专利名称：一种膝盖线圈的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁共振成像系统中采集射频信号的线圈，尤其涉及一种膝盖线圈。
背景技术：
在使用现有膝盖线圈进行扫描时，如果要在三个方向，即头脚方向、左右方向以及前后 方向(从前胸到后背)均实现集成并行采集技术(IPAT， Integrated Parallel Acquisition Techniques),需要数量很多的，比如18个线圈单元来保证三个方向上的IPAT能力。
这里所提到的IPAT是指一种能够节省扫描时间的技术，目前已经得到了广泛的应用，包 括IPAT2以及IPAT3等具体实现方式。其中，2和3称为IPAT因数。IPAT的实现原理可简单 理解为在采集信号并生成扫描图像的过程中，采用隔点采集的方式。比如，每隔一点采集一 个信号，这种方式即为IPAT2。由于需要采集的信号点减少，所以采用IPAT技术能够节省扫 描时间。通常，如果要在某个方向上实现IPAT2，则该方向上的线圈单元数需要等于或大于2; 相应地，如果要在某个方向上实现IPAT3，则该方向上的线圈单元数需要等于或大于3。所以， 如果要在三个方向上均实现IPAT，则需要数量很多的线圈单元。而通常情况下，每一个线圈 单元对应一个信号输出通道，所以很多的线圈单元也就意味着需要很多的通道，从而增加了 线圈的成本以及实现复杂度。
图1为现有由18个线圈单元组成的膝盖线圈结构示意图。如图1所示，该膝盖线圈的整 体呈圆柱形，在圆柱形的侧面上包括在垂直于所述圆柱形底面的方向上依次相邻的第一组 线圈单元101、第二组线圈单元102和第三组线圈单元103。其中，每组线圈单元又分别 包括六个在圆柱形侧面的圆周方向上依次相邻的线圈单元(为简化附图，图1中仅示出 了第二组线圈单元102的组成，第一组线圈单元101和第三组线圈单元103的组成与第 二组线圈单元102相同)。从图l中可以看出，该结构的膝盖线圈在三个方向上均具有 IPAT3能力。但是，在实际使用中，该膝盖线圈中的每一个线圈单元都需要对应一个信 号输出通道，B卩，需要18个信号输出通道。
为解决这一问题，现有技术中通常采用信号合并方式。具体来说，就是采用一种混合桥 电路，将多个线圈单元中的信号进行合并，比如将某两个线圈单元的信号合并为一路信号， 或者，将某三个线圈单元的信号合并为两路信号等，然后将合并后的信号输出，从而减少所需通道数目。针对图1中的膝盖线圈，如果只有8个信号输出通道可用，则需要IO个混合桥电路。
上述处理方式虽然能达到降低通道数目的目的，但是，这样处理也存在一系列问题，比
如
1) 该线圈中包括数量较多的(例如18个)线圈单元；
2) 由于线圈单元的数量远大于可用的信号输出通道的数量，因此还需要大量的(例如 10个)混合桥电路；
3) 由于线圈单元数量较多，并且所需要的混合桥电路也较多，所以使得线圈成本以及调 试和加工难度都大大增加。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种膝盖线圈，能够以少量的线圈单元实现在扫 描过程中的三个方向的IPAT能力。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的
一种膝盖线圈，包括第一、第二和第三组线圈单元，所述第一、第二和第三组线圈 单元构成一圆柱形，并在垂直于所述圆柱形底面的方向上依次相邻；其中，第一组线圈
单元和第三组线圈单元分别包括两个马鞍形的线圈单元，第二组线圈单元包括六个在所 述圆柱形侧面的圆周方向上依次相邻的线圈单元。
所述第一组线圈单元的两个马鞍形线圈单元分别包括在所述圆柱形侧面的圆周方向上 相互间隔布置的两个部分。 一个连接部分将所述两个部分相连接； 一个所述马鞍形线圈单元
的两个部分与另一个马鞍形线圈单元的两个部分，在所述圆柱形侧面的圆周方向上交替布置 依次相邻。
所述第三组线圈单元的两个马鞍形线圈单元包括在所述圆柱形侧面的圆周方向上相互 间隔布置的两个部分。 一个连接部分将所述两个部分相连接； 一个所述马鞍形线圈单元的两 个部分与另一个马鞍形线圈单元的两个部分，在所述圆柱形侧面的圆周方向上交替布置依次 相邻。
所述两个马鞍形线圈单元上彼此相邻的两个部分具有一个用于去除耦合的重叠区域。 所述第二组线圈单元中每两个相邻的线圈单元之间设置有一个用于去除耦合的重叠
区域；相邻的第一组线圈单元和第二组线圈单元，以及相邻的第二组线圈单元和第三组
线圈单元之间分别设置有用于去除耦合的重叠区域。所述第一组线圈单元位于所述圆柱形的一端附近，所述第三组线圈单元位于所述圆 柱形的另外一端附近。
较佳地，该膝盖线圈进一步包括第一混合桥电路、第二混合桥电路以及一个输出 电路；其中，
所述第二组线圈单元中的六个线圈单元平均分为两组，所述第一混合桥电路用于将 其中一组中的三个线圈单元采集到的信号合并为两路信号，所述第二混合桥电路用于将 另一组中的三个线圈单元采集到的信号合并为两路信号；
所述输出电路用于输出所述第一组线圈单元和第三组线圈单元中的各线圈单元采集 到的信号、所述第一混合桥电路合并后得到的信号以及所述第二混合桥电路合并后得到 的信号。
或者，该膝盖线圈进一步包括第一混合桥电路、第二混合桥电路以及一个输出电路； 其中，
所述第一混合桥电路用于将所述第一组线圈单元中的两个线圈单元采集到的信号合 并为一路信号，所述第二混合桥电路用于将所述第三组线圈单元中的两个线圈单元采集 到的信号合并为一路信号；
所述输出电路用于输出所述第二组线圈单元中的各线圈单元釆集到的信号、所述第 一混合桥电路合并后得到的信号和第二混合桥电路合并后得到的信号。
可见，采用本发明的技术方案，利用马鞍形线圈单元，将膝盖线圈中的线圈单元降为10 个，并且能够保证在扫描过程中的三个方向均具有较好的IPAT能力。对于本发明所提出的膝 盖线圈，由于减少了线圈单元数目，所以减少了所需混合桥电路数目，只需要使用两个混合 桥电路，就可以将所需信号输出通道数目降为10。由于减少了线圈单元数目和所需的混合桥 电路数目，本发明还降低了线圈结构的复杂度，降低了线圈成本以及调试和加工难度。另外， 即使不使用混合桥电路，本发明的膝盖线圈也仅仅需要10个信号输出通道，与现有技术中需 要18个信号输出通道相比，大大降低了所需通道数目。
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清 楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中
图1为现有由18个线圈单元组成的膝盖线圈结构示意图； 图2A为本发明实施例中第一组线圈单元的组成结构示意6图2B为本发明实施例中第组线圈单元中的马鞍形线圈单元的组成结构示意图2C为本发明实施例中第二组线圈单元的组成结构示意图2D为本发明实施例中第二组线圈单元中的一个线圈单元的位置示意图2E为本发明膝盖线圈实施例的整体组成结构示意图3为本发明实施例中一种信号输出方式示意图4为本发明实施例中另一种信号输出方式示意图5为采用现有IPAT因数为1的膝盖线圈进行扫描时得到的临床图像示意图； 图6为采用现有IPAT因数为2的膝盖线圈进行扫描时得到的临床图像示意图； 图7为采用本发明实施例所述IPAT因数为3的膝盖线圈进行扫描时得到的临床图像
示意图。
具体实施例方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释木发明， 并不用于限定本发明。
为解决现有技术中存在的问题，本发明实施例中提出一种新型的膝盖线圈，能够以 较少的线圈单元、简单的结构和较低的成本保证扫描过程中的各个方向均具有较好的IPAT能 力，进一步还能够降低通道数目。本发明所述膝盖线圈包括第一、第二和第二组线圈单元， 这三组线圈单元构成一圆柱形，并在垂直于所述圆柱形底面的方向上依次相邻。需要注 意的是，本发明所述的圆柱形不仅包括几何学上严格的"圆柱形"(其横截面为圆形)， 还包含那些横截面为椭圆、多边形、"D"字形等形状的"圆柱形"，本申请中出于简要 的目的而统称为圆柱形。其中，第一组线圈单元位于圆柱形的一端附近，第三组线圈单 元位于圆柱形的另外一端附近。第一组线圈单元和第三组线圈单元分别包括两个马鞍形 的线圈单元，第二组线圏单元包括六个在平行于圆柱形侧面的圆周底面的方向上依次相 邻的线圈单元。
具体来说，第一组线圈单元的两个马鞍形线圈单元分别包括在圆柱形侧面的圆周方向 上相互间隔布置的两个部分。 一个连接部分将所述两个部分相连接。 一个马鞍形线圈单元的 两个部分与另一个马鞍形线圈单元的两个部分，在圆柱形侧面的圆周方向上交替布置依次相 邻。第三组线圈单元的两个马鞍形线圈单元包括在圆柱形侧面的圆周方向上相互间隔布置 的两个部分。 一个连接部分将所述两个部分相连接。 一个马鞍形线圈单元的两个部分与另一 个马鞍形线圏单元的两个部分，在圆杵形侧面的圆周方向上交替布置依次相邻。所述两个马鞍形线圈单元上每两个相邻部分之间设置有用于去除耦合的重叠区域。同样，第二组线圈单 元中每两个相邻的线圈单元之间、相邻的第一组线圈单元和第二组线圈单元，以及相邻 的第二组线圈单元和第三组线圈单元之间也设置有用于去除耦合的重叠区域。这里所提到 的重叠区域，是指将两个相邻区域的边缘部分重叠在一起。
下面通过具体的实施例对本发明所述膝盖线圈作进 一 步地详细说明
本发明实施例所述膝盖线圈的整体呈现为圆柱形，从上到下，包括三组线圈单元， 分别为第一组线圈单元、第二组线圈单元和第三组线圈单元。
如图2所示，图2为本发明膝盖线圈实施例的组成结构示意图。其中，图2A为第一 组线圈单元的组成结构示意图；图2B为第一组线圈单元中的马鞍形线圈单元的组成结构 示意图；图2C为第二组线圈单元的组成结构示意图；图2D为第二组线圈单元中的一个 线圈单元的位置示意图；图2E为本发明膝盖线圈实施例的整体组成结构示意图。
如图2A所示，第一组线圈单元包括两个马鞍形线圈单元，即线圈单元201和202。线圈 争元201和202又分别包括三部分。如图2B所示，线圈单元201包括第一部分20、第二部 分21以及连接部分207，第一部分20和第二部分21通过连接部分207连接在一起。在实际 应用中，对连接部分207的具体结构没有要求，只要能够将第-部分20和第二部分21连接 在一起即可。比如，连接部分207可以是两根相交叉的导线，但要保证两导线的交义处相互 绝缘。通常，构成连接部分207的材料与构成线圈单元的材料相同，比如铜等。第一部分20 和第二部分21的左右两侧边缘分别为用于与线圈单元202形成重叠区域的重叠部分，如图 2B中的203、 204、 205和206所指区域所示；同样，图2B所示第一部分20和第二部分21 的下侧边缘部分别为用于与第二组线圈单元形成重叠区域的重叠部分。
线圈单元202的具体组成与图2B所示线圈单元201类似，不再赘述。通常，组成线圈 单元201和202的四部分20、 21的面积彼此相等，连接在一起组成圆柱形的第一组线圈单元。
第二组线圈单元包括6个线圈单元211、 212、 213、 214、 215和216，这六个线圈单元 的具体位置如图2C所示，即线圈单元211、 212、 213、 214、 215和216按图2C所示逆时 针方向彼此相连，而且每两个相邻的线圈单元之间都存在用于去除耦合的重叠区域。为更淸 楚的说明其构成，图2D示出了图2C所示第二组线圈单元中的一个线圈单元212的位置。线 圈单元212和其它五个线圈单元一起，共同组成圆柱形状的第二组线圈单元。通常，组成第 二组线圈单元的A个线圈单元的面积彼此相等；当然，也可以不相等，但会造成整个第二组 线圈单元的性能下降。第二组线圈单元通常位于整个膝盖线圈的圆柱形侧面垂直方向上的中 间位置。同样，线圈单元211、 212、 213、 214、 215和216的上下两侧边缘分别为用于与第 一组线圈单元以及第三组线圈单元形成重叠区域的重叠部分。
8第三组线圈单元同样包括两个马鞍形线圈单元221和222，如图2E所示。线圈单元221 和222的具体结构与线圈单元201和202基本相同，不同之处仅在于，线圈单元221和222 的上侧边缘处为用于与第二组线圈单元形成重叠区域的重叠部分。
第一组线圈单元、第二组线圈单元以及第三组线圈单元按照图2E所示方式连接在一起， 并通过上述各重叠部分在第一组线圈单元和第二组线圈单元，以及第二组线圈单元和第三 组线圈单元之间形成用于去除耦合的重叠区域，分别如图2E中的209和217所示。
上述各重叠区域的面积通常占所在线圈单元总面积的10 20%左右。在实际应用中， 重叠区域具体设计为多大还需要根据实际情况经过试验确定。
在扫描过程中，图2E所示膝盖线圈中的每一个线圈单元分别采集得到一路信号，通 常情况下， 一路信号对应一个输出通道，但是，很多情况下，系统本身具有的通道数目 要少于线圈单元数，这时就需要进行信号的合并处理，来降低所需通道数目。在这样的 情况下，本发明所述膝盖线圈可以进一步包括两个混合桥电路以及一个输出电路。
在图3所示情况下第二组线圈单元中的六个线圈单元平均分为两组，第一混合桥电 路用于将其中一组中的三个线圈单元采集到的信号合并为两路信号，第二混合桥电路用
于将另一组中的三个线圈单元采集到的信号合并为两路信号。 一个输出电路用于输出第 一组线圈单元中的各线圈单元采集到的信号、第三组线圈单元中的各线圈单元采集到的 信号、第一混合桥电路合并后得到的信号以及第二混合桥电路合并后得到的信号。
在图4所示的情况下，第一混合桥电路用于将第一组线圈单元中的两个线圈单元采 集到的信号合并为一路信号，第二混合桥电路用于将第三组线圈单元中的两个线圈单元 采集到的信号合并为一路信号。 一个输出电路用于输出第二组线圈单元中的各线圈单元 采集到的信号、第一混合桥电路合并后得到的信号以及第二混合桥电路合并后得到的信
号
其中，上述混合桥电路以及输出电路的结构和它们在膝盖线圈上的具体设置方式为 本领域公知，不再赘述。
本发明实施例中可以采用图3和图4两种合并处理方式
图3为本发明实施例中一种信号输出方式示意图。如图3所示，将线圈单元201、 202、 221和222中的信号通过输出电路直接输出；而线圈单元211、 212、 213、 214、 215 和216中的信号则需要进行合并，具体合并方式为将线圈单元211、 212、 213中的三路 信号通过第一混合桥电路合并为圆极化信号(CP， Circular Polarization)l和左右信号(LR， Left Right) 1，将线圈单元214、 215和216中的三路信号通过第二混合桥电路合并为CP2以及LR2，将合并后得到的CP1、 LR1、 CP2以及LR2四路信号通过输出电路输出。这 样，总共只需8个通道即可输出全部信号，从而降低了所需通道个数。其中，混合桥电 路如何进行信号合并为现有技术，不再赘述。
图4为本发明实施例中另一种信号输出方式示意图。如图4所示，将线圈单元211、 212、 213、 214、 215以及216中的信号通过输出电路直接输出；而线圈单元201、 202、 221和222中的信号则需要进行合并，具体合并方式为将线圈单元201和202中的信 号通过第一混合桥电路合并为CP1后通过输出电路输出，将线圈单元221和222中的信 号通过第二混合桥电路合并为CP2后通过输出电路输出。同样，总共只需8个通道即可 输出全部信号，降低了所需通道个数。
当然，图3和图4所示合并方式仅用于举例说明，并不用于限制本发明的技术方案，如 果采用其它本领域公知的合并方式，同样能够解决现有技术中存在的问题，也是可以的。总 之，采用图3和图4所示方式均能够达到降低通道数目的目的，但是，在实际使用中， 两种方式在性能上也存在一定的差别。比如
图4所示方式与图3所示方式相比，中间区域的信噪比更好。因为图4所示方式中 的中间区域各线圈单元，即线圈单元211、 212、 213、 214、 215和216中的信号未经过合 并，没有信号损失，所以信噪比要优于图3所示方式。图4所示方式在三个方向上均具 有IPAT3能力如图2E所示，图4所示方式虽然在上下两端进行了信号合并，但合并 后仍分别有一路信号，即可以理解为还分别有一个线圈单元，这样，对于头脚方向来说， 由于同时存在第一组线圈单元、第二组线圈单元以及第三组线圈单元中的线圈单元，所 以满足了之前所提到的"要在某个方向上实现IPAT3，则该方向上的线圈单元数需要等于或 大于3"的条件，所以，该方向上具有IPAT3能力；对于左右方向，由于同时存在211、 212 以及213等线圈单元，所以该方向上也具有IPAT3能力；同理，前后方向上也具有IPAT3能力。
图3所示方式在上下两端的信噪比要好于图4所示方式，原因在于，第一和第三组线圈 单元的信号未经过合并。另外，图3所示方式在头脚方向上同样具有IPAT3能力，而且，由 于第二组线圈单元中的六个线圈单元被合并后还剩四个，所以在前后以及左右方向上还至少 具有IPAT2能力。
通过以上介绍可以看出，采用本发明所述膝盖线圈以及信号输出方法后，不但能够降低 所需通道数目，而且能够获得较好的IPAT能力。但本领域技术人员公知，IPAT技术的使用 会在一定程度上降低成像质量。所以，下面通过具体的示例对本发明所述方案对成像质量是否存在影响进行说明
图5、 6和7分别为针对同一部位进行扫描后得到的临床图像示意图。其中图5为采用 现有IPAT因数为1，即没有采用IPAT技术的膝盖线圈进行扫描时得到的临床图像示意图； 图6为采用现有IPAT因数为2的膝盖线圈进行扫描时得到的临床图像示意图；图7为采用本 发明所述IPAT因数为3的膝盖线圈进行扫描时得到的临床图像示意图。可以看出，本发明所 述膝盖线圈虽然只由IO个线圈单元组成，但是与现有技术中通常由18个线圈单元组成的膝 盖线圈相比，同样可以在三个方向上进行IPAT3并行采集，在线圈单元数量大大减少的情况 下，仍然能够縮短扫描时间。与图5所示现有膝盖线圈无并行采集时生成的图像相比，本发 明的膝盖线圈以明显较短的时间生成了质量相当的图像。与图6所示采用现有IPAT因数为2 的膝盖线圈进行并行采集时生成的图像相比，本发明的膝盖线圈以较短的时间生成了质量相 当的图像。
总之，采用本发明的技术方案，能够带来以下好处1)在保证三个方向上均具有较好的 IPAT能力的前提下，降低了线圈单元数目，只需10个即可；2)本发明采用两个马鞍形的线 圈单元，可以环绕圆柱形布置，减少了线圈单元数目，所以减少了所需混合桥电路数目，并 由此降低了线圈结构的复杂度，降低了线圈成本以及调试和加工难度；3)即使不采用混合桥 电路，也只需要10个信号输出通道，可以应用于通道数目较少的系统中。
需要说明的是，上述实施例仅用于举例说明，并不用于限制本发明的技术方案。凡 在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
权利要求
1、一种膝盖线圈，包括第一、第二和第三组线圈单元，所述第一、第二和第三组线圈单元构成一圆柱形，并在垂直于所述圆柱形底面的方向上依次相邻；其中，第一组线圈单元和第三组线圈单元分别包括两个马鞍形的线圈单元(201，202，221，222)，第二组线圈单元包括六个在所述圆柱形侧面的圆周方向上依次相邻的线圈单元(211，212，213，214，215，216)。
2、 根据权利要求l所述的膝盖线圈，其特征在于，所述第一组线圈单元的两个马鞍形线 圈单元(201， 202)分别包括在所述圆柱形侧面的圆周方向上相互间隔布置的两个部分(20， 21);一个连接部分(207， 208)将所述两个部分相连接； 一个所述马鞍形线圈单元的两个部 分(20， 21)与另一个马鞍形线圈单元的两个部分(20， 21)，在所述圆柱形侧面的圆周方向 上交替布置依次相邻。
3、 根据权利要求l所述的膝盖线圈，其特征在于，所述第三组线圈单元的两个马鞍形线 圈单元(221， 222)包括在所述圆柱形侧面的圆周方向上相互间隔布置的两个部分(20， 21);一个连接部分(207， 208)将所述两个部分相连接； 一个所述马鞍形线圈单元的两个部 分(20， 21)与另一个马鞍形线圈单元的两个部分(20， 21)，在所述圆柱形侧面的圆周方向 上交替布置依次相邻。
4、 根据权利要求2或3所述的膝盖线圈，其特征在于，所述两个马鞍形线圈单元上彼此 相邻的两个部分具有一个用于去除耦合的重叠区域(203， 204， 205， 206)。
5、 根据权利要求l、 2或3所述的膝盖线圈，其特征在于，所述第二组线圈单元中每两 个相邻的线圈单元之间设置有一个用于去除耦合的重叠区域；相邻的第一组线圈单元和 第二组线圈单元，以及相邻的第二组线圈单元和第三组线圈单兀之间分别设置有用于去 除耦合的重叠区域(209， 217)。
6、 根据权利要求1所述的膝盖线圈，其特征在于，所述第一组线圈单元位于所述 圆柱形的一端附近，所述第三组线圈单元位于所述圆柱形的另外一端附近。
7、 根据权利要求1所述的膝盖线圈，其特征在于，进一步包括第一混合桥电路、 第二混合桥电路以及一个输出电路；其中，所述第二组线圈单元中的六个线圈单元平均分为两组，所述第一混合桥电路用于将 其中一组中的三个线圈单元采集到的信号合并为两路信号，所述第二混合桥电路用于将另一组中的三个线圈单元采集到的信号合并为两路信号；所述输出电路用于输出所述第一组线圈单元和第三组线圈单元中的各线圈单元采集 到的信号、所述第一混合桥电路合并后得到的信号以及所述第二混合桥电路合并后得到 的信号。
8、根据权利要求1所述的膝盖线圈，其特征在于，进一步包括第一混合桥电路、第 二混合桥电路以及一个输出电路；其中，所述第一混合桥电路用于将所述第一组线圈单元中的两个线圈单元采集到的信号合 并为一路信号，所述第二混合桥电路用于将所述第三组线圈单元中的两个线圈单元采集 到的信号合并为一路信号；所述输出电路用于输出所述第二组线圈单元中的各线圈单元采集到的信号、所述第 一混合桥电路合并后得到的信号和第二混合桥电路合并后得到的信号。
全文摘要
本发明公开了一种膝盖线圈，包括第一、第二和第三组线圈单元，所述第一、第二和第三组线圈单元构成一圆柱形，并在垂直于所述圆柱形底面的方向上依次相邻；其中，第一组线圈单元和第三组线圈单元分别包括两个马鞍形的线圈单元，第二组线圈单元包括六个在圆柱形侧面的圆周方向上依次相邻的线圈单元。应用本发明所述膝盖线圈能够以简单的结构和较低的成本保证扫描过程中的各个方向均具有较好的集成并行采集能力，同时能够降低通道数目。
文档编号A61B5/055GK101526592SQ20081000805
公开日2009年9月9日 申请日期2008年3月5日 优先权日2008年3月5日
发明者汪坚敏, 王海宁 申请人:西门子(中国)有限公司