具体实施方式

下面根据附图对本发明做进一步的说明。

如图1至图5所示，若干个单元设置在头顶位置2、面部位置3、颈部位置4、上胸位置5及下胸位置6；所述的若干个单元设置在外壳1内；所述的头顶位置2设有8个单元，并且8个单元均布环绕在头顶位置；所述的面部位置3设有8个单元，并且8个单元均布环绕在面部位置；所述的颈部位置4设有4个或者8个单元，并且4个或者8个单元均布环绕在颈部位置；所述的上胸位置5设有3个单元，并且3个单元均布在胸部上方位置；所述的下胸位置6设有3个单元，并且3个单元均布在胸部下方位置；所述的16通道头颈胸线圈装置的工作方法为头部模式及头颈胸模式；所述的头部模式下，头顶位置2的8个单元及面部位置3的8个单元直接输出形成16个射频信号输出通道；颈部位置4的4个或者8个单元、上胸位置5的3个单元、下胸位置6的3个单元的信号不输出到磁共振系统；所述的头颈胸模式下，头顶位置2的8个单元及面部位置3的8个单元分别通过第一巴特勒矩阵射频合成器BM1及第二巴特勒矩阵射频合成器BM2合成为6个射频信号输出通道；颈部位置4的4个单元直接形成4个射频信号输出通道或者颈部位置4的8个单元通过4个二合一功率合成器PWR1至PWR4合成为4个射频信号输出通道；上胸位置5的3个单元及下胸位置6的3个单元直接形成6个射频信号输出通道。

头顶位置2的8个单元沿圆周均匀排布，每个单元的形状和大小基本相同；所述的面部位置3的8个单元沿圆周均匀排布，每个单元的形状和大小基本相同，其中2个单元位于眼睛位置；并且头顶位置2的8个单元和面部位置3的8个单元道交错22.5度排布；颈部位置4的4个单元沿圆周均匀排布，每个单元的形状和大小基本相同，并且颈部位置4的4个单元和面部位置3的8个单元交错22.5度排布。

头顶位置2的8个单元沿圆周均匀排布，每个单元的形状和大小基本相同；所述的面部位置3的8个单元沿圆周均匀排布，每个单元的形状和大小基本相同，其中2个单元位于眼睛位置；并且头顶位置2的8个单元和面部位置3的8个单元道交错22.5度排布；颈部位置4的8个单元沿圆周均匀排布，每个单元的形状和大小基本相同，并且颈部位置4的8个单元和面部位置3的8个单元交错22.5度排布。

头顶位置2的8个单元分别连接第一单刀双掷射频开关SW1至第八单刀双掷射频开关SW8的一端，第一单刀双掷射频开关SW1至第八单刀双掷射频开关SW8的另一端分两路，一路分别连接第九单刀双掷射频开关SW17至第十六单刀双掷射频开关SW24；另一路连接第一巴特勒矩阵射频合成器BM1的输入端，第一巴特勒矩阵射频合成器BM1的输出端分八路，三路分别连接第九单刀双掷射频开关SW17、第十单刀双掷射频开关SW18、第十一单刀双掷射频开关SW19，其余五路分别通过第一电阻R1至第五电阻R5接地；面部位置3的8个单元分别连接第十七单刀双掷射频开关SW9至第二十四单刀双掷射频开关SW16的一端，第十七单刀双掷射频开关SW9至第二十四单刀双掷射频开关SW16的另一端分两路，一路连接第二十五单刀双掷射频开关SW25至第三十二单刀双掷射频开关SW32；另一路连接第二巴特勒矩阵射频合成器BM2的输入端，第二巴特勒矩阵射频合成器BM2的输出端分八路，三路分别连接第十二单刀双掷射频开关SW20、第十三单刀双掷射频开关SW21、第十四单刀双掷射频开关SW22，其余五路分别通过第六电阻R6至第十电阻R10接地；上胸位置5的3个单元分别连接第三十三单刀双掷射频开关SW33至第三十五单刀双掷射频开关SW35的一端，第三十三单刀双掷射频开关SW33至第三十五单刀双掷射频开关SW35的另一端分两路，一路分别通过第十一电阻R11至第十三电阻R13接地；另一路分别连接第十五单刀双掷射频开关SW23、第十六单刀双掷射频开关SW24、第二十五单刀双掷射频开关SW25；下胸位置6的3个单元分别连接第三十六单刀双掷射频开关SW36至第三十八单刀双掷射频开关SW38的一端，第三十六单刀双掷射频开关SW36至第三十八单刀双掷射频开关SW38的另一端分两路，一路分别通过第十四电阻R14至第十六电阻R16接地；另一路分别连接第二十六单刀双掷射频开关SW26至第二十八单刀双掷射频开关SW28；颈部位置4的4个单元分别连接第三十九单刀双掷射频开关SW39至第四十二单刀双掷射频开关SW42的一端，第三十九单刀双掷射频开关SW39至第四十二单刀双掷射频开关SW42的另一端分两路，一路分别通过第十七电阻R17至第二十电阻R20接地；另一路分别连接第二十九单刀双掷射频开关SW29至第三十二单刀双掷射频开关SW32；第九单刀双掷射频开关SW17至第十六单刀双掷射频开关SW24及第二十五单刀双掷射频开关SW25至第三十二单刀双掷射频开关SW32的另一端分别连接信号输出端。

头顶位置2的8个单元分别连接第一单刀双掷射频开关SW1至第八单刀双掷射频开关SW8的一端，第一单刀双掷射频开关SW1至第八单刀双掷射频开关SW8的另一端分两路，一路分别连接第九单刀双掷射频开关SW17至第十六单刀双掷射频开关SW24；另一路连接第一巴特勒矩阵射频合成器BM1的输入端，第一巴特勒矩阵射频合成器BM1的输出端分八路，三路分别连接第九单刀双掷射频开关SW17、第十单刀双掷射频开关SW18、第十一单刀双掷射频开关SW19，其余五路分别通过第一电阻R1至第五电阻R5接地；面部位置3的8个单元分别连接第十七单刀双掷射频开关SW9至第二十四单刀双掷射频开关SW16的一端，第十七单刀双掷射频开关SW9至第二十四单刀双掷射频开关SW16的另一端分两路，一路连接第二十五单刀双掷射频开关SW25至第三十二单刀双掷射频开关SW32；另一路连接第二巴特勒矩阵射频合成器BM2的输入端，第二巴特勒矩阵射频合成器BM2的输出端分八路，三路分别连接第十二单刀双掷射频开关SW20、第十三单刀双掷射频开关SW21、第十四单刀双掷射频开关SW22，其余五路分别通过第六电阻R6至第十电阻R10接地；上胸位置5的3个单元分别连接第三十三单刀双掷射频开关SW33至第三十五单刀双掷射频开关SW35的一端，第三十三单刀双掷射频开关SW33至第三十五单刀双掷射频开关SW35的另一端分两路，一路分别通过第十一电阻R11至第十三电阻R13接地；另一路分别连接第十五单刀双掷射频开关SW23、第十六单刀双掷射频开关SW24、第二十五单刀双掷射频开关SW25；下胸位置6的3个单元分别连接第三十六单刀双掷射频开关SW36至第三十八单刀双掷射频开关SW38的一端，第三十六单刀双掷射频开关SW36至第三十八单刀双掷射频开关SW38的另一端分两路，一路分别通过第十四电阻R14至第十六电阻R16接地；另一路分别连接第二十六单刀双掷射频开关SW26至第二十八单刀双掷射频开关SW28；颈部位置4的8个单元分别通过第一二合一功率合成器PWR1至第四二合一功率合成器PWR4合并形成4个通道，4个通道分别连接第三十九单刀双掷射频开关SW39至第四十二单刀双掷射频开关SW42的一端，第三十九单刀双掷射频开关SW39至第四十二单刀双掷射频开关SW42的另一端分两路，一路分别通过第十七电阻R17至第二十电阻R20接地；另一路分别连接第二十九单刀双掷射频开关SW29至第三十二单刀双掷射频开关SW32；第九单刀双掷射频开关SW17至第十六单刀双掷射频开关SW24及第二十五单刀双掷射频开关SW25至第三十二单刀双掷射频开关SW32的另一端分别连接信号输出端。

第一单刀双掷射频开关SW1至第四十二单刀双掷射频开关SW42的型号为Qorvo公司的RFSW1012。

如图1至图3所示，是本发明公开的一种16通道头颈胸线圈的射频单元分布示意图，从头顶到胸部一共分布4排，头顶一排8个单元，面部一排8个单元，颈部一排4个单元或者8个单元，胸部一排有6个单元，分为上胸部和下胸部，各有3个单元。

头顶的8个环形单元沿圆周基本均匀排布，每个单元的形状和大小基本相同；面部的8个环形单元沿圆周基本均匀排布，每个单元的形状和大小基本相同；面部一排的8个单元，最上面的两个单元对应两个眼睛的位置，这样正好可以在单元的中心处把线圈外壳开孔，从而可以使得病人的眼睛可以看到外部，防止或降低幽闭恐惧症。头顶8个单元和面部8个单元相互交错排布。

每一个单元与其紧邻的单元都有互相交叠，以使其互感为零或降到最低。其余单元之间使用低输入阻抗的放大器解决隔离度的问题。

上胸部的3个单元和下胸部的3个单元沿左右方向排列，中间的通道正对心脏和颈椎位置，能够最有效地探测信号。两侧的单元可以看到臂丛神经等感兴趣区域。

如图4所示，将头部的16个单元、颈部的4个单元、胸部的6个单元的输出信号接到开关矩阵中。

SW1-SW42均为单刀双掷射频开关，BM1和BM2两个8x8的巴特勒矩阵（ButlerMatrix）射频合成器，R1-R20均为50Ω电阻。其中，P1到P8接头顶8个单元，P9-P16接面部的8个单元。P39-P42接颈部的4个单元，P33-P35接上胸部的3个单元，P36-P38接下胸部的3个单元。P17-P32为此线圈输出的16路信号，通过系统电缆线输出到谱仪进行模拟数字转换和数字化处理和计算。

巴特勒矩阵射频合成器常用于相控阵雷达的波束合成，也可以用于磁共振信号的合成。一个在圆柱体上按圆周360度均匀分布的8个单元的磁共振信号，经过一个8x8的巴特勒矩阵合成器合成后，由于磁共振信号自身的圆极化特性，其输出3路信号（+45度，+90度，+135度）基本上就可以包含所有有效的磁共振信号，其余的5路（-45度，-90度，-135度，0度，180度）输出基本上没有有效的信号。其中45度为一个均匀的鸟笼模式，是最有效的一路信号，其信噪比最高，其次为+90度和+135度。

如图4所示，所有的42个单刀双掷射频开关同步控制，在图中所示的开关状态下，所有的16个头部单元的信号直接输出到谱仪，而颈部的4个单元和胸部的6个单元的信号输出到50欧姆电阻负载，而不输出到谱仪。这种模式就是头模式，这是磁共振扫描最为常用的一种应用场景之一，这种模式下，16个射频单元回路包裹在头部四周，系统的全部16个通道全部得到充分利用，可以得到很高信噪比的图像质量，并且由于通道数较多，可以获得更高的并行扫描加速因子，从而需要更少的扫描时间。

在头颈胸模式下，所有的单刀双掷射频开关切换到另外一边，这时，头顶8个单元的信号输出到第一巴特勒矩阵射频合成器BM1，其输出的最有效的3路信号（+45度，+90度，+135度）经过开关SW17-SW19输出到P17-P19端口并最终输出到谱仪。同样地，面部的8个单元的信号输出到第二巴特勒矩阵射频开干BM2，其输出的最有效的3路信号（+45度，+90度，+135度）经过开关SW20-SW22输出到P20-P22端口并最终输出到谱仪。胸部的6个单元和颈部的4个单元的信号也经过开关SW23-SW32，输出到端口P23-P32，并最终输出到谱仪。这种模式下，由于巴特勒矩阵射频合成器的有效性，头部的信噪比并不会明显地降低，而颈部和胸部有10个通道的信号，所以颈部和胸部的图像质量也会很高，同时又获得了很大的扫描视野，可以一次获得心脏主动脉弓从颅顶的大范围血管图像。

如果颈部排布有8个单元，则颈部的8个单元首先进行合成，最简单的方式是两两单元合成，即两个单元通过一个二合一功率合成器合成为一个通道输出，这样8个单元仍然输出4个通道。

如图5所示，将头部的16个单元、颈部的8个单元、胸部的6个单元的输出信号接到图5所示的开关矩阵中。

SW1-SW42均为单刀双掷射频开关，BM1和BM2两个8x8的巴特勒矩阵（ButlerMatrix）射频合成器，R1-R20均为50Ω电阻，PWR1- PWR4均为功率合成器。其中，P1到P8接头顶8个单元，P9-P16接面部的8个单元。P39-P46接颈部的8个单元，P33-P35接上胸部的3个单元，P36-P38接下胸部的3个单元。P17-P32为此线圈输出的16路信号，通过系统电缆线输出到谱仪进行模拟数字转换和数字化处理和计算。

巴特勒矩阵射频合成器常用于相控阵雷达的波束合成，也可以用于磁共振信号的合成。一个在圆柱体上按圆周360度均匀分布的8个单元的磁共振信号，经过一个8x8的巴特勒矩阵合成器合成后，由于磁共振信号自身的圆极化特性，其输出3路信号（+45度，+90度，+135度）基本上就可以包含所有有效的磁共振信号，其余的5路（-45度，-90度，-135度，0度，180度）输出基本上没有有效的信号。其中45度为一个均匀的鸟笼模式，是最有效的一路信号，其信噪比最高，其次为+90度和+135度。

如图5所示，所有的42个单刀双掷射频开关同步控制，在图中所示的开关状态下，所有的16个头部单元的信号直接输出到谱仪，而颈部的8个单元和胸部的6个单元的信号输出到50欧姆电阻负载，而不输出到谱仪。这种模式就是头模式，这是磁共振扫描最为常用的一种应用场景之一，这种模式下，16个射频单元回路包裹在头部四周，系统的全部16个通道全部得到充分利用，可以得到很高信噪比的图像质量，并且由于通道数较多，可以获得更高的并行扫描加速因子，从而需要更少的扫描时间。

在头颈胸模式下，所有的单刀双掷射频开关切换到另外一边，这时，头顶8个单元的信号输出到第一巴特勒矩阵射频合成器BM1，其输出的最有效的3路信号（+45度，+90度，+135度）经过开关SW17-SW19输出到P17-P19端口并最终输出到谱仪。同样地，面部的8个单元的信号输出到第二巴特勒矩阵射频开干BM2，其输出的最有效的3路信号（+45度，+90度，+135度）经过开关SW20-SW22输出到P20-P22端口并最终输出到谱仪。胸部的6个单元和颈部的8个单元的信号，其中颈部的8个单元通过4个功率合成器PWR1-PWR4合并形成4个通道，胸部和颈部单元经过开关SW23-SW32，输出到端口P23-P32，并最终输出到谱仪。这种模式下，由于巴特勒矩阵射频合成器的有效性，头部的信噪比并不会明显地降低，而颈部和胸部有10个通道的信号，所以颈部和胸部的图像质量也会很高，同时又获得了很大的扫描视野，可以一次获得心脏主动脉弓从颅顶的大范围血管图像。

本发明既可以作为以独立的线圈使用，还可以作为一体化线圈的一部分来使用。在作为一体化线圈的一部分的情况下，下胸部的3个通道还可以和其它脊柱线圈的射频单元一起布置在病床内部，甚至还可以将头部、颈部和上胸部也都分开布置在不同的外壳内，从而可以实现灵活的拆卸和组装组合。