[发明专利]筒状表面线圈及用于其的射频信号处理方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及核磁共振成像(MRI，Magnetic Resonance Imaging)技术， 特别涉及筒状表面线圈、用于筒状表面线圈的射频信号处理方法和系统。

背景技术

MRI的基本原理是：人体组织内的氢原子(也可以是其他的，但氢原子 最常用)在固定磁场的作用下会产生定向排列；当外加一个射频脉冲时，这 些氢原子在射频脉冲的作用下将发生偏转；射频脉冲消失后，这些氢原子都 将恢复到原来的状态；在恢复的过程中，对这些氢原子产生的射频信号进行 采样，然后使用采集到的信号进行图像重建，就可以得到人体组织的图像。 由于氢原子在不同组织内的分布是不同的，因此，可以通过所得到的图像区 分不同的人体组织。

线圈是MRI设备中用于采集所述信号的装置，其基本原理类似于径场接 收天线。线圈按照与人体的关系可以分为：体线圈、表面线圈等；按照形状 可以分为：筒状线圈、平面线圈、盔状线圈、扇状线圈等。膝盖线圈是一种 筒状表面线圈，下面以膝盖线圈为例，说明现有筒状表面线圈的结构及其成 像特性。

图1示出了现有膝盖线圈的组成结构示意图。参见图1，其中：

(a)部分为现有膝盖线圈的外观，呈筒状；

(b)部分为现有膝盖关节线圈的展开结构示意；根据展开结构示意， 线圈的组成单位为线圈单元，图1中，以线圈单元的数量为6进行说明，所 示E1～E6表示线圈单元；

(c)部分为6个线圈单元围成筒状时，各线圈单元之间的位置关系示 意。

在MRI设备的工作过程中，每一个线圈单元都采集得到相应的射频信 号，所采集到的射频信号是矢量，这些射频信号被发送给MRI设备中的射频 信号处理系统，因此，将线圈发送给射频信号处理系统的信号称为线圈输出 信号。射频信号处理系统用于对线圈输出信号进行射频信号处理之后发送给 图像重建系统以进行图像重建，图2示出了现有射频信号处理系统200的结 构示意图。参见图2，现有射频信号处理系统200包括：N个接收通道210 和一个射频信号处理模块220。

N个接收通道210用于接收来自于线圈的N路线圈输出信号，并将所述 N路线圈输出信号发送给射频信号处理模块220；所述N为大于1且小于等 于线圈中线圈单元数量的整数(以下将线圈中线圈单元的数量记为M，M为 大于1的整数)。如果接收通道的数量N等于线圈中线圈单元的数量M，则M 路射频信号可以直接作为线圈输出信号，发送给对应的N个接收通道，如果 接收通道的数量N小于线圈中线圈单元的数量M，则M路射频信号可以经过 一定的信号合成之后形成N路线圈输出信号，发送给对应的N个接收通道。

射频信号处理模块220用于对接收到的线圈输出信号进行射频信号处 理。现有技术中，所述射频信号处理就是：对接收到的各路线圈输出信号的 模值的平方求和，并对得到的和开平方。所述开平方的结果可用于进行图像 重建。以图1所示的线圈为例，假设接收通道的数量N等于线圈中线圈单元 的数量M，则所述射频信号处理即：计算square(S01²+S0²+…+S06²)，其 中square表示开平方，其中S01、S02…S06分别表示来自线圈单元E1、E2…E6 的射频信号。

图像重建将得到三种基本图像：横截面图像、矢状面图像和冠状面图像， 其他面的图像可以通过所述三种基本图像进行一定的变换得到。

表面线圈中线圈单元在近距离处采集到的信号强度远大于在远距离处 采集到的信号强度。这就导致在根据上述方法得到的图像中，不同区域(例 如，筒状表面线圈的表面区域和中心区域)之间的信号强度以及与信号强度 成正比的信噪比这两者的差异都比较大，即：成像区域内信号强度和信噪比 的均匀度比较差。

图3和图4为计算机屏幕截图，分别示出了现有膝盖线圈的横截面图像 和矢状面图像的信噪比分布示意图。由于冠状面图像的信噪比分布具有与矢 状面图像相同的特征，因此，本申请文件中未示出冠状面图像的信噪比分布。 图3和图4中，用等高线的形式体现了组织内部和组织表面信噪比，曲线越 密集，说明差异越大。由图3和图4可见，采用现有技术得到的横截面图像 和矢状面图像中，组织表面的信号强度比组织内部的信号强度大得多，相应 地，组织表面的信噪比比组织内部的信噪比也大很多，即：成像区域内的信 号强度和信噪比的均匀度都较差。

发明内容