一种射频线圈及磁共振成像设备的制作方法

本实用新型涉及磁共振技术领域，尤其涉及一种射频线圈及磁共振成像设备。

背景技术：

磁共振成像的基本原理为：人体组织内的一些含单数质子的原子，例如氢原子能够自旋运动，并产生磁矩，可以看为一些小磁体，正常状态下，这些小磁体的自旋方向排列无规律，但在固定静磁场作用下会产生定向排列；此时，当外加一个和静磁场相同频率的射频脉冲时，这些氢原子吸收一定能量而产生共振，自旋方向在射频脉冲作用下发生偏转，呈规律排列，即发生了磁共振现象；射频脉冲消失后，这些氢原子都将恢复到原来的状态，在恢复过程中，释放能量及改变自旋方向，此时对这些氢原子产生的信号进行采样，然后利用这些采集的信号进行图像重建，就可以得到人体组织的图像。上述过程中，射频线圈主要用来在发射线圈发射射频脉冲后采集人体核自旋激发的磁共振信号。

采集磁共振信号的射频线圈越贴近人体组织，所采集的磁共振信号质量越好，成像的信噪比越高，因此设计出了各种适用于人体各个部位的局部射频线圈组件，例如头部线圈组件，颈部线圈组件，脚踝线圈组件等，线圈组件由多个线圈组成，多个线圈并行采集磁共振信号。上述的线圈组件包含多个独立的射频线圈单元,例如环形线圈、马鞍形线圈等。

现有技术中射频线圈一种用铜皮形成的线圈回路固定在硬质塑料壳体上，然而此种结构整体较为笨重、使用较为繁琐，且患者舒适性差。另一种设置为eva材料等柔性材料包裹铜皮支撑的一体式结构或者上下两片式结构，如图1所示为用于检测人体腹部、脚踝的柔性线圈，该种线圈虽然能够满足一定的弯曲度，但是由于多层层叠结构不可避免的导致整体材料较为致密，厚度较大，影响可弯折性能。同时，柔性线圈覆盖至患者身体上时，柔性线圈自身发热及患者发热，而多层材料的层叠不透气，使得散热性能较差，存在灼伤风险，导致体验差，且无法观察患者的扫描部位的位置或状态，使用不便。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种射频线圈及磁共振成像设备，在满足射频线圈性能和安全性的同时，具有更好的患者舒适度及易用性。

为达此目的，第一方面，本实用新型提出一种射频线圈，包括线圈单元、射频阱和线缆，所述线圈单元上设置有耦合电路，所述耦合电路通过所述线缆电连接于所述射频阱，还包括：

阻燃层，其包覆于所述耦合电路的外侧；

防水层，其包覆于所述阻燃层的外侧；

透气层，其覆盖所述线圈单元所对应的区域、所述耦合电路所对应的区域中的一者或者多者。

进一步地，所述线圈单元上设置有辅助电路，所述辅助电路包括被动失谐电路；

所述阻燃层包覆于所述辅助电路的外侧、所述射频阱的外侧，所述透气层覆盖于所述辅助电路及所述射频阱构成的区域。

进一步地，在所述透气层上设置有透气孔；

在所述透气层上开设有可视透气窗，所述可视透气窗设置于所述线圈单元所包围的区域的内部。

进一步地，在所述线圈单元内部设置有柔性印刷电路板，在所述柔性印刷电路板的外部包裹有覆膜材料。

进一步地，所述线圈单元为由外层导体和内层导体形成的同轴线结构，且所述线圈单元依次连接所述耦合电路和所述射频阱，所述耦合电路包括匹配电路和/或主动失谐电路。

第二方面，本实用新型提出一种射频线圈，包括多个线圈单元形成的阵列，至少一个所述线圈单元附着在支撑部的表面，至少一个所述线圈单元包括：

环路部分，包括内层导体和外层导体，所述内层导体与所述外层导体之间设置绝缘介质，所述环路部分用于接收检测对象的磁共振信号；

耦合电路，其与所述环路部分电连接；

隔离结构，其设置在所述耦合电路和所述支撑部之间，所述隔离结构用于减少甚至完全阻隔所述耦合电路产生的热量向所述支撑部传递。

进一步地，所述支撑部为透气层，所述透气层沿着所述阵列的行方向和列方向延伸，以覆盖多个所述线圈单元所限定的区域。

进一步地，所述透气层设置一个或多个可视透气窗，所述可视透气窗与所述环路部分包围的区域相对应。

进一步地，所述隔离结构包括：

阻燃层，其包覆于所述耦合电路的外侧；和/或

防水层，其包覆于所述阻燃层的外侧。

第三方面，本实用新型提出一种磁共振成像设备，包括：

射频线圈，其包括多个线圈单元形成的阵列，至少一个所述线圈单元包括：

环路部分，其用于接收检测对象的磁共振信号；

耦合电路，其与所述环路部分电连接，所述耦合电路包括匹配电路和/或主动失谐电路；

隔离结构，其设置在所述耦合电路外侧，以减少或完全阻隔所述耦合电路产生的热量向所述检测对象传递；

接收机，其与所述射频线圈连接，用于接收所述射频线圈接收的磁共振信号并进行数模转换。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供一种射频线圈，通过作为隔离结构的阻燃层包覆于耦合电路的外侧，阻燃层设置于最内层，且阻燃层只放置于耦合电路内设有电路结构的部分，起到了对这些具有电路结构的部分的阻燃作用；通过作为隔离结构的防水层包覆于阻燃层的外侧，用于对电路结构的部分的防水，密封效果好，起到了保护作用；通过设置透气层，透气层具有良好的透气性，散热性能好，满足患者的舒适度。通过设置覆盖线圈单元所对应的区域、耦合电路所对应的区域中的一者或者多者，当覆盖于患者时，减少射频线圈自身和患者发热而导致灼伤的风险，提高患者安全性和体验感。

本实用新型还提供了一种磁共振成像设备，包括射频线圈。通过在射频线圈的包覆材料为夹层设置，在满足射频线圈性能及法规要求的同时，方便实用，提高患者体验感。

附图说明

图1是现有技术接收线圈的结构示意图；

图2是本实用新型中实施例一提供的射频线圈的结构示意图；

图3是本实用新型中实施例一提供的射频线圈的电路图；

图4是本实用新型中实施例二提供的射频线圈的结构示意图；

图5是本实用新型中实施例二提供的射频线圈的电路图；

图6是本实用新型中实施例三的线圈单元结构示意图；

图7是本实用新型中实施例三的线圈单元形成的阵列示意图。

图中：

100、线圈单元；101、耦合电路；102、辅助电路；200、射频阱；300、线缆；1001、第一导体；1002、第二导体；1003、第二开口；1004、频率调节器件；1005、第一开口；

1、阻燃层；2、防水层；3、透气层；

31、透气孔；32、可视透气窗。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

为了提高射频线圈在高功率运行下的安全性，本申请提出一种射频线圈，如图2所示，该射频线圈包括多个线圈单元100，且该多个线圈单元100能够成行/成列排布以形成阵列，该多个线圈单元100即形成多个接收通道。对于一个或多个线圈单元100可如下方式设置：

提供一支撑部，该支撑部的表面供线圈单元100附着，以对线圈单元100起到支撑作用；线圈单元100的主体设置为环路部分，用于接收检测对象的磁共振信号；考虑到线圈单元100需要与外部驱动部件连接或实现对接收信号的处理，线圈单元100还包括有耦合电路101，该耦合电路101的一端与环路部分电连接，该耦合电路101的另一端与电子控制器接合。耦合电路101例如可以是电容器、电感器、平衡-不平衡变换器(balun)、电阻器、匹配电路、去耦电路和前置放大器等中的一者或者多者。考虑到耦合电路101的部件工作会产生热量，本申请实施例中在耦合电路101和支撑部之间还设置有隔离结构，该隔离结构用于减少甚至完全阻隔耦合电路101产生的热量向支撑部传递。隔离结构可以包括如图2所示的阻燃层1和/或防水层2。阻燃层1可防止耦合电路101过多的热量传导至支撑部，以避免射频线圈工作时支撑部达到燃点；防水层2避免耦合电路101受外界湿度的干扰。耦合电路101可包括匹配电路，匹配电路可以由匹配电容构成，匹配电路用来实现射频线圈和后端电路的阻抗匹配。耦合电路101还包括设置在匹配电路后端的移相器，用于对射频信号进行相位调整。耦合电路101还可包括放大器，用于对射频信号进行放大。耦合电路101的后端通过同轴线将接收的磁共振信号引入磁共振的信号处理系统。

支撑部可以设置为透气层3，透气层3可沿着射频线圈形成的阵列的行方向和/或列方向延伸，以覆盖多个线圈单元100所限定的区域。透气层3可以是由混入抗菌添加剂的纤维制成的织物层、毛皮层、植物纤维、动物纤维和矿物纤维等。处理过的织物的这种抗菌特性增强了在射频线圈很容易被患者体液污染的应用中，织物覆盖的可接受性强。透气层3可以分别设置在线圈单元100的两面，以全面包覆线圈单元100。当然，透气层3可仅仅覆盖形成线圈单元100的部件，例如，仅仅覆盖环路部分、耦合电路101和/或阻燃层1等，以将上述部分与外部隔离开。下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

图2是本实用新型射频线圈的结构示意图。如图2所示，射频线圈包括用作接收磁共振信号的线圈阵列，线圈阵列可以为一个或者多个，当线圈阵列为多个时，相邻两个线圈阵列之间可以交叉设置。每个线圈阵列包括线圈单元100、射频阱200和线缆300，线圈单元100也称为环单元，线圈单元100用于接收信号，在线圈单元100上设置有耦合电路101和辅助电路102，耦合电路101和辅助电路102也称为主电路部分。线缆300电连接耦合电路101和射频阱200。由于耦合电路101、辅助电路102和射频阱200均内设有电路结构，均具有阻燃和防水的需求。

其中，在线圈单元100内部设置有柔性印刷电路板，在柔性印刷电路板的外部包裹有覆膜材料，覆膜材料用于阻燃和防水。通过覆膜材料的保护，使得线圈单元100无需额外添加其他的阻燃和防水需求。

线缆300包括本体及包覆于本体外侧的屏蔽层，屏蔽层用于阻燃和防水。通过在本体的外侧设置有屏蔽层，使得线缆300自身具有绝缘功能的屏蔽层，根据特殊的设计要求，屏蔽层可以满足阻燃及防火要求。

根据上述分析，由于线圈单元100、线缆300自身已经满足阻燃和防火要求，为了实现射频线圈整体均都能满足阻燃和防火需求，只需要对耦合电路101、辅助电路102和射频阱200内设有电路结构的部分进行特殊设置。为此，本实施例提供了一种射频线圈，射频线圈具体为柔性射频线圈。该射频线圈还包括阻燃层1、防水层2及透气层3，阻燃层1包覆于耦合电路101的外侧，防水层2包覆于阻燃层1的外侧；透气层3覆盖线圈单元100所对应的区域、耦合电路101所对应的区域中的一者或者多者，使得阻燃层1、防水层2及透气层3形成整体结构。

通过阻燃层1包覆于耦合电路101的外侧，阻燃层1设置于最内层，且阻燃层1只放置于耦合电路101内设有电路结构的部分，起到了对这些具有电路结构的部分的阻燃作用；通过防水层2包覆于阻燃层1的外侧，用于对电路结构的部分的防水，密封效果好，起到了保护作用；通过设置透气层3，透气层3具有良好的透气性，散热性能好，满足患者的舒适度。通过透气层3覆盖线圈单元100所对应的区域、耦合电路101所对应的区域中的一者或者多者，当覆盖于患者时，减少射频线圈自身和患者发热而导致灼伤的风险，提高患者安全性和体验感。

可选地，透气层3的覆盖区域可以为阻燃层1和防水层2之外的区域，透气层3不会与阻燃层1和防水层2叠加导致整体材料致密和厚重，可折弯性能好。

图3是本实用新型中实施例一提供的频线圈的电路图。其中，线圈单元100的天线电感依次连接耦合电路101、放大器(可集成在耦合电路101或者与之独立)、射频阱200至磁共振系统接收机。在此实施例中，耦合电路101包括移相电容、匹配电容组成的匹配电路，用于实现线圈单元100和放大器的耦合。移相电容用于实现线圈单元100的相位调节，匹配电容实现线圈单元100与放大器以及负载的阻抗匹配。进一步地，该耦合电路101还包括由电感器件、二极管以及电容器件组成的主动失谐电路。通过该主动失谐电路可输入控制信号实现线圈单元100的主动失谐。

进一步地，线圈单元100上设置有辅助电路102，阻燃层1包覆于辅助电路102的外侧、射频阱200的外侧，透气层3覆盖于耦合电路101、辅助电路102及射频阱200构成的区域。辅助电路102包括电感器件、二极管以及电容器件组成的被动失谐电路。通过设置该辅助电路102可以保证线圈单元100在大功率情况下的安全性，同时减少线圈单元100对于接收场的影响。

通过阻燃层1包覆于辅助电路102的外侧、射频阱200的外侧，阻燃层1设置于最内层，且阻燃层1只放置于辅助电路102和射频阱200内设有电路结构的部分，起到了对这些具有电路结构的部分的阻燃作用；通过透气层3覆盖于辅助电路102及射频阱200构成的区域，减少射频线圈自身和患者发热而导致灼伤的风险，提高患者安全性和体验感。

其中，阻燃层1位于最内层，阻燃层1采用硅酸陶瓷纤维纸、硅酸陶瓷纤维布及聚氨酯材料中的一种制成，阻燃效果好，安全性高。可选地，阻燃层1采用塑封方式进行封装，以保证绝缘、耐火性能。

在阻燃层1的外侧设置有防水层2，由于需要根据射频线圈内部结构设计，防水层2的形状及结构较复杂，防水层2采用弹性材料制成，使得具有较强的延展性，对于不规则表面具有良好的从形性，与电缆和电路部分的相容性好。同时，为保证防水密封性，防水层2采用防水胶带制成，使得防水层2具有一定的粘合性。优选地，防水层2采用高分子丁基防水胶带，使得防水层2具有较强的自融性，便于防水层2分别与阻燃层1和透气层3之间的连接，可以实现上下两层的自融合，密封效果好，连接性能好。

可选地，防水层2采用塑封方式进行封装，防水性能好，保证密封效果。

为了进一步对电路部分起到防水效果，防水层2还包覆于耦合电路101的电气连接点的外侧、辅助电路102的电气连接点的外侧、射频阱200的电气连接点的外侧，防水层2还对电路部分的连接点进行包覆，起到了对电气连接点的保护作用。

进一步地，在透气层3上设置有透气孔31，以保证较好的透气性，具有开孔透气效果，满足患者所需的舒适度，改善患者体验。可选地，透气层3采用打孔皮革、打孔仿皮及网孔针织布料中的一种制成，采用这些材料，可以提供较好的触感，耐磨性好，寿命长，满足生物兼容性。

为了进一步提高透气性，在透气层3上开设有可视透气窗32，可视透气窗32设置于线圈单元100所包围的区域的内部。通过设置可视透气窗32，可以在线圈单元100使用镂空开口方式，进一步提升透气性和可视性，并且方便技师进行射频线圈摆放及定位操作，便于观察患者的扫描部位的位置或状态，使用方便。

实施例二

如图4-5所示，实施例二提供的射频线圈，为不使用电缆300，而是无线接收的情形，这种情况下就不需要线缆300和射频阱200了。可以理解的是，实施例二和实施例一的结构类似，区别仅在于，由于没有设置缆300和射频阱200，在线缆300和射频阱200的外部也不需要设置阻燃层1和防水层2。

具体地，射频线圈包括多个线圈单元100形成的阵列，至少一个线圈单元100附着在支撑部的表面，至少一个线圈单元100包括：环路部分，用于接收检测对象的磁共振信号；耦合电路101，与环路部分电连接；阻燃层1，设置在耦合电路101和支撑部之间。

其中，支撑部为透气层3，透气层3沿着阵列的行方向和列方向延伸，以覆盖多个线圈单元100所限定的区域。透气层3设置一个或多个可视透气窗32，可视透气窗32与环路部分包围的区域相对应。

线圈单元100设置为同轴线结构。该同轴线结构可包括外层导体和内层导体，外层导体为中空的环状导体管，内层导体位于该环状导体管内，内层导体和外层导体同轴设置且两者之间设置有绝缘材料。外层导体和内层导体分别沿设定方向弯曲以形成回路，且两导体层之间电容性耦合。

实施例三

如图6所示为本申请实施例三的线圈单元结构示意图。该线圈单元100包括用作内层导体的第一导体1001，该第一导体1001为沿设定方向弯曲以形成环路，且第一导体1001具有相对的第一端和第二端，且第一导体1001上开设有第一开口1005，通过第一开口1005可以连接线缆300、耦合电路102、辅助电路200、射频阱300等中的一者或者多者。

作为外层导体的第二导体1002与第一导体1001并行设置，两个或多个第二导体1002与第一导体1001之间设置绝缘介质，第二导体1002分别沿第一导体1001的弯曲方向延伸，且能够与第一导体1001电气耦合。可以理解的，本申请中的导体层与第一导体1001并行设置可理解为导体层与第一导体1001沿大致相同的方向延伸，且两者不交叉。

第二导体1002可环绕第一导体1001的周围，形成套设于第一导体1001外侧的第二导体1002，该第二导体1002为中空的环状导体管，第一导体1001位于该环状导体管内，即第二导体1002与第一导体1001形成同轴线结构，且第二导体1002开设有第二开口1003使第一导体1001部分暴露。可以理解的是，第二开口1003不用于限制第二导体1002外壁上开口的数量，第二导体1002外壁上开口的数量可以为一个或多个。第一导体1001和第二导体1002的组合形式可以等效为一段传输线。根据传输线理论，当传输线的长度等于波长的一半时，可以在对应的频率下形成谐振。在常见的磁共振成像频率下，通常形成谐振需要的传输线长度较长，导致对应线圈尺寸较大，无法灵活的使用在不同的扫描部位。因此在本实施例中，将第一导体1001或第二导体1002的中间断开，传输线中的电流会被迫在第一导体1001和第二导体1002间进行流动，实现谐振效果，相当于在实际线圈尺寸不变的情况下增加了等效的传输线长度，在相同谐振频率下可以减小线圈的尺寸。

第二开口1003处可设置电子器件或者电感、电容等频率调节器件1004。例如：电子器件为开关电路，该开关电路用于接收外部信号以控制磁共振接收线圈的工作状态。当然，电子器件还可设置成匹配电路或放大器等。在一个实施例中，开关电路可接收外部信号以控制开口两端的导体层连通(短路状态)，整个线圈则处于失谐状态，无法接收外部信号；当开关电路可接收外部信号以控制开口两端的导体层断路，整个线圈则处于谐振状态，可接收外部信号。

如图7所示，采用如图6所示的线圈单元100形成的线圈阵列，该线圈阵列连接射频阱200和线缆300。在线圈单元100上设置有耦合电路101和辅助电路102，线缆300电连接耦合电路101和射频阱200。由于耦合电路101、辅助电路102和射频阱200均内设有电路结构，可设置成如图2所示的方式以满足阻燃和防水的需求。

本实施例还提供了一种磁共振成像设备，包括射频线圈。通过在射频线圈的包覆材料为夹层设置，在满足射频线圈性能及法规要求的同时，方便实用，提高患者体验感。

在一实施例中，射频线圈连接接收机，该接收机用于接收射频线圈接收的磁共振信号并进行数模转换。示例性的，接收机可包括连接于射频线圈的放大器，用于放大射频线圈接收的磁共振信号；接收机可包括连接于放大器的滤波器，对经放大后的磁共振信号进行滤波；接收机可包括连接于滤波器的模数转换器，将磁共振信号转换为数字信号；接收机可包括连接至模数转换器的数字信号处理器，对数字信号进行处理并输出中频信号。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。