一种腔内磁共振射频线圈及其使用方法
阅读说明：本技术 一种腔内磁共振射频线圈及其使用方法 (Intracavity magnetic resonance radio frequency coil and use method thereof ) 是由 杨春升 郑利敏 宋长明 程东旭 于 2020-05-21 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种腔内磁共振射频线圈及其使用方法,腔内磁共振射频线圈包括用于载入目标腔体的气囊,气囊内设置有腔内线圈,腔内线圈包括表面线圈组件和激励线圈,表面线圈组件设置于气囊的内表面,用于目标区域组织的磁共振信号的激励与采集,激励线圈设置于气囊内且与表面线圈配合,用于提供激励耦合或接收来自目标区域组织的磁共振信号。本发明方便装载入患者体内,减少患者的不适感,最大程度提高检测灵敏度,防止表面线圈组件中电路板线路拉断,有效减小SAR值。(The invention provides an intracavity magnetic resonance radio frequency coil and a using method thereof, wherein the intracavity magnetic resonance radio frequency coil comprises an air bag loaded into a target cavity, the air bag is internally provided with an intracavity coil, the intracavity coil comprises a surface coil component and an exciting coil, the surface coil component is arranged on the inner surface of the air bag and is used for exciting and acquiring magnetic resonance signals of tissues of a target region, and the exciting coil is arranged in the air bag and is matched with the surface coil and is used for providing excitation coupling or receiving the magnetic resonance signals from the tissues of the target region. The invention is convenient to load in the body of a patient, reduces the uncomfortable feeling of the patient, improves the detection sensitivity to the maximum extent, prevents the circuit board line in the surface coil component from being broken, and effectively reduces the SAR value.)
技术领域
本发明涉及核磁共振成像(MRI)技术领域，特别是指一种腔内磁共振射频线圈及其使用方法。
背景技术
磁共振成像技术以其无创检测，多核素、多参数、软组织分辨率高、任意层面方向成像等优势广泛应用于医学成像领域，尤其是在肿瘤组织诊断方面，磁共振技术无电离辐射的特点，越来越受到广大医生和患者的欢迎。
在临床检查和临床前应用研究中，为提高核磁共振(NMR)信号的信噪比，改善MRI图像对比度，通常采用鸟笼结构的体线圈激发目标区域的自旋核，采用表面线圈作为检测线圈接收信号，比如目前是广泛商用的MRI系统，大多采用圆桶状体线圈激发，采用表面线圈贴附于人体表面接收信号。然而，对于在人体内部深层的器官、病灶区组织，比如胃内病变、直肠内的肿瘤、子宫内的病变等，常规表面线圈即使紧密贴合在体表，相对于病变部位其填充因子也会急剧下降，从而使采集的MRI图像信噪比急剧下降，为临床病灶的诊断、分析带来较大的误差，甚至造成误诊。
此外，在磁共振成像中，如CN106725477A公开了一种垂直场磁共振体部介入专用射频线圈以及CN107811638A公开了一种磁共振系统，表面线圈均设置在气囊的外表面，通过气囊使表面线圈贴于体表进行磁共振成像，置于体表的表面线圈在采集体内深层组织或器官图像时，距离目标区较远，容易受到目标区域与表面线圈之间其他组织信号的影响，甚至淹没掉；尤其是处在疾病发展早期的病灶，采集到的图像中难以显像，进而造成漏诊、误诊。另外，采用体线圈激发，体线圈包裹整个身体，内空体积大，需要的射频功率较高，射频能量辐射线圈内整个体部，病人吸收的射频能量(SAR)高，具有潜在灼伤病人的风险，尤其是相对于腔内小病灶，也是一种能量浪费。
为改善常规表面线圈的在体内深层组织或器官检测中的不足，提高体内深层组织MRI图像的对比度，需要提高体内组织的检测灵敏度或采用新的检测线圈及方法。而已有的体内磁共振成像体腔内射频线圈如CN2699832Y公开了磁共振成像体腔射频线圈，通过滑筒的滑动，从而使弹性线圈弹开形成所需的形状，CN106199470A公开了内置式磁共振射频接收线圈，通过滑块将伞形的支架支开，在展开的过程中搭设于侧支杆上的柔性线圈随之张开。上述内置射频线圈，容易出现柔性线圈展开过程中，出现电路板线路拉断的情况；置于体内后，当空腔处于塌缩状态时，不管是滑块还是滑筒，与人体组织之间的相对运动，都有可能对患者造成伤害以及降低舒适度，而且滑块置于体内，不便于移动。同时这种结构不易控制将线圈主要功能单元贴附于空腔内壁的病灶，尤其是撑开后伞状的结构。
发明内容
本发明提出一种腔内磁共振射频线圈及其使用方法，方便装载入患者体内，减少患者的不适感，最大程度提高检测灵敏度，防止表面线圈组件中电路板线路拉断，有效减小SAR值。
本发明的技术方案是这样实现的：一种腔内磁共振射频线圈，包括用于载入目标腔体的气囊，气囊内设置有腔内线圈，腔内线圈包括表面线圈组件和激励线圈，表面线圈组件设置于气囊的内表面，用于目标区域组织的磁共振信号的激励与采集，激励线圈设置于气囊内且与表面线圈配合，用于提供激励耦合或接收来自目标区域组织的磁共振信号。
进一步地，表面线圈组件包括设置于气囊内上表面的上表面线圈和设置于气囊内下表面的下表面线圈，激励线圈设置于上表面线圈和下表面线圈之间的气囊内，通过调节气囊的充气量，调节激励线圈与上表面线圈和下表面线圈之间的间距。同时通过调节充气量，可确保上下表面线圈与目标区域组织的紧密贴合。
进一步地，气囊的上表面和下表面均采用非伸缩材料制作，且具有柔韧性，上表面和下表面之间的气囊侧壁均采用弹性伸缩材料制备，表面线圈组件为柔性电路板制作的环状线圈。表面线圈组件贴附于气囊内表面，可随气囊形状发生相应的改变。气囊上下表面的材质可防止上下表面线圈中电路板线路拉断。
进一步地，激励线圈包括耦合环，耦合环一端置于气囊内，另一端与置于气囊内的内部同轴电缆相连，内部同轴电缆与气囊表面的射频接头相连，内部同轴电缆与气囊之间通过密封圈相连。激励线圈由耦合环结构构成，通过电磁感应方式将能量传递至表面线圈，实现表面线圈的射频馈电。
进一步地，还包括内外连接组件，内外连接组件包括与气囊相连的气管，与射频接头相连的外部同轴电缆，以及包裹在气囊和外部同轴电缆外侧的柔性套筒，外部同轴电缆与磁共振谱仪系统相连。
进一步地，非伸缩材料为聚四氟乙烯塑料，弹性伸缩材料为丁晴橡胶。
进一步地，外部同轴电缆为柔性同轴电缆，内部同轴电缆为半钢性同轴电缆。
一种腔内磁共振射频线圈的使用方法，包括以下步骤：
(1)气囊以未充气状态装载入目标腔体，载入过程中由MRI系统的体线圈成像结果做引导，确定腔内线圈的方位及位置；
(2)腔内线圈装载到目标区域位置后，将腔内线圈与磁共振谱仪系统相连；
(3)向气囊内充气，使上表面线圈和下表面线圈贴合目标区域组织，同时通过气囊充气调节激励线圈与上表面线圈和下表面线圈之间的间距，最后进行磁共振检查成像。
本发明的有益效果：
本发明的腔内射频线圈的气囊结构方便装载入患者体内，减少患者的不适感；柔性电路板制作的上下表面线圈作为射频线圈，可以贴合目标区域组织，提高射频线圈填充因子，最大程度提高检测灵敏度；内置表面线圈组件与待测组织紧密贴合，可减少其他部分组织或器官产生的伪影，可为临床诊断提供质量更高的检测结果，装载入患者体内的气囊部分通过内外连接组件与体外装置，如外置调谐匹配电路、磁共振谱仪系统相连，实现了装置体内部分和体外部分的分离，最大限度的提高了患者的舒适度；本发明的腔内射频线圈做为收发一体线圈使用需要的射频功率小，有效减小SAR值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种腔内磁共振射频线圈的结构示意图；
图2为气囊的结构示意图；
图3为外置调谐匹配电路的结构示意图；
图4为本发明一种腔内磁共振射频线圈的使用示意图。
气囊1，激励线圈2，上表面线圈3，下表面线圈4，内部同轴电缆5，射频接头6，密封圈7，气管8，外部同轴电缆9，柔性套筒10，外置调谐匹配电路11，匹配电容12，调谐电容13，快速气管接头14，串并联电路网络的输入端15和输出端16。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1-3所示，一种腔内磁共振射频线圈，包括用于载入目标腔体的气囊1，气囊1内设置有腔内线圈，腔内线圈包括表面线圈组件和激励线圈2，表面线圈组件设置于气囊1的内表面，表面线圈组件包括贴附于气囊1内上表面的上表面线圈3和贴附于气囊1内下表面的下表面线圈4，上表面线圈3和下表面线圈4均为柔性电路板制作的环状线圈，用于目标区域组织磁共振信号的激励与采集。上表面线圈3和下表面线圈4贴附于气囊1的内表面，可随气囊1形状发生相应的改变，通过控制充气量确保上下表面线圈4与目标区域组织紧密贴合。
同时为了防止上表面线圈3和下表面线圈4中电路板线路拉断，气囊1的上表面和下表面均采用非伸缩材料制作，且具有较高柔韧性，如聚四氟乙烯塑料等，气囊1形状如常见的热水袋结构，柔性电路板贴敷于气囊1内的上、下表面，气囊1的四个侧面均为弹性可伸缩材料，比如丁晴橡胶。
激励线圈2包括耦合环，耦合环一端置于气囊1内，且置于上表面线圈3和下表面线圈4之间，另一端与置于气囊1内的内部同轴电缆5相连，内部同轴电缆5为半钢性同轴电缆，内部同轴电缆5与气囊1表面的快速射频接头6相连，内部同轴电缆5与气囊1之间通过密封圈7固定密封相连。激励线圈2由耦合环结构构成，通过电磁感应方式将能量传递至上表面线圈3和下表面线圈4，实现上下表面线圈4的射频馈电；上表面线圈3和下表面线圈4接收到目标区域组织磁共振信号采集后通过电磁感应方式将信号传输给激励线圈2，从而传递给谱仪的接收链路。
一种腔内磁共振射频线圈，还包括内外连接组件，内外连接组件包括与气囊1相连的气管8，气管8远离气囊1的一端连接有快速气管接头14，与射频接头6相连的外部同轴电缆9，以及套装在气囊1和外部同轴电缆9外侧的柔性套筒10，外部同轴电缆9与磁共振谱仪系统相连。外部同轴电缆9为柔性同轴电缆。
一种腔内磁共振射频线圈，还包括外置调谐匹配电路11，外置调谐匹配电路11包括匹配电容12、调谐电容13、电阻元件组成的串并联电路网络，串并联电路网络的输出端16与外部同轴电缆9相连，输入端15与磁共振谱仪系统的射频线圈馈电接头相连。
实施例二
采用实施例一所述的一种腔内磁共振射频线圈的使用方法，包括以下步骤：
(1)气囊1以未充气状态即塌缩状态装载入被测者体内目标腔体，减少患者不适感，腔内线圈载入过程中由MRI系统的体线圈成像结果做引导，确定腔内线圈的方位及位置；
(2)腔内线圈装载到目标区域位置后，如图4所示，将腔内线圈与磁共振谱仪系统相连，即快速射频接头6与外部同轴电缆9相连，且与内部同轴电缆5相连，外部同轴电缆9的另一端与串并联电路网络的输出端16相连，串并联电路网络的输入端15与磁共振谱仪系统射频收发开关处的射频线圈馈电接头相连；
(3)向气囊1内充气，使上表面线圈3和下表面线圈4贴合目标区域组织，同时通过气囊1充气调节激励线圈2与上表面线圈3和下表面线圈4之间的间距，并通过外置调谐匹配电路11进行调谐、匹配，调谐完成后，最后进行磁共振检查成像。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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