(含单数质子的原子核)相当一台收音机接收脉冲。脉冲停止发射(激励)后，人体氢原子核变成一个短波发射台，而磁共振信号接收器则成为一台收音机接收磁共振信号。磁共振信号接收器的作用是由接收线圈来实现的。为了提高系统的配置，磁共振成像系统中的接收线圈一般是由多个通道组成，这里所说的通道是指该系统中可以接收信号的端口个数，一个通道可以存在一个或多个接收线圈。同时，在磁共振成像系统中，为了提高诊断部位的信噪比，增大诊断部位的成像区域(FOV)，最有效的方法是在接收线圈的设计中引入多个环型线圈，也称之为阵列线圈。但使用这种环型线圈时，各线圈之间的耦合较大。耦合是电路的一种干扰。耦合不但会引起噪声、使接收的信号受到影响，而且有可能因产生的感应电流过大而缩短接收线圈的寿命。因此需要对这些环型线圈进行去耦处理。但一般情况下只能在两个环型线圈之间进行去耦，对于三个或三个以上环型线圈构成的环型线圈、实现去耦非常困难。为了解决三个环型线圈去耦的问题，一种已知方法是将两个外侧环型线圈反向连接。图1表示这种连接的原理图，其中实线部分是一个马鞍形(saddle)线圈，坐标轴为接收线圈的尺寸，单位为米(m)，虚线部分为接收线圈、将这个接收线圈折成8字形，则该线圈变为两个部分，分别表示为图中的Ring1，Ring2，另一个是中心线圈L。接收线圈Ring1、L、Ring2可以看成三个接收线圈，但其中两个环型线圈Ring1、Ring2因实际上是一条电线而共用一个电压，它们在中心处的磁通量相互抵消，因此这两个线圈之间是没有耦合的，只在Ring1和L之间、L和Ring2之间存在耦合，而对于两个线圈之间的耦合现有技术可以比较方便的去耦。这样就将三个线圈的去耦问题简化为两个线圈的去耦。这种方案中存在以下一些缺陷首先，由于磁通量与信噪比成正比，而外侧两个环型线圈(Ring1、Ring2)在中心处的磁通量相互抵消，因此线圈中心接收到的信噪比没有改善；而且由于外侧的8字形线圈实质是同一个线圈，加在该8字形线圈的电压与加在中间线圈L的电压相同、但外侧线圈长度约为中间线圈L的两倍，线圈越长电阻越大，因此外侧线圈接收信号的强度较弱，所以Ring1、Ring2的中心信噪比的提高也有限；因接收线圈中心接收到的信号最强，随着离中心的距离越来越远，信号越来越弱，不能被观测，因此成像区域(FOV)有所限制。为了克服两侧反向连接环型线圈的局限性，Siemens Internal Document Part Number7100303，7100394中采用另外一种去耦电容的方法。图2表示了这种去耦方法的原理图，其中，图2为三个独立环型接收线圈的合并电路的去耦电路图，任意两个环型线圈之间连有一个去耦电容，去耦电容可分别表示为Ca12、Ca13、Ca23，去耦电容与合并电路的连接点位于失谐回路中电感和电容之间，即分别为图2中的L1与Ca1之间、L2与Ca2之间、L3与Ca3之间；由于同时接收人体发出的磁信号、因此第一个线圈LOOP1和第二个线圈LOOP2的电流方向一致，对中心的信号有增强的作用，进而可以增加接收线圈中心的信噪比(SNR)。同时由于两侧的线圈是完全分离的两个线圈，每个线圈都施加一个电压，因此接收到的信号强度高，自然成像区域有所增大。但这种方法也存在着问题。由图2可以看出，去耦电容Ca12通过电容Ca2连接到地，而电容Ca1的一端与去耦电容Ca12连接、另一端接地。这样可以看作去耦电容Ca12与电容Ca2组成的串联回路与Ca1并联。也就是说，此时第一个接收线圈LOOP1的失谐电路是由上述的并联回路与L1组成，而不是理想状态下的由Ca1与L1组成，这将导致原有的失谐频率改变，不再是系统的特征频率，这会导致发射线圈发射信号时、接收线圈无法完全关闭，因此接收线圈会对发射线圈发射的信号产生干扰，抵消一部分发射的信号。发射线圈必须加大发射功率来补偿被抵消掉的信号，也就是增大磁共振成像系统电压。因此我们希望在发射线圈发射信号时接收线圈能够完全关闭、即接收线圈不工作。另外，由于这种去耦方法去耦电容Ca12、Ca23、Ca13分别与两个接收线圈相连接，因此一个接收线圈中的电容会对另一个接收线圈产生影响。这导致一个接收线圈中的电容都与其他接收线圈回路通过去耦电容相互连接、相互牵制，如果一个接收线圈回路的失谐回路工作，另外两个线圈的去耦也受到影响。另外图3披露了另一种去耦方法，其原理是在地线的另一端去耦。此时去耦电容Cb12、Cb13、Cb23与阵列接收线圈电路的连接点位于接收线圈电路LOOP1、LOOP2、LOOP3的调谐回路中调谐电容Cb1、Cb2、Cb3非接地的一侧。由于Cb12、Cb13、Cb23可以消除电路中存在的感性或容性耦合，因此可以去耦。这种方法存在的缺点是第一，耦合可能是感性、容性或阻性，这种方法尽管对感性耦合和容性耦合有所抵消，但是它无法补偿阻性的耦合；第二，由于在高频场中是电场与磁场的转换，如果电场方向转变，则磁场方向也要转变，也就意味着电路中感性与容性的互相转变。因此如果电路中的去耦方向不对，就要把电容改成与其性质相反的电感；或者加入反向器时，由于电感会引入一定的电阻，因此线路中增加了额外的损耗。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种磁共振成像系统阵列接收线圈，其具有去耦电路，能克服现有技术中接收线圈无法完全关闭而造成发射线圈必须加大发射功率来补偿被抵消掉的信号，即增大磁共振成像系统电压这一潜在缺点，并且不增加线路的损耗。本专利技术的上述目的是通过以下方案实现的一种磁共振成像系统阵列接收线圈，包括一个以上的接收线圈电路(LOOP1、LOOP2、LOOP3)，接收人体发出的磁共振信号，每个上述接收线圈电路具有一调谐电路、一失谐电路和一匹配电路；去耦电路，去除上述接收线圈之间的耦合，其特征在于，上述的去耦电路是在上述任意两个接收线圈电路之间都连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁共振成像系统阵列接收线圈，包括：一个以上的接收线圈电路（ＬＯＯＰ１、ＬＯＯＰ２、ＬＯＯＰ３），接收人体发出的磁共振信号，每个上述接收线圈电路具有一调谐电路、一失谐电路和一匹配电路；去耦电路，去除上述接收线圈之间的耦合，其特征在于，上述的去耦电路是在上述任意两个接收线圈电路之间都连接两个去耦电容（Ｃａ１２与Ｃｂ１２、Ｃａ２３与Ｃｂ２３、Ｃａ１３与Ｃｂ１３），（１）其中一个上述去耦电容（Ｃａ１２、Ｃａ２３、Ｃａ２３）的两端分别通过上述不同接收线圈电路的失谐电路的二极管（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）连接到地，而另一个上述的去耦电容（Ｃｂ１２、Ｃｂ２３、Ｃｂ１３）的两端分别通过上述不同接收线圈电路的调谐电容（Ｃｂ１、Ｃｂ２、Ｃｂ３）连接到地；或者，（２）上述两个去耦电容（Ｃａ１２与Ｃｂ１２、Ｃａ２３与Ｃｂ２３、Ｃａ１３与Ｃｂ１３）的一端通过上述失谐电路的二极管（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）连接到地，而另一端通过另一接收线圈电路的调谐电容（Ｃｂ１、Ｃｂ２、Ｃｂ３）连接到地。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪坚敏，张蓓，
申请(专利权)人：西门子中国有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]