专利名称：磁共振成像系统中的射频线圈装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种射频线圈，尤其是一种磁共振成像系统中的射频线圈装置。
背景技术：
在现代医疗技术中，磁共振成像设备是一种常用的医疗设备，其原理是利用磁共 振现象来检测被测的人体或样品希望检查的部分的密度分布、松弛时间分布等，并由测得 的数据以图像形式显示出被检查的人体或样品部分的断面图像或三维图像。在这种类型的 磁共振设备中，用于向被检查的人体或样品施加高频旋转磁场或接受人体或样品中产生的 电磁波的射频线圈装置，有直条导线型和马鞍型及其变形等不同的设计，原理均为通过流 过电导体的电流来产生电磁场来实现激发样品分子的目的或通过电导体形成的谐振线圈 来接受样品分子发出的电磁波。一般来说，屏蔽层是和线圈是可分离的独立的两部分。中国发明专利“一种应用于磁共振成像系统的射频线圈装置和排放方法”，公开号 CN1408318，公开了一种直条导线型的射频线圈，另一中国发明专利“磁共振成像用射频线 圈及磁共振成像设备马鞍型的射频线圈”，公开号CN1408318，公开了一种马鞍型的射频线 圈，都是采用在金属导线上通过电流来得到所需要的电磁场。这些现有的方案因结构过于复杂或者通道之间的耦合无法解决等原因而不方便 做成正交的射频线圈，也称为圆极化射频线圈，这样通常这些方案做成的射频线圈是非正 交的或称为线极化的射频线圈。由磁共振成像理论可知，圆极化射频线圈的效率是线极化 射频线圈的两倍，因此这些方案的效率不高，并且射频磁场不够均勻，品质因数低。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是，如何提供一种磁共振成像系统中的射频线圈装 置，结构简单、通道耦合好，从而能够提供效率更高、更均勻的磁场。本发明的技术问题这样解决构建一种磁共振成像系统中的射频线圈装置，包括 一功率分配器或者一功率合成器，还包括与所述功率分配器或者一功率合成器连接的射频 线圈单元，所述射频线圈单元包括分别与电容各自对应端电连接的二层平行导电平面及其 内部谐振腔。按照本发明提供的磁共振成像系统中的射频线圈装置，所述射频线圈单元还包括 位于所述二层平行导电平面之间或之外的一层或一层以上平行导电平面，由于构成谐振腔 的二层平行导电平面为了减少涡流损耗需要割槽，从而屏蔽效果降低，这时额外增加的平 行导电平面能增强屏蔽效果，通常会采用双面金属箔板材。按照本发明提供的磁共振成像系统中的射频线圈装置，所述平行导电平面是圆形 或正八边形及以上中心对称正多边形，也可以是其他中心对称形状，优选圆形。按照本发明提供的磁共振成像系统中的射频线圈装置，所述平行导电平面开有细 槽，作用是割断涡旋感生电流回路，从而减少涡流损耗。按照本发明提供的磁共振成像系统中的射频线圈装置，所述细槽成放射状，中心
3对称。按照本发明提供的磁共振成像系统中的射频线圈装置，若所述平行导电平面是位 于双面金属箔板材的两面，其正面和背面的细槽互相错开，其作用是增强屏蔽效果，防止射 频能量泄漏。按照本发明提供的磁共振成像系统中的射频线圈装置，所述双面金属箔板材包括 但不限制于采用环氧纤维布双面敷铜板。按照本发明提供的磁共振成像系统中的射频线圈装置，所述细槽两侧跨接电容。按照本发明提供的磁共振成像系统中的射频线圈装置，所述射频线圈单元设定为 单点馈电时的线极化射频线圈单元和二点及二点以上馈电时的圆极化射频线圈单元，二点 及二点以上馈电时，馈电点的相位通常相差90度的整数倍。按照本发明提供的磁共振成像系统中的射频线圈装置，所述平行导电平面的中心 部位单点接地。按照本发明提供的磁共振成像系统中的射频线圈装置，所述射频线圈单元的屏蔽 层与导电回路合二为一，为自屏蔽设计。本发明提供的磁共振成像系统中的射频线圈装置，将线圈的射频电流回路与屏蔽 层合并成一体，进一步采用去涡流结构，与现有技术相比，具有以下优势①射频线圈的形 状类似谐振腔，形状对称，方便安装固定在磁体内。②谐振腔的底部就可以作为屏蔽层，起 到很好的屏蔽作用，不需要额外的屏蔽层，是自屏蔽射频线圈，效果更佳、同时节省了成本。 ③线圈采用的去涡流设计，能有效减少涡流损耗，提高效率。④方案本身的对称设计，使得 多馈电点之间的耦合能自动抵消大部分，剩余的小部分，可以简便的方法去除。⑤一体化 的自屏蔽回路结构的设计及与谐振腔射频线圈设计的相结合，以及简单高效的去除耦合减 少涡流损耗的结构设计。该发明尤其应用于永磁磁共振系统中的发射线圈，能够在发射线 圈附近的区域产生均勻电磁场，并方便实现正交或圆极化，效率更高且节省空间，品质因数 尚o
下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。图1是本发明磁共振成像系统中的射频线圈装置的射频线圈单元结构示意图；图2是图1所示射频线圈单元中金属箔示意图；图3是本发明磁共振成像系统中的射频线圈装置具体实施例结构示意图；图4是馈电电缆的结构示意图。
具体实施例方式首先，说明本发明思想本发明方案为一种新型的根据类似谐振腔原理设计的射频线圈，与普通谐振腔主 要利用的是腔内的电磁场不同的是此设计利用的是谐振腔外的电磁场来发射或接收射频 信号。本方案与普通射频线圈的设计方案不同的是将线圈的射频电流回路与屏蔽层合并成 一体，并采用去涡流的结构设计。此方案具有发射效率更高，损耗更小，电磁场更均勻的重 要特点。由于此方案本身的对称属性，使得很容易做成多通道的，正交的或相控阵射频线圈，并且通道之间的去耦合非常容易实现。通常的射频线圈方案都是非正交的或称为线极 化的，如要做成正交的或称为圆极化的线圈结构上会很复杂，不易实现，而且线圈之间的耦 合会很大。这样本方案的设计有利于实现正交的或称圆极化的射频线圈。其次，说明本发明具体措施1. 一种应用于磁共振成像系统的射频线圈装置，包括一功率分配器或者一功率合 成器，2.复数层金属箔和绝缘非金属材料形成的类似谐振腔的射频线圈。3.线圈的形状对称，可以适应任意磁体形状，方便安装固定在磁体内。4.线圈单元的金属箔及绝缘非金属支撑架的形状对称，为圆形或偶数正多边形。5.正交圆极化射频线圈，馈电点的相位相差90度的整数倍6.电容按所需要的场强分布而决定的相应的规律排列在两层金属箔之间组成谐 振腔。7.电容的数值调节为使得谐振腔谐振在所要求的频率上8.金属箔板材上开有辐射状的细槽，可以任意的角度，且同一金属箔板材的两面 的细槽不重合，在减少涡流损耗同时保持好的屏蔽效果。9.金属箔板材两面的细槽并不将金属箔完全割断，分隔开的多块金属箔在中央区 域依然连接在一起，并且接地，防止金属箔上积聚电荷，产生放电现象。10.金属箔板材的其中一面，用一系列电容连接在细槽的两侧，维持射频电流通 路，并且通过电容连接到另一张金属箔板材的相应层，形成谐振腔。11.谐振腔靠近磁体的金属箔面可以作为隔离屏蔽层。进一步，说明本发明优化具体实现如图1所示，这种优化的射频线圈单元的主要结构为上下两片双面金属箔板材和 夹在中间的起支撑作用的非金属材料支架14，该双面金属箔板材通常会选用环氧纤维布双 面覆铜板金属箔板材切割成对称的形状，例如圆形或正多边形，用电容连接在两片金属箔 板材之间，并且按一定的规律地分布在两片金属箔板材的周边。由金属箔12和电容13组 成的谐振腔的谐振频率可以调节为线圈工作所需要的共振频率，改变电容的容量值和金属 箔板材之间的距离可以改变谐振的频率。双面金属箔板材由两面金属箔12和夹在中间的绝缘非金属材料11组成，通常会 选用环氧纤维布双面敷铜板，其中一面通过电容13元件连接到另一张金属箔用来形成谐 振腔；另一面用来做为屏蔽层。由于磁共振成像设备通常都在射频线圈的下部会有一个梯度线圈。梯度线圈的工 作频率是较低的，通常在lOKHz以下，但是功率较大。梯度线圈工作时会在周围的金属中产 生感应电流，从而产生涡流损耗。因此为了减少本方案中的大面积的金属箔层中产生的涡 流损耗，如图2所示，此方案应选用符合要求的尽可能薄的金属箔；并且在金属箔板材上的 金属箔层开有细槽21、23，目的是割断感应电流的流通路径，减小涡流损耗。同时用电容22 连接在细槽的两侧，维持谐振射频电流回流通路但低频的感应电流依然被割断。作为实例 之一的如图，，，金属箔上开的细槽采用放射状，正面细槽21和背面细槽23互相错开，避免 重合或交叉，利用金属箔层之间的电容耦合形成一张完整的射频屏蔽层。为避免金属箔上 积累静电荷，在磁共振成像设备工作过程中发生火花放电现象，所有细槽并不贯通整个金属箔层，而是使所有分隔开的金属箔在中心点处保持连接在一起，并且从金属箔的中心点 处通过引线连接到屏蔽层并连接到地，这种将所有金属箔单点连接在一起的方案可以有效 地减少涡流损耗。射频线圈单元通过如图4所示射频电缆41连接到接收机或者发射机上，实现发射 射频信号产生磁共振成像所需要的射频磁场或者接受射频信号的功能。在磁共振成像设备 中，也可以两片以上联合起来共同工作以产生射频磁场或者接受射频信号。以下是一种应 用实例，如图3所示，两片射频线圈单元上下相对地平行地摆放，通过射频电缆连接到一个 功率分配器或者功率合成器，然后再通过这个功率分配器或者合成器连接到射频信号发射 机或者接收机。射频电缆和线圈单元的连接点之间相差90度的整数倍。馈电点功率分配 器或功率合成器以及与其相连接的射频电缆实现一定的相位差传输射频信号，使得发射或 接受的射频信号是圆极化的。最后，在本领域普通技术人员理解范围内，在本发明权利要求范围内，各种变化都 属于本发明的保护范围。
权利要求
一种磁共振成像系统中的射频线圈装置，包括一功率分配器或者一功率合成器，其特征在于，还包括与所述功率分配器或者一功率合成器连接的射频线圈单元，所述射频线圈单元包括分别与电容(13)各自对应端电连接的二层平行导电平面及其内部谐振腔。
2.根据权利要求1所述磁共振成像系统中的射频线圈装置，其特征在于，所述射频线 圈单元还包括位于所述二层平行导电平面之间或之外的一层或一层以上平行导电平面。
3.根据权利要求1所述磁共振成像系统中的射频线圈装置，其特征在于，所述平行导 电平面是圆形或正八边形及以上的中心对称正多边形。
4.根据权利要求1所述磁共振成像系统中的射频线圈装置，其特征在于，所述平行导 电平面开有细槽(21,23)
5.根据权利要求4所述磁共振成像系统中的射频线圈装置，其特征在于，所述细槽 (21、23)成放射状。
6.根据权利要求4所述磁共振成像系统中的射频线圈装置，其特征在于，所述平行导 电平面是位于双面金属箔板材的两面，其正面和背面的细槽(21、23)互相错开。
7.根据权利要求4所述磁共振成像系统中的射频线圈装置，其特征在于，所述细槽 (21,23)两侧跨接电容。
8.根据权利要求1所述磁共振成像系统中的射频线圈装置，其特征在于，所述射频线 圈单元是单点馈电的线极化射频线圈单元和二点及二点以上馈电的圆极化射频线圈单元。
9.根据权利要求1或2所述磁共振成像系统中的射频线圈装置，其特征在于，所述平行 导电平面的中心部位单点接地。
10.根据权利要求1所述磁共振成像系统中的射频线圈装置，其特征在于，所述射频线 圈单元的屏蔽层与导电回路合二为一。
全文摘要
本发明涉及一种磁共振成像系统中的射频线圈装置，包括一功率分配器或者一功率合成器，还包括与所述功率分配器或者一功率合成器连接的射频线圈单元，所述射频线圈单元包括分别与电容(13)各自对应端电连接的二层平行导电平面及其内部谐振腔。这种磁共振成像系统中的射频线圈装置，将线圈的射频电流回路与屏蔽层合并成一体，并采用去涡流结构，结构简单、通道耦合好，实现正交或圆极化的射频线圈，提高射频线圈效率和品质。
文档编号G01R33/36GK101856229SQ20101015793
公开日2010年10月13日 申请日期2010年4月22日 优先权日2010年4月22日
发明者杜健军 申请人:杜健军