[發明專利]一種具有高發射效率的磁共振發射線圈結構

在審

• 申請號: 202110463795.X
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113203968A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 張松濤;韓振宇;林海洋;陶世良
• 申請（專利權）人: 上海辰光醫療科技股份有限公司
• 主分類號: G01R33/36
• 分類號: G01R33/36
• 代理公司: 上海兆豐知識產權代理事務所(有限合伙) 31241
• 代理人: 盧艷民

本發明公開了一種具有高發射效率的磁共振發射線圈結構，包括鳥籠筒體骨架、兩個端環導體和_N根鳥籠腿導體，鳥籠筒體骨架由玻璃纖維從里往外逐漸繞制或涂覆而成；兩個端環導體和_N根鳥籠腿導體分別埋在鳥籠筒體骨架內，鳥籠筒體骨架的外圓周面的兩端均設置有_N個電容，每端的_N個電容分別與相應的端環導體相連；鳥籠筒體骨架的外圓周面的中間均布有_N個_PIN二極管，_N個_PIN二極管一一對應地與_N根鳥籠腿導體相連。本發明的具有高發射效率的磁共振發射線圈結構，將發射線圈的導體埋設在發射線圈的骨架內，而不是布設在骨架外面，可以顯著地提高發射效率，同時_SAR值和安全性并不受顯著影響，而且實現方法也比較簡單，適于大規模推廣應用。

技術領域

本發明涉及一種具有高發射效率的磁共振發射線圈結構，屬于磁共振影像系統技術領域。

背景技術

磁共振成像是一種先進的人體無損成像的技術，廣泛應用于人體各個部位疾病的診斷。

請參閱圖1，通常的超導磁共振系統的主體結構從外向內依次包括超導磁體1'、梯度線圈2'、射頻屏蔽網3'和發射線圈4'。超導磁體1'內部有大量的浸泡在低溫液氦中的超導線圈，超導線圈上有很大的電流，為核磁共振的發生提供一個非常強的背景磁場。梯度線圈2'產生一個梯度磁場，為信號提供定位信息。在進行磁共振成像檢測時，病床101上的病人100處于發射線圈4'內。

發射線圈4'負責提供一個與磁共振自旋頻率相同的B1磁場，將人體組織中的H原子核的自旋狀態由低能級激發到高能級，激發停止后，H原子核又從高能級躍遷回到低能級，并發射磁共振信號。

請參閱圖2，發射線圈4'通常為鳥籠結構，鳥籠發射線圈的兩端有兩個圓形端環41'，每個端環41'上均勻分布有16個電容42'，兩個端環41'之間均勻分布有16根鳥籠腿43'，將兩個端環41'連接起來。每一根鳥籠腿43'的中間有一個PIN二極管44，PIN二極管44'發射期間打開，相當于射頻短路；信號接收期間關閉，這樣整個鳥籠發射線圈處于失諧狀態，不會影響里面的接收線圈接收信號。端環和鳥籠腿構成發射線圈4'的導體。

發射線圈4'發射需要連接射頻功率放大器，射頻功率放大器輸出射頻功率到發射線圈，在鳥籠發射線圈的兩個端環41'和16根鳥籠腿43'上產生電流，從而產生B1射頻場。磁共振信號非常微弱，但激發磁共振信號的B1磁場需要非常強，通常最高的B1磁場可以達到幾十個微特斯拉。

請參閱圖3，在發射線圈4'和梯度線圈2'之間，還有一個射頻屏蔽網3'，用于將發射線圈4'發射的射頻能量局限在射頻屏蔽網3'內部，防止干擾梯度線圈2'和超導磁體1'。射頻屏蔽網3'對靜磁場和低頻的梯度場沒有影響，但是對于鳥籠發射線圈4'產生的射頻場，卻有著顯著的影響，如下公式所示：

式(1)中，d是鳥籠發射線圈4'的導體直徑，D是射頻屏蔽網3'的直徑，l是鳥籠發射線圈4'的導體長度，I₀是鳥籠腿上的電流，N是鳥籠腿的數目，μ是空氣磁導率。

從公式中可以看出，同樣的電流情況下，射頻屏蔽網的存在會嚴重降低B1場的強度。鳥籠發射線圈的導體距離屏蔽網越近，B1場越小。

從降低成本的角度考慮，超導磁體的直徑和梯度線圈的直徑越小越好。而從實際使用的角度考慮，希望容納病人的部分空間越大越好，所以希望發射線圈的內壁直徑越大越好。傳統結構的鳥籠發射線圈，為了獲得盡可能大的內部空間，只能把發射線圈做得盡量大，發射線圈的導體就會離射頻屏蔽網非常近，這樣發射線圈的效率就會急劇下降，不但會有更高的能耗，帶來發熱問題，甚至會影響某些序列的實現。