[发明专利]用于临床超高场磁共振成像系统的小动物射频线圈

说明书

本发明公开了一种用于临床超高场磁共振成像系统的小动物射频线圈，它主要由单通道的发射接收一体化天线和多个接收天线组成，多个接收天线构成多通道；所有接收天线环形阵列排布在发射接收一体化天线的外周，与发射接收一体化天线几何上重叠，通过产生的互感来增强天线通道间射频解耦；发射接收一体化天线的覆盖范围小于所有接收天线覆盖范围的总和，从而实现小成像区域的信号激发；接收天线具备临床磁共振成像系统的并行成像功能，有助于缩短扫描时间和改善图像质量；发射接收一体化天线和接收天线均串联一电容后分别与各自的前置放大器相连。本发明可以满足针对不同尺寸大小的小动物成像灵活摆放线圈的要求。

技术领域

本发明涉及超高场磁共振成像系统领域，具体设计一种用于临床超高场磁共振成像系统的小动物射频线圈。

背景技术

磁共振成像的基本原理来自于1946年美国学者Bloch和Purcell的发现，在外磁场的作用下，某些绕主磁场(外磁场)进动的自旋的质子(包括人体中的氢质子)在短暂的射频电波作用下，进动角增大；当射频电波停止后，那些质子又会逐渐恢复到原来的状态，并同时释放与激励波频率相同的射频信号，这一物理现象被称为核磁共振。磁共振成像技术便是利用这一原理，通过在主磁场中附加一个脉冲梯度磁场，选择性地激发所需要位置的人体内的原子核，然后接收原子核产生的磁共振信号，最后在计算机中进行傅立叶变换，对这些信号进行频率编码和相位编码，从而建立一幅完整的磁共振图像。

磁共振成像装置包括射频发射天线以及接收射频天线，射频发射天线用于产生激励质子的射频脉冲，接收射频天线用于接收原子核产生的磁共振信号，接收射频天线可以是发射天线本身也可以是只接收射频信号的独立天线。在磁共振成像系统中，射频发射天线所产生的磁场均匀性好、发射效率高以及接收天线所接收的信号信噪比高是获得高质量图像的关键因素。对于主磁场强度较低的磁共振系统(不高于3特斯拉)，正交激励方式工作的鸟笼发射天线设计可以满足在人体范围内发射磁场均匀性的要求。采用该设计的体发射天线作为常规配置集成于常规场强磁共振系统中，可以满足任何部位的成像需求。使用多通道相控阵接收天线设计可以保证在大的成像范围内实现高信噪比的要求。同时多通道相控阵接收天线可以配合并行成像技术用于加速图像采集，改善图像质量。

但是对于主磁场较高的超高场强磁共振系统(不低于3特斯拉)，正交激励工作方式的鸟笼发射天线设计已无法满足在人体范围内发射磁场均匀性的要求。此外，对于同样的射频线圈，用于超高场强磁共振系统时要求更高的共振频率，会导致低的发射效率和提高单位发射电压的产生的电磁场引起的组织射频特异性吸收率。低的发射效率和高的组织射频特异性吸收率会引起显著的组织发射等安全性问题制约射频线圈的应用可行性。因而市场上现有的超高场磁共振系统不配备体发射天线。针对不同部位和物体的成像线圈都必须定制化设计发射天线。

小动物磁共振成像实验因为可以结合有损伤的神经记录和神经调控等多模态研究手段获得更精准的神经活动信息，对于开展功能磁共振的信号机理研究，更精细尺度的神经环路机制以及基于因果性方法的神经连接性研究具有不可替代的作用。同时小动物功能磁共振的研究结果可以转化到人脑功能磁共振研究领域，对于开发用于人脑成像的高级无损伤功能磁共振方法具有重要指导作用。但是目前大多数小动物磁共振研究都是在小动物专用磁共振系统上开展的，因为小动物专用磁共振系统与可用于人脑成像的临床磁共振系统无论在硬件配置还是在生产厂商方面都有这巨大差异。因而基于不同磁共振平台的跨物种磁共振研究数据很难进行直接转化。开发用于临床磁共振系统的小动物专用成像射频线圈将使得在同一磁共振系统平台进行跨物种临床转化研究成为可能。

发明内容

本发明要解决的技术问题包括：定制化设计高发射效率并兼顾均匀性的发射天线；通过特殊设计改善临床磁共振系统用于小动物成像时由于梯度系统性能不足导致的成像速度慢，分辨率低和图像质量差的问题；兼容多样化的动物身体并加载多模态成像装置。