[发明专利]一种用于磁共振成像系统的体型线圈

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振成像系统中线圈的去耦技术，特别是一种用于磁共振成像系统的线圈。

背景技术

磁共振成像(MRI)系统在临床诊断等领域具有重要的应用。根据MRI系统中主磁体的场 强大小，MRI系统可以大致分为低场(小于0.3T)、中场(0.3T至1.0T)和高场(大于1.0T) 三个大类。与此相应，射频信号接收线圈也可以分为低场、中场和高场接收线圈。另外，根 据接收线圈的形状，接收线圈可以分为体型线圈(volume coil)和表面线圈(surface coil)。 一般而言，体型线圈可以将人体需要扫描成像的部位，例如头部、四肢等放在该线圈中；而 表面线圈是放在人体需要扫描成像部位的表面，例如脊柱、眼睛、腹部等部位的表面。

随着接收线圈技术的发展，包括复数个线圈单元的接收线圈大多采用相控阵技术，采用 相控阵技术的线圈可以称为相控阵线圈。进一步，随着接收线圈技术的发展，相控阵线圈的 线圈单元数目在不断增加，由此获得的图像的信噪比(SNR)和均匀度也相应地得到了很大改 善。但是，随之而来的负面效应是，各线圈单元之间的耦合程度也在升高，耦合的方式也越 来越复杂，需要去耦处理的线圈单元对的数目越加庞大。如果线圈单元间的去耦处理做得不 充分，就会对与线圈单元间噪声相关的前置放大器的噪声匹配造成负面影响，使得从该线圈 得到的图像的信噪比受到很大的不良影响。

目前，对于线圈的去耦方式一般可以分为如下几种。

第一种方式是将两个相邻线圈单元的一部分相互重合(overlap)。在图1中，线圈单元 101和102、102和103、103和104、104和105、105和106、106和101分别相邻，在相 邻的两个线圈单元之间存在重合的部分。以相邻的线圈单元101和102为例，由于重合部分 的存在，使得线圈单元101在线圈单元102中所产生的净磁场为零，因此磁耦合也为零，从 而实现了去耦，反之亦然。如果采用这种方式，各线圈单元可以相互独立，无需两个线圈单 元之间存在电路上的电连接。目前在高场(一般是水平场)的MRI系统中，大多数的接收线 圈采用这种方式。这种方式可以对相邻的线圈单元产生很好的去耦效果，但是由于无法使那 些不相邻的线圈单元部分重合，所以这种方式不适合那些不相邻的线圈单元之间的去耦处理。

第二种方式是通过前置放大器去耦(Pre-Amplifier Decoupling)方式来去耦。在表面 线圈中，不相邻的线圈单元之间的耦合通常较小，可以通过前置放大器去耦方式来去耦，不 必在线圈当中采用去耦结构设计。但是，体型线圈中不相邻线圈单元之间的耦合通常较大， 仅仅依靠前置放大器去耦是远远不够的，还必须要引入专门的去耦结构，来去除不相邻的线 圈单元之间的耦合。

第三种方式是在电路中引入电容电路或电感电路来实现去耦。根据感应电动势的极性不 同，引入相应的电感电路或电容电路来抵消所产生的感应电动势，从而达到去耦的目的。在 使用该方式时，需要在各个待去耦的线圈单元之间建立电路连接，否则无法引入去耦的电容 器或电感器。目前在中低场(一般是垂直场)MRI系统中，由于线圈单元(例如环形(loop) 线圈或鞍型(saddle)线圈)之间基本上都存在电连接，而且线圈单元的数目相对较少，很 容易引入电容电路或电感电路。另外，在中低场中，射频信号的频率不高，损耗等各种射频 效应可以忽略不计，因此，该方式在中低场的磁共振系统中得到了广泛的应用。

但是，对于高场(一般是水平场)接收线圈而言，相邻线圈单元之外的线圈单元一般不 存在便于连接电容电路或电感电路的连接点，如果相距较远的两个线圈单元之间(例如图1 中的线圈单元101和104之间)引入电容电路或电感电路，则必然会带来一定的损耗，并由 此降低信噪比。如果在线圈单元数目较多的情况下全部采用电容电路或电感电路来去耦，则 需要额外增加很多的去耦电路，而这些去耦电路会对相应线圈单元的匹配产生很大的不良影 响，因此在去耦之后需要进行匹配；而匹配必然会影响原先的去耦处理，那么在匹配之后还 需要进一步的去耦处理。那么在这种情况下需要反复地进行去耦、匹配、去耦、匹配……最 后得到的线圈必然是一个复杂而不稳定的线圈。

综上所述，对于高场(一般是水平场)MRI系统中包括复数个线圈单元的体型线圈来说， 现有技术对这种线圈中相邻的线圈单元可以采用上述第一种方式来进行去耦处理，但是对于 不相邻的线圈单元却没有一种去耦效果较佳的方案。