线圈、双频线圈及磁共振系统的制作方法

1.本发明涉及核磁共振技术领域，尤其涉及一种线圈、双频线圈及磁共振系统。


背景技术：

2.磁共振成像技术，是通过射频发射线圈向人体发送射频脉冲，激发人体内特定频率的原子核(如氢原子核)共振产生磁共振信号，射频接收线圈将接收到的共振信号经过计算机处理，对人体进行医学成像的过程。双频线圈，即对两个特定频率的原子核所产生的磁共振信号敏感。目前，双频线圈一般用于波谱方面的研究，研究h(氢)以外的另外一种元素的量化分析，例如：c，na，p等。通常，用h核图像进行对感兴趣区域的定位，涉及到对h核的激励以及h磁共振信号的接收，和接收另外一种元素的信号进行分析。这就要求线圈必须对另外一种元素的核磁共振信号敏感。由于一个频点谐振的线圈不能同时接收两种原子核发出的信号，故两种频率的线圈不能同时工作。目前大部分双频线圈都是利用集总元件在不同条件下的电气器性质来控制线圈的频率变化，但额外引入的集总元件会降低线圈的q值，进而恶化线圈的信噪比。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对上述问题，提供一种线圈、双频线圈及磁共振系统，双频线圈通过开关可以切换到另一个频率，且不会损失信噪比。
4.一种线圈，包括：线圈主体；第一失谐电路，连接于所述线圈主体的两端；第二失谐电路，连接于所述线圈主体的两端，所述第二失谐电路与所述第一失谐电路间隔设置，且所述第二失谐电路与所述第一失谐电路并联；所述第一失谐电路设置有朝向所述第二失谐电路突出的交叠部。
5.在一个实施例中，所述第一失谐电路包括串联的第一失谐单元和第二失谐单元，所述交叠部串联于所述第一失谐单元和所述第二失谐单元之间。
6.在一个实施例中，所述第一失谐单元包括：第一电容，所述第一电容的一端与所述线圈主体的一端连接，所述第一电容的另一端与所述交叠部的第一端连接；第一电感，与所述第一电容并联，所述第一电感的一端与所述线圈主体的一端连接，所述第一电感的另一端与所述交叠部的第一端连接；第一二极管，所述第一二极管与所述第一电感串联，所述第一二极管的正极与所述第一电感连接，所述第一二极管的负极与所述第一电容连接。
7.在一个实施例中，所述第二失谐单元包括：第二电容，所述第二电容的一端与所述线圈主体的一端连接，所述第二电容的另一端与所述交叠部的第二端连接；第二电感，与所述第二电容并联，所述第二电感的一端与所述线圈主体的一端连接，所述第二电感的另一端与所述交叠部的第二端连接；第二二极管，所述第二二极管与所述第二电感串联，所述第二二极管的正极与所述第二电感连接，所述第二二极管的负极与所述第二电容连接。
8.在一个实施例中，所述第二失谐电路包括：第三失谐单元和第四失谐单元，所述第三失谐单元和所述第四失谐单元串联。
9.在一个实施例中，当两个所述线圈的两个所述交叠部交叠时，所述第三失谐单元和所述第四失谐单元位于两个所述线圈的非重叠区域。
10.在一个实施例中，所述第三失谐单元包括：第三电容，所述第三电容的一端与所述线圈主体的一端连接，所述第三电容的另一端与所述第四失谐单元的一端连接；第三电感，与所述第三电容并联，所述第三电感的一端与所述线圈主体的一端连接，所述第三电感的另一端与所述第四失谐单元的一端连接；第三二极管，所述第三二极管与所述第三电感串联，所述第三二极管的正极与所述第三电感连接，所述第三二极管的负极与所述第三电容连接。
11.在一个实施例中，所述第四失谐单元包括：第四电容，所述第四电容的一端与所述线圈主体的一端连接，所述第四电容的另一端与所述第三失谐单的一端连接；第四电感，与所述第四电容并联，所述第四电感的一端与所述线圈主体的一端连接，所述第四电感的另一端与所述第三失谐单元的一端连接；第四二极管，所述第四二极管与所述第四电感串联，所述第四二极管的正极与所述第四电感连接，所述第四二极管的负极与所述第四电容连接。
12.一种双频线圈，包括：两个上述任一实施例所述的线圈，两个所述线圈的两个所述交叠部交叠。
13.一种磁共振系统，包括：如上述实施例所述的双频线圈。
14.本技术提供的所述线圈包括线圈主体、第一失谐电路和第二失谐电路。所述第一失谐电路连接于所述线圈主体的两端。所述第二失谐电路连接于所述线圈主体的两端。所述第二失谐电路与所述第一失谐电路间隔设置。所述第二失谐电路与所述第一失谐电路并联。所述第一失谐电路设置有朝向所述第二失谐电路突出的交叠部。在磁共振系统中，将两个所述线圈的交叠使用过程中，当两个所述线圈中所述第一失谐电路导通，所述第二失谐电路开路时，两个所述线圈对第一频率的原子核产生的磁共振信号敏感；当两个所述线圈中所述第一失谐电路开路，所述第二失谐电路导通时，两个所述线圈对第二频率的原子核产生的磁共振信号敏感。本技术实施例提供的所述线圈可以通过所述第一失谐电路和所述第二失谐电路切换到不同频率且不会损失信噪比，线圈主体可以复用。本技术实施例提供的所述线圈还可以实现两种频率的线圈同时工作。
附图说明
15.图1为本技术提供的一实施例中线圈的结构示意图。
16.图2为本技术提供的一实施例中双频线圈结构示意图。
17.图3为本技术提供的一实施例中双频线圈工作在第一频率时的等效分布示意图。
18.图4为本技术提供的一实施例中双频线圈工作在第二频率时的等效分布示意图。
19.附图标号说明：
20.线圈10、双频线圈20、线圈主体100、第一失谐电路200、第二失谐电路300、交叠部230、第一失谐单元210、第二失谐单元220、第一电容211、第一电感212、第一二极管213、第二电容221、第二电感222、第二二极管223、第三失谐单元310、第四失谐单元320、第三电容311、第三电感312、第三二极管313、第四电容321、第四电感322、第四二极管323。
具体实施方式
21.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施的限制。
22.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
23.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
24.参见图1，本技术实施例提供一种线圈10。所述线圈10包括线圈主体100、第一失谐电路200和第二失谐电路300。所述第一失谐电路200连接于所述线圈主体100的两端。所述第二失谐电路300连接于所述线圈主体100的两端。所述第二失谐电路300与所述第一失谐电路200间隔设置。所述第二失谐电路300与所述第一失谐电路200并联。所述第一失谐电路200设置有朝向所述第二失谐电路300突出的交叠部230。
25.具体地，对所述线圈10的形状不作限定。所述线圈10一般在设计时防止拐角太大。所述线圈10可以为多边形线圈，也可以为圆弧形线圈。将所述线圈10的拐角设置成钝角可以减少在磁共振成像过程中射频信号的损失。所述线圈10的大小可以根据实际需要决定。
26.所述线圈主体100为一个半环。所述半环可以为一条导线弯折四次后形成的具有开口的环形导线。所述线圈主体100弯折的四个拐角可以为钝角。所述环形导线的两端即为所述线圈主体100的两端。所述线圈主体100和所述第二失谐电路300可以组成一个八边形的闭合线圈。所述线圈主体100和所述第一失谐电路200组成的闭合线圈容纳于所述线圈主体100和所述第二失谐电路300组成的闭合线圈。所述交叠部230可以为所述第一失谐电路200的某部分导线朝向所述第二失谐电路300延伸弯折后形成的具有开口的环形导线。
27.所述交叠部230可以为圆形的电感，在两个所述线圈10的两个所述交叠部230上下重叠时，所述线圈10可以实现电感去耦。所述交叠部230的尺寸大小可以根据实际需要决定。所述线圈10切换到第一频率工作时，所述第一失谐电路200导通，所述第二失谐电路300开路。所述线圈10切换到第二频率工作时，所述第一失谐电路200开路，所述第二失谐电路300导通。
28.本技术实施例提供的所述线圈10在磁共振系统中，将两个所述线圈10交叠使用。当两个所述线圈10中的所述第一失谐电路200导通，所述第二失谐电路300开路时，两个所述线圈10对第一频率的原子核产生的磁共振信号敏感。当两个所述线圈10中的所述第一失
谐电路200开路，所述第二失谐电路300导通时，两个所述线圈10对第二频率的原子核产生的磁共振信号敏感。本技术实施例提供的所述线圈10可以通过所述第一失谐电路200和所述第二失谐电路300切换到不同频率且不会损失信噪比，所述线圈主体100可以复用。本技术实施例提供的所述线圈10还可以实现两种频率的线圈同时工作。
29.在一个实施例中，所述第一失谐电路200包括串联的第一失谐(detune)单元210和第二失谐单元220。所述交叠部230串联于所述第一失谐单元210和所述第二失谐单元220之间。所述第一失谐单元210通过导线与所述线圈主体100和所述交叠部230连接。所述第二失谐单元220通过导线与所述线圈主体100和所述交叠部230连接。所述线圈10在第一频率工作时，所述第一失谐单元210和所述第二失谐单元220导通，即所述第一失谐电路200导通。
30.在一个实施例中，所述第一失谐单元210包括第一电容211、第一电感212和第一二极管213。所述第一电容211的一端与所述线圈主体100的一端连接。所述第一电容211的另一端与所述交叠部230的第一端连接。所述交叠部230的第一端即为图1中a端。所述第一电感212与所述第一电容211并联。所述第一电感212的一端与所述线圈主体100的一端连接。所述第一电感212的另一端与所述交叠部230的第一端连接。所述第一二极管213与所述第一电感212串联。所述第一二极管213的正极与所述第一电感212连接。所述第一二极管213的负极与所述第一电容211连接。
31.所述第一二极管213可以为pin二极管，起开关作用。正向电流可以使所述第一二极管213导通。反向电压可以使所述第一二极管213截止。所述第一二极管213导通时，并联的所述第一电感212与所述第一电容211形成高阻，即所述第一电容211的两端端点阻抗为高阻。此时，所述第一失谐单元210开路。反之，所述第一二极管213截止时，所述第一电感212与所述第一电容211形成的高阻被破坏，所述第一失谐单元210导通。
32.在一个实施例中，所述第一失谐单元210还可以包括偏置电路，所述偏置电路连接于所述第一二极管213。所述偏置电路可以为所述第一二极管213提供正向电流或反向电压，以此控制所述第一失谐单元210的开路或导通。所述线圈10工作在第一频率时，控制所述偏置电路为所述第一二极管213提供反向电压，所述第一二极管213截止。所述第一电感212与所述第一电容211形成的高阻被破坏，所述第一失谐单元210为导通状态。
33.在一个实施例中，所述第二失谐单元220包括第二电容221、第二电感222和第二二极管223。所述第二电容221的一端与所述线圈主体100的一端连接。所述第二电容221的另一端与所述交叠部230的第二端连接。所述交叠部230的第二端即为图1中的b端。所述第二电感222与所述第二电容221并联。所述第二电感222的一端与所述线圈主体100的一端连接。所述第二电感222的另一端与所述交叠部230的第二端连接。所述第二二极管223与所述第二电感222串联。所述第二二极管223的正极与所述第二电感222连接。所述第二二极管223的负极与所述第二电容221连接。
34.所述第二二极管223可以为pin二极管，起开关作用。正向电流可以使所述第二二极管223导通。反向电压可以使所述第二二极管223截止。所述第二二极管223导通时，并联的所述第二电感222与所述第二电容221形成高阻，即所述第二电容221的两端端点阻抗为高阻。此时，所述第二失谐单元220为开路状态。反之，所述第二二极管223截止时，所述第二电感222与所述第二电容221形成的高阻被破坏，所述第二失谐单元220为导通状态。
35.在一个实施例中，所述第二失谐单元220还可以包括偏置电路，所述偏置电路连接
于所述第二二极管223。所述偏置电路可以为所述第二二极管223提供正向电流或反向电压，以此控制所述第二失谐单元220的开路或导通。所述线圈10工作在第一频率时，控制所述偏置电路为所述第二二极管223提供反向电压，所述第二二极管223截止。所述第二电感222与所述第二电容221形成的高阻被破坏，所述第二失谐单元220为导通状态。所述线圈10工作在第一频率时，所述第一失谐单元210和所述第二失谐单元220皆为导通状态，所述第一失谐电路200导通。
36.在一个实施例中，所述第二失谐电路300包括第三失谐单元310和第四失谐单元320。所述第三失谐单元310和所述第四失谐单元320串联。所述第三失谐单元310通过导线与所述线圈主体100和所述第四失谐单元320连接。所述第四失谐单元320通过导线与所述线圈主体100和所述第三失谐单元310连接。所述线圈10在第二频率工作时，所述第三失谐单元310和第四失谐单元320导通，即所述第二失谐电路300导通。
37.在一个实施例中，参见图2，当两个所述线圈10的两个所述交叠部230交叠时，所述第三失谐单元310和所述第四失谐单元320位于两个所述线圈10的非重叠区域。由于所述第二失谐电路300与所述第一失谐电路200间隔设置，所述交叠部230设置于所述第一失谐电路200且朝向所述第二失谐电路300突出。当两个所述线圈10的两个所述交叠部230交叠时，两个所述线圈10的所述第二失谐电路300交叉包围形成两个所述线圈10的重叠区域。
38.如果所述第三失谐单元310和所述第四失谐单元320的位置远离与所述线圈主体100连接的端点，所述线圈10在高频下工作会形成辐射，影响磁共振成像中的射频信号。因此所述第三失谐单元310和所述第四失谐单元320的位置靠近连接于所述线圈主体100的两端。在两个所述线圈10的两个所述交叠部230交叠时，所述第三失谐单元310和所述第四失谐单元320位于两个所述线圈10的非重叠区域，提供了射频信号的稳定性。
39.在一个实施例中，所述第三失谐单元310包括第三电容311、第三电感312和第三二极管313。所述第三电容311的一端与所述线圈主体100的一端连接。所述第三电容311的另一端与所述第四失谐单元320的一端连接。所述第三电感312与所述第三电容311并联。所述第三电感312的一端与所述线圈主体100的一端连接。所述第三电感312的另一端与所述第四失谐单元320的一端连接。所述第三二极管313与所述第三电感312串联。所述第三二极管313的正极与所述第三电感312连接。所述第三二极管313的负极与所述第三电容311连接。
40.所述第三二极管313可以为pin二极管，起开关作用。正向电流可以使所述第三二极管313导通。反向电压可以使所述第三二极管313截止。所述第三二极管313导通时，并联的所述第三电感312与所述第三电容311形成高阻，即所述第三电容311的两端端点阻抗为高阻。此时，所述第三失谐单元310为开路状态。反之，所述第三二极管313截止时，所述第三电感312与所述第三电容311形成的高阻被破坏，所述第三失谐单元310为导通状态。
41.在一个实施例中，所述第三失谐单元310还可以包括偏置电路，所述偏置电路连接于所述第三二极管313。所述偏置电路可以为所述第三二极管313提供正向电流或反向电压，以此控制所述第三失谐单元310的开路或导通。所述线圈10工作在第一频率时，控制所述偏置电路为所述第三二极管313提供反向电压，所述第三二极管313截止。所述第三电感312与所述第三电容311形成的高阻被破坏，所述第三失谐单元310为导通状态。
42.在一个实施例中，所述第四失谐单元320包括第四电容321、第四电感322和第四二极管323。所述第四电容321的一端与所述线圈主体100的一端连接。所述第四电容321的另
一端与所述第三失谐单元310的一端连接。所述第四电感322与所述第四电容321并联。所述第四电感322的一端与所述线圈主体100的一端连接，所述第四电感322的另一端与所述第三失谐单元310的一端连接。所述第四二极管323与所述第四电感322串联。所述第四二极管323的正极与所述第四电感322连接。所述第四二极管323的负极与所述第四电容321连接。
43.所述第四二极管323可以为pin二极管，起开关作用。正向电流可以使所述第四二极管323导通。反向电压可以使所述第四二极管323截止。所述第四二极管323导通时，并联的所述第四电感322与所述第四电容321形成高阻，即所述第四电容321的两端端点阻抗为高阻。此时，所述第三失谐单元310为开路状态。反之，所述第四二极管323截止时，所述第四电感322与所述第四电容321形成的高阻被破坏，所述第四失谐单元320为导通状态。
44.在一个实施例中，所述第四失谐单元320还可以包括偏置电路，所述偏置电路连接于所述第四二极管323。所述偏置电路可以为所述第四二极管323提供正向电流或反向电压，以此控制所述第四失谐单元320的开路或导通。所述线圈10工作在第一频率时，控制所述偏置电路为所述第四二极管323提供反向电压，所述第四二极管323截止。所述第四电感322与所述第四电容321形成的高阻被破坏，所述第四失谐单元320为导通状态。所述线圈10工作在第一频率时，所述第三失谐单元310和第四失谐单元320皆为导通状态，所述第二失谐电路300导通。
45.本技术实施例还提供一种双频线圈20。参见图2，所述双频线圈20包括两个上述任一实施例所述的线圈10。两个所述线圈10的两个所述交叠部230交叠。两个所述线圈10的两个所述交叠部230可以为上下交叠，且所述两个所述线圈10的交叠处绝缘。两个所述线圈10的两个所述交叠部230交叠的面积可以根据实际需要决定。具体地，对所述双频线圈20中的两个所述线圈10的大小、形状不作限定。两个所述线圈10的大小可以根据所述线圈10在磁共振系统中所处的空间位置来决定。
46.在一个实施例中，所述双频线圈20只选择在第一频率工作时，所述双频线圈20的等效图参见图3。控制所述双频线圈20的所述第一二极管213和所述第二二极管223反向截止，此时所述第一电感212与所述第一电容211形成的高阻和所述第二电感222与所述第二电容221形成的高阻被破坏。所述双频线圈20的第一失谐单元210和所述第二失谐单元220导通，所述第一失谐电路200导通。控制所述双频线圈20的所述第三二极管313和所述第四二极管323正向导通，所述第三电感312与所述第三电容311形成高阻，所述第四电感322与所述第四电容321形成高阻。所述双频线圈20的所述三失谐单元310和所述第四失谐单元320开路，所述第二失谐电路300开路。此时，所述双频线圈20的去耦方式为电感去耦。
47.在一个实施例中，所述双频线圈20只选择在第二频率工作时，所述双频线圈20的等效图参见图4。控制所述双频线圈20的所述第一二极管213和所述第二二极管223正向导通，所述第一电感212与所述第一电容211形成高阻，所述第二电感222与所述第二电容221形成高阻。所述双频线圈20的所述第一失谐单元210和所述第二失谐单元220开路，所述第一失谐电路200开路。控制所述双频线圈20的所述第三二极管313和所述第四二极管323反向截止，所述第三电感312与所述第三电容311形成的高阻和所述第四电感322与所述第四电容321形成的高阻被破坏。所述双频线圈20的所述三失谐单元310和所述第四失谐单元320导通，所述第二失谐电路300导通。此时，所述双频线圈20的去耦方式为交叠(overlap)去耦。
48.在一个实施例中，所述双频线圈20同时工作在第一频率和第二频率时，首先控制所述双频线圈20的所述第一二极管213、所述第二二极管223、所述第三二极管313和所述第四二极管323都处于导通状态。即所述第一失谐单元210、所述第二失谐单元220、所述三失谐单元310和所述第四失谐单元320的初始状态都处于开路状态。所述第一失谐电路200和所述第二失谐电路300皆为开路。
49.所述双频线圈20的所述第一二极管213和所述第二二极管223在第一频率下反向截止，所述第一电感212与所述第一电容211形成的高阻和所述第二电感222与所述第二电容221形成的高阻被破坏。所述双频线圈20的第一失谐单元210和所述第二失谐单元220导通，所述第一失谐电路200导通。所述双频线圈20的所述第一二极管213和所述第二二极管223在第二频率下正向导通，所述第一电感212与所述第一电容211形成高阻，所述第二电感222与所述第二电容221形成高阻。所述双频线圈20的所述第一失谐单元210和所述第二失谐单元220开路，所述第一失谐电路200开路。即所述双频线圈20在第一频率时自动选择的通路为图3所示的通路。
50.所述双频线圈20的所述第三二极管313和所述第四二极管323在第一频率下正向导通，所述第三电感312与所述第三电容311形成高阻，所述第四电感322与所述第四电容321形成高阻。所述双频线圈20的所述三失谐单元310和所述第四失谐单元320开路，所述第二失谐电路300开路。所述双频线圈20的所述第三二极管313和所述第四二极管323在第二频率下反向截止，所述第三电感312与所述第三电容311形成的高阻和所述第四电感322与所述第四电容321形成的高阻被破坏。所述双频线圈20的所述三失谐单元310和所述第四失谐单元320导通，所述第二失谐电路300导通。即所述双频线圈20在第二频率时自动选择的通路为图4所示的通路。
51.本技术实施例还提供一种磁共振系统。所述磁共振系统包括如上述实施例所述的双频线圈20。所述磁共振系统可以采用上述双频线圈20，实现所述双频线圈20的集成化、数字化的管理与使用。
52.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
53.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。