[發明專利]用于臨床超高場磁共振成像系統的小動物射頻線圈

有效

• 申請號: 201910033167.0
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109655772B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 張孝通;羅本燕;高陽
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01R33/34
• 分類號: G01R33/34;A61B5/055
• 代理公司: 33200 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種用于臨床超高場磁共振成像系統的小動物射頻線圈，它主要由單通道的發射接收一體化天線和多個接收天線組成，多個接收天線構成多通道；所有接收天線環形陣列排布在發射接收一體化天線的外周，與發射接收一體化天線幾何上重疊，通過產生的互感來增強天線通道間射頻解耦；發射接收一體化天線的覆蓋范圍小于所有接收天線覆蓋范圍的總和，從而實現小成像區域的信號激發；接收天線具備臨床磁共振成像系統的并行成像功能，有助于縮短掃描時間和改善圖像質量；發射接收一體化天線和接收天線均串聯一電容后分別與各自的前置放大器相連。本發明可以滿足針對不同尺寸大小的小動物成像靈活擺放線圈的要求。

技術領域

本發明涉及超高場磁共振成像系統領域，具體設計一種用于臨床超高場磁共振成像系統的小動物射頻線圈。

背景技術

磁共振成像的基本原理來自于1946年美國學者Bloch和Purcell的發現，在外磁場的作用下，某些繞主磁場(外磁場)進動的自旋的質子(包括人體中的氫質子)在短暫的射頻電波作用下，進動角增大；當射頻電波停止后，那些質子又會逐漸恢復到原來的狀態，并同時釋放與激勵波頻率相同的射頻信號，這一物理現象被稱為核磁共振。磁共振成像技術便是利用這一原理，通過在主磁場中附加一個脈沖梯度磁場，選擇性地激發所需要位置的人體內的原子核，然后接收原子核產生的磁共振信號，最后在計算機中進行傅立葉變換，對這些信號進行頻率編碼和相位編碼，從而建立一幅完整的磁共振圖像。

磁共振成像裝置包括射頻發射天線以及接收射頻天線，射頻發射天線用于產生激勵質子的射頻脈沖，接收射頻天線用于接收原子核產生的磁共振信號，接收射頻天線可以是發射天線本身也可以是只接收射頻信號的獨立天線。在磁共振成像系統中，射頻發射天線所產生的磁場均勻性好、發射效率高以及接收天線所接收的信號信噪比高是獲得高質量圖像的關鍵因素。對于主磁場強度較低的磁共振系統(不高于3特斯拉)，正交激勵方式工作的鳥籠發射天線設計可以滿足在人體范圍內發射磁場均勻性的要求。采用該設計的體發射天線作為常規配置集成于常規場強磁共振系統中，可以滿足任何部位的成像需求。使用多通道相控陣接收天線設計可以保證在大的成像范圍內實現高信噪比的要求。同時多通道相控陣接收天線可以配合并行成像技術用于加速圖像采集，改善圖像質量。

但是對于主磁場較高的超高場強磁共振系統(不低于3特斯拉)，正交激勵工作方式的鳥籠發射天線設計已無法滿足在人體范圍內發射磁場均勻性的要求。此外，對于同樣的射頻線圈，用于超高場強磁共振系統時要求更高的共振頻率，會導致低的發射效率和提高單位發射電壓的產生的電磁場引起的組織射頻特異性吸收率。低的發射效率和高的組織射頻特異性吸收率會引起顯著的組織發射等安全性問題制約射頻線圈的應用可行性。因而市場上現有的超高場磁共振系統不配備體發射天線。針對不同部位和物體的成像線圈都必須定制化設計發射天線。

小動物磁共振成像實驗因為可以結合有損傷的神經記錄和神經調控等多模態研究手段獲得更精準的神經活動信息，對于開展功能磁共振的信號機理研究，更精細尺度的神經環路機制以及基于因果性方法的神經連接性研究具有不可替代的作用。同時小動物功能磁共振的研究結果可以轉化到人腦功能磁共振研究領域，對于開發用于人腦成像的高級無損傷功能磁共振方法具有重要指導作用。但是目前大多數小動物磁共振研究都是在小動物專用磁共振系統上開展的，因為小動物專用磁共振系統與可用于人腦成像的臨床磁共振系統無論在硬件配置還是在生產廠商方面都有這巨大差異。因而基于不同磁共振平臺的跨物種磁共振研究數據很難進行直接轉化。開發用于臨床磁共振系統的小動物專用成像射頻線圈將使得在同一磁共振系統平臺進行跨物種臨床轉化研究成為可能。

發明內容

本發明要解決的技術問題包括：定制化設計高發射效率并兼顧均勻性的發射天線；通過特殊設計改善臨床磁共振系統用于小動物成像時由于梯度系統性能不足導致的成像速度慢，分辨率低和圖像質量差的問題；兼容多樣化的動物身體并加載多模態成像裝置。