专利名称：一种磁共振成像系统的接收装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁共振成像技术，特别涉及一种磁共振成像系统的接收装置。
背景技术：
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)是利用原子核在磁场内发生磁共振现 象所产生的磁共振信号，经重建成像的一种成像技术。磁共振现象的基本原理在于含单数质 子的原子核质子，例如人体内大量存在的氢原子核质子有自旋运动，带正电并产生磁矩，犹 如一个磁体，在均匀的磁场中，磁体的自旋轴按照磁场磁力线的方向重新排列，在这种情况 下用特定频率的射频(Radio Frequency, RF)脉冲进行激发，磁体吸收一定的能量会产生共 振，称为磁共振现象。
在磁共振成像系统中，射频线圈由发射线圈和接收线圈组成，是产生上述磁共振现象的 重要部分。以对人体内部成像为例，发射线圈用于向人体发射特定频率的射频脉冲对氢原子 核进行激发，人体内的氢原子核接收射频脉冲而产生共振。发射线圈停止射频脉冲发射后， 人体氢原子核向接收线圈发射磁共振信号。通过接收线圈接收的磁共振信号，再经过重建就 可以对人体内部成像，因此接收线圈完成了磁共振成像系统中的磁共振信号接收功能，是磁 共振成像系统的接收装置，个数可以为一个或一个以上。
图1为现有技术中单接收线圈接收磁共振信号的示意图。接收线圈11只能接收到与自身 所处水平面垂直的Z轴同方向的磁共振信号，磁力线12上每点与磁力线同方向的切线代表接 收线圈ll的敏感度矢量，敏感度矢量沿Z轴的分量越大，则接收线圈ll在敏感度矢量对应 点对磁共振信号的敏感度越高，在重建算法中利用该点接收的磁共振信号进行重建的成像质 量会越高。图1只示出了接收线圈11的一条磁力线12，以磁力线12上的pi点、p2点和P3 点为例，pl点的敏感度矢量Hl存在与Z轴同方向的分量，p2点的敏感度矢量H2与Z轴垂直 即不存在与Z轴同方向的分量，而p3点的敏感度矢量H3本身与Z轴平行，因此接收线圈ll 在pl点对磁共振信号的敏感度相比于P2点和p3处于中等，在p2点对磁共振信号的敏感度 最差，在p3点对磁共振信号的敏感度最好。
按照上述分析方式，考虑接收线圈11的全部磁力线时，类似P2点那样敏感度矢量与Z轴垂直的点在接收线圈11的边界组成连线，通常将这些连线称为敏感度相位变化剧烈线，图 2为图1所示单接收线圈敏感度相位变化剧烈线的示意图，在图2中只示出了单接收线圈11 的两条敏感度相位变化剧烈线21和22。如图2所示，接收线圈ll在边界处的敏感度相位变 化剧烈线21和22上的所有点对磁共振信号的敏感度最差，导致成像质量较差，而在接收线 圈11的中间位置对磁共振信号的敏感度最好，使得成像质量也较好。
为了提高成像速度、增大成像区域，在磁共振成像中使用多个接收线圈接收磁共振信号， 己经成为一种广受关注的技术，也成为未来磁共振成像的重要发展方向，集成式并行采集技 术(Integration Parallel Acquisitions Technology, IPAT)，就是上述使用多个接收线圈 接收磁共振信号的技术之一，并且已经成为快速流行的一种技术。IPAT技术中的重建成像算 法，利用接收线圈对磁共振信号的敏感度进行空间编码，接收线圈对磁共振信号的敏感度好 坏，直接影响成像质量。上述空间编码还具有相位编码方向，也可称为成像加速方向，为接 收线圈平面上互相垂直的两个方向，每次成像时只针对位于同一个成像加速方向上的接收线 圈对磁共振信号的敏感度进行空间编码，因此每次成像时，只有位于当前成像所针对的成像 加速方向上的接收线圈对磁共振信号的敏感度，对成像质量产生影响。
以IPAT成像为例，相邻的接收线圈存在交界区域，图3为现有技术中两个接收线圈的交 界示意图。在图3中x、 y表示两个成像加速方向，可以看出只有在x上排列有相邻的两个接 收线圈31和32。接收线圈31和接收线圈32的交界方式可以有两种，第一种为接收线圈31 覆盖在接收线圈32上面，第二种为接收线圈32覆盖在接收线圈31上面，无论哪一种交界方 式，接收线圈31和接收线圈32之间并非紧密相连，而是在交界处(图3中以Bl和B2标识) 存在一层绝缘材料相隔。图4为图3中两个接收线圈的敏感度相位变化剧烈线的示意图，在 图4中示出了接收线圈31和接收线圈32上述两种交界方式下的敏感度相位变化剧烈线，体 模上部为上述第一种交界方式，体模下部为上述第二种交界方式，其中接收线圈31与接收线 圈32之间的空隙大小即填充所述绝缘材料的厚度。与对单接收线圈的情况分析相同，接收线 圈31和接收线圈32的边界在敏感度相位变化剧烈线上仍然对磁共振信号的敏感度最差，由 于上述相邻的接收线圈31和接收线圈32所形成的交界区域，由各个接收线圈的边界组成， 这两个接收线圈又位于成像加速方向x上，则也存在针对x进行成像时成像质量较差的问题。
因此，虽然这种使用多个接收线圈进行磁共振成像的方式，可以提高成像速度并扩大成 像区域，但成像所针对的成像加速方向上相邻接收线圈所形成的交界区域仍存在成像质量较 差的问题，从而影响了整体的成像质量。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种磁共振成像系统的接收装置，使用该接收装置能够提高 整体成像质量。
本发明的技术方案是这样实现的
一种磁共振成像系统的接收装置，包括复数个接收线圈，在同一成像加速方向上，相邻 接收线圈之间形成交界区域，该交界区域上设置附加接收线圈，该附加接收线圈至少部分覆 盖所述的交界区域边界上的敏感度相位变化剧烈线。
所述成像加速方向包括接收线圈平面上互相垂直的两个方向，是对接收线圈磁共振信号 敏感度进行空间编码的相位编码方向。所述交界区域为所述相邻接收线圈的重叠部分面积。 所述交界区域边界上的敏感度相位变化剧烈线，由所述相邻接收线圈上敏感度矢量与能够接 收磁共振信号的方向垂直的点组成。
所述相邻接收线圈在形成交界区域的交界点处以绝缘材料分隔；所述附加接收线圈在与 所述相邻接收线圈的交界点处以绝缘材料分隔。
所述附加接收线圈的中部覆盖所述的交界区域。
所述相邻接收线圈数量为两个，彼此相邻；或者所述相邻接收线圈数量为四个，两两相邻。
在所述复数个接收线圈和所述附加接收线圈中配置去耦电路，用来对所述交界区域引起 的耦合作用、以及所述附加接收线圈至少部分覆盖所述的交界区域边界上的敏感度相位变化 剧烈线后引起的耦合作用进行去耦。
综上所述，本发明提供的磁共振成像系统的接收装置，包括一个以上接收线圈，在成像 加速方向相邻接收线圈之间所形成的交界区域上，覆盖有接收线圈，该覆盖的接收线圈覆盖 所述交界区域边界上的敏感度相位变化剧烈线，从而利用覆盖的接收线圈弥补所述交界区域 对磁共振信号敏感度差的问题，从而提高所述交界区域的成像质量，进而实现提高整体成像 质量。
图1为现有技术中单接收线圈接收磁共振信号的示意图2为图1所示单接收线圈敏感度相位变化剧烈线的示意图;
图3为现有技术中两个接收线圈的交界示意图；图4为图3所示两个接收线圈的敏感度相位变化剧烈线示意图5为本发明磁共振成像系统的接收装置第一实施例的结构示意图6为包括三个接收线圈的磁共振成像系统的接收装置的敏感度相位变化剧烈线示意
图7为本发明磁共振成像系统的接收装置第二实施例的结构示意图； 图8为通过组成并联谐振回路进行去耦的原理示意图； 图9为通过电路等效进行去耦的原理示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说 明，这些说明是非限制性的。
本发明提供的磁共振成像系统的接收装置，包括复数个接收线圈，相邻接收线圈之问形 成交界区域，关键在于所述的交界区域上设置附加接收线圈，所述的附加接收线圈至少部 分覆盖所述的交界区域边界上的敏感度相位变化剧烈线。
在后续重建成像算法中，对上述接收装置中的接收线圈对磁共振信号的敏感度进行空间 编码，即可以实现成像，具体的空间编码方法与本领域技术人员公知的相同，这里不作详细 介绍。
图5为本发明磁共振成像系统的接收装置第一实施例的结构示意图，以IPAT成像系统为 例，该接收装置共包括三个接收线圈，两个成像加速方向x和y。三个接收线圈具体为成像 加速方向x h的接收线圈51和接收线圈52、以及接收线圈51和接收线圈52之间形成的交 界区域501上覆盖的接收线圈53，成像加速方向y上没有接收线圈。
接收线圈51 — 53的大小和形状并不作限制，只要形成闭合的形状即可，图5所示出的是 其中一种具体情况，即接收线圈51 — 53为大小相同的六边形线圈。接收线圈53的覆盖位置 也不作限制，只要至少部分覆盖交界区域501边界上的敏感度相位变化剧烈线即可，图5所 示出的是其中一种具体情况，即接收线圈51和接收线圈52之间形成的交界区域501对应接 收线圈53的中部。接收线圈51与接收线圈52的交界方式也不作限制，与已介绍过的内容相 同也有两种，图5所示出的是其中一种具体的交界方式，即接收线圈53覆盖在接收线圈51 的上面，在此基础上接收线圈53覆盖在接收线圈51和接收线圈52之间形成的交界区域上面， 每个接收线圈并不紧密相连，而是在交界点处存在绝缘材料相隔，在图5中并未标识出这些交界点。
图6为包括三个接收线圈的磁共振成像系统的接收装置的敏感度相位变化剧烈线示意 图，其中体模上部所示出的对应图5所示的接收线圈交界方式，体模下部所示出的为不同于 图5所示的另一种接收线圈交界方式，各接收线圈的敏感度相位变化剧烈线均只示出两条， 接收线圈51与接收线圈52之间的空隙大小即填充绝缘材料的厚度。接收线圈53覆盖交界区 域501边界的敏感度相位剧烈线，按照图6中每个接收线圈只示出两条敏感度相位变化剧烈 线，接收线圈53的中部覆盖敏感度相位变化剧烈线61、 62，因此虽然接收线圈51在敏感度 相位剧烈线62上对磁共振信号的敏感度较差，接收线圈52在敏感度相位剧烈线61上对磁共 振信号的敏感度较差，但是覆盖敏感度相位剧烈变化线61、 62的接收线圈53的中部对磁共 振信号的敏感度较高，因此通过将接收线圈53覆盖在接收线圈51和接收线圈52之间所形成 的交界区域501，可以弥补该交界区域501对磁共振信号的敏感度较差的缺陷，使得接收线 圈51和接收线圈52之间形成的交界区域501的成像质量提高，进而提高整体成像质量。对 于图6未示出的交界区域501边界上的其他敏感度相位变化剧烈线，与上述图6中示出的敏 感度相位变化剧烈线61和62的情况相同。
从图6还可以看出，虽然接收线圈53的边界也存在敏感度相位剧烈变化线，即接收线圈 53在自身边界的敏感度相位变化剧烈线上也对磁共振信号敏感度较差，但由于接收线圈51 一53的大小相同，且接收线圈53的中部覆盖接收线圈51和接收线圈52之间形成的交界区 域501，因此如图6所示，接收线圈53自身边界的敏感度相位变化剧烈线分别对应接收线圈 51和接收线圈52的中部，接收线圈51和接收线圈52可以弥补接收线圈53自身边界敏感度 相位变化剧烈线上成像质量差的缺陷，因此在交界区域501上覆盖接收线圈53，并不会出现 提高了交界区域501成像质量而降低其他区域成像质量的问题。
图7为本发明磁共振成像系统的接收装置第二实施例的结构示意图，以IPAT成像系统为 例，共包括六个接收线圈，成像加速方向包括x和y两个方向，其中接收线圈71和接收线圈 72的排列、以及接收线圈73和接收线圈74的排列位于成像加速方向x上，而接收线圈71 和接收线圈73排列、以及接收线圈72和接收线圈74的排列位于成像加速方向y上，接收线 圈71 — 74两两相邻组成正方形。假设在本实施例中，在每次成像时都选择成像加速方向x， 则需要在位于成像加速方向x上的接收线圈之间形成的交界区域上覆盖接收线圈。
同样地，接收线圈71 — 76的大小和形状并不作限制，只要形成闭合的形状即可，图7所 示出的是其中一种具体情况，即接收线圈71 —76为大小相同的六边形线圈。接收线圈75和 接收线圈76的覆盖位置也不作限制，只要能够覆盖交界区域701和交界区域702边界上的敏
7感度相位变化剧烈线即可，图7所示出的是其中一种具体情况，即接收线圈75的中部覆盖在 交界区域701上，接收线圈76的中部覆盖在交界区域702上。接收线圈71与接收线圈72的 交界方式、以及接收线圈73与接收线圈74的交界方式也不作限制，图7所示出的是其中一 种具体的交界方式，即接收线圈72覆盖在接收线圈71的上面，在此基础上接收线圈75的中 部覆盖在交界区域701上面，接收线圈74覆盖在接收线圈73的上面，在此基础上接收线圈 76的中部覆盖在交界区域702上面，并且接收线圈75覆盖在接收线圈74上面。
接收线圈75的中部覆盖在接收线圈71和接收线圈72之间所形成的交界区域701上，覆 盖了该交界区域701边界的敏感度相位剧烈线，因此虽然接收线圈71和接收线圈72边界的 敏感度相位剧烈线上对磁共振信号的敏感度较差，但是接收线圈73的中部对磁共振信号的敏 感度较高，因此接收线圈73可以弥补交界区域边界的敏感度相位剧烈线上对磁共振信号的敏 感度较差的缺陷，从而使得接收线圈71和接收线圈72之间形成的交界区域701的成像质量
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同样地，接收线圈73和接收线圈74之间形成的交界区域702的成像质量，也会由于覆 盖了接收线圈76而提高。由此，在成像加速方向x上，存在的两个交界区域的成像质量都得 到了提高，因此整体成像质量也会提高。
虽然覆盖的接收线圈75和接收线圈76之间也存在交界区域，但是由于接收线圈75和接 收线圈76的排列位于成像加速方向y上，并非位于本实施例所选择的成像加速方向x上，因 此接收线圈75和接收线圈76形成的交界区域并不会对成像加速方向x的成像质量构成影响。
图7只示出了选择成像加速方向x时，在接收线圈之间形成的交界区域覆盖接收线圈的 情况，选择成像加速方向y时，与上述的分析完全相同。
本发明提供的磁共振成像系统的接收装置，由于在成像加速方向相邻接收线圈之间形成 的交界区域上，覆盖了接收线圈，相当于增大了各个接收线圈之间的重叠面积，这样就会导 致接收线圈之间的耦合变强，但采用去耦的方法就可以将接收线圈之间的耦合作用消除，至 于如何对接收线圈之间去耦已经为目前较为成熟的技术，也并非本发明的讨论重点，因此在 这里只对两种去耦方法作简单介绍，以说明相邻接收线圈之间形成的交界区域上又覆盖接收 线圈之后，并不会在耦合作用增强这方面给成像带来不可抑制的其他缺陷。
第一种去耦方法为直接使用接收线圈的前置放大器去耦。在这种去耦方法中，为磁共振 成像系统中接收装置包括的每个接收线圈都设置前置放大器，使每个接收线圈与配置的前置 放大器组成并联谐振回路以实现去耦。上述并联谐振回路可以包括接收线圈、第一电容和 第二电容依次串连组成的第一回路，其中接收线圈与第二电容的连接点接地；和由第二电容、
8第三电容、第四电容与第一电感依次串连组成的第二回路，其中所述第二电容与第一电感的 连接点接地；所述前置放大器连接在所述第二回路中第三电容与第一电感的连接点。
图8为通过组成并联谐振回路进行去耦的原理示意图，其中接收线圈的标识为Al，该接 收线圈可以为前述介绍的实施例中的任意一个接收线圈，例如图5所示的接收线圈51或图7 所示的接收线圈73，为该接收线圈A1配置的前置放大器标识为Q1， Cf为上述第一电容，Cp 为上述第二电容，Cs为上述第三电容，Cl为上述第四电容，Ll为上述第一电感，图示方框 中的部分可以称为前置放大器匹配电路。图8所示并联谐振回路组成方式仅为一种具体的举 例，利用组成的并联谐振回路，可以达到开路效果，以使接收线圈Al中不存在电流而减小磁 通量的耦合，针对每个接收线圈都如图8所示原理一样组成一个并联谐振回路，由于每个接 收线圈上都不存在电流，自然各接收线圈之间的耦合就被去除了。至于并联谐振回路中各匹 配电路中元件的具体布局，可以有多种不同的实施方案，也是本领域技术人员的常用技术手 段，这里不再赘述。
第二种去耦方法是利用电路等效去耦。在磁共振成像系统接收装置包括的所有接收线圈 中，将每两个接收线圈看作一对耦合电感，以前述已介绍过的图5所示接收线圈为例，可以 将接收线圈51和接收线圏52、接收线圈51和接收线圈53以及接收线圈52和接收线圈53， 分别看作一对耦合电感，利用基本的电路原理，将一对耦合电感等效为T型电路，图9为这 种通过电路等效进行去耦的原理示意图。如图9所示，T型电路中的L1和L3分别为两个接 收线圈的耦合电感，而L2为两接收线圈的漏感，只需为T型电路配置去耦电路，该去耦电路 能使L2短路，就可以实现消除两接收线圈的耦合电感上的电流，从而使每两个接收线圈都不 存在电流而减小磁通量的耦合，实现在接收线圈之间去耦的目的。至于为T型电路配置的去 耦电路的具体组成，根据不同的需要有多种实施方式，也是本领域技术人员的常用技术手段， 这里不再赘述。
以上本发明磁共振成像系统的接收装置的两个实施例，所描述的接收线圈个数、成像加 速方向、覆盖的接收线圈覆盖交界区域的部分、接收线圈的形状和大小、选择的具体成像算 法等仅为一种举例，并非用来限制本发明的范围。可以理解的是，根据实际需要，可以使用 不同于实施例所举个数的接收线圈，覆盖的接收线圈也不一定严格使用中部覆盖交界区域， 例如在成像质量要求并不是太高的应用场景，也可以使用覆盖的接收线圈除中部之外的其他 对磁共振信号敏感度较好的部分覆盖交界区域，或者各接收线圈也不一定选用大小均相等的 六边形线圈，或者还可以选用不同于IPAT的其他并行成像算法，即本发明所举出具体实施例 中的各个具体参数，都可以根据实际需要作出不同的调整，只要利用本发明提供的在成像加
9速方向相邻接收线圈之间形成的交界区域上覆盖接收线圈，均可以达到提高总体成像质量的 目的。
综上所述，以上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。凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。
权利要求
1. 一种磁共振成像系统的接收装置，包括复数个接收线圈，在同一成像加速方向上，相邻接收线圈之间形成交界区域，其特征在于，所述的交界区域上设置附加接收线圈，所述的附加接收线圈至少部分覆盖所述的交界区域边界上的敏感度相位变化剧烈线。
2. 如权利要求l所述的磁共振成像系统的接收装置，其特征在于，所述成像加速方向包 括接收线圈平面上互相垂直的两个方向，是对接收线圈磁共振信号敏感度进行空间编码的相 位编码方向。
3. 如权利要求1所述的磁共振成像系统的接收装置，其特征在于，所述交界区域为所述 相邻接收线圈的重叠部分面积。
4. 如权利要求1所述的磁共振成像系统的接收装置，其特征在于，所述交界区域边界上 的敏感度相位变化剧烈线，由所述相邻接收线圈上的敏感度矢量与能够接收磁共振信号的方 向垂直的点组成。
5. 如权利要求1所述的磁共振成像系统的接收装置，其特征在于，所述相邻接收线圈在 所述交界区域的交界点处以绝缘材料分隔；所述附加接收线圈在与所述相邻接收线圈中的每 个接收线圈的交界点处以绝缘材料分隔。
6. 如权利要求1所述的磁共振成像系统的接收装置，其特征在于，所述附加接收线圈的 中部覆盖所述的交界区域。
7. 如权利要求1所述的磁共振成像系统的接收装置，其特征在于，所述相邻接收线圈数 量为两个，彼此相邻。
8. 如权利要求2所述的磁共振成像系统的接收装置，其特征在于，所述相邻接收线圈数 量为四个，两两相邻。
9. 如权利要求2所述的磁共振成像系统的接收装置，其特征在于，在所述复数个接收线 圈和所述附加接收线圈中配置去耦电路，用来对所述交界区域引起的耦合作用、以及所述附 加接收线圈至少部分覆盖所述的交界区域边界上的敏感度相位变化剧烈线后引起的耦合作用 进行去耦。
全文摘要
本发明提供了一种磁共振成像系统的接收装置，包括复数个接收线圈，在同一成像加速方向上，相邻接收线圈之间形成交界区域上，该交界区域上设置附加接收线圈，所述的附加接收线圈至少部分覆盖所述的交界区域边界上的敏感度相位变化剧烈线。与现有技术相比，本发明的磁共振成像系统的接收装置，利用覆盖的接收线圈弥补成像加速方向上交界区域对磁共振信号敏感度差的问题，从而提高所述交界区域的成像质量，进而提高整体成像质量。
文档编号G01R33/36GK101482600SQ20081000092
公开日2009年7月15日 申请日期2008年1月8日 优先权日2008年1月8日
发明者张必达, 汪坚敏, 贺增合, 峣 邢 申请人:西门子(中国)有限公司