专利名称：用于磁共振成像的线圈及线圈组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及磁共振成像(MRI,Magnetic Resonance Imaging)技术领域,尤其涉及一种用于磁共振成像的线圈及线圈组件。
背景技术：
磁共振成像的基本原理为:人体组织内的一些含单数质子的原子，例如氢原子具有自旋运动，产生磁矩，可以看为一些小磁体，正常状态下，该些小磁体的自旋方向排列无规律，但在固定电磁场作用下会产生定向排列；此时，当外加一个射频脉冲时，这些氢原子吸收一定能量而产生共振，自旋方向在射频脉冲作用下发生偏转，呈规律排列，即发生了磁共振现象；射频脉冲消失后，这些氢原子都将恢复到原来的状态，在恢复过程中，释放能量及改变自旋方向，此时对这些氢原子产生的信号进行采样，然后利用这些采集的信号进行图像重建，可以得到人体组织的图像。上述过程中，按照功能划分，利用到的两种线圈分别为:1)发射射频脉冲的线圈，简称发射线圈，2)接收信号的线圈，简称接收线圈。在实际使用过程中，两种线圈可以实现功能切换。上述多个线圈排布成组件后，按照线圈与人体的关系可以分为:头部线圈、躯干线圈、手腕线圈等；按照形状可以划分为:曲面线圈、平面线圈、筒状线圈等。一般来说，成像的信噪比与单位面积上的线圈个数有关。但是多个线圈单元之间会产生磁耦合，对信号产生干扰。如图1所示，正常情况下，三个线圈之间具有叠加(图1中阴影为相邻线圈的交叠部分)，第一个线圈11通过电流I时产生的磁场B，会在第二个线圈12内激发感应电流，反之亦然，称为磁耦合。耦合的大小与两个线圈之间的相对位置有关。只有当两个线圈正交，即第一个线圈11产生的磁场在中心线上与第二个线圈12所在平面平行，即没有磁通量通过第二个线圈12所围绕的面积，第二个线圈12上就不会激发感应电流，二者才不存在耦
八
口 ο在磁共振成像技术中，线圈之间的耦合会在线圈回路中激发感应电流，此感应电流不是来自被检测物体(成像组织)内部氢原子的信号，因此不能反映被检测物体(成像组织)的真实影像，会产生伪影或者降低信噪比，所以在多线圈组成的线圈组件中必须采取去耦合措施。为解决上述耦合问题，有三种解决方案，分别为:1)如图2所示，调整线圈11、12及13的重叠区域面积，使得彼此耦合最小；2)如图3所示，采用Q区域的去耦电路，降低其它线圈对每个线圈的耦合；3)如图4所示，将第一个线圈11与第二个线圈12设置为正交线圈，两正交线圈之间无f禹合。方案I)的缺陷在于:随着线圈数目的增加，线圈间的去耦会变得非常困难甚至不可能。此外，对于方案2)的线圈组件结构，去耦合电路在设计及使用过程中，需根据线圈的交叠程度对电路中各器件的参数进行选择及工作时各参数进行调试，以最大程度降低耦合效应，上述过程通常需进行多次，比较复杂。方案3)的缺陷在于:当增加线圈时，新加入的线圈无法实现与第一个线圈11和第二个线圈12同时正交，因此对于线圈个数有限制。基于此，本实用新型提供一种新的用于磁共振成像的线圈及线圈组件，以避免上述问题。
实用新型内容本实用新型解决的问题是提出一种新的用于磁共振成像的线圈及线圈组件，以降低线圈之间的耦合效应，且使得单个线圈结构简单，各线圈之间设置灵活。为解决上述问题，本实用新型提供一种用于磁共振成像的线圈，包括两个不相交的长边与两个不相交的短边，所述长边与短边的长度比值大于5:1。 可选地，所述线圈的长边为曲线、折线或直线。可选地，所述线圈的短边为曲线、折线或直线。可选地，所述线圈的两个长边平行。可选地，所述线圈为矩形线圈，所述长边与短边的长度的比值小于50:1。可选地，所述线圈的两个长边与两个短边位于一个平面内或位于一个曲面内。基于上述的线圈，本实用新型还提供一种用于磁共振成像的线圈组件，该线圈组件包括至少两个上述的线圈，所有所述线圈位于同一个平面或曲面内，所述线圈之间具有彼此绝缘的交叠区域，形成交叠区域的两线圈的各自长边所形成的夹角大于O度。可选地，所述夹角为90度。可选地，所述线圈的长边为包括第一折线部与第二折线部的折线，所述第二折线部相对所述第一折线部靠近该线圈的另一个所述长边，所述交叠区域形成在两线圈的第二折线部。可选地，与同一线圈交叠且绝缘的线圈至少有两个，与同一线圈交叠且绝缘的各线圈的各自至少一个长边平行。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:1)线圈为细长状(通过两个长边、两个短边中各自较短的一个的长度之间的比值大于5:1实现)，如图5所示，两条长边导线中的电流形成的磁场在谐振回路所围区域(P区域)内部的磁场方向相同，由于两条长边之间的距离很近，每条长边都位于另一长边所产生的强磁场区域，因此在回路所围区域内部，两条长边产生的相同方向的磁场叠加，在谐振回路所围区域内部的感应磁场强度近似于普通线圈导线周围的两倍，在回路中心区域形成很强的感应磁场，从而提高线圈的接收灵敏度。2)线圈组件中交叠的两个所述线圈的各自一个长边所形成的夹角为90度，尽可能大程度地减小线圈之间的交叠区域，以实现尽可能大程度地减小线圈之间的耦合，因此不需要后接去耦合电路，简化了结构，线圈与线圈之间设置灵活，也去除了复杂的调试过程。3)可选方案中，交叠的多个线圈都为矩形线圈，该矩形线圈加工简单，可以用作平面线圈，满足平坦部位，例如脊柱等的成像(或称检测)。4)可选方案中，交叠的多个线圈的两个长边可以为直线或折线，该折线可以满足被成像部位的边缘设置需要，如椭圆区域，例如胃等，该直线可以满足脊柱等被成像部位的中间区域设置需要。5)可选方案中，交叠的多个线圈的两个长边和/或短边可以为曲线，该曲线与直线或两曲线的线圈位于一个曲面内，以形成曲面线圈，可以用于头部等不平坦部位的成像。
图1至4是现有技术中的几种线圈的结构示意图；图5是本实用新型提供的线圈内部磁场叠加原理图；图6是本实用新型实施例一的线圈组件的结构示意图；图7是本实用新型实施例二的线圈组件的结构示意图；图8是本实用新型实施例三的线圈组件的结构示意图；图9是本实用新型实施例四的线圈组件的结构示意图；图10是本实用新型实施例五的线圈组件的结构示意图。
具体实施方式
如前面所述，本实用新型利用了通电导线周围的磁感应强度在距离该通电导线越近的区域越大的性质，将线圈设置为细长状，如图5所示，该细长状的两长边的导线在通入电流I时，两条长边导线中的电流I形成的磁场B在谐振回路所围区域内部的磁场方向相同，由于两条长边之间的距离很近，因此在回路所围区域内部，两条导线产生的相同方向的磁场相互叠加，在谐振回路所围区域内部的感应磁场强度近似于普通线圈导线周围的两倍，在回路中心区域形成很强的感应磁场，从而提高线圈的接收灵敏度。另一方面，细长状的线圈结构以及相交线圈之间互相垂直的结构，保证了线圈之间交叠面积尽量的小，使得线圈之间的互耦合小，从而简化了后接去耦合电路，去除了复杂的调试过程。为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
做详细的说明。实施例一本实施例提供的用于磁共振成像的线圈组件为共平面线圈，以由四个线圈组成为例，如图6所示,该线圈组件包括:线圈21、22、23、24，每个线圈都为细长状的矩形线圈,包括两个不相交的长边与两个不相交的短边，各线圈21、22、23、24之间具有彼此绝缘的交叠区域(见图6中的阴影区域)，形成交叠区域的两线圈的各自长边所形成的夹角α大于O度。具体地，针对单个线圈，各线圈21、22、23、24长边的长度L与短边的长度W均相等，且长边的长度L与短边的长度W之间的比值大于5:1，小于50:1以使得各线圈为细长状。各线圈21、22、23、24设置为细长状的好处在于:细长状的两长边的导线在通电时产生的强磁场被约束在该线圈内，线圈外的磁感应强度较小。利用上述方案，在磁共振成像过程中，可以减小线圈之间的耦合，即:减小发射线圈之间射频信号的相互干扰，提高接收线圈的信号灵敏度。针对线圈组件，本实施例中，如图6所示，线圈22与线圈23平行，线圈21与两线圈22、23垂直，线圈24与两线圈22、23均斜交，且斜交对应的两线圈的长边所成的夹角α不为O度，即无两线圈在长边方向平行交叠。此外，各线圈21、22、23、24由于为细长状的原因，内部的磁感应强度最强，因而，各线圈21、22、23、24之间交叠的区域越小越好，可以看出，图6所示的线圈21与线圈22的交叠区域25，线圈24与线圈22的交叠区域26，两者的底边(平行长边的方向)的长度，交叠区域26的底边长度大于交叠区域25的底边长度，而两者高度(平行短边的方向)相同。因而，斜交所成的夹角α为90度时，交叠区域最小，即强干扰区域交叠最小，耦合因而也最小；斜交所成的夹角α为O度时，交叠区域最大，即强干扰区域交叠最大，耦合因而也最大，要避免斜交所成的夹角α为O度的情况。需要说明的是，图6所示的各线圈21、22、23、24自身导线进行了省略视图，事实上，各导线的截面可以为各种形状，例如矩形、圆形等，其尺寸也可以按照现有线圈的尺寸进行设置，例如为圆形时，其直径大小介于I毫米与5毫米。此外，各线圈21、22、23、24为实现发射射频脉冲与接收信号，因而需进行谐振，因而，各线圈21、22、23、24至少包含一个电容。可以理解的是，各线圈21、22、23、24只要符合细长状，即具有两个不相交的长边，其结构无其它要求；对于线圈组件，各线圈21、22、23、24只要符合细长状，各自的长边、短边尺寸及形状可以不同，此外，线圈数目可以根据需发射及成像的部位及效果进行多少设置，由于较强的磁场被约束在线圈内，因而各线圈之间的间隔也可以自由设置。实施例二本实施例二提供的用于磁共振成像的线圈及线圈组件大致与实施例一的线圈及线圈组件相同，也为共平面线圈组件，区别在于:如图7所示，线圈24的长边为折线，该折线可以满足被检测边缘部位的较高分辨率要求，即可以对成像区域进行足够细化。其余各线圈21、22、23的长边仍为直线，这些线圈可以用于脊柱等区域的成像，省略了多个较短线圈的布置。实施例三本实施例三提供的用于磁共振成像的线圈及线圈组件大致与实施例一、二的线圈及线圈组件相同，也为共平面线圈组件，区别在于:如图8所示，线圈21、22、23、24的长边都为折线，包含第一折线部211与第二折线部212，第二折线部212相对于第一折线部211更靠近该线圈21、22、23、24的另一个长边，各线圈21、22、23、24的交叠区域在第二折线部212形成。由于在该第二折线部212形成交叠区域，能够使得交叠区域面积更小，更利于降低各线圈之间的耦合。实施例四本实施例四提供的用于磁共振成像的线圈及线圈组件大致与实施例一、二、三的线圈及线圈组件相同，也为共平面线圈组件，区别在于:如图9所示，由前述的本实用新型的线圈能降低耦合的原理出发，只要具有两个相对较长且不相交的长边，无论短边为何种结构，长边是否平行，都可以提供降低耦合的可能。实施例五本实施例五提供的用于磁共振成像的线圈及线圈组件为曲面线圈及曲面线圈组件，如图10所示，单个线圈的两个长边与两个短边形成在一个曲面上，各线圈组成的线圈组件形成在一个曲面上，该曲面线圈及曲面线圈组件用于非平面区域的成像，可以理解为对实施例一、二、三、四中的各共平面线圈及线圈组件进行一定弯曲形成。在该曲面线圈及曲面线圈组件中，单个线圈的长边也不限于为前述各实施例的直线与折线，也可以为曲线。除此之外，各线圈及线圈组件的其它特征与前述各实施例基本相同。[0051]综上，本实用新型提供的线圈，只要该线圈包括两个不相交的长边与两个不相交的短边，所述长边的长度与所述短边的长度之间的比值大于5:1，例如所述两个长边中较短的一个的长度与所述短边中较短一个的长度之间的比值大于5:1以实现细长状，在线圈的中心区域产生较强的磁感应强度。基于上述至少两线圈形成的线圈组件，所述线圈之间具有彼此绝缘的交叠区域，只要形成交叠区域的两线圈的各自至少一个长边所形成的夹角α大于O度，即避免两线圈在长边方向平行交叠，即可降低线圈之间的耦合。本实用新型中，各实施例采用递进式写法，重点描述与前述实施例的不同之处，各实施例中的相同结构参照前述实施例的相同部分。本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。
权利要求1.一种用于磁共振成像的线圈，其特征在于，包括两个不相交的长边与两个不相交的短边，所述长边与短边的长度比值大于5:1。
2.根据权利要求1所述的线圈，其特征在于，所述线圈的长边为曲线、折线或直线。
3.根据权利要求1所述的线圈，其特征在于，所述线圈的短边为曲线、折线或直线。
4.根据权利要求1所述的线圈，其特征在于，所述线圈的两个长边平行。
5.根据权利要求1所述的线圈，其特征在于，所述线圈为矩形线圈，所述长边与短边的长度的比值小于50:1。
6.根据权利要求1所述的线圈，其特征在于，所述线圈的两个长边与两个短边位于一个平面内或位于一个曲面内。
7.一种用于磁共振成像的线圈组件，其特征在于，包括至少两个上述权利要求1至6中任一项所述的线圈，所有所述线圈位于同一个平面或曲面内，所述线圈之间具有彼此绝缘的交叠区域，形成交叠区域的两线圈的各自长边所形成的夹角大于O度。
8.根据权利要求7所述的线圈组件，其特征在于，所述夹角为90度。
9.根据权利要求8所述的线圈组件，其特征在于，所述线圈的长边为包括第一折线部与第二折线部的折线，所述第二折线部相对所述第一折线部靠近该线圈的另一个所述长边，所述交叠区域形成在两线圈的第二折线部。
10.根据权利要求8所述的线圈组件，其特征在于，与同一线圈交叠且绝缘的线圈至少为两个，与同一线圈交叠且绝缘的各线圈的各自至少一个长边平行。
专利摘要一种用于磁共振成像的线圈，包括两个不相交的长边与两个不相交的短边，所述长边与所述短边的长度的比值大于5:1，使得线圈单元所围区域内部磁感应强度高，线圈单元回路附近的信号接收灵敏度高。基于至少两个上述线圈，本实用新型还提供了一种用于磁共振成像的线圈组件。采用本实用新型的线圈组件，可以降低磁共振成像中各线圈之间的耦合效应，且单个线圈结构简单，线圈与线圈之间设置灵活。
文档编号G01R33/36GK202929187SQ20122048109
公开日2013年5月8日 申请日期2012年9月18日 优先权日2012年9月18日
发明者李皓, 王振 申请人:上海联影医疗科技有限公司