磁共振线圈组件及磁共振扫描系统的制作方法

本实用新型涉及磁共振成像领域，特别是涉及一种磁共振线圈组件及磁共振扫描系统。

背景技术：

现代磁共振系统主要包含磁体，梯度线圈，射频线圈，接收链路几个子系统。由超导磁体产生一个均匀的静态磁场，通过射频发射线圈激发氢核自旋进动产生磁共振信号，利用梯度线圈对信号进行空间信息编码。由射频接收线圈采集上述磁共振信号，经过接收链路转换为数字信号，最终使用计算机重建得到磁共振图像。

射频接收线圈作为磁共振系统的一个重要组成部分，对磁共振系统图像质量具有决定性作用。目前广泛使用阵列式接收线圈，具有信噪比高，覆盖范围灵活，使用方便等特性。

在磁共振检查中，可能的误差源或产生伪影的原因是患者的运动。由于磁共振拍摄要求持续一定时间，所以最重要的是使患者在整个磁共振检查的运行过程中安静地平躺。在进行腹部/胸部区域的检查时，常因病人的腹式呼吸造成腹壁起伏运动，在磁共振图像上高信号的脂肪和水等组织会随腹壁运动产生半月形或条索状运动伪影，图像清晰度受影响。

现有的磁共振成像针对腹部图像进行扫描时，为避免呼吸干扰胸腹部的磁共振成像，使磁共振成像产生伪影，一般采用呼吸门控技术使呼吸运动产生的伪影减少。目前的呼吸门控技术检查过程中要求患者呼吸频率和幅度保持相对稳定，故检查前需要训练患者呼吸节律，但部分患者由于年龄较大或紧张等因素，往往不能很好地配合，导致受检者呼吸节律紊乱，腹壁随着呼吸的起伏运动频率和幅度不一致，影响了呼吸门控技术在腹部磁共振成像检查中的应用效果，导致磁共振图像出现较为严重的呼吸伪影，影响病变的检出和诊断。呼吸门控技术需要使用的设备包括与接收线圈分离的弹性呼吸绑带和独立的压力传感器，所述呼吸门控技术将呼吸信号引入MR扫描系统中，并采用呼吸补偿技术和呼吸触发技术对呼吸信号进行处理。现有呼吸补偿技术和呼吸触发技术要求患者呼吸均匀以便准确捕捉呼气周期。

现有呼吸门控技术，线圈和呼吸检测模块分离，并且使用两套独立的数据传输系统，成本较高，工作流复杂。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有呼吸门控技术，线圈和呼吸检测模块分离，并且使用两套独立的数据传输系统，成本较高，工作流复杂的问题，提供一种磁共振线圈组件及磁共振扫描系统。

一种磁共振线圈组件，包括：

外壳，包括第一表面和与所述第一表面相背的第二表面；

多个线圈单元，多个所述线圈单元设置于所述外壳内，用于接收磁共振成像过程中病人身体部位产生的磁共振信号；

一个或多个压力探测传感器，一个或多个所述压力探测传感器设置于所述外壳的表面或者所述外壳的内部，且所述压力探测传感器与多个所述线圈单元相对应，所述压力探测传感器能够检测病人的呼吸运动，并基于所述呼吸运动生成呼吸信号。

在其中一个实施例中，还包括：呼吸比对模块，与所述压力探测传感器连接，能够接收所述压力探测传感器生成的呼吸信号，并基于所述呼吸信号控制一个或多个所述线圈单元进行采集磁共振信号。

在其中一个实施例中，所述磁共振线圈组件还包括至少一个信号传输模块，所述信号传输模块与多个所述线圈单元以及所述压力探测传感器电连接，用于接收所述磁共振信号和呼吸信号，并将所述磁共振信号和呼吸信号传输给后端控制器。

在其中一个实施例中，所述信号传输模块设置于所述第一表面或第二表面。

在其中一个实施例中，多个所述线圈单元沿平面排布，且沿横向和纵向至少一个方向展开分布。

在其中一个实施例中，磁共振线圈组件还包括压力垫，所述压力探测传感器设置于所述压力垫内。

在其中一个实施例中，所述信号传输模块至少包括低噪声放大器。

一种磁共振扫描系统，包括：

超导磁体，环绕形成检测空间；

病床，能够支撑病人，放置于所述超导磁体形成的检测空间内，并能相对于所述超导磁体运动；

磁共振线圈组件，放置在病人身体表面，用于接收病人在所述检测空间内身体部位产生的磁共振信号，所述磁共振线圈组件包括外壳、设置于所述外壳内的多个线圈单元以及附着在所述外壳表面的一个或多个压力探测传感器，所述压力探测传感器与多个所述线圈单元相对应，所述压力探测传感器能够检测病人的呼吸运动。

在其中一个实施例中，所述磁共振线圈组件还包括呼吸比对模块，与多个所述压力探测传感器连接，能够接收多个所述压力探测传感器基于检测到的呼吸运动发出的呼吸信号，并基于所述呼吸信号接收多个所述线圈单元的一个或多个采集的磁共振信号。

在其中一个实施例中，所述磁共振扫描系统还包括：

梯度线圈，与所述磁共振线圈组件连接，用于产生梯度脉冲；

处理器，与所述磁共振线圈组件及梯度线圈连接，能够接收多个所述压力探测传感器发送的呼吸信号，且在所述呼吸运动的位移最大时段控制所述梯度线圈产生最大的梯度脉冲，在所述呼吸运动的位移最小时段控制所述梯度线圈产生最小的梯度脉冲。

上述磁共振线圈组件及磁共振扫描系统将呼吸检测模块集成到一个外壳上，并使用同一个数据传输系统，降低了呼吸检测模块的成本，简化了腹部磁共振扫描的工作流，且不要求患者呼吸一定要处于平稳状态，提升了腹部扫描的成功率，节省了扫描时间。

附图说明

图1为本实用新型的实施例的磁共振线圈组件的示意图；

图2为本实用新型的实施例的磁共振线圈组件的示意图；

图3为本实用新型的实施例的线圈单元的示意图；

图4为本实用新型的实施例的线圈单元的示意图；

图5为本实用新型的实施例的信号传输模块的示意图；

图6a为本实用新型的实施例的磁共振线圈组件的示意图；

图6b为本实用新型的实施例的磁共振线圈组件的又一示意图；

图7为本实用新型的实施例的磁共振扫描系统的示意图。

具体实施方式

请参阅图1、图2、图3及图4，图1及图2为本实用新型的实施例的磁共振线圈组件的示意图，图3及图4为本实用新型的实施例的线圈单元的示意图。图1显示的为所述磁共振线圈组件朝向人体的一侧,图2显示的为所述磁共振线圈组件背离人体的一侧。在本实施例中，所述磁共振线圈组件应用于磁共振成像扫描中的腹部成像或者背部成像等。

在本实施例中，所述磁共振线圈组件包括外壳10、线圈单元11、呼吸检测模块12、信号传输模块13以及呼吸比对模块。所述外壳10包括第一表面和与所述第一表面相背的第二表面，当然外壳10也可称之为壳体。所述线圈单元11为多个，设置于所述外壳10内，用于接收磁共振成像过程中病人身体部位产生的磁共振信号；所述呼吸检测模块12设置于所述外壳10的表面或者所述外壳10的内部，用于检测病人的呼吸运动，并基于检测到的呼吸运动生成呼吸信号。所述信号传输模块13与所述线圈单元11以及所述呼吸检测模块12电连接，用于接收所述磁共振信号和/或呼吸信号并将所述磁共振信号和/或呼吸信号传输给后端控制器。所述呼吸比对模块与所述呼吸检测模块12连接，能够接收所述呼吸检测模块12生成的呼吸信号，并基于所述呼吸信号控制一个或多个所述线圈单元进行采集磁共振信号。

在图1及图2所示的实施例中，所述磁共振线圈组件可以覆盖在人体腹部使用。在其它实施例中，所述磁共振线圈组件可以放置在人体背部使用。

具体地，所述外壳10可以设置成一层或者多层柔性材料，该柔性材料可以是EVA泡棉或者树脂、纤维等高分子材料。在一个实施例中，外壳10可以设置为绑带，能够伸缩、弯曲、扭转或者变形等，且绑带具有一定的柔软度和柔韧性，可提高所述线圈单元11及呼吸检测模块12与患者的贴合度。在其它实施例中，所述外壳10可以为其它器件。与之对应地，呼吸检测模块12也可设置为柔性传感器。

具体地，所述线圈单元11为表面线圈。该表面线圈附着在外壳10的内部，且能够响应于外壳10的移动的相应的伸长或者相互之间彼此相对运动。

在图3及图4所示的实施例中，多个所述线圈单元11沿平面排布，多个所述线圈单元11沿横向和纵向至少一个方向展开分布，多个所述线圈单元11两两之间分布方向的夹角可以为0°到180°之间的任意值。在图3以及图4所示的实施例中，多个所述线圈单元11沿横向和纵向两个方向展开分布。在其它实施例中，多个所述线圈单元11可以只沿横向或只沿纵向分布。

在图3及图4所示的实施例中，多个所述线圈单元11分布成两行，且所有线圈单元11存在于同一水平面上。在其它实施例中，多个所述线圈单元11可以分布成三行、四行，只需至少分布成两行即可，增加所述线圈单元11的密度可以有效提高线圈覆盖范围的成像质量。

在图3所示的实施例中，相邻两个所述线圈单元11之间有部分重叠。

在图4所示的实施例中，横向相邻的两个线圈单元11之间有部分重叠，纵向相邻的两个线圈单元11之间有部分重叠。

在本实施例中，所述线圈单元11使用弹性导体材料制作而成，在其它实施例中，所述线圈单元11使用液体金属成型制作。

在本实施例中，所述呼吸检测模块12设置于所述外壳10第一表面或内部,用于检测病人在磁共振成像过程中的呼吸信号。具体地，所述呼吸检测模块12包括压力垫和一个或多个压力探测传感器，所述压力探测传感器与所述线圈单元11相对应，例如：可设置成一个所述压力探测传感器与多个所述线圈单元11对应；或者，多个所述压力探测传感器与多个所述线圈单元11对应。所述压力探测传感器设置于所述压力垫内，所述压力垫接触人体时，所述压力探测传感器感应人体腹部或背部因呼吸运动导致的压力变化并将压力变化信号处理后输出呼吸信号给所述信号传输模块13。在本实施例中，所述呼吸检测模块12设置于所述外壳10第一表面的中心位置。在其它实施例中，所述呼吸检测模块12可以设置于所述外壳10第一表面的其它位置。在本实施例中，所述呼吸检测模块12设置于所述外壳10贴近人体的一面上。

请参见图5，图5为本实用新型的实施例的信号传输模块13的示意图。具体地，所述信号传输模块13包括低噪声放大器131和滤波器132。所述线圈单元11将所述磁共振信号传送给所述低噪声放大器131，所述呼吸检测模块12将所述呼吸信号传送给所述低噪声放大器131。所述低噪声放大器131作为信号接收的第一级，其增益直接决定了链路的噪声系数，因此需要采用高增益的低噪声放大器131，所述滤波器132则避免不同频带之间信号互相干扰。所述滤波器132将处理后的磁共振信号和呼吸信号传送给后端的控制器。在其它实施例中，所述信号传输模块13可以仅包括低噪声放大器131。

具体地，所输信号传输模块13的数量可以为1个也可以为多个。在本实施例中，所述信号传输模块13的数量为1个。在其它实施例中，所述信号传输模块13的数量可以为多个，以适应所述线圈单元11内部线缆的走线，只需达到将所述呼吸信号和磁共振信号传送给后端控制器的效果即可。

具体地，所述信号传输模块13设置于所述第二表面，且设置于中心位置。在本实施例中，所述信号传输模块13与所述线圈单元11以及所述呼吸检测模块12电连接，用于接收所述磁共振信号和呼吸信号，并将所述磁共振信号和呼吸信号传输给后端控制器。在其它实施例中，所述信号传输模块13可以设置于所述第二表面的其它位置。

在本实施例中，所述信号传输模块13通过无线传输方式将所述磁共振信号和呼吸信号传输给后端控制器。在其它实施例中，所述信号传输模块13可以通过光纤传输、射频传输中至少一种方式将所述磁共振信号和呼吸信号传输给后端控制器。

请参见图6a，图6a为本实用新型的实施例的磁共振线圈组件的示意图。在图6所示的实施例中，所述呼吸检测模块12和信号传输模块13均设置于所述外壳10的第一表面。所述第一表面为所述外壳10贴近人体的一面。

可选地，所述呼吸检测模块12还可设置在外壳的内部，能够感知外部压力即可。图6b为本实用新型的实施例的磁共振线圈组件的又一示意图。呼吸检测模块12和信号传输模块13均设置于所述外壳10的内部，如附着于所述外壳10内侧的壁上。当然，磁共振线圈组件还可将所述呼吸检测模块12设置于所述外壳10的内部，将所述信号传输模块13设置于外壳10的表面。

在一个实施例中，呼吸运动在吸满气时可对应位移最大时段(膈肌运动的最大位移处)；呼吸运动在呼气尽时可对应位移最小时段(膈肌运动的最小位移处)，呼吸比对模块执行如下操作：当压力探测传感器指示的位置落在呼吸门控阈时，才允许对应的线圈单元11进行数据的采集。

请参阅图7，图7为本实用新型的实施例的磁共振扫描系统的示意图。

在本实施例中，所述磁共振扫描系统包括超导磁体700、病床710、上述磁共振线圈组件720、梯度线圈730和处理器740，所述超导磁体700环绕形成检测空间。所述病床710能够支撑病人，放置于所述超导磁体700形成的检测空间内，并能相对于所述超导磁体700运动。所述磁共振线圈组件720放置在病人身体表面，用于接收病人在所述检测空间内身体部位产生的磁共振信号，所述磁共振线圈组件包括外壳、设置于所述外壳内的多个线圈单元以及附着在所述外壳表面的一个或多个压力探测传感器，所述压力探测传感器与多个所述线圈单元相对应，例如：可设置成一个所述压力探测传感器与多个所述线圈单元对应；或者，多个所述压力探测传感器与多个所述线圈单元对应，多个所述压力探测传感器能够检测病人的呼吸运动。所述梯度线圈730与所述磁共振线圈组件720连接，用于产生梯度脉冲，以对采集到的磁共振信号进行编码。所述处理器740与所述磁共振线圈组件720及梯度线圈730连接，能够接收多个所述压力探测传感器发送的呼吸信号，且在所述呼吸运动的位移最大时段控制所述梯度线圈730产生最大的梯度脉冲，在所述呼吸运动的位移最小时段控制所述梯度线圈730产生最小的梯度脉冲。

现有的呼吸门控技术一般采用呼吸补偿技术和呼吸触发技术对呼吸信号进行处理以减少呼吸运动产生的伪影。呼吸补偿技术是指系统按照探测到的呼吸信号来决定相位编码。通过呼吸检测模块12将呼吸信号融合到磁共振扫描系统中，在整个呼吸周期中，对呼吸周期相似时间点的磁共振信号采用相似的相位编码。这样原来呼吸运动引起的随机相位偏移，因呼吸信号的整合进行相位重新排列后变成规律性变化，具有高频随机性的伪影信号将被推挤到视野的边缘，从而减少或基本消除视野内的运动伪影。

呼吸触发技术则是指在病人平静呼气到下一次吸气前的一段时间为呼吸运动相对停止的平台期，在平台期内进行扫描，使磁共振信号采集时段发生于呼吸运动相对停止的平台期，将明显减少呼吸运动伪影。所述呼吸触发技术可以依据呼吸比对模块所采集的上一次呼吸周期进行自动设置，实时调整扫描参数。

呼吸补偿技术和呼吸触发技术都要求患者呼吸均匀以便准确捕捉呼气周期。

具体地，所述呼吸比对模块判断出的患者呼吸状态，至少包括正常呼吸周期和不均匀呼吸周期两种状态。

在本实施例中，所述呼吸比对模块接收所述呼吸信号后先比较前后两次的呼吸周期以得到患者的呼吸状态，并进行对应的采集。若患者呼吸均匀，则正常采集磁共振信号并采用呼吸补偿技术和呼吸触发技术减少呼吸运动产生的伪影。若患者呼吸不均匀，则采用自动呼吸捕捉技术拾取患者呼吸的开始点和结束点，并进行补偿。在本实施例中，可以获取人体呼吸的运动位移数据以便进行运动补偿。若患者呼吸极度不均匀，则停止扫描并输出提示信号，提示医护人员帮助患者调整呼吸后重新扫描，若调整呼吸后仍无法扫描，则判定扫描失败。

在一个实施例中，呼吸运动在吸满气时可对应位移最大时段(膈肌运动的最大位移处)；呼吸运动在呼气尽时可对应位移最小时段(膈肌运动的最小位移处)，呼吸比对模块执行如下操作：当压力探测传感器指示的位置落在呼吸门控阈时，才允许对应的线圈单元11进行数据的采集。

上述磁共振线圈组件及磁共振扫描系统将呼吸检测模块12集成到线圈单元11上，并使用同一个数据传输系统，降低了呼吸检测模块12的成本，简化了腹部磁共振扫描的工作流，且不要求患者呼吸一定要处于平稳状态，提升了腹部扫描的成功率，节省了扫描时间。

上述磁共振系统只对患者进行呼吸监测指定的身体部位的固定范围内进行数据采集。呼吸门控阈值范围内才控制所述线圈单元采集磁共振信号。进一步地，处理器还能接收多个线圈单元采集的数据，并重建多个线圈单元采集的数据获取身体区域的磁共振图像，采用本系统进行数据采集有效降低了运动伪影的影响。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。