专利名称：一种手腕线圈的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及核磁共振成像(MRI， Magnetic Resonance Imaging)技术，特别涉及 一种手腕线圈。
背景技术：
MRI的基本原理是人体组织内的氢原子(也可以是其他的，但氢原子最常用)在固定 磁场的作用下会产生定向排列；当外加一个射频脉冲时，这些氢原子在射频脉冲的作用下将 发生偏转；射频脉冲消失后，这些氢原子都将恢复到原来的状态；在恢复的过程中，对这些 氢原子产生的信号进行采样，然后使用采集到的信号进行图像重建，就可以得到人体组织的 图像。
射频接收线圈(以下简称线圈)是用于MRI设备中采集所述信号的装置。线圈按照与人 体的关系可以分为头部线圈、体线圈和表面线圈等；按照形状可以分为筒状线圈、平面 线圈、盔状线圈、扇状线圈等。手腕线圈是一种筒状表面线圈，用于对手腕部位进行扫描。
图1 (a) (b)示出了一种现有手腕线圈的组成结构示意图。参见图1，其中(a)
部分为该手腕线圈的外观，呈筒状；(b)部分为现有手腕线圈的展开结构示意。线圈的组成 单位为线圈单元，图1中，以线圈单元的数量为4进行说明，所示E1 E4表示线圈单元。
参见图1 (b)所示现有手腕线圈的展开结构示意可知，该手腕线圈中各线圈单元之间的
连接关系是从第一个线圈单元E1开始，处于相邻位置的线圈单元依次拼接在一起，然后
第一个线圈单元E1与最后一个线圈单元E4相互拼接，如此，将得到一个由若干个线圈单元 依次拼接而形成的筒状线圈，该筒状线圈的外观如图1 (a)所示。为了达到较好的成像质量， 在构造筒状线圈时，通常使相邻的两个线圈单元的拼接部位存在一定的重叠从而形成拼接部 位，如图1中两个相邻线圈单元之间的阴影部分所示。在下面的描述中，将用于拼接形成筒 状线圈的线圈单元称为线圈拼接单元。
在目前的临床应用中，手腕线圈主要有如图2所示的三种摆放位置。参见图2，图2由(a)、 (b)、 (C)三部分构成，其中
(a) 部分示出了第一种摆放位置病人俯卧于病床，手臂沿头顶方向伸出，手腕线圈1 套在病人的手腕上，手臂是手腕线圈1的轴线；
(b) 部分示出了第二种摆放位置病人仰卧于病床，手臂置于身体两侧，手腕线圈2 套在病人的手腕上，手臂是手腕线圈2的轴线；
(C)部分示出了第三种摆放位置病人仰卧于病床，屈肘将手臂置于腹部之上，手腕线 圈3套在病人的手腕上，手臂是手腕线圈3的轴线。
由于现有线圈的设计往往是针对某一种特定的摆放位置，如果将该线圈应用于其他摆放 位置，就可能导致采集信号的信噪比严重下降。下面将结合附图，对将图1所示手腕线圈按
照图2所示三种位置摆放时，各线圈拼接单元的磁场方向、以及采集信号的信噪比高低进行分析。
在MRI设备的工作过程屮，每一个线圈单元都采集相应的信号，所采集到的信号是矢量，
称为射频输出信号，根据这些射频输出信号可以进行图像重建，得到图像。当线圈单元的磁
场方向与MRI设备的主磁场方向垂直时，该线圈单元采集到的信号强度最大；当某线圈单元 的磁场方向与MRI设备的主磁场方向平行时，该线圈单元不采集信号。
根据右手螺旋定理，MRI设备的主磁场方向将沿图2所示Z轴的正方向或负方向。
当将图1所示手腕线圈按照图2所示第一种或第二种摆放位置摆放时，手臂与Z轴平行， 即手腕线圈的轴线与主磁场方向平行，因此，这两种摆放位置实际上是一样的。图3(a) 示出了将图1所示手腕线圈按照图2所示第一种和第二种位置摆放时，该手腕线圈中各线圈 拼接单元的电流方向与MRI设备的主磁场方向的关系示意图。为描述简便，图3中未如图1 那样示出相邻线圈拼接单元之间的重叠部分。参见图3 (a)，各线圈拼接单元的电流方向存 在两种可能沿手腕线圈的轴线方向向上或向下。由于手腕线圈的轴线与主磁场方向平行， 因此，无论各线圈拼接中.元的电流方向是沿手腕线圈的轴线方向向上或向下，此时，4个线 圈拼接单元的电流方向均与主磁场方向平行，因此，4个线圈拼接单元的磁场方向均将处于 与主磁场方向垂直的平面中，因此，4个线圈拼接单元的磁场方向均将与主磁场方向垂直，4 个线圈拼接单元均将输出射频输出信号，此时采集信号的信噪比较高。
3将图1所示手腕线圈按照图2所示第三种摆放位置摆放时，手臂与Z轴垂直，即手 腕线圈的轴线与主磁场方向垂直。图3 (b)示出了将图1所示手腕线圈按照图2所示第三种
位置摆放时，该手腕线圈中各线圈拼接单元的电流方向与MRI设备的主磁场方向的关系示意
图。参见图3 (b)， 4个线圈拼接单元中将有2个与Z轴方向平行，另外2个与Z轴方向垂
直，且各线圈拼接单元的电流方向存在两种可能沿手腕线圈的轴线方向向左或向右。无论
各线圈拼接单元的电流方向是沿手腕线圈的轴线方向向左或向右，此时，与z轴方向垂直的
2个线圈拼接单元的磁场方向将与主磁场方向垂直，这2个线圈拼接单元将输出射频输出信 号；而与Z轴方向平行的2个线圈拼接单元，由于其电流方向与主磁场方向垂直，因此这2 个线圈拼接单元的磁场方向将与主磁场方向平行，这2个线圈拼接单元不采集信号，也就不 会输出射频输出信号，这将导致采集信号的信噪比严重下降。
可见，图1所示手腕线圈仅适用于图2所示第一种或第二种摆放位置，而不适用于图2 所示第三种摆放位置。
由于在临床应用中要求手腕线圈提供如图2所示的三种摆放位置，而现有手腕线圈又无 法同时适用于所述三种摆放位置，因此，现有技术只能通过设计两种不同的手腕线圈，并对 手腕线圈的摆放位置加以限制来满足临床应用的要求。然而这将带来以下两方面的问题一 方面，同时配备两种手腕线圈将导致设备成本的增加；另一方面，如果MRI设备中只配备了 其中一种手腕线圈，那么，至少存在一种摆放位置该MRI设备无法提供，这将限制临床应用。 例如假设某MRI设备只配备了适用于图2所示第三种摆放位置的手腕线圈，由于在病人比 较肥胖的情况下，将无法实现第三种摆放位置，因此，该病人就无法在该MRI设备进行手腕 部位的扫描，这就限制了临床应用。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型公开了一种手腕线圈，该手腕线圈适用于现有各种摆放位置，以 降低设备成本，解除对临床应用的限制。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案具体是这样实现的
一种手腕线圈，包括由复数个线圈拼接单元依次拼接形成的筒状线圈；还包括环形线圈 单元，所述环形线圈单元缠绕在所述筒状线圈的表面。
较佳地，所述环形线圈单元的轴线与所述筒状线圈的轴线重合。
较佳地，所述手腕线圈中可以包括两个分别缠绕有所述环形线圈单元的筒状线圈，所述 两个筒状线圈的相叠拼、二者轴线重合且部分表面重叠。所述两个筒状线圈的线圈拼接单元的各拼接部位不重叠。上述手腕线圈中还可以包括信号合成模块，其与同一筒状线圈的位置相对的两个线圈拼接单元相连，用来对所述位置相对的两个线圈拼接单元的射频输出信号进行合成。上述手腕线圈还可以包括进一步的信号合成模块，用来对所述合成后的信号进行二次合成。由上述技术方案可见，本实用新型提供的手腕线圈中，由于环形线圈单元缠绕于筒状线圈的表面，环形线圈单元中的电流方向与筒状线圈中各个线圈拼接单元的电流方向均垂直，因此，当筒状线圈中的某些线圈拼接单元由于磁场方向与主磁场平行而不采集信号时，环形 线圈单元将进行信号采集，并且，环形线圈单元的磁通量较大，这就使得无论是将本实用新 型手腕线圈按照哪种摆放位置进行摆放，均能保证采集信号的信噪比较高，从而降低设备成本，并解除现有技术对临床应用的限制。另外，在本实用新型的较佳实施例中，提供了一种包含两个分别缠绕有环形线圈单元的 筒状线圈的手腕线圈，所述两个筒状线圈相叠拼、且轴线相重合。为了达到更好的成像质量， 本实用新型采用了背景技术介绍的拼接两个相邻的线圈拼接单元的方式叠拼所述两个筒状线圈，即使所述两个筒状线圈的表面存在一定的重叠。此外，为了尽量降低各线圈拼接单元的射频输出信号之间的耦合程度，本实用新型在进行两个筒状线圈的叠拼时，采取了使这两个筒状线圈的线圈拼接单元的各拼接部位不重叠的方式，即使两个筒状线圈的各拼接部位错开一定的距离。为了进一步改善成像质量，本实用新型还增加了信号合成模块对线圈拼接单元的射频输 出信号进行信号合成。较佳地，可以将信号合成模块与同一筒状线圈的位置相对的两个线圈拼接单元相连，用来对所述位置相对的两个线圈拼接单元的射频输出信号进行信号合成。当MRI设备中接收通道的数量少于线圈拼接单元的数量时，还可以将信号合成之后较弱的若干路信号舍弃，以匹配接收通道的数量。
下面将参照附图详细描述本实用新型的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本实用新型的上述及其他特征和优点，附图中图1 (a) (b)示出了一种现有手腕线圈的组成结构示意图2 (a) (C)示出了现有手腕线圈的三种摆放位置示意图3 (a) (b)示出了将图1所示手腕线圈按照图2所示三种位置摆放时，该手腕线圈中各线圈拼接单元的电流方向与MRI设备的主磁场方向的关系示意图； 图4为本实用新型手腕线圈的组成结构示意图； 图5为本实用新型一较佳手腕线圈的组成结构示意图；图6为本实用新型对图5所示手腕线圈采集的射频输出信号进行信号合成的原理示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对 本实用新型作进一步详细说明。本实用新型的主要思想是在现有仅包含筒状线圈的手腕线圈的基础上，增加至少 一个缠绕在筒状线圈表面的环形线圈单元，从而利用环形线圈单元中的电流方向与筒状线圈 中各个线圈拼接单元的电流方向均垂直、且环形线圈单元磁通量较大的特性，解决手腕线圈 无法适用于各种摆放位置的问题。
图4为本实用新型手腕线圈的组成结构示意图。参见图4，该手腕线圈包括由复数个线圈拼接单元410依次拼接形成的筒状线圈420;图3中，E" E2……En小 Erg表示所述复数个线圈拼接单元，两个相邻线圈拼接单元410之间的阴影部分表示这两个线 圈拼接单元在拼接部位存在一定的重叠，从而形成拼接部位；
该手腕线圈还包括环形线圈单元430，所述环形线圈单元430缠绕在所述筒状线圈420 的表面。
上述手腕线圈中，所述环形线圈单元430的轴线与所述筒状线圈的轴线重合。
为了达到较高的信噪比，并将设备成本控制在较低范围内，较佳地，所述手腕线圈中可 以包括两个分别缠绕有所述环形线圈单元430的筒状线圈。以每个筒状线圈中包含4个线圈 拼接单元为例，图5示出了本实用新型一较佳手腕线圈的组成结构示意图。参见图5，该手 腕线圈包括8个线圈拼接单元和2个环形线圈单元，其中
线圈拼接单元A1 A4依次拼接形成筒状线圈A，环形线圈单元A5缠绕在筒状线圈A
的表面；
线圈拼接单元B1 B4依次拼接形成筒状线圈B，环形线圈单元B5缠绕在筒状线圈B
的表面；
筒状线圈A和筒状线圈B相叠拼、且二者轴线重合，并且，所述筒状线圈A和筒状线圈 B的表面存在部分重叠，如图5中筒状线圈A和筒状线圈B之间的阴影部分所示。因此，筒 状线圈A和筒状线圈B相叠拼之后得到的手腕线圈的高度小于筒状线圈A与筒状线圈B的 高度之和。
为了尽量降低各线圈拼接单元的射频输出信号之间的耦合程度，可以在进行筒状线圈A 和筒状线圈B的拼接时，使这两个筒状线圈的线圈拼接单元的各拼接部位不重叠，即使两
个筒状线圈的各拼接部位错开一定的距离。例如参见图5，
筒状线圈A中存在4个拼接部位，g卩A1与A2之间的拼接部位、A2与A3之间的拼接 部位、A3与A4之间的拼接部位和A4与A1之间的拼接部位；
筒状线圈B中也存在4个拼接部位，即B1与B2之间的拼接部位、B2与B3之间的拼 接部位、B3与B4之间的拼接部位和B4与B1之间的拼接部位；
所述"使这两个筒状线圈的线圈拼接单元的各拼接部位不重叠"就是使筒状线圈A中 的4个拼接部位与筒状线圈B中的4个拼接部位不重合叠，而是错开一定的距离。
下面对将本实用新型手腕线圈应用于各种摆放位置的信号采集情况进行分析-
1) 当将本实用新型手腕线圈应用于图2所示第一种和第二种摆放位置时
根据背景技术部分关于图3 (a)的描述可知A1 A4、 B1 B4的电流方向均与主磁场 方向平行，A1 A4、 B1 B4这8个线圈拼接单元的磁场方向均将处于与主磁场方向垂直的 面中，因此，这8个线圈拼接单元的磁场方向均将与主磁场方向垂直，此时，这8个线圈拼 接单元均将采集信号，并输出射频输出信号，并且，采集信号的信噪比较高；
A5和B5由于磁场方向与主磁场方向平行，不采集信号，不输出射频输出信号。
可见，当将本实用新型手腕线圈应用于图2所示第一种和第二种摆放位置时，采集信号 的信噪比水平相当于没有增加环形线圈单元的情况，而根据背景技术，这种情况下采集信号 的信噪比较高，能够获得较好的图像质量。
2) 当将本实用新型手腕线圈应用于图2所示第三种摆放位置时
根据背景技术部分关于图3 (b)的描述可知每个筒状线圈中将有2个与Z轴方向平行， 另外2个与Z轴方向垂直，假设A1、 A3、 B1、 B3与Z轴方向平行，A2、 A4、 B2、 B4 与Z轴方向垂直；此时，A2、 A4、 B2、 B4的磁场方向与主磁场方向垂直，均将输出射频输 出信号，且其采集信号的信噪比较高，A1、 A3、 B1、 B3将由于其磁场方向与主磁场平行而 不采集信号，不输出射频输出信号；
A5和B5的磁场方向将与主磁场方向垂直，均将输出射频输出信号，并且，由于A5和 B5的磁通量较大，其采集信号的信噪比也将较高，从而能够对A1、 A3、 B1、 B3不能采集
信号进行弥补，使最后的采集信号信噪比处于较高水平。
由上述可见，本实用新型提供的手腕线圈无论应用于哪种摆放位置，均将获得较高的信 噪比，从而解除了现有技术对手腕线圈摆放位置的限制；并且，本实用新型手腕线圈只需在 现有手腕线圈的基础上增加环形线圈单元即可，这与现有技术需要提供多种适用于不同摆放 位置的手腕线圈相比，成本显然低许多。
众所周知，由线圈中各线圈单元采集的射频输出信号需要发送给MRI设备中的图像重建 系统，然后由图像重建系统根据接收到的信号进行图像重建。当图像重建系统中接收通道的 数量小于线圈中线圈单元的数量时，需要对线圈单元输出的射频输出信号进行信号合成，以 匹配接收通道的数量要求；即使在接收通道的数量不小于线圈单元的数量时，为了获得更加 均匀的图像，也可以采取一定的策略对各路射频输出信号进行合成。为此，本实用新型在手 腕线圈中还提供了信号合成模块对信号进行合成。较佳地，该信号合成模块可以与同一筒状 线圈的位置相对的两个线圈拼接单元相连，用来对所述位置相对的两个线圈拼接单元的射频 输出信号进行合成，以获取更好的成像质量。结合图5所示手腕线圈，A1和A3是本实用新 型所述同一筒状线圈的位置相对的两个线圈拼接单元，同样的，A2和A4、 B1和B3、 B2 和B4也是本实用新型所述同一筒状线圈的位置相对的两个线圈拼接单元。
图6为本实用新型对图5所示手腕线圈采集的射频输出信号进行信号合成的原理示意图。 参见图6，该信号合成的处理流程包括对环形线圈单元的射频输出信号的处理和对筒状线圈 中各线圈拼接单元的射频输出信号的处理，具体地
对于环形线圈单元，将其射频输出信号直接输出，即如图6所示将A5和B5的射频输 出信号直接输出；
对于筒状线圈中的各线圈拼接单元，进行两次合成
首先，信号合成模块610对来自于同一筒状线圈的位置相对的两个线圈拼接单元的射频 输出信号进行第一次合成，得到8路信号；BP:如图6所示将A1和A3的射频输出信号发送
给信号合成模块610进行合成得到2路信号、将A2和A4的射频输出信号发送给信号合成 模块610进行合成得到2路信号、将B1和B3的射频输出信号发送给信号合成模块610进 行合成得到2路信号、以及将B2和B4的射频输出信号发送给信号合成模块610进行合成 得到2路信号，如此，将得到8路信号；
然后，信号合成模块620对所述合成得到的8路信号进行第二次合成，得到8路信号； 即如图6所示将A1和A3合成得到的第1路信号与A2和A4合成得到的第1路信号发送 给信号合成模块620进行合成，得到2路信号，依次类推，将得到第二次合成之后的8路信号。
若接收通道的数量为8，可将第二次合成之后得到的8路信号中的2路信号舍弃。例如 将筒状线圈A中信号强度较弱的1路信号和筒状线圈B中信号强度较弱的1路信号舍弃。
由上述技术方案可见，本实用新型提供的手腕线圈中，由于环形线圈单元缠绕于筒状线 圈的表面，环形线圈单元中的电流方向与筒状线圈中各个线圈拼接单元的电流方向均垂直， 因此，当筒状线圈中的某些线圈拼接单元由于磁场方向与主磁场平行而不采集信号时，环形 线圈单元将进行信号采集，并且，环形线圈单元的磁通量较大，这就使得无论是将本实用新 型手腕线圈按照哪种摆放位置进行摆放，均能保证采集信号的信噪比较高，从而降低设备成 本，并解除现有技术对临床应用的限制。
另外，在本实用新型的较佳实施例中，提供了一种包含两个分别缠绕有环形线圈单元的 筒状线圈的手腕线圈，所述两个筒状线圈相叠拼、且轴线相重合。为了达到更好的成像质量， 本实用新型采用了背景技术介绍的拼接两个相邻的线圈拼接单元的方式叠拼所述两个筒状线 圈，g卩使所述两个筒状线圈的表面存在一定的重叠。此外，为了尽量降低各线圈拼接单元 的射频输出信号之间的耦合程度，本实用新型在进行两个筒状线圈的叠拼时，采取了使这两
个筒状线圈的线圈拼接单元的各拼接部位不重叠的方式，即使两个筒状线圈的各拼接部位
错开一定的距离。
为了进一步改善成像质量，本实用新型还增加了信号合成模块对线圈拼接单元的射频输 出信号进行信号合成。较佳地，可以将信号合成模块与同一筒状线圈的位置相对的两个线圈 拼接单元相连，用来对所述位置相对的两个线圈拼接单元的射频输出信号进行信号合成。当
MRI设备中接收通道的数量少于线圈拼接单元的数量时，还可以将信号合成之后较弱的若干
路信号舍弃，以匹配接收通道的数量。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡 在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等'均应包含在本实用新 型的保护范围之内。
权利要求1.一种手腕线圈，包括由复数个线圈拼接单元(410)依次拼接形成的筒状线圈(420)，其特征在于还包括环形线圈单元(430)，所述环形线圈单元(430)缠绕在所述筒状线圈(420)的表面。
2. 根据权利要求1所述的手腕线圈，其特征在于 所述环形线圈单元(430)的轴线与所述筒状线圈(420)的轴线重合。
3. 根据权利要求1所述的手腕线圈，其特征在于包括两个分别缠绕有所述环形线圈单元(430)的筒状线圈(420)，所述两个筒状线圈 (420)相叠拼，二者轴线重合且部分表面重叠。
4. 根据权利要求3所述的手腕线圈，其特征在于 所述两个筒状线圈(420)的线圈拼接单元(410)的各拼接部位不重叠。
5. 根据权利要求1至4任一项所述的手腕线圈，其特征在于还包括信号合成模块(610)，其与同一筒状线圈(420)的位置相对的两个线圈拼接单 元(410)相连，用来对所述位置相对的两个线圈拼接单元(410)的射频输出信号进行合成。
6. 根据权利要求5所述的手腕线圈，其特征在于还包括进一步的信号合成模块(620)， 用来对所述合成后的信号进行二次合成。
专利摘要本实用新型提供了一种手腕线圈，包括由复数个线圈拼接单元依次拼接形成的筒状线圈；以及环形线圈单元，所述环形线圈单元缠绕在所述筒状线圈的表面。由于本实用新型环形线圈单元缠绕于筒状线圈的表面，环形线圈单元中的电流方向与筒状线圈中各个线圈拼接单元的电流方向均垂直，因此，当筒状线圈中的某些线圈拼接单元由于磁场方向与主磁场平行而不采集信号时，环形线圈单元将进行信号采集，并且，环形线圈单元的磁通量较大，这就使得无论是将本实用新型手腕线圈按照哪种摆放位置进行摆放，均能保证采集信号的信噪比较高，从而降低设备成本，并解除现有技术对临床应用的限制。
文档编号G01R33/36GK201177659SQ20082000384
公开日2009年1月7日 申请日期2008年2月29日 优先权日2008年2月29日
发明者汪坚敏, 王海宁, 陈燕红 申请人:西门子(中国)有限公司