磁共振双核激发线圈的制作方法

本申请涉及磁共振，尤其涉及一种磁共振双核激发线圈。

背景技术：

1、人体内有多种核素，其中部分核素比如1h氢质子和23na钠、31p磷、13c碳、19f氟等，可以在磁共振系统中产生信号，甚至信号大到足够用来成像。但现有磁共振系统中，绝大多数都以1h氢质子的磁共振信号作为成像核素。这是因为其他核素(简称杂核)在人体中的含量及信号相比1h低很多倍，从而得到的磁共振图像信噪比(snr)非常低，诊断及科研意义不足。

2、但核素的信号会随着磁共振主磁场的增强而得到增加。随着超高场强(7t、9.4t)磁共振成像系统的推广与应用，杂核的成像也成为可能。尤其是从人体生理代谢的角度来看，质子所携带的生理信息很少，几乎无法提供任何代谢信息。而一些非质子核素，例如23na钠、31p磷等，体现细胞和组织内外的电解质平衡浓度，所携带的人体生理和代谢信息更为丰富，对杂核进行成像具有很高的临床意义。

3、但不同核素的磁旋比不同，导致共振频率各不相同。为了让杂核的成像或者波谱成为可能，一般需要采用双核(其中之一固定为1h，另外一个为其中一个杂核)成像射频线圈，可以同时激发(或/和接收)双核的信号，由于双核在同一磁共振系统中具有不同频率，也称为双频线圈。

4、磁共振成像偏重于1h，系统一般不会配备杂核的激发线圈，所以双核线圈需要设计为双核激发双核接收功能。

技术实现思路

1、从激发功能的角度，线圈设计一般有最经典的鸟笼式圆极化线圈和1*n多通道相控阵激发线圈2种方式。在频率不是很高的时候，鸟笼式圆极化线圈是优选方案，具有激发效率和均匀性的优势，结构简单易实现。在频率很高的时候(比如7t对应的300m和9.4t对应的400m)，大尺寸鸟笼线圈的实现变得困难，多采用多通道相控阵激发线圈或者是dipole线圈或其他方案。

2、双核(双频)线圈的设计，需要重点考虑双频之间的互相影响。为了减少影响，方案可以包括：1、双线圈分层，将1h和杂核x的激发线圈安装在内径大小不一的圆筒上，一般是1h在外层，两层保持一定的距离，可以减少互相影响；2、单线圈双谐振，采用电感电容组合的方式，使得一个线圈同时具有双频谐振激发能力；3、双线圈互错，将1h和杂核x的激发线圈安装在同一个圆筒上，双线圈的腿互相错开，各自调谐，这个方案中的双线圈通常采用2个1*n的相控阵线圈设计。

3、上述第一个方案线圈尺寸会明显偏大，而且由于外层挡住了内侧的调试，使得内侧优化调试比较复杂困难，也牺牲了外层的效率和信噪比；第二个方案中的频率相关器件(电容或电感)通常同时影响了2个频率，造成元器件值很难同时满足双频要求。第三个方案中出现过的是采用双相控阵线圈单元错开的方式[bili wang et al.,a radiallyinterleaved sodium and proton coil array for brain mri at 7t.nmrbiomed.2021december；34(12):e4608.doi:10.1002/nbm.4608.]，见图1，本方案线圈设计调试优化非常简便，但未考虑到杂核激发的效率和均匀性的最优化。因为1h信号会强很多，所以在设计中，不管是激发还是接收，都应优先考虑杂核线圈的设计。

4、有鉴于此，本申请提供一种磁共振双核激发线圈，以解决上述技术问题中的至少之一。

5、第一方面，本申请提供了一种磁共振双核激发线圈，包括：

6、鸟笼式线圈，包括在轴向上彼此隔开的两个端环、连接在所述两个端环之间且在围绕所述轴向的周向上彼此隔开的n个横档，n为不小于4的整数；

7、阵列式线圈，包括沿所述周向依次排列的n个线圈单元；

8、其中，在所述周向上，所述n个横档分别一一对应地配置在所述n个线圈单元的中间部位。

9、在一些可能的实施方式中，所述n个线圈单元布置在所述鸟笼式线圈的外周侧或内周侧。

10、在一些可能的实施方式中，对于任意相邻的两个所述线圈单元，其中一个线圈单元布置在一个横档的内周侧，另一个线圈单元布置在另一个横档的外周侧。

11、在一些可能的实施方式中，在所述轴向上，所述n个线圈单元全部位于所述两个端环之间。

12、在一些可能的实施方式中，任意相邻的两个所述线圈单元部分重叠地设置，从而使所述n个线圈单元构成为在所述周向上的闭合环形体；

13、或者，

14、任意相邻的两个所述线圈单元在所述周向上彼此隔开而形成间隔区，在所述间隔区中设置有两个电容器，所述两个电容器中的每一个均连接相邻的两个所述线圈单元。

15、在一些可能的实施方式中，任意相邻的两个所述线圈单元在所述轴向上彼此隔开而形成间隔区，在所述间隔区中设置有一个电容器，所述电容器连接相邻的两个所述线圈单元。

16、在一些可能的实施方式中，每个所述线圈单元包括对称布置在一虚拟平面的两侧、且在所述轴向上彼此隔开的两个开口体，其中，所述虚拟平面是与所述轴向垂直的、且位于所述两个端环之间的中间位置的平面；

17、所述开口体包括依次端接的第一延伸段、第二延伸段、第三延伸段、第四延伸段和第五延伸段，其中，所述第一延伸段、所述第三延伸段和所述第五延伸段沿所述周向延伸，所述第二延伸段和所述第四延伸段沿所述轴向延伸，并且所述第一延伸段和所述第五延伸段比所述第三延伸段更加靠近所述虚拟平面；

18、对于任意相邻两个所述线圈单元，其中一个线圈单元的两个第一延伸段分别与另一个线圈单元的两个第五延伸段端接，所述电容器的两端分别连接到一个第一延伸段与一个第五延伸段的端接部位及另一个第一延伸段与了另一个第五延伸段的端接部位。

19、在一些可能的实施方式中，还包括沿所述轴向延伸的圆筒形壳体，所述鸟笼式线圈和所述阵列式线圈均安装在所述壳体内。

20、在一些可能的实施方式中，所述磁共振双核激发线圈为收发一体线圈；或者，还包括：

21、第二壳体，配置在所述圆筒形壳体的内周部；

22、接收线圈，安装在所述第二壳体内。

23、在一些可能的实施方式中，每个所述线圈单元串联有第一频率的并联谐振回路；

24、每个所述横档或者其中一个所述端环的在任意相邻两个横档之间的部分，串联有第二频率的并联谐振回路；

25、其中，所述第一频率为所述鸟笼式线圈的谐振频率，所述第二频率为所述阵列式线圈的谐振频率，所述第一频率与所述第二频率不同。

26、根据本申请提供的磁共振双核激发线圈，配置的鸟笼式线圈可用于对23na钠、31p磷、13c碳、19f氟等杂核进行磁共振激发，能够获得高的激发效率和信号均匀性，从而显著提升杂核磁共振成像的质量；配置的阵列式线圈可用于对1h氢质子进行磁共振激发，在满足1h磁共振成像质量要求的同时，有助于磁共振双核激发线圈在尺寸上的灵活配置。

技术特征：

1.一种磁共振双核激发线圈，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的磁共振双核激发线圈，其特征在于，所述n个线圈单元布置在所述鸟笼式线圈的外周侧或内周侧。

3.根据权利要求1所述的磁共振双核激发线圈，其特征在于，对于任意相邻的两个所述线圈单元，其中一个线圈单元布置在一个横档的内周侧，另一个线圈单元布置在另一个横档的外周侧。

4.根据权利要求1所述的磁共振双核激发线圈，其特征在于，在所述轴向上，所述n个线圈单元全部位于所述两个端环之间。

5.根据权利要求1所述的磁共振双核激发线圈，其特征在于，任意相邻的两个所述线圈单元部分重叠地设置，从而使所述n个线圈单元构成为在所述周向上的闭合环形体；

6.根据权利要求1所述的磁共振双核激发线圈，其特征在于，任意相邻的两个所述线圈单元在所述轴向上彼此隔开而形成间隔区，在所述间隔区中设置有一个电容器，所述电容器连接相邻的两个所述线圈单元。

7.根据权利要求6所述的磁共振双核激发线圈，其特征在于，每个所述线圈单元包括对称布置在一虚拟平面的两侧、且在所述轴向上彼此隔开的两个开口体，其中，所述虚拟平面是与所述轴向垂直的、且位于所述两个端环之间的中间位置的平面；

8.根据权利要求1所述的磁共振双核激发线圈，其特征在于，还包括沿所述轴向延伸的圆筒形壳体，所述鸟笼式线圈和所述阵列式线圈均安装在所述壳体内。

9.根据权利要求8所述的磁共振双核激发线圈，其特征在于，所述磁共振双核激发线圈为收发一体线圈；或者，还包括：

10.根据权利要求1至9任一项所述的磁共振双核激发线圈，其特征在于，每个所述线圈单元串联有第一频率的并联谐振回路；

技术总结本申请涉及一种磁共振双核激发线圈，包括：鸟笼式线圈，包括在轴向上彼此隔开的两个端环、连接在所述两个端环之间且在围绕所述轴向的周向上彼此隔开的N个横档，N为不小于4的整数；阵列式线圈，包括沿所述周向依次排列的N个线圈单元；在所述周向上，N个横档分别一一对应地配置在N个线圈单元的中间部位。该磁共振双核激发线圈所配置的鸟笼式线圈可用于对杂核进行磁共振激发，能够获得高的激发效率和信号均匀性，从而显著提升杂核磁共振成像的质量，所配置的阵列式线圈可用于对1H进行磁共振激发，在满足1H磁共振成像质量要求的同时，有助于磁共振双核激发线圈在尺寸上的灵活配置。技术研发人员：方向明,毛海霞,朱宗明,胡晓云,王洁,王帅,冉自盼,朱华彬受保护的技术使用者：苏州众志医疗科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25