專(zhuān)利名稱(chēng)：用于水平場(chǎng)磁共振成像的乳房射頻線圈裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在磁共振成像系統(tǒng)中使用的乳房射頻線圈裝置，尤其涉及一種水平場(chǎng)四線圈乳房射頻線圈裝置。
背景技術(shù)：
磁共振成像(MRI)，是繼CT之后醫(yī)學(xué)影像診斷技術(shù)的又一重大進(jìn)展。它的基本原理來(lái)自于1946年美國(guó)學(xué)者Bloch和Purcell的發(fā)現(xiàn)，在外磁場(chǎng)的作用下，某些繞主磁場(chǎng)(外磁場(chǎng))進(jìn)動(dòng)的自旋的質(zhì)子(包括人體中的氫質(zhì)子)在短暫的射頻電波作用下，進(jìn)動(dòng)角增大，當(dāng)射頻電波停止后，那些質(zhì)子又會(huì)逐漸恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，并同時(shí)釋放與激勵(lì)波頻率相同的射頻信號(hào)，這一物理現(xiàn)象被稱(chēng)為核磁共振。磁共振成像技術(shù)便是利用這一原理，通過(guò)在主磁場(chǎng)中附加一個(gè)脈沖梯度磁場(chǎng)，選擇性地激發(fā)所需要位置的人體內(nèi)的原子核，然后接收原子核產(chǎn)生的核磁共振信號(hào)，最后在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行傅立葉變換，對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行頻率編碼和相位編碼，從而建立一幅完整的磁共振圖像。
磁共振成像裝置包括射頻發(fā)射線圈以及接收射頻線圈，分別用于產(chǎn)生脈沖梯度磁場(chǎng)以及接收原子核產(chǎn)生的核磁共振信號(hào)，接收射頻線圈可以是發(fā)射線圈本身也可以是只接收射頻信號(hào)的獨(dú)立線圈。在磁共振成像系統(tǒng)中，發(fā)射線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)均勻性好以及接收線圈所接收的信號(hào)信噪比(SNR)高是獲得高質(zhì)量圖像的關(guān)鍵因素。提高信噪比的方法有兩種，一種為正交接收，另一種為相控陣線圈技術(shù)，后者使用多個(gè)獨(dú)立的小線圈一起覆蓋此區(qū)域，由于只有臨近線圈的很小區(qū)域的噪聲才能進(jìn)入線圈，因此能夠有效地提高信噪比。但是當(dāng)發(fā)射和接收線圈為同一線圈時(shí)，使用相控陣線圈會(huì)存在一個(gè)問(wèn)題，即很難保證線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的均勻性，這個(gè)問(wèn)題尤其體現(xiàn)在用于對(duì)人體各部位進(jìn)行探測(cè)的磁共振成像儀上。由于人體各個(gè)生理部位的形狀各不相同，又十分不規(guī)則，而且尺寸大小也差別很大，所以如何根據(jù)人體各個(gè)部位的生理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，巧妙地布置線圈電路，從而獲得較為均勻的磁場(chǎng)分布和較大的探測(cè)靈敏度一直是國(guó)際上線圈設(shè)計(jì)人員的最大任務(wù)。
磁共振成像對(duì)軟組織的高靈敏度特性使其在檢查乳腺疾病方面具有先天優(yōu)勢(shì)，Radboud大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的Mark J.Stoutjesdijk醫(yī)學(xué)博士發(fā)現(xiàn)，使用磁共振檢查乳腺癌，比使用傳統(tǒng)的乳腺檢測(cè)的手段-X射線透視有更高的準(zhǔn)確率。同時(shí)，MRI無(wú)放射線，因此也就沒(méi)有CT和X線檢查均存在的電離輻射對(duì)人體組織細(xì)胞的損害。此外，用MRI方法檢查乳腺癌，可避免其他傳統(tǒng)檢測(cè)手段中侵犯患者隱私的問(wèn)題。因此，磁共振成像可以說(shuō)是乳腺癌檢測(cè)的理想手段。
現(xiàn)有的磁共振成像儀采用的磁共振乳房線圈通常為四個(gè)環(huán)形線圈設(shè)計(jì)，即兩個(gè)靠近人體乳房下邊緣的兩個(gè)較大的環(huán)形線圈和靠近乳頭的兩個(gè)較小的環(huán)形線圈組成，這樣便會(huì)出現(xiàn)上面提到的問(wèn)題，即由于較小的環(huán)形線圈的靈敏度較高，而較大的環(huán)形線圈的靈敏度較低，因此圖像不均勻；同時(shí)，由于大環(huán)形線圈和小環(huán)形線圈將產(chǎn)生互感，從而降低了圖像的信噪比。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于水平場(chǎng)磁共振成像的乳房射頻線圈裝置，其包括支撐外殼，所述外殼包括底面和罩面，所述底面上有兩個(gè)左右對(duì)稱(chēng)的凸起球面，所述罩面罩住所述球面；以及兩組線圈，所述兩組線圈位于支撐外殼之內(nèi)，每組線圈包括一個(gè)環(huán)形線圈和一個(gè)八字形線圈，所述環(huán)形線圈套在所述球面上，所述八字形線圈以交叉點(diǎn)為頂點(diǎn)相向翻折，形成馬鞍形線圈，所述馬鞍形線圈套設(shè)在所述球面上，所述馬鞍形線圈的底部向外翻起，形成翻邊，所述翻邊貼在所述底面上。
在上述的線圈裝置中，所述馬鞍形線圈的兩個(gè)翻邊的中垂線所在的直線與兩個(gè)球面的球心的連線所在的直線的夾角不超過(guò)45度。
在上述的線圈裝置中，所述馬鞍形線圈的交叉點(diǎn)與所述球面的最高點(diǎn)的距離不超過(guò)所述球面所在的球體的長(zhǎng)半軸的40％。
在上述的線圈裝置中，所述環(huán)形線圈的中心到所述底面的距離為所述球面的最高點(diǎn)到所述底面的距離的0.2倍到0.8倍。
在上述的線圈裝置中，所述球面是半球面。
在上述的線圈裝置中，所述環(huán)形線圈是匝數(shù)等于1的螺線管。
在上述的線圈裝置中，所述環(huán)形線圈是匝數(shù)等于2的螺線管。
在上述的線圈裝置中，所述兩個(gè)馬鞍形線圈的翻邊相互交疊，使得兩個(gè)馬鞍形線圈之間的互感系數(shù)小于0.3。
在上述的線圈裝置中，所述兩組馬鞍形線圈和環(huán)形線圈相互交疊，使得四個(gè)線圈任意兩個(gè)之間的互感系數(shù)小于0.3。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于a)線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)具有良好的均勻性，從而保證了磁共振圖像的均勻。
b)線圈之間的互感趨于零，使其接收的信號(hào)具有較高的信噪比。
c)線圈可分別探測(cè)水平場(chǎng)磁共振系統(tǒng)中垂直于人體平面沿上下方向的磁共振信號(hào)和平行于人體平面沿左右方向的磁共振信號(hào)，從而使得裝置具有較高的探測(cè)靈敏度。
d)支撐外殼的凹面設(shè)計(jì)適于病人操作并具有舒適度，而且在病人與射頻電子設(shè)備之間提供保護(hù)屏障。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，其中圖1為本發(fā)明的內(nèi)部示意圖；圖2為本發(fā)明的外部示意圖；圖3為本發(fā)明的兩組線圈在理想狀態(tài)下的空間布局；圖4是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的線圈空間布局示意圖；圖5是本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例的線圈空間布局示意圖；圖6是由本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例得到的在圖3的XZ平面上的磁場(chǎng)強(qiáng)度空間分布圖；圖7是由本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例得到的在圖3的YZ平面上的磁場(chǎng)強(qiáng)度空間分布圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)同時(shí)參見(jiàn)圖1和圖2，圖1為本發(fā)明的內(nèi)部示意圖，圖2為本發(fā)明的線圈外部示意圖。如圖所示，本發(fā)明包括支撐外殼1以及位于支撐外殼之內(nèi)的兩組線圈2和3。支撐外殼1，包括底面13和罩面14。底面13為有一定曲率的凹面，以符合人體胸部的輪廓特征。底面13上有兩個(gè)左右對(duì)稱(chēng)的曲率半徑更小的球面，在本實(shí)施例中體現(xiàn)為兩個(gè)半球面11和12，罩面14罩在半球面11和12之上?，F(xiàn)描述線圈2和3，因其構(gòu)成基本相同，遂以線圈2為例。線圈2包括一個(gè)環(huán)形線圈21和一個(gè)八字形線圈22，環(huán)形線圈21套在半球面12上，八字形線圈22以交叉點(diǎn)c為頂點(diǎn)相向翻折，形成馬鞍形線圈22，馬鞍形線圈22套設(shè)在半球面12上，馬鞍形線圈22的底部向外翻起，形成翻邊，貼在底面13上。環(huán)形線圈21為單圈螺線管，馬鞍形線圈22本質(zhì)為岔開(kāi)一定角度的雙圈螺線管的變形，螺線管可由多段銅皮或銅管與多個(gè)電容串聯(lián)而成。
現(xiàn)請(qǐng)參見(jiàn)圖3，圖3示出本發(fā)明的兩組線圈在理想狀態(tài)下的空間布局示意。如圖所示，馬鞍形線圈21的交叉點(diǎn)c與半球面11的最高點(diǎn)重合，其翻邊a和b的中垂線所在的直線與x軸(即半球面11和12的球心所在的直線)平行。同時(shí)，環(huán)形線圈21所在的平面平行于XY平面，其到馬鞍形線圈22的交叉點(diǎn)c的距離為底面13到其交叉點(diǎn)的距離的0.67倍，這一個(gè)位置所產(chǎn)生的磁場(chǎng)均勻性較佳，從而圖像比較均勻。
在實(shí)際使用過(guò)程中，應(yīng)將系統(tǒng)的主磁場(chǎng)方向沿圖3中的Y方向，人體也沿Y方向趴在本裝置上，將雙乳置于半球面11和12內(nèi)里面，送入磁共振腔體進(jìn)行磁共振成像掃描。接著，在磁共振系統(tǒng)環(huán)境內(nèi)，將馬鞍形線圈21和環(huán)形線圈22的諧振頻率均調(diào)節(jié)到此線圈裝置所使用的磁共振系統(tǒng)的主頻率附近。
根據(jù)磁共振成像的知識(shí)可知，只在X方向和Z方向存在磁共振射頻信號(hào)。當(dāng)環(huán)形線圈21所在的平面平行于XY平面時(shí)，則其所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向主要沿Z方向，則根據(jù)天線的互易原理，這個(gè)環(huán)形線圈可以有效地探測(cè)Z方向的磁共振射頻信號(hào)。當(dāng)馬鞍形線圈22的兩個(gè)下邊緣中心之間的連線ab與兩個(gè)半球面11和12的球心所形成的直線平行，即平行于X方向，則馬鞍形線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向主要沿X方向，根據(jù)天線的互易原理，則馬鞍形線圈可以有效地探測(cè)X方向的磁共振信號(hào)。如上所述，本發(fā)明對(duì)于線圈的設(shè)計(jì)既保證了線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向(即X方向和Z方向)與主磁場(chǎng)(即Y方向)垂直，從而能夠有效地探測(cè)兩個(gè)方向上磁共振射頻信號(hào)，又保證了環(huán)形線圈21所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與馬鞍形線圈22所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在感興趣的半球形區(qū)域內(nèi)基本垂直，由此為它們之間的互感系數(shù)為零提供了條件。
應(yīng)理解，上述只示出本發(fā)明的兩組線圈在理想狀態(tài)下的空間布局。凡是滿(mǎn)足馬鞍形線圈21的兩個(gè)翻邊a、b的中垂線所在的直線與兩個(gè)半球面11和12的球心的連線所在的直線的夾角不超過(guò)45度；馬鞍形線圈21的交叉點(diǎn)c與半球面12的最高點(diǎn)的距離不超過(guò)半球面12所在的球體的長(zhǎng)半軸的40％；環(huán)形線圈21的中心到底面13的距離為半球面12的最高點(diǎn)到底面13的距離的0.2倍到0.8倍即可達(dá)到要求。
如需進(jìn)一步提高本發(fā)明的均勻度，在實(shí)際的線圈設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中，通常要對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行某些修正。請(qǐng)參見(jiàn)圖4和圖5，圖4和圖5是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的線圈空間布局示意圖。如圖4所示，左右兩個(gè)環(huán)形線圈422和432由單圈螺線管改成了雙圈螺線管。同時(shí)，為了消除兩個(gè)馬鞍形線圈421、431和環(huán)形線圈422、432之間的互感，還需要對(duì)他們之間的相對(duì)位置進(jìn)行調(diào)整。為了消除左右兩個(gè)馬鞍形線圈421、431之間的互感，在保持左右兩個(gè)馬鞍形線圈的布線形狀左右對(duì)稱(chēng)的前提下，將其相鄰的翻邊進(jìn)行適當(dāng)交疊。同樣的道理，為了消除左右兩個(gè)環(huán)形線圈422和432之間的互感，也可對(duì)其進(jìn)行交疊。當(dāng)然，如圖5所示，為了消除左馬鞍形線圈521與右環(huán)形線圈532之間，右馬鞍形線圈531與左環(huán)形線圈522之間，左馬鞍形線圈521線圈與左環(huán)形線圈522之間，以及右馬鞍形線圈531與右環(huán)形線圈532之間的互感，需要對(duì)其相互之間的交疊方式，交疊面積，馬鞍形線圈的頂點(diǎn)位置，各個(gè)線圈之間的相對(duì)位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，有很多種方式可以實(shí)現(xiàn)消除各個(gè)線圈之間的互感的目的，圖5只是其中的一個(gè)布線方式。
下面為兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。請(qǐng)參見(jiàn)圖6和圖7，圖6是由本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例得到的在圖3的XZ平面上的磁場(chǎng)強(qiáng)度空間分布圖，圖4是由本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例得到的在圖3的YZ平面上的磁場(chǎng)強(qiáng)度空間分布圖。應(yīng)理解，圖中的數(shù)據(jù)只具有相對(duì)意義。經(jīng)計(jì)算，圖6中平均磁場(chǎng)強(qiáng)度為2.63，均方差為0.32，其均勻性為1-0.32/2.63＝88％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)四個(gè)環(huán)形線圈所組成的乳房線圈的50％左右的均勻性。同樣，圖7中平均強(qiáng)度為2.72，均方差為0.38，其均勻性為1-0.38/2.72＝86％，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于根據(jù)計(jì)算所得的傳統(tǒng)四個(gè)環(huán)形線圈組成的乳房線圈的50％左右的均勻性。
應(yīng)理解，上述實(shí)施例的具體布線方式僅僅是為了說(shuō)明舉例而已，并不是對(duì)本發(fā)明的范圍的限制。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的一般人員來(lái)說(shuō)，可以在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，做出種種變化。因此，本發(fā)明所主張的范圍應(yīng)以權(quán)利要求書(shū)中的權(quán)利要求所述的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種用于水平場(chǎng)磁共振成像的乳房射頻線圈裝置，其包括支撐外殼，所述外殼包括底面和罩面，所述底面上有兩個(gè)左右對(duì)稱(chēng)的凸起球面，所述罩面罩住所述球面之上；以及兩組線圈，所述兩組線圈位于支撐外殼之內(nèi)，每組線圈包括一個(gè)環(huán)形線圈和一個(gè)八字形線圈，所述環(huán)形線圈套在所述球面上，所述八字形線圈以交叉點(diǎn)為頂點(diǎn)相向翻折，形成馬鞍形線圈，所述馬鞍形線圈套設(shè)在所述球面上，所述馬鞍形線圈的底部向外翻起，形成翻邊，所述翻邊貼在所述底面上。
2.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述馬鞍形線圈的兩個(gè)翻邊的中垂線所在的直線與兩個(gè)球面的球心的連線所在的直線的夾角不超過(guò)45度。
3.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述馬鞍形線圈的交叉點(diǎn)與所述球面的最高點(diǎn)的距離不超過(guò)所述球面所在的球體的長(zhǎng)半軸的40％。
4.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述環(huán)形線圈的中心到所述底面的距離為所述球面的最高點(diǎn)到所述底面的距離的0.2倍到0.8倍。
5.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述球面是半球面。
6.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述環(huán)形線圈是匝數(shù)等于1的螺線管。
7.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述環(huán)形線圈是匝數(shù)等于2的螺線管。
8.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述兩個(gè)馬鞍形線圈的翻邊相互交疊，使得兩個(gè)馬鞍形線圈之間的互感系數(shù)小于0.3。
9.如權(quán)利要求1所述的線圈裝置，其特征在于，所述兩個(gè)環(huán)形線圈的翻邊相互交疊，使得兩個(gè)環(huán)行線圈之間的互感系數(shù)小于0.3。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種乳房射頻線圈裝置，尤其涉及一種水平場(chǎng)四線圈射頻線圈裝置。本發(fā)明提供一種乳房射頻線圈裝置，其包括支撐外殼，所述外殼包括底面和罩面，所述底面上有兩個(gè)左右對(duì)稱(chēng)的凸起球面，所述罩面罩住所述球面之上；以及兩組線圈，所述兩組線圈位于支撐外殼之內(nèi)，每組線圈包括一個(gè)環(huán)形線圈和一個(gè)八字形線圈，所述環(huán)形線圈套在所述球面上，所述八字形線圈以交叉點(diǎn)為頂點(diǎn)相向翻折，形成馬鞍形線圈，所述馬鞍形線圈套設(shè)在所述球面上，所述馬鞍形線圈的底部向外翻起，形成翻邊，所述翻邊貼在所述底面上。本發(fā)明具有均勻性良好、信噪比高、探測(cè)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R33/20GK101036578SQ200610024688
公開(kāi)日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2006年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月15日
發(fā)明者王杰 申請(qǐng)人:上海復(fù)旦辰光科技有限公司