一种局部线圈的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种局部线圈。一种磁共振成像系统的局部线圈，包括：一信号天线部分，用于接收磁共振信号；一调谐/失谐电路部分，用于根据一控制信号对所述信号天线部分进行开关控制，所述调谐/失谐电路部分与所述信号天线部分连接，其中，所述调谐/失谐电路包括一控制信号接口、一谐振电路和一交流直流变换电路，其中，所述控制信号接口接收所述控制信号，所述谐振电路包括一二极管，所述交流直流变换电路将电磁波产生的交流电流变换为一直流电流，所述交流直流变换电路与所述二极管串联。根据本发明的局部线圈的优点在于采用小失谐控制电流既可节省系统的调谐/失谐控制电流和控制模块，还可减少接口里的失谐控制线路。
【专利说明】-种局部线圈
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磁共振成像系统【技术领域】，具体涉及一种用于磁共振成像系统的局部 线圈。
【背景技术】
[0002] 磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI)是利用磁共振现象进行成像的 一种技术。磁共振现象的原理主要包括：包含单数质子的原子核，例如人体内广泛存在的 氢原子核，其质子具有自旋运动，犹如一个小磁体，并且这些小磁体的自旋轴没有一定的规 律，如果施加外在磁场，这些小磁体将按外在磁场的磁力线重新排列，具体为在平行于或反 平行于外在磁场磁力线的两个方向排列，将上述平行于外在磁场磁力线的方向称为正纵向 轴，将上述反平行于外在磁场磁力线的方向称为负纵向轴；原子核只具有纵向磁化分量，该 纵向磁化分量既具有方向又具有幅度。用特定频率的射频（Radio Frequency，RF)脉冲激 发处于外在磁场中的原子核，使这些原子核的自旋轴偏离正纵向轴或负纵向轴，产生共振， 这就是磁共振现象。上述被激发的原子核的自旋轴偏离正纵向轴或负纵向轴之后，该原子 核就具有了横向磁化分量。停止发射射频脉冲后，被激发的原子核发射回波信号，将吸收的 能量逐步以电磁波的形式释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态，将原子核发射 的回波信号经过空间编码等进一步处理即可重建图像。
[0003] 磁共振成像（MRI)系统包括多种线圈，例如覆盖全身范围的体线圈和只覆盖身体 某个部位的局部线圈等等。具有接收天线的局部线圈广泛运用于磁共振成像系统。局部线 圈能够以良好的信噪比适用于具有不同尺寸的人体不同部位。同时，局部线圈可以有多个 用途。例如，西门子公司制造的柔性线圈可以用于胸/腹/肘/膝/踝/头等人体各处的 磁共振成像。
[0004] 为了保护病人的安全和线圈自身的可靠性，我们在局部线圈中常常会加上一个调 谐/失谐电路，该调谐/失谐电路利用局部线圈的天线部分中的一电容与一电感构成并联 谐振电路，同时，该调谐/失谐电路包括一个PIN二极管，在PIN二极管导通时该调谐/失谐 电路才会构成回路进而谐振。具体而言，在局部线圈不工作时，该调谐/失谐电路由l〇〇mA 电流导通二极管造成谐振，从而使得天线部分中形成一个开路，产生失谐效果。但是，目前 的技术存在如下缺点：
[0005] 1)每一个局部线圈都需要100mA电流，通常一个磁共振成像系统配有8个接口， 每个接口都配有8根失谐控制线，因此所需要的电流将会是8*8*100=6400mA ;
[0006] 2)当由于缺少失谐控制线因此两个或者以上的局部线圈需要复用管脚时，为了实 现二极管在利用l〇〇mA失谐时串联、利用-31V调谐时并联的控制，需要额外引入管脚复用 电路。在使用二极管复用电路时，由于在利用l〇〇mA失谐的情况下二极管需要针对直流信 号截止，因此二极管之一无法使用射频接地管脚形成直流回路。换而言之，这样一来100mA 直流通过第一个局部线圈的芯线流入，却要成最后一个局部线圈的地线流回，在空间上， 100mA电流经过了很大一个回路，处理不好极容易影响B0或者B1场。另外由于恒流源的电 压受限，二极管复用电路可以串联的二极管和电感的数目也受到限制。
【发明内容】
[0007] 针对上述技术问题，本发明实施例的目的在于提供一种磁共振成像系统的局部线 圈，包括：一信号天线部分，用于接收磁共振信号；一调谐/失谐电路部分，用于根据一控制 信号对所述信号天线部分进行开关控制，所述调谐/失谐电路部分与所述信号天线部分连 接，其中，所述调谐/失谐电路包括一控制信号接口、一谐振电路和一交流直流变换电路， 其中，所述控制信号接口接收所述控制信号，所述谐振电路包括一二极管，所述交流直流变 换电路将电磁波产生的交流电流变换为一直流电流，所述交流直流变换电路与所述二极管 串联。
[0008] 在本发明的一种实施方式中，所述控制信号包括一直流电压信号，所述控制信号 接口与所述二极管连接，其中，所述交流直流变换电路的直流电流将所述二极管导通；或者 所述控制信号的直流电压信号将所述二极管截止。
[0009] 在本发明的一种实施方式中，所述直流电压信号是一负电压，所述控制信号接口 与所述二极管的正极连接。
[0010] 在本发明的一种实施方式中，所述直流电压信号是一正电压，所述控制信号接口 与所述二极管的负极连接。
[0011] 在本发明的一种实施方式中，所述控制信号还包括一直流电流信号，所述交流直 流变换电路的直流电流和所述控制信号的直流电流信号将所述二极管导通。
[0012] 在本发明的一种实施方式中，所述调谐/失谐电路还包括与所述二极管串联的 一三极管，所述三极管的基极与所述控制信号接口连接，所述控制信号包括一直流电流信 号和一直流电压信号，其中，所述控制信号的直流电流信号将所述三极管导通，同时所述交 流直流变换电路的直流电流和所述控制信号的直流电流信号将所述二极管导通；或者所述 控制信号的直流电压信号将所述三极管截止。
[0013] 在本发明的一种实施方式中，所述三极管的发射极与所述二极管的正极连接，所 述三极管的集电极与所述交流直流变换电路连接。
[0014] 在本发明的一种实施方式中，所述三极管的集电极与所述二极管的负极连接，所 述三极管的发射极与所述交流直流变换电路连接。
[0015] 在本发明的一种实施方式中，所述交流直流变换电路是由一电感和一二极管串联 组成的整流电路。
[0016] 在本发明的一种实施方式中，所述电磁波包括所述磁共振成像系统的射频脉冲。
[0017] 在本发明的一种实施方式中，所述谐振电路是电容电感并联谐振电路。
[0018] 在本发明的一种实施方式中，所述二极管是一 PIN二极管。
[0019] 本发明实施例的目的还在于提供一种磁共振成像系统，包括上述任一的局部线 圈。
[0020] 可以看出，根据本发明的具体实施例的局部线圈的优点在于用小失谐控制电流代 替大失谐控制电流，以10mA和100mA为例，如果现有技术中的100mA失谐控制电流在本发 明的具体实施例中可以同时给多达10个局部线圈提供失谐控制电流，这样一来既可节省 系统的调谐/失谐控制电流和控制模块，还可减少接口里的失谐控制线路，从而给系统设 计带来方便，并且节约能源绿色环保。同时，在线圈设计时可以省掉原来的管脚复用电路， 避免管脚复用电路里面的直流环绕走线，影响B0和B1场。根据本发明的具体实施例的局 部线圈尤其适用于单元数特别多的局部线圈。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1是根据本发明的第一具体实施例的局部线圈的线路图。
【具体实施方式】
[0022] 为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举例对本发明实施 例进行进一步的详细说明。为了解决【背景技术】中提出的问题，本发明提出一种磁共振成像 系统的局部线圈，包括：一信号天线部分，用于接收磁共振信号；一调谐/失谐电路部分，用 于根据一控制信号对所述信号天线部分进行开关控制，所述调谐/失谐电路部分与所述信 号天线部分连接，其中，所述调谐/失谐电路包括一控制信号接口、一谐振电路和一交流直 流变换电路，其中，所述控制信号接口接收所述控制信号，所述谐振电路包括一二极管，所 述交流直流变换电路将电磁波产生的交流电流变换为一直流电流，所述交流直流变换电路 与所述二极管串联。该二极管是PIN二极管。
[0023] 电磁波在空间中广泛存在，根据本发明的具体实施例中，电磁波包括局部线圈利 用磁共振成像系统的射频脉冲，本领域的技术人员能够利用其他电磁波来源完成本技术方 案，例如独立于磁共振成像系统的磁体的电磁波。如此一来，在根据本发明的具体实施例的 局部线圈中，发明人用10mA的失谐控制电流和磁共振成像系统的射频脉冲产生的交流电 流变换的直流电流共同作用替代现有技术中的l〇〇mA的失谐控制电流，达到相同的失谐效 果。具体而言，由于射频脉冲产生的是交流电流，而使PIN二极管的导通电流必须是直流电 流，发明人在PIN二极管和射频脉冲接收单元中引入整流电路，通过整流电路将磁共振成 像系统的射频脉冲产生的交流电流转换成直流电流从而增大PIN二极管的导通电流，而实 现与现有技术中的l〇〇mA失谐控制电流相同的失谐效果。
[0024] 在根据本发明的具体实施例的局部线圈中，谐振电路是电容电感并联谐振电路， 该谐振电路的调谐相当于断路，因此当该谐振电路调谐时局部线圈处于断路状态，因此无 法接受磁共振回波信号，而此时也正是磁共振成像系统发出射频脉冲的时刻，根据本发明 的具体实施例的局部线圈利用射频脉冲的电磁波产生的交流电经过整流生成的直流使谐 振电路调谐，从而将局部线圈断路，即达到关闭局部线圈的作用。
[0025] 第一具体实施例
[0026] 图1是根据本发明的第一具体实施例的局部线圈的线路图。如图1所示，该调谐 /失谐电路使用-30V电压来进行调谐控制，使线圈处于调谐状态；用10mA电流进行失谐控 制，使线圈处于失谐状态。具体而言，根据本发明的具体实施例的局部线圈包括信号天线部 分100、调谐/失谐电路部分200,其中信号天线部分100用于接收来自受检对象发射的磁 共振信号，信号天线部分将接收到的磁共振信号传输给磁共振成像系统进行下一步处理。 调谐/失谐电路部分200与信号天线部分100连接，其主要作用在于通过-30V电压对信号 天线部分100进行调谐控制、用10mA电流对信号天线部分100进行失谐控制，也就是对信 号天线部分100进行开关控制，其中调谐/失谐电路部分200包括控制信号接口，用于接收 控制信号，即-30V电压或10mA电流。调谐/失谐电路部分200包括与信号天线部分100连 接的电容电感谐振电路，当该电容电感谐振电路调谐时，即电容C6、C3电感L3、L1和二极管 D2并联谐振等效为断路，因此信号天线部分100处于开路状态，无法接收磁共振回波信号； 当该电容电感谐振电路失谐时，即只有电容C6工作，其他部件（电感L1和L3、电容C3、二极 管D2)处于断开状态，因此信号天线部分100处于回路状态，可以接收磁共振回波信号。
[0027] 如图1所示，根据本发明的具体实施例的局部线圈的信号天线部分100包括失谐 电容C6,失谐电容C6与调谐/失谐电路部份200并联。调谐/失谐电路部份200包括整流 电路201、控制信号接口 202、三极管VI和二极管D2,其中，整流电路201并联在串联的三极 管VI和二极管D2的两端，三极管VI的基极与控制信号即-30V电压或10mA电流连接，集 电极与整流电路201的输出端连接，发射极与二极管D2连接进而接地。
[0028] 信号天线部分100接收空间中的电磁波(例如，磁共振成像系统的体线圈发射的 射频脉冲）并且将其转换为交流电，进而传输给调谐/失谐电路部分的整流电路201，整流 电路201将交流电转换为直流电，进而传输给三极管VI的集电极。其中，整流电路是串联 的二极管D3和电感L2。
[0029] 当磁共振成像系统需要局部线圈工作时，即需要信号天线部份100调谐时，磁共 振成像系统提供-30V电压作为控制信号。三极管VI的基极与-30V电压连接时三极管VI 处于截止状态；况且此时磁共振成像系统的体线圈也不发射射频脉冲，所以整流电路201 无法输出直流电流，因此，根据本发明的具体实施例的局部线圈线圈处于调谐状态。如图1 所示，二极管D1的作用是保证-30V时三极管VI能很好的截止。
[0030] 当磁共振成像系统不需局部线圈工作时，即需要信号天线部份100失谐时，磁共 振成像系统提供10mA电流作为控制信号。三极管VI的基极通过保护电阻R与10mA电流 连接时，三级管VI导通，由于此时磁共振成像系统的体线圈发射射频脉冲，如上所述导致 整流电路201输出直流电流，该直流电流通过三极管VI的集电极输出至发射极，进而输出 至二极管D2的正极使二极管D2导通，因此，根据本发明的具体实施例的局部线圈线圈处于 调谐状态。换而言之，当磁共振成像系统不发射射频脉冲时，导致局部线圈失谐的信号仅仅 来自磁共振成像系统提供的10mA ;但是当磁共振成像系统发射射频脉冲时，整流电路201， 即串联的二极管D3和电感L2,将射频脉冲形成的交流电整流成直流电并输出至三极管VI 的集电极并从三极管VI的发射极作为导通电流输出至二极管D2的正极，这样一来，失谐电 流是10mA加整流电路201提供的直流电，从而失谐电容C6和失谐电感L3就能很好的谐振 达到线圈单元失谐的效果。
[0031] 第二具体实施例
[0032] 作为本发明的上述具体实施例的一种变体，根据本发明的局部线圈还可以省去三 极管VI，直接将控制信号接口 202 (10mA电流或-30V电压）以及整流电路201的输出端与 二极管D2的正极连接。
[0033] 在这种电路结构中，当磁共振成像系统需要局部线圈工作时，即需要信号天线部 份100调谐时，磁共振成像系统提供-30V电压作为控制信号。二极管D2的正极与-30V电 压连接时二极管D2处于截止状态，因此，根据本发明的具体实施例的局部线圈线圈处于调 谐状态。
[0034] 当磁共振成像系统不需局部线圈工作时，即需要信号天线部份100失谐时，磁共 振成像系统提供10mA电流作为控制信号。二极管D2的正极通过保护电阻R与10mA电流连 接，同时，由于磁共振成像系统的体线圈发射射频脉冲，导致整流电路201输出直流电流， 该直流电流输出至二极管D2的正极使二极管D2导通，因此，根据本发明的具体实施例的局 部线圈线圈处于调谐状态。换而言之，当磁共振成像系统不发射射频脉冲时，导致局部线圈 失谐的信号仅仅来自磁共振成像系统提供的l〇mA，这不足以使二极管D2导通；但是当磁共 振成像系统发射射频脉冲时，整流电路201，即串联的二极管D3和电感L2,将射频脉冲形成 的交流电整流成直流电作为导通电流的一部分并输出至输出至二极管D2的正极，这样一 来，失谐电流是10mA加整流电路201提供的直流电，从而失谐电容C6和失谐电感L3就能 谐振达到将信号线圈关闭的效果。在此情况下，作为控制信号的10mA直流电流可以更小甚 至为〇,因为来自整流电路的直流电流即可将二极管导通。
[0035] 为了将来自信号天线部分100的交流电转换为直流电，根据本发明的具体实施例 及其变体中采用二极管D2与D3反向并联，串联的二极管D3和电感L2构成的整流电路201 作为交流直流转换电路，但是交流直流转换电路并非仅限于整流电路201的结构，还包括 桥式整流电路、全波整流电路等等。
[0036] 根据本发明的具体实施例的局部线圈的优点在于用小失谐控制电流代替大失谐 控制电流，以10mA和100mA为例，如果现有技术中的100mA失谐控制电流在本发明的具体 实施例中可以同时给多达10个局部线圈提供失谐控制电流，这样一来既可节省系统的调 谐/失谐控制电流和控制模块，还可减少接口里的失谐控制线路，从而给系统设计带来方 便。同时，在线圈设计时可以省掉原来的管脚复用电路，避免管脚复用电路里面的直流环 绕走线，影响B0和B1场。本发明尤其适用于单元数特别多的线圈。
[0037] 在实验中，利用根据本发明的具体实施例的局部线圈的交流直流变换电路在二极 管上面产生了 61mA的电流，同时产生的直流电流值大小可以通过交流直流变换电路的电 感调节。另外，当体线圈的发射电压大余150V电路所感应到的电流足以使得线圈很好失 谐。而且随着发射电压越大，失谐电流越大，失谐效果越好。
[0038] 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。在具 体的实施过程中可对根据本发明的优选实施例进行适当的改进，以适应具体情况的具体需 要。因此可以理解，本文所述的本发明的【具体实施方式】只是起示范作用，并不用以限制本发 明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种磁共振成像系统的局部线圈，包括： 一信号天线部分，用于接收磁共振信号； 一调谐/失谐电路部分，用于根据一控制信号对所述信号天线部分进行开关控制，所 述调谐/失谐电路部分与所述信号天线部分连接，其中，所述调谐/失谐电路包括一控制信 号接口、一谐振电路和一交流直流变换电路，其中，所述控制信号接口接收所述控制信号， 所述谐振电路包括一二极管，所述交流直流变换电路将电磁波产生的交流电流变换为一直 流电流，所述交流直流变换电路与所述二极管串联。
2. 如权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述控制信号包括一直流电压信号，所 述控制信号接口与所述二极管连接，其中，所述交流直流变换电路的直流电流将所述二极 管导通；或者所述控制信号的直流电压信号将所述二极管截止。
3. 如权利要求2所述的局部线圈，其特征在于，所述直流电压信号是一负电压，所述控 制信号接口与所述二极管的正极连接。
4. 如权利要求2所述的局部线圈，其特征在于，所述直流电压信号是一正电压，所述控 制信号接口与所述二极管的负极连接。
5. 如权利要求2所述的局部线圈，其特征在于，所述控制信号还包括一直流电流信号， 所述交流直流变换电路的直流电流和所述控制信号的直流电流信号将所述二极管导通。
6. 如权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述调谐/失谐电路还包括与所述二极 管串联的一三极管，所述三极管的基极与所述控制信号接口连接，所述控制信号包括一直 流电流信号和一直流电压信号，其中，所述控制信号的直流电流信号将所述三极管导通，同 时所述交流直流变换电路的直流电流和所述控制信号的直流电流信号将所述二极管导通； 或者所述控制信号的直流电压信号将所述三极管截止。
7. 如权利要求6所述的局部线圈，其特征在于，所述三极管的发射极与所述二极管的 正极连接，所述三极管的集电极与所述交流直流变换电路连接。
8. 如权利要求6所述的局部线圈，其特征在于，所述三极管的集电极与所述二极管的 负极连接，所述三极管的发射极与所述交流直流变换电路连接。
9. 如权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述交流直流变换电路是由一电感和 一二极管串联组成的整流电路。
10. 如权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述电磁波包括所述磁共振成像系统 的射频脉冲。
11. 如权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述谐振电路是电容电感并联谐振电 路。
12. 如权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述二极管是一 PIN二极管。
13. -种磁共振成像系统，包括如权利要求1-12任一所述的局部线圈。
【文档编号】G01R33/36GK104101846SQ201310125226
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月11日 优先权日:2013年4月11日
【发明者】谭嘉恒, 汪坚敏, 韦斯特·马库斯, 佟瞳 申请人:西门子(深圳)磁共振有限公司, 西门子公司