专利名称：基于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交替阻抗微带线的磁共振射频线圏。
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上，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的清晰度不高，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、得到清晰磁共振图像的基于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。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，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，每段宽边的宽度是窄边宽度的四倍；金属贴片采用铜导体，其宽边宽度为20mm，窄边宽度为5mm ;宽边的长度为20臟，窄边的长度为70mm。三段设计的优点是便于仿真和数值调整，以寻求最佳效果比例。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，每段宽边的宽度是窄边的四倍，宽边长度是窄边长度的五分之四；金属贴片采用铜导体，其宽边与窄边的宽度分别为20mm和5mm，长度分别为20mm和25mm。五段设计的优点在于可基于该设计而为分形设计，为了进ー步提高磁场均匀度创造了条件。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；每段宽边的宽度是窄边的四倍，宽边长度是窄边长度的两倍。以上数值范围的选择是为了优化交替阻抗微带线的性能；金属贴片采用铜片，其宽边的宽度为20mm，窄边的宽度为5mm,宽边和窄边的长度分别为20mm和10mm。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，每段宽边的宽度是窄边的四倍，窄边的长度是宽边的六倍；金属贴片采用铜片，其宽边的宽度为20mm，窄边的宽度为5mm，宽边和窄边的长度分别为5mm和30mm。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，每段宽边的宽度是窄边的十倍，窄边的长度是宽边的六倍；金属贴片采用铜片，其宽边的宽度为20mm，窄边的宽度为2mm，宽边和窄边的长度分别为5mm和30mm。作为改进，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由五段宽边和四段窄边交替排布，每段宽边的宽度是窄边的两倍；金属贴片采用铜片，其宽边的宽度为16mm，窄边的宽度为8mm,厚度为 O. 26mm。作为改进，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由五段宽边和四段窄边交替排布，宽边为圆形，窄边为矩形，宽边的直径是窄边的宽度的两倍，宽边采用直径为16_的圆形贴片，窄边是宽度为8mm的矩形贴片。
图I为发明基于交替阻抗微带线的磁共振射频线圈的结构示意图(实施例I)。图2为发明基于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、实施例5)。图5为发明基于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6为发明基于交替阻抗微带线的磁共振射频线圈的结构示意图(实施例7)。图7为实施例2中五段交替阻抗线圈FOV内BI场分布图。图8为实施例4中七段交替阻抗线圈FOV内BI场分布图。图9为实施例5中七段交替阻抗线圈FOV内BI场分布图。如图所示I、介质基板,2、金属贴片，2. I、宽边，2. 2、窄边。
具体实施例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。实施例I为三段交替阻抗的设计，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，每段窄边的宽度是宽边长度的四倍；所述的介质基板采用介电常数为4. 4的环氧树脂玻璃纤维板，厚度为I. 6mm，长度为IlOmm;金属贴片采用铜导体，其宽边宽度为20mm,窄边宽度为5mm的铜导线；宽边的长度为20mm,窄边的长度为70mmo线圈上方的矩形区域为感兴趣区(FOV)，与传统微带线射频线圈相比，FOV内的BI场(射频磁场，以ZOY磁场切面为例)均值提高三倍的同吋，电场强度均值增大了五倍。在z < 20_的近场区域磁场分布均匀性稍差，这是由窄边处出现的磁场峰值引起的。实施例2为五段交替阻抗的设计，如图2所示，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由三段宽边和两段窄边交替排布，每段宽边的宽度是窄边的四倍，宽边长度是窄边长度的五分之四，五段设计的优点在于可基于该设计而为分形设计，为了进ー步提高磁场均匀度创造了条件；所述的介质基板采用介电常数为4. 4的环氧树脂玻璃纤维板，厚度为I. 6mm,长度为110mm。交替阻抗线宽边与窄边的宽度分别为20mm和5mm，长度分别为20mm和25mm。由图7可见在两窄带相应位置处磁场出现峰值，由于两峰值距离较大，磁场分布的均匀性在靠近线圈表面的位置略差。此交替阻抗线圈比对应的传统微带线线圈在FOV内的BI场均值提高了 169%，同时电场均值下降了 25%，且磁场均匀性也有所增强。实施例3为七段交替阻抗的设计，如图3所示，七段交替阻抗的设计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；所述的介质基板采用介电常数为
4.4的环氧树脂玻璃纤维板,厚度为1.6mm,长度为IlOmm ;金属贴片采用铜片,其宽边的宽度为20mm，窄边的宽度为5mm，宽边和窄边的长度分别为20mm和10mm，以上数值的选择是为了优化交替阻抗微带线的性能。 实施例4也为七段交替阻抗的设计，如图4所示，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由四段宽边和三段窄边交替排布，每段窄带的长度是宽带的六倍，提高了磁场均匀度，所述的介质基板采用介电常数为4. 4的环氧树脂玻璃纤维板，厚度为I. 6mm,宽度为29. 6mm,长度为110mm;金属贴片采用铜片，其宽边的宽度为20mm，窄边的宽度为5mm，宽边和窄边的长度分别为5mm和30mm。此种设计与例2中的线圈相比，在FOV内BI场的均值提高了 93%，同时电场均值由例2中的64. 59A/m增加到403. 2A/m。与例2的五段设计相比，BI场的均匀性有提高，以z = 20mm处为例，此设计的BI场均匀性比例2中的提高了 23%。实施例5也为七段交替阻抗的设计，如图4所示，实施例5与实施例4的不同在于宽边和窄边的比例，故用同一视图以示之。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，每段宽边的宽度是窄边的十倍。提高了磁场均匀度所述的介质基板采用介电常数为4. 4的环氧树脂玻璃纤维板，厚度为I. 6mm,宽度为29. 6mm,长度为IlOmm ；金属贴片采用铜片，其宽边的宽度为20mm，窄边的宽度为2mm，宽边和窄边的长度分别为5mm 和 30mm。此设计与例2中的线圈相比，FOV内的BI场均值提高了 158%，同时电场均值由例2中的64. 59A/m增加到263. 9A/m ;与例4中的线圈相比，FOV内的BI场均值提高了 33%,电场强度下降了 34%。与例4相比FOV内的BI场分布均匀性有提高，以z = 20mm处为例，此设计在BI场均匀性相较例4的提高了 6%，相较传统微带线射频线圈的提高了 17%。实施例6为九段交替阻抗的设计，如图5所示，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由五段宽边和四段窄边交替排布，每段宽边的宽度是窄边的两倍，提高了磁场均匀度所述的介质基板采用介电常数为2. 08的聚四氟こ烯,厚度为20mm,宽度为60mm,长度为150mm;金属贴片采用铜片，其宽边的宽度为16_，窄边的宽度为8_，厚度为O. 26_。实施例7也为九段交替阻抗的设计，如图6所示，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由五段宽边和四段窄边交替排布，宽边采用直径为16mm的圆形贴片，窄边是宽度为8mm的矩形贴片。实施例7与实施例6的不同在于，用圆形贴片代替实施例6中的宽边部分，从而达到更优的效果。表IFOV内部分模型的BI场与电场的峰值与均值
权利要求
1.一种基于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，其特征在干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。
2.根据权利要求I所述的基于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，每段宽边(2. I)的宽度是窄边(2.2)宽度的四倍；金属贴片采用铜导体，其宽边宽度为20mm，窄边宽度为5mm ;宽边的长度为20mm，窄边的长度为70mm。
3.根据权利要求I所述的基于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，每段宽边(2. I)的宽度是窄边(2. 2)的四倍，宽边(2. I)长度是窄边(2. 2)长度的五分之四；金属贴片采用铜导体，其宽边(2. I)与窄边(2. 2)的宽度分别为20mm和5mm，长度分别为20mm和25mm0
4.根据权利要求I所述的基于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；每段宽边(2. I)的宽度是窄边(2. 2)的四倍，宽边(2. I)长度是窄边(2. 2)长度的两倍。
5.根据权利要求I所述的基于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和三段窄边交替排布，每段宽边的宽度是窄边的四倍，窄边的长度是宽边的六倍。
6.根据权利要求I所述的基于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，每段宽边(2. I)的宽度是窄边(2. 2)的十倍，窄边(2. 2)的长度是宽边(2. I)的六倍；金属贴片采用铜片，其宽边的宽度为20mm，窄边的宽度为2mm，宽边和窄边的长度分别为5mm和30mm。
7.根据权利要求I所述的基于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五段宽边(2. I)和四段窄边(2. 2)交替排布，每段宽边(2. I)的宽度是窄边的两倍；金属贴片采用铜片，其宽边(2. I)的宽度为16mm，窄边(2.2)的宽度为8mm,厚度为O. 26mm。
8.根据权利要求I所述的基于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五段宽边(2. I)和四段窄边(2. 2)交替排布，宽边(2. I)为圆形，窄边(2.2)为矩形，宽边(2. I)的直径是窄边(2.2)的宽度的两倍。
9.根据权利要求4所述的基于交替阻抗微带线的磁共振射频线圈，其特征在于金属贴片采用铜片，其宽边(2. I)的宽度为20mm，窄边(2. 2)的宽度为5mm，宽边和窄边的长度分别为20mm和10mm。
10.根据权利要求5所述的基于交替阻抗微带线的磁共振射频线圈，其特征在于■ 金属贴片采用铜片，其宽边(2. I)的宽度为20mm，窄边(2. 2)的宽度为5mm，宽边和窄边的长度分别为5mm和30mm。
全文摘要
本发明公开了一种基于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。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，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G01R33/36GK102749599SQ20121026590
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, 徐文龙, 李霞 申请人:中国计量学院