专利名称：应用于热消融治疗低磁场共振成像的射频线圈结构的制作方法
技术领域：
本发明属于磁共振成像技术领域，是一种可以提高低场MR成像质量和术中热消 融参数精确测量的射频线圈结构。
背景技术：
热消融治疗是肿瘤等病变组织治疗的重要组成部分，它是一种通过射频、微波、超 声聚能、激光等手段局部升高病变组织(如肿瘤)温度，使病变组织凝固坏死，以达到微创 性治疗目的，因此，病变组织坏死与温度密切相关，在治疗过程中，需要实时监测病变靶组 织的温度变化，以便在热消融治疗时采用最佳能量释放方式来释放适当的能量。
目前，由于受到有效温度实时监测技术发展水平的制约，热消融治疗技术尚不能 广泛应用于人体各部位病变组织的治疗，比如采用超声聚能技术对盆腔内病变组织实施治 疗时，实时温度监测是通过将热消融探头由人体腔道伸入盆腔中实现的，而对于其他潜在 应用部位，比如颅脑、肝脏、前列腺、乳腺及骨骼肌肉系统等，由于无法采用将热消融探头伸 入上述部位的方式，因此超声聚能治疗技术获得批准的临床应用部位只限于盆腔内组织。
在现有的术中人体内参数监测技术中，磁共振温度敏感成像技术是实现无创实时 监测靶组织温度的重要方法，有人曾用这种方法在高场(主磁场为水平场)磁共振系统下 实现了对术中人体靶组织温度的实时监测，使超声聚能技术与磁共振系统有机地结合，但 是，这种结合只是限于使用高场磁共振系统，而应用高场磁共振系统的过程中，由于高场由 其物理特性决定是水平场，因此，射频线圈的结构无需做任何变化就能实现超声聚能的实 时温度监测功能，然而，这种监测方式的缺陷在于(l)射频线圈无法做成开放式结构，这 是由超导磁体的物理特性所决定的，由此，导致了术中操作空间很小，操作起来相当不便； (2)高场磁共振系统的造价昂贵，而超声聚能治疗准装置的造价也比较高，使得总体造价过 高，限制了这种组合治疗装置的普及。 相比较而言，低场磁共振系统为开放式结构，可在术中预留足够的操作空间，更适 合与超声聚能等治疗技术相组合。另外，低场(主磁场为垂直场)磁共振系统的价格比较 低廉，因此便于在医疗机构中普及。然而，在低场磁共振系统中，由于其主磁场是垂直场，因 此对射频线圈装置结构的要求较高，射频线圈装置在使用时，线圈需套住人体，然而在现有 线圈装置的前面或者背面均排布有线圈回路，导致无法预留空间为热消融探头(如超声聚 能设备用的超声换能器)提供无障碍治疗通道；另外，还需要与各种软件相配合，并进行算 法研究，才能实现对病变靶组织的实时监测。 由于存在上述各种技术难题，到目前为止，还没有专用的低场磁共振成像系统引 导下的人体组织成像及温度实时监测的组合系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于热消融治疗低磁场共振成像的射频线圈结构，与 低磁场共振成像系统配合使用，可实现热消融治疗术中人体参数无创实时监测和组织成像。 本发明的技术方案可以通过以下的技术措施来实现，一种应用于热消融治疗中低 磁场共振成像的射频线圈结构，包括由无磁绝缘材料制成的筒形支撑壳体和设于支撑壳体 上的线圈，其特征在于所述线圈包括至少两个螺线管线圈单元，每个螺线管线圈单元之间 平行设置；在支撑壳体的支撑面上开有一个用于传输热消融作用源聚焦作用于人体病变靶 组织的通口，所述螺线管线圈单元绕开所述通口设置。 本发明采用螺线管线圈单元并在支撑壳体上开设通口，该通口可为热消融探头 (如超声聚能设备用的超声换能器)提供无障碍治疗通道，使超声聚能换能器的声束等通 过通口传输，对人体病变靶组织聚焦升温，达到治疗目的；本发明结合相关电路及应用于磁 共振成像系统后，螺线管线圈单元可用于监测该线圈单元形成平面的法线方向上的磁共振 信号(即FID信号)，并将该磁共振信号传输给磁共振成像系统，以实现热消融治疗术中人 体参数无创实时监测。 作为本发明的一种实施方式，所述每个螺线管线圈单元中至少设有一路螺线管闭 合线圈，每路螺线管闭合线圈形成的平面互相平行。 本发明所述线圈还包括至少一路鞍形线圈，所述鞍形线圈设置在支撑壳体的侧面 上且沿所述通口的外围设置，所述鞍形线圈位于所述螺线管线圈单元之间，所述螺线管线 圈单元形成平面的法线方向与所述鞍形线圈形成平面的法线方向垂直。本发明应用于磁共 振成像系统中，鞍形线圈可用于监测该线圈形成平面的法线方向上的磁共振信号(即FID 信号)，并将该磁共振信号传输给磁共振成像系统，与螺线管线圈单元共同实现术中人体参 数无创实时监测，进一步增强监测效果。 本发明所述螺线管线圈单元之间的距离为5 30cm ;所述支撑壳体上的通口为圆 形，其直径为5 27cm。 作为本发明的一种实施方式，所述鞍形线圈为两路，沿支撑壳体横向并列排布串 联构成"8"字形马鞍线圈，所述马鞍线圈的交叉点位于支撑壳体的底面或者顶面上，且与所 述通口相对设置。 本发明所述支撑壳体为扁体形，该支撑壳体分为两半，横向对接而成，所述两半壳 体之间的连接为可拆卸式连接。 所述线圈整体的外部套有一由无磁绝缘材料制成的外壳，该外壳与支撑壳体连接 共同将线圈包裹在二者形成的空间中，外壳分为两半，所述两半外壳之间的连接为可拆卸 式连接，该连接部位与支撑壳体中两半壳体的连接部位相对应。设置的外壳保证了本发明 使用过程中的安全性，同时便于在使用时套在人体上。 本发明所述每路螺线管闭合线圈及鞍形线圈上分段设置并联调谐电容。 作为本发明的另一种实施方式，所述鞍形线圈与螺线管线圈单元交叉设置，位于
交叉部位之间设有绝缘垫，所述螺线管线圈单元形成平面的法线方向与所述鞍形线圈形成
平面的法线方向垂直。
与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果 (1)本发明开设的通口为热消融探头(如超声聚能设备用的超声换能器)提供了 无障碍治疗通道，本发明线圈结构结合各功能电路，与低场磁共振系统配套使用，可用于监 测人体磁共振信号并将信号输入低场磁共振系统，从而实现热消融术中人体参数无创实时
(2)本发明与低场磁共振系统配合使用，与使用高场磁共振系统相比，使设备的总 造价大大降低，便于普及应用。
(3)本发明的线圈排布具有多种变换方式，其中，螺线管线圈与鞍形线圈均可设置
多路，根据适用于人体不同部位的情况，可对线圈的排布做适当地调整。
(4)本发明的线圈上还可设置有各种不同功能的现有电路结构，以提高线圈调谐
的精度、获得较高信噪比、消除不同线圈回路之间的感性耦合等，以便使线圈结构与低场磁
共振系统结合时能够实现人体参数的实时监测。 (5)本发明的结构简单，与各功能电路结合构成的射频线圈装置应用于磁共振成 像系统中，在使用例如超声聚能技术等做热消融治疗时，通过射频线圈装置，磁共振成像系 统可实现术中人体参数的无创实时监测，以达到对超声波聚焦病变靶组织温度的监测，因 此实用性很强，适于在医疗机构中广泛地推广。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是图1另一方向的立体结构示意图；
图3是采用本发明低场磁共振的水模图像；
图4是采用本发明低场磁共振的人体图像。
具体实施例方式
如图1、2所示，是本发明一种应用于热消融治疗低磁场共振成像的射频线圈结 构，包括由无磁绝缘材料制成的筒形支撑壳体1和设于支撑壳体1上的线圈，线圈采用紫铜 材料，无磁绝缘材料选用聚乙烯材料，支撑壳体1为扁体形，该支撑壳体1分为两半，横向对 接而成，两半壳体之间的连接为可拆卸式连接；线圈包括两个螺线管线圈单元，每个螺线管 线圈单元之间平行设置，在本实施例中，每个螺线管线圈单元中设有一路螺线管闭合线圈， 分别为螺线管闭合线圈21及22，螺线管闭合线圈21及22形成的平面互相平行，螺线管闭 合线圈21及22之间的距离为25cm ;线圈还包括两路鞍形线圈3，沿支撑壳体1横向并列排 布串联构成一路"8"字形马鞍线圈，马鞍线圈的交叉点位于支撑壳体1的顶面上，其两个环 形部分分别设置在支撑壳体1的两个相对侧面上，鞍形线圈3与螺线管闭合线圈21及22 交叉设置，即鞍形线圈3位于螺线管闭合线圈21及22的上方，位于交叉部位的鞍形线圈3 与螺线管线圈21及22之间设有绝缘垫8，在其它实施方式中，两路鞍形线圈3也可独立设 置，分别位于支撑壳体1的两个侧面上，螺线管闭合线圈21及22形成平面的法线方向与鞍 形线圈形成平面的法线方向垂直。在支撑壳体l的底面上开有一用于传输热消融作用源聚 焦于人体病变靶组织的圆形通口 4，在本实施例中，热消融作用源采用超声波，通口 4的直 径为27cm ;两路螺线管闭合线圈21及22绕开通口 4设置，马鞍线圈位于通口 4的外围，马 鞍线圈的交叉点与通口 4相对。 本发明的线圈结构结合现有常用各功能电路按常规连接构成射频线圈装置，与低 场磁共振成像系统配套使用。这些功能电路包括去耦电路、失谐保护电路、匹配电路、去涡
5流电路，均设置在电路板6上。其中，在每路螺线管闭合线圈21及22、马鞍线圈中分别连有 合适的电容，以使线圈谐振在拉莫频率上，即"=YB。/2Ji，每路螺线管闭合线圈21及22、 马鞍线圈的长度可以选择，当线圈比较长时，其电感较大，如果只并联一个电容，调谐难度 大，此时可选择将线圈分为几段，在每段上并联一个较大电容，从而获得的等效电容较小， 便于提高调谐精度，此外，线圈也自谐在共振频率上。 为了消除不同线圈回路之间的感性耦合，在螺线管线圈21及22、马鞍线圈的不同 回路之间设置有容性器件，容性器件可采用补偿电容或者补偿LC混合电路。
在每路螺线管闭合线圈21及22、马鞍线圈的信号输出端增设匹配电路，使线圈的 输出达到最佳匹配50欧姆，从而获得较高的信噪比；每路螺线管闭合线圈21及22、马鞍线 圈的输出端还设有射频信号放大器用于放大各线圈的输出信号。 线圈整体的外部套有一由无磁绝缘材料制成的外壳，该外壳与支撑壳体1连接共 同将线圈包裹在二者形成的空间中，外壳分为两半，两半外壳之间的连接为可拆卸式连接， 该连接部位与支撑壳体1中两半壳体的连接部位相对应，方便使用的同时，也保证了使用 的安全性。 本发明的工作原理如下螺线管线圈形成平面的法线方向与低场磁共振系统的主 磁场方向垂直，螺线管线圈用于监测该法线方向上的磁共振信号(FID信号)；鞍形线圈形 成平面的法线方向同时与主磁场方向、螺线管形成平面的法线方向垂直，鞍形线圈用于监 测鞍形线圈形成平面的法线方向上的磁共振信号(FID信号)。 本发明的工作过程是射频线圈装置的通口为热消融治疗设备探头(如超声聚能 使用的超声换能器)提供无障碍传输的通道，实现对人体病变靶组织的聚焦升温，而螺线 管线圈和鞍形线圈则负责监测不同方向上的磁共振信号，并将该磁共振信号传输给磁共振 成像系统，由磁共振系统实时监测人体靶组织的温度变化，以便在热消融治疗时采用较佳 的能量释放方式来释放适当的能量，达到较好的治疗效果。除了距离线圈底面3 5cm范 围之外，有效探测磁场范围覆盖射频线圈结构包含的其余部位。 如图3所示，是本发明应用于磁共振成像系统获得的水模图像，所使用的成像
设备是0. 4T永磁开放式磁共振成像系统，型号规格0PER-0. 4 ;产品标准号YZB/国
0228-2008 ;采用以下具体参数 序列 SE TR 400ms TE 18ms FA 90度 扫描矩阵 256X192 层厚 10mmFOV 360.0mmX360. Omm 扫描次数 1 从图3中可看出，本发明射频线圈结构应用于低场磁共振成像系统中，所呈现的 水模图像亮度比较均匀，说明本发明提供的射频线圈在水模亮度均匀的范围内能够很好地 完成成像功能。 如图4所示，是本发明应用于磁共振成像系统获得的人体图像，采用以下具体参数序列SETR400msTE18msFA90度扫描矩阵256X192层厚10mmFOV360. 0mmX360. Omm扫描次数1 从图4中可看出，本发明射频线圈结构应用于低场磁共振成像系统中，所呈现的 人体图像能够完全满足临床要求。 本发明的线圈排布形式具有多种变换方式，其中，螺线管线圈与鞍形线圈均可设 置多路，根据不同情况，可对线圈的排布做适当地调整，线圈的排布形式必须满足螺线管线 圈形成平面的法线方向与鞍形线圈形成平面的法线方向相垂直的要求；用于为热消融探头 提供无障碍治疗通道的通口除了可开设在支撑壳体的底面，还可以开在支撑壳体的其它部 位上，且其孔径变化范围在5 27cm之间，通口的形状还可以为椭圆、方形等其它形状；各 路螺线管线圈之间的距离范围为5 30cm。 本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知 识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明支撑壳体还可由其它无 磁绝缘材料制成，如PPC材料等；射频线圈装置上设置的功能性电路可采用现有的其他电 路结构，实现各路线圈之间的去耦合；整个射频线圈的输出达到最佳匹配；另外，热消融作 用源还可以采用射频、臭氧、微波、激光等；因此，本发明还可以做出其它多种形式的修改、 替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。
权利要求
一种应用于热消融治疗中低磁场共振成像的射频线圈结构，包括由无磁绝缘材料制成的筒形支撑壳体和设于支撑壳体上的线圈，其特征在于所述线圈包括至少两个螺线管线圈单元，每个螺线管线圈单元之间平行设置；在支撑壳体的支撑面上开有一个用于传输热消融作用源聚焦于人体病变靶组织的通口，所述螺线管线圈单元绕开所述通口设置。
2. 根据权利要求1所述的射频线圈结构，其特征在于所述每个螺线管线圈单元中至 少设有一路螺线管闭合线圈，每路螺线管闭合线圈形成的平面互相平行。
3. 根据权利要求1所述的射频线圈结构，其特征在于所述线圈还包括至少一路鞍形 线圈，所述鞍形线圈设置在支撑壳体的侧面上且沿所述通口的外围设置，所述鞍形线圈位 于所述螺线管线圈单元之间，所述螺线管线圈单元形成平面的法线方向与所述鞍形线圈形 成平面的法线方向垂直。
4. 根据权利要求1所述的射频线圈结构，其特征在于所述螺线管线圈单元之间的距离为5 30cm。
5. 根据权利要求3所述的射频线圈结构，其特征在于所述支撑壳体上的通口为圆形， 其直径为5 27cm。
6. 根据权利要求5所述的射频线圈结构，其特征在于所述鞍形线圈为两路，沿支撑壳 体横向并列排布串联构成"8"字形马鞍线圈，所述马鞍线圈的交叉点位于支撑壳体的底面 或者顶面上，且与所述通口相对设置。
7. 根据权利要求1所述的射频线圈结构，其特征在于所述支撑壳体为扁体形，该支撑 壳体分为两半，横向对接而成，所述两半壳体之间的连接为可拆卸式连接。
8. 根据权利要求7所述的射频线圈结构，其特征在于所述线圈整体的外部套有一由 无磁绝缘材料制成的外壳，该外壳与支撑壳体连接共同将线圈包裹在二者形成的空间中， 外壳分为两半，所述两半外壳之间的连接为可拆卸式连接，该连接部位与支撑壳体中两半 壳体的连接部位相对应。
9. 根据权利要求3所述的射频线圈结构，其特征在于所述每路螺线管闭合线圈及鞍形线圈上分段设置并联有调谐电容。
10. 根据权利要求1所述的射频线圈结构，其特征在于所述鞍形线圈与螺线管线圈单元交叉设置，位于交叉部位的鞍形线圈与螺线管线圈单元之间设有绝缘垫，所述螺线管线 圈单元形成平面的法线方向与所述鞍形线圈形成平面的法线方向垂直。
全文摘要
本发明公开了一种应用于热消融治疗中低磁场共振成像的射频线圈结构，包括由无磁绝缘材料制成的筒形支撑壳体和设于支撑壳体上的线圈，所述线圈包括至少两个螺线管线圈单元，每个螺线管线圈单元之间平行设置；在支撑壳体的支撑面上开有一个用于传输热消融作用源聚焦作用于人体病变靶组织的通口，所述螺线管线圈单元绕开所述通口设置。本发明采用螺线管线圈单元并在支撑壳体上开设通口，该通口可为热消融探头(如超声聚能设备用的超声换能器)提供无障碍治疗通道，结合相关电路及应用于磁共振成像系统后，可实现热消融治疗术中人体参数无创实时监测。
文档编号G01R33/34GK101762798SQ20101001923
公开日2010年6月30日 申请日期2010年1月5日 优先权日2010年1月5日
发明者冯前进, 冯衍秋, 辛学刚, 陈武凡, 韩继钧 申请人:陈武凡