[发明专利]基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振领域，具体地讲是一种基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈。

背景技术

共振是一种特定的物理现象，为了使外磁场作用下的物质产生磁共振，通常需要一定的射频激励，即射频激励是产生磁共振现象的条件。在临床上常见的磁共振图像是显示人体组织器官等所含氢核的分布情况。为了准确得到氢核所在空间的位置，常在恒定主磁场上叠加三个相互垂直的线性梯度磁场，叠加的结果使得空间各点的磁场强度各不相同，于是空间各点的拉莫频率也各不相同。因此，可以采用不同位置氢核的拉莫频率来标记各点的空间位置。磁共振成像(MRI)技术是一种重要的医学成像诊断方法，由于其具有成像参数多和无电离辐射特性，现在已广泛用于医学临床研究和诊断，极大地促进了神经科学、生理学和医学影像学的发展。但磁共振成像设备采集到的射频信号非常微弱，极易受到外界噪声的干扰，因此提高图像信噪比(SNR)是磁共振成像的首要任务。射频线圈作为信号接收传感器，是信噪比的决定因素之一，一直是磁共振成像研究领域活跃的一个热点。

磁共振射频线圈通常是由基本导体单元(如：铜片)绕制而成，既可起到激发磁共振射频信号的作用，也可起到接收磁共振信号的作用，是磁共振系统的核心部件之一。微带阵列以其结构简单、易于制作、体积小、成本低、容易同安装表面共形等优点而被应用于磁共振射频线圈的设计，其馈电网络可以很好地与微带阵列单元集成在同一介质基板上。常用的微带线圈是在一个薄介质基板(如聚四氟乙烯玻璃纤维压层)上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀等方法做出一定形状的金属贴片而构成，它利用微带线或同轴线探针对贴片馈电，在导体贴片和接地板之间激励起射频电磁场。根据磁共振成像场合的需要，将微带线制成不同的形状，从而设计出相应的磁共振射频线圈，如鸟笼射频线圈、锥形射频线圈等。

由微带线制作的射频线圈阵列普遍用于磁共振信号的发射与接收，通过控制每个通道的幅度和相位，这种线圈可以有效地用于磁共振信号的并行发射与接收。在成像区域产生均匀的射频磁场是射频线圈设计最重要的问题之一，不仅如此，沿着射频线圈的长轴轴向磁场的强度要尽量均匀。用于发射射频信号的射频线圈必须工作在相应的拉莫尔频率，而且要在感兴趣区产生均匀的磁场，使得原子核能够得到均匀的激发。用于接收射频信号的射频线圈必须在感兴趣区的任意点处以相同的增益接收射频信号。这是磁共振的射频线圈的基本要求。用于磁共振成像的传统的微带线射频线圈在其长轴轴向上产生的磁场并不均匀，研究发现在这一方向上，磁场在中心达到最大值，而在线圈的两端最小。而由于磁场不够均匀，则产生的磁共振图像清晰度不高，从而影响诊断。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种能够产生均匀磁场和连续性好的电场、得到精确磁共振图像的基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈。

本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的基于分形交替阻抗微带线的磁共振射频线圈，所述的磁共振射频线圈由微带线制成，所述的微带线包括介质基板、接地板和金属贴片，所述的接地板设于介质基板的背面，金属贴片设于介质基板的正面，所述的金属贴片呈宽窄交替排布，宽边的形状为Koch分形而成。

采用以上结构，本发明与现有技术相比具有以下优点：采用本发明结构，微带线的阻抗跟单位长度的电阻有关，因此，通过改变传统微带线的宽度，线圈的阻抗会发生变化，从而形成交替阻抗，进而会引起微带线产生磁场的变化；在微带线长轴轴向上将线圈制作为高低阻抗交替的形状，线圈在其长轴轴向上的磁场会变得更加均匀，在对宽边处进行Koch分形的基础上，进一步提高了磁场均匀度，从而有利于磁共振成像，确保了图像的清晰度，提高了诊断效率和准确度。

作为改进，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由两段宽边和一段窄边交替排布，所述的Koch分形为一阶Koch分形。三段设计结合一阶Koch分形不仅提高了磁场均匀度，同时也便于仿真和数值调整。

作为改进，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由两段宽边和一段窄边交替排布，所述的Koch分形为二阶Koch分形。二阶Koch分形是在一阶分形的基础上再次分形，起到了对一阶分形进行优化的作用。

作为改进，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由三段宽边和两段窄边交替排布，所述的Koch分形为一阶Koch分形。

作为改进，所述的金属贴片宽窄交替排布是指由三段宽边和两段窄边交替排布，所述的Koch分形为二阶Koch分形。

作为改进，所述的宽边的宽度为窄边的四倍，为了进一步对五段分形交替阻抗的性能予以提升，故设置了较佳的宽窄边比值。