专利名称：基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁共振领域，具体地讲是一种基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈。
背景技术：
共振是ー种特定的物理现象，为了使外磁场作用下的物质产生磁共振，通常需要一定的射频激励，即射频激励是产生磁共振现象的条件。在临床上常见的磁共振图像是显示人体组织器官等所含氢核的分布情況。为了准确得到氢核所在空间的位置，常在恒定主磁场上叠加三个相互垂直的线性梯度磁场，叠加的结果使得空间各点的磁场强度各不相同，于是空间各点的拉莫频率也各不相同。因此，可以采用不同位置氢核的拉莫频率来标记各点的空间位置。磁共振成像(MRI)技术是ー种重要的医学成像诊断方法，由于其具有成像參数多和无电离辐射特性，现在已广泛用于医学临床研究和诊断，极大地促进了神经科学、生理学和医学影像学的发展。但磁共振成像设备采集到的射频信号非常微弱，极易受到外界噪声的干扰，因此提高图像信噪比(SNR)是磁共振成像的首要任务。射频线圈作为信号接收传感器，是信噪比的决定因素之一，一直是磁共振成像研究領域活跃的ー个热点。磁共振射频线圈通常是由基本导体单元(如铜片)绕制而成，既可起到激发磁共振射频信号的作用，也可起到接收磁共振信号的作用，是磁共振系统的核心部件之一。微带阵列以其结构简单、易于制作、体积小、成本低、容易同安装表面共形等优点而被应用于磁共振射频线圈的设计，其馈电网络可以很好地与微带阵列単元集成在同一介质基板上。常用的微带线圈是在ー个薄介质基板(如聚四氟こ烯玻璃纤维压层)上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀等方法做出一定形状的金属贴片而构成，它利用微带线或同轴线探针对贴片馈电，在导体贴片和接地板之间激励起射频电磁场。根据磁共振成像场合的需要，将微带线制成不同的形状，从而设计出相应的磁共振射频线圈，如鸟笼射频线圈、锥形射频线圈等。由微带线制作的射频线圈阵列普遍用于磁共振信号的发射与接收，通过控制每个通道的幅度和相位，这种线圈可以有效地用于磁共振信号的并行发射与接收。在成像区域产生均匀的射频磁场是射频线圈设计最重要的问题之一，不仅如此，沿着射频线圈的长轴轴向磁场的强度要尽量均匀。用于发射射频信号的射频线圈必须工作在相应的拉莫尔频率，而且要在感兴趣区产生均匀的磁场，使得原子核能够得到均匀的激发。用于接收射频信号的射频线圈必须在感兴趣区的任意点处以相同的増益接收射频信号。这是磁共振的射频线圈的基本要求。用于磁共振成像的传统的微带线射频线圈在其长轴轴向上产生的磁场并不均匀，研究发现在这一方向上，磁场在中心达到最大值，而在线圈的两端最小。而由于磁场不够均匀，则产生的磁共振图像清晰度不高，从而影响诊断。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种能够产生均匀磁场和连续性好的电场、得、到精确磁共振图像的基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圏。本发明的技术解决方案是，提供ー种以下结构的基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈，所述的磁共振射频线圈由微带线制成，所述的微带线包括介质基板、接地板和金属贴片，所述的接地板设于介质基板的背面，金属贴片设于介质基板的正面，所述的金属贴片呈宽窄交替排布，宽边的形状为Koch分形而成。采用以上结构，本发明与现有技术相比具有以下优点采用本发明结构，微带线的阻抗跟单位长度的电阻有关，因此，通过改变传统微带线的宽度，线圈的阻抗会发生变化，从而形成交替阻抗，进而会引起微带 线产生磁场的变化；在微带线长轴轴向上将线圈制作为高低阻抗交替的形状，线圈在其长轴轴向上的磁场会变得更加均匀，在对宽边处进行Koch分形的基础上，进ー步提高了磁场均匀度，从而有利于磁共振成像，确保了图像的清晰度，提高了诊断效率和准确度。作为改进，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由两段宽边和一段窄边交替排布，所述的Koch分形为ー阶Koch分形。三段设计结合一阶Koch分形不仅提高了磁场均匀度，同时也便于仿真和数值调整。作为改进，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由两段宽边和一段窄边交替排布，所述的Koch分形为ニ阶Koch分形。ニ阶Koch分形是在ー阶分形的基础上再次分形,起到了对ー阶分形进行优化的作用。作为改进，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由三段宽边和两段窄边交替排布，所述的Koch分形为ー阶Koch分形。作为改进，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由三段宽边和两段窄边交替排布，所述的Koch分形为ニ阶Koch分形。作为改进，所述的宽边的宽度为窄边的四倍，为了进ー步对五段分形交替阻抗的性能予以提升，故设置了较佳的宽窄边比值。作为改进,所述的宽边和窄边的宽度分别为20mm和5mm。作为改进,所述的宽边和窄边的宽度分别为20mm和2mm。作为改进，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由四段宽边和三段窄边交替排布，所述的Koch分形为ー阶Koch分形。作为改进，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由四段宽边和三段窄边交替排布，所述的Koch分形为ニ阶Koch分形。
图I为发明基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈的结构示意图(实施例1)。图2为发明基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈的结构示意图(实施例2)。图3为发明基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈的结构示意图(实施例3)。图4为发明基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈的结构示意图(实施例4)。
图5为发明基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈的结构示意图(实施例5)。图6为发明基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈的结构示意图(实施例6)。图7为实施例3的FOV内的磁场分布图。图8为实施例4的FOV内的磁场分布图。图9为Koch分形曲线单元的示意图。如图所示I、介质基板,2、金属贴片，2. I、宽边,2. 2、窄边。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进ー步说明。如图所示，本发明的基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈，所述的磁共振射频线圈由微带线制成，所述的微带线包括介质基板I、接地板和金属贴片2，所述的接地板设于介质基板I的背面，金属贴片2设于介质基板I的正面，所述的金属贴片2呈宽窄交替排布，宽边2. I的形状为Koch分形而成。实施例I为三段ー阶Koch分形交替阻抗的设计，如图I所示，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由两段宽边和一段窄边交替排布，所述的Koch分形为ー阶Koch分形。实施例2为三段ニ阶Koch分形交替阻抗的设计，如图2所示，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由两段宽边和一段窄边交替排布，所述的Koch分形为ニ阶Koch分形。实施例3为五段ー阶Koch分形交替阻抗的设计，如图3所示，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由三段宽边和两段窄边交替排布，所述的Koch分形为ー阶Koch分形；所述的宽边的宽度为窄边的四倍，此处给出以下数值具体说明。宽边和窄边的宽度分别为20_和5mm,长度分别为20mm和25mm ;—阶Koch分形交替阻抗微带线射频线圈与分形交替阻抗微带线射频线圈的不同在于用ー阶Koch分形曲线代替交替阻抗微带线射频线圈中的三段宽边。实施例4为五段ニ阶Koch分形交替阻抗的设计，如图4所示，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由三段宽边和两段窄边交替排布，所述的Koch分形为ニ阶Koch分形；ニ阶Koch分形交替阻抗微带线射频线圈与分形交替阻抗微带线射频线圈的不同在于用ニ阶Koch分形曲线代替交替阻抗微带线射频线圈中的三段宽边。实施例4中沿用实施例3的数值，只是根据实际效果，将窄边改为2mm。以下结合实施例3、4具体说明和比对其中的參数，表I所示为四个线圈模型在感兴趣区(FOV)内的磁场和电场分布的峰值与均值，FOV指的是线圈上方的矩形区域，长度与微带线长度相同，这里设为IlOmm;宽度为IOOmm ;z是FOV内到微带线的距离；可见交替阻抗微带线射频线圈的磁场均值比传统微带线射频线圈的提高了 169%，一阶分形和ニ阶分形交替阻抗微带线射频线圈的磁场均值比传统微带线射频线圈的分别提高了 30%和150%。表I各模型FOV内BI场与电场的峰值与均值
权利要求
1.一种基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈，所述的磁共振射频线圈由微带线制成，其特征在于所述的微带线包括介质基板(I)、接地板和金属贴片(2)，所述的接地板设于介质基板(I)的背面，金属贴片(2)设于介质基板(I)的正面，所述的金属贴片(2)呈宽窄交替排布，宽边(2. I)的形状为Koch分形而成。
2.根据权利要求I所述的基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈，其特征在于所述的金属贴片宽窄交替排布是指由两段宽边(2. I)和一段窄边(2. 2)交替排布，所述的Koch分形为ー阶Koch分形。
3.根据权利要求I所述的基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈，其特征在于所述的金属贴片宽窄交替排布是指由两段宽边(2. I)和一段窄边(2. 2)交替排布，所述的Koch分形为ニ阶Koch分形。
4.根据权利要求I所述的基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈，其特征在于所述的金属贴片宽窄交替排布是指由三段宽边(2. I)和两段窄边(2. 2)交替排布，所述的Koch分形为ー阶Koch分形。
5.根据权利要求I所述的基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈，其特征在于所述的金属贴片宽窄交替排布是指由三段宽边(2. I)和两段窄边(2. 2)交替排布，所述的Koch分形为ニ阶Koch分形。
6.根据权利要求I所述的基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈，其特征在于所述的金属贴片宽窄交替排布是指由四段宽边(2. I)和三段窄边(2. 2)交替排布，所述的Koch分形为ー阶Koch分形。
7.根据权利要求I所述的基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈，其特征在于所述的金属贴片宽窄交替排布是指由四段宽边(2. I)和三段窄边(2. 2)交替排布，所述的Koch分形为ニ阶Koch分形。
8.根据权利要求2或3所述的基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈，其特征在于所述的宽边(2. I)的宽度为窄边(2. 2)的四倍。
9.根据权利要求2所述的基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈，其特征在于所述的宽边(2. I)和窄边(2. 2)的宽度分别为20mm和5mm。
10.根据权利要求3所述的基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈，其特征在于所述的宽边(2. I)和窄边(2. 2)的宽度分别为20mm和2mm。
全文摘要
本发明公开了一种基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈，所述的磁共振射频线圈由微带线制成，所述的微带线包括介质基板(1)、接地板和金属贴片(2)，所述的接地板设于介质基板(1)的背面，金属贴片(2)设于介质基板(1)的正面，所述的金属贴片(2)呈宽窄交替排布，宽边(2.1)的形状为Koch分形而成。采用本发明结构，在微带线长轴轴向上将线圈制作为高低阻抗交替的形状，线圈在其长轴轴向上的磁场会变得更加均匀，在对宽边处进行Koch分形的基础上，进一步提高了磁场均匀度，从而有利于磁共振成像，确保了图像的清晰度，提高了诊断效率和准确度。
文档编号G01R33/36GK102749598SQ20121026590
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月27日 优先权日2012年7月27日
发明者张鞠成, 徐冰俏, 徐文龙, 陶贵生 申请人:中国计量学院