专利名称：垂直场磁共振成像系统射频发射线圈的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁共振成像设备，特别是关于一种磁共振成像射频线圈。
背景技术：
磁共振成像(MRI)是利用空间编码技术实现的，是对反映物体内部物质时空的核磁共振信号实现可视化的技术。把人体放置在一个稳定的磁场中，然后加上一个梯度磁场，再用适当的射频(RF)场作用于被成像人体，探测和人体相互作用之后携带了人体信息的电磁波就可以显示物体内部的解剖学、生理学和心理学的信息，以影像的方式显示，用于人体科学研究和人的疾病诊疗。
射频线圈在MRI系统中的作用是用来产生激励被成像物体(以下简称样品)的RF电磁场，以及接收样品发射的、携带样品特定信息的磁共振信号。因此，RF线圈具有发射和接收两种功能。为了避免既做发射线圈又做接收线圈引起的干扰，现代MRI系统中常常把发射线圈和接收线圈独立出来，中间通过一个隔离开关把发射和接收的RF信号隔开。因此，射频线圈可划分为发射线圈与接收线圈。
MRI系统中产生主磁场的磁体的结构目前主要分为产生水平方向场的超导磁体和产生垂直方向场的永磁体。主磁场处于垂直方向的MRI系统，常用的主发射线圈是平板型线圈，就是在靠近极板的位置放置多个导体组，来实现垂直于主磁场的RF场。
相关专利包括美国专利5467017，中国专利申请号02156429.9、中国专利申请号00120084.4。它们结构的缺点为需要分别调节每个线圈组的电流分布以达到所需的垂直于主磁场的RF场；同时还需要对每个线圈组进行频率调节；第三在实施上述调节时线圈组会相互影响；第四如果用屏蔽层来解决电流的回路问题，会造成线圈的效率降低。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种适合主磁场为垂直磁场的MRI系统使用的平面型射频发射线圈，其电流随结构而规律分配，在场的均匀性，调谐以及效率方面有较大的优点。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种MRI RF发射线圈，其特征包括金属导线和电容组成的梯形结构单元，如图1所示，上下两个平行的部分称为边，连接上下边的多个结构称为横档(一般大于4)，等值电容元件可以按图1的形式安排。
对图1所示的结构运用Kirchhoff定理，可以算出网格数为N的结构具有N个频率(模式)，频率的表达式为ω＝[C(L横档+L边/2sin2(nmodeπ/N))]-1/2其中ω为角频率，C为电容值，L横档为梯形结构单元横档的自感。L边为边被横档所分割节段的自感，N为梯形结构单元的网格数，nmode为第N个模式。
用Biot-Savart定理，可以证明，模式1具有如图2所示的射频场。
为了产生均匀的射频磁场，如图3所示，在磁体上下极板安置结构相同，信号相位相差180度的上述梯形结构单元，形成发射线圈组，就可以在极板间产生垂直于主磁场的均匀的射频磁场。还可以通过把上述的相位相差180度的线圈组绕主磁体两个极板中心连线旋转90度，形成另一个发射线圈组，两个线圈组组合在一起，形成正交线圈，在极板间形成正交分布的射频场，使得射频的发射效率提高1.4倍。
本发明由于采取以上设计，其具有以下优点1、这种梯形结构单元在模式1情况下，边中电流以一个驻波的形式存在，所以各横档电流是对驻波电流采样，呈规则的正弦分布，不需要分别调节；2、组成线圈的电容和电感值相同，所以线圈共振频率的调谐简单方便；3、由于线圈结构规律，互感计算比较精确，能较好解决结构间的相互影响问题；4、自身电流回路，不需要通过屏蔽层来解决电流回路问题，所以线圈的效率相应提高。
图1是本发明所使用的梯形结构示意2是图1的所示结构产生射频磁场的示意3是本发明射频线圈组示意4是本发明所使用的梯形结构单元的第二种形式示意5是本发明所使用的梯形结构单元的第三种形式示意图具体实施方式
如图3所示，本发明包括如图1所示的结构单元1、结构单元2、同轴电缆3和4、功分器5和射频放大器6。结构单元1和2，电容基本等间隔分布在两个边上，六个横档基本均匀连接在两个边上，同轴电缆3和4通过电容耦合把梯形结构连接到功分器5，功分器通过电缆6连接到射频放大装置。
为了提高射频发射的效率，还可以通过把图3所示的线圈组绕两个极板中心连线旋转90度，形成另一个线圈组，两个线圈组组合在一起，在极板间形成正交分布的射频场，使得射频的发射效率提高1.4倍。
本发明的的梯形结构单元还可以是如图4和图5所示的形式。其中对于图4和图5横档中的电容，为了增加射频场的均匀度，可以用等值的几个串连电容来代替。
本发明的梯形结构单元横档一般大于4，根据需要可以优化成其它数量。
综上所述，本发明的射频线圈，是适合垂直磁场使用的平面型射频发射线圈，其电流随结构而有规律分配，在场的均匀性、调谐以及效率方面有较大的优点。
权利要求
1.一种用于垂直磁场磁共振成像系统的射频发射线圈，其特征在于它包括通过施加电流产生垂直于主磁场的射频场的梯形结构，梯形结构包括由导体组成的两个边，以及连接两个边的多个横档，等值的电容可以分布在横档上，也可以分布在两个边上横档之间的位置上，这样调节导体电感和电容可以达到与梯形结构网格数对应的共振模式，其中模式1对应的电流分布能形成较均匀的垂直于梯形结构所在平面的射频场。
2.如权利要求1所述的梯形结构，其特征在于通过在产生垂直磁场的两个磁极面附近设置基本平行的两个电流相位相差180度的梯形结构，形成射频线圈组，这样就可以在磁体极板间产生较均匀的射频磁场区域。
3.如权利要求2所述的磁共振成像射频线圈组，其特征在于还可以通过把线圈组绕两个极板中心连线旋转90度，形成另一个线圈组，两个线圈组组合在一起，在极板间形成正交分布的射频场，使得射频的发射效率提高1.4倍。
4.如权利要求1或2或3所述的磁共振成像射频线圈，其特征在于位于横档的电容可以等值串连分布，使得场更均匀。
全文摘要
本发明涉及一种垂直场磁共振成像射频发射线圈，它包括分别位于磁体两个极板附近基本平行放置的两个梯形结构组成的线圈，梯形结构包括由导体组成的两个边，以及连接两个边的多个横档，等值的电容可以分布在横档上，也可以分布在两个边上横档之间的位置，这样调节导体电感和电容可以达到与梯形结构网格数对应的共振模式，其中模式1情况下，边中电流以一个驻波的形式存在，所以各横档电流是对驻波电流采样，呈规则的正弦分布，不需要分别调节，组成线圈的电容和电感值相同，所以线圈共振频率的调谐简单方便，由于线圈结构规律，互感计算比较精确，能较好解决结构间的相互影响问题、自身电流回路，不需要通过屏蔽层来解决电流回路问题，所以线圈的效率相应提高。
文档编号G01R33/20GK1899216SQ20051008405
公开日2007年1月24日 申请日期2005年7月18日 优先权日2005年7月18日
发明者包尚联, 张宏杰 申请人:北京海思威科技有限公司