射频线圈的定位装置及方法、磁共振成像设备与流程

1.本发明涉及磁共振成像设备技术领域，特别是涉及射频线圈的定位装置及方法、磁共振成像设备。


背景技术：

2.磁共振成像设备利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核(即h )发生章动产生射频信号，经计算机处理而成像。当把物体放置在磁场中，用适当的电磁波照射它，使之共振，然后分析它释放的电磁波，就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的精确立体图像。比如，可以通过磁共振成像扫描人类大脑获得的一个连续切片的动画，由头顶开始，一直到脚掌。
3.在当前的磁共振成像设备中，会有许多用于接收磁共振信号的局部线圈。局部线圈通常与人体位置相对固定。为了提高信号噪声比，一般需要选中最接近诊断区域的局部线圈，因此会有对局部线圈位置进行定位的需求。
4.然而，现有射频线圈定位技术采用磁共振信号来进行射频线圈位置的识别，利用磁共振信号对射频线圈位置进行定位的方法，易受到扫描结构的影响，在信号信噪比较低的位置较易定错；且依赖于磁共振信号的方法需要占用扫描时间，为节省时间，定位次数受限，无法做到实时定位。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对采用磁共振信号来进行线圈位置的识别容易出错的问题，提供一种射频线圈的定位装置及方法、磁共振成像设备。
6.一种射频线圈的定位装置，所述射频线圈用于设置在位于磁共振成像设备的床体上，所述定位装置包括：
7.发射源，用于设置在射频线圈上；
8.至少一个探测单元，每个所述探测单元包括不共线的三个探测器，每个所述探测单元中的三个探测器分别用于接收所述发射源发射的声光信号，以根据三个所述探测器接收到的声光信号的时长确定所述发射源的位置。
9.在其中一个实施例中，至少一个所述探测单元的三个所述探测器的连线围成直角三角形，所述直角三角形的斜边中心位于所述磁共振成像设备的磁体孔径中心的铅垂线上。
10.在其中一个实施例中，所述直角三角形的其中一个直角边用于与床体的长度方向平行，另外一个直角边用于与床体的宽度方向平行。
11.在其中一个实施例中，所述发射源为激光源，所述探测器为激光探测器。
12.在其中一个实施例中，所述发射源包括位于射频线圈上的声光点源、集成于射频线圈内部的光纤以及位于床体上的激光器，所述激光器通过所述光纤与所述声光点源连接。
13.在其中一个实施例中，所述发射源用于设置在所述射频线圈的中心位置。
14.在其中一个实施例中，所述射频线圈包括多个射频线圈单元，每个所述射频线圈单元的中心位置均设置有一个发射源，多个所述发射源分别通过所述光纤与所述激光器连接。
15.一种磁共振成像设备，包括：磁体、床体、射频线圈以及射频线圈的定位装置，所述磁体具有孔径，所述床体能够沿孔径的长度方向移动至所述孔径内，所述射频线圈用于覆盖在位于所述床体上的待测体上，所述发射源设置在射频线圈上，所述探测单元设置在所述孔径内。
16.一种射频线圈的定位装置的定位方法，其特征在于，其中所述不共线的三个探测器分别为第一探测器、第二探测器以及第三探测器；
17.所述定位方法包括：
18.位于射频线圈上的发射源发射声光信号；
19.第一探测器、第二探测器以及第三探测器接收声光信号；
20.根据所述第一探测器、第二探测器以及第三探测器接收到声光信号的时长，确定所述射频线圈的位置。
21.至少一个所述探测单元的三个所述探测器的连线围成直角三角形，所述直角三角形的重心位于所述磁共振成像设备的磁体孔径中心的铅垂线上，所述第一探测器和第二探测器位于所述直角三角形的其中一个直角边上，所述第二探测器和第三探测器位于所述直角三角形的另外一个直角边上；
22.所述根据所述第一探测器、第二探测器以及第三探测器接收到声光信号的时长，确定所述射频线圈的位置的具体步骤包括：
23.以所述磁体孔径中心为零点坐标；
24.通过所述第一探测器和第二探测器分别接收到声光信号的时长、以及第一探测器和第二探测器之间的距离确定所述射频线圈在第一方向上的坐标；通过所述第二探测器和第三探测器分别接收到声光信号的时长以及第二探测器和第三探测器之间的距离确定所述射频线圈在第二方向上的坐标；通过所述射频线圈到第一方向上的距离和所述射频线圈到第二方向上的距离、以及所述第二探测器在铅垂线上的高度确定所述射频线圈在第三方向上的坐标。
25.上述射频线圈的定位装置及方法、磁共振成像设备，发射源同时向至少一个探测单元发出声光信号，至少一个探测单元的不共线的三个探测器用于接收声光信号，根据用于组成同一个三角形的三个探测器接收到声光信号的时长可计算出发射源到探测器之间的距离，根据上述距离信息以及三个探测器彼此之间的距离，可以计算出发射源的位置，即线圈的位置。同时，由于发射源用于发出声光信号，探测器用于接收对应的声光信号，声光信号在传输的过程中不受电磁声光信号的干扰，定位装置的所需器件也不与磁共振设备的磁场互相影响，因此，上述定位装置在使用时独立于磁共振扫描结构，可以避免磁共振扫描结构的影响，且可实现实时定位。
附图说明
26.图1为一实施例中探测单元布置在磁体上的结构示意图；
27.图2为床体进入磁体的孔径内后的沿x-z平面的截面图；
28.图3为床体进入磁体的孔径内后的沿y-z平面的截面图；
29.图4为床体进入磁体的孔径内后的沿x-y平面的截面图；
30.图5为射频线圈在x轴上的坐标计算示意图；
31.图6为射频线圈在y轴上的坐标计算示意图；
32.图7为射频线圈在z轴上的坐标计算示意图。
33.附图标记：
34.10-射频线圈；20-磁体；21-孔径；30-床体；40-零点位置；
35.100-发射源；110-声光点源；120-光纤；130-激光器；
36.200-探测单元；210-第一探测器；220-第二探测器；230-第三探测器。
具体实施方式
37.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明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发明。但是本发明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发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
39.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
40.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.在本发明中，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。
42.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施
方式。
43.参阅图1-图4，本发明一实施例提供了的射频线圈10的定位装置，射频线圈10用于设置在位于床体30上的待测体上，定位装置包括发射源100和至少一个探测单元200，发射源用于设置在射频线圈上。每个探测单元200包括不共线的三个探测器，每个探测单元200中的三个探测器分别用于接收发射源100发射的声光信号，以根据三个探测器接收到的声光信号的时长确定发射源100的位置。
44.在实际使用时，发射源100同时向至少一个探测单元200发出声光信号，至少一个探测单元200的不共线的三个探测器用于接收声光信号，根据三个探测器接收到声光信号的时长可计算出发射源100到探测器之间的距离，根据上述距离信息以及三个探测器彼此之间的距离，可以计算出发射源100的位置，即线圈的位置。同时，由于发射源100用于发出声光信号，探测器用于接收对应的声光信号，声光信号在传输的过程中不受电磁声光信号的干扰，定位装置的所需器件也不与磁共振设备的磁场互相影响，因此，上述定位装置在使用时独立于磁共振扫描结构，可以避免磁共振扫描结构的影响，且可实现实时定位。
45.通过上述定位装置，使用者可在定位像后根据fov(成像视角)的大小及其位置，对fov(成像视角)范围以内的射频线圈10进行合理的选择以接收磁共振信号，获取最优信噪比的图像。
46.需要说明的是，探测单元200的数量可以是多个，设置多个探测单元200，以用于防止其中一个探测单元200故障，从而导致定位失效的问题。或者也可以是通过至少两个探测单元200同时定位，以确保定位准确性。
47.在一些实施例中，至少一个探测单元200的三个探测器的连线围成直角三角形，直角三角形的斜边中心位于磁体孔径中心的铅垂线上。
48.其中，当一个磁体的结构确定后，其磁体孔径中心的位置也是固定的，磁体孔径中心的确定为现有技术，此处不做赘述。
49.在实际使用时，可定义磁体孔径中心位置为零点位置40，用于形成一个直角三角形的三个探测器分别为第一探测器210、第二探测器220以及第三探测器230，同时定义由第一探测器210、第二探测器220形成直角三角形的第一条直角边与x轴平行，第二探测器220、第三探测器230形成直角三角形的第二条直角边与y轴平行，因此，零点位置40在第一条直角边上的投影位置位于第一条直角边的中心，零点位置40在y轴上的投影位置位于第二条直角边的中心，从而便于根据零点位置40计算发射源100(即射频线圈10)的位置，进而能够简化计算过程。以下为射频线圈10分别在x轴、y轴以及z轴坐标的计算过程。
50.参阅图5，为射频线圈10上的声光点源110与第一探测器210、第二探测器220形成的三角形结构，根据余弦定理公式cosa＝(b2 c
2-a2)
÷
2bc可计算出cosa，根据边长关系可以计算出声光点源110在第一条直角边上的投影位置q1与零点在第一条直角边的投影位置o1之间的距离d1,d1即为射频线圈10在x轴上的坐标值。其中，第一探测器210和第二探测器220形成边c,第一探测器210与声光点源110形成边b，第二探测器220与声光点源110形成边a,边c与边b形成角a。
51.参阅图6，为射频线圈10上的声光点源110与第二探测器220、第三探测器230形成的三角形结构，根据余弦定理公式cosb＝(e2 f
2-g2)
÷
2ef可计算出cosb，根据边长关系
可以计算出声光点源110在第二条直角边上的投影位置q2与零点在第二条直角边的投影位置o2之间的距离d2,d2即射频线圈10在y轴上的坐标值。其中，第二探测器220和第三探测器230形成边e,第二探测器220与声光点源110形成边f，第三探测器230与声光点源110形成边g,边e与边f形成角b；
52.参阅图7，虚线框为x轴和z轴组成的平面，其中n为声光点源110到第一条直角边的距离，m为声光点源110在x轴和z轴组成的平面上的距离(即声光点源110到y轴的距离)，h为第二探测器220到磁体孔径中心的高度，d3为声光点源110到在x轴和z轴组成的平面的投影位置q2与零点到z轴上的投影位置o3之间的距离。参阅图5，通过边长公式n＝bsina可以计算出n，参阅图6，根据边长公式m＝fsinb可计算出声光点源110到y轴的距离，即为射频线圈10在x轴和z轴组成的平面上的距离m，根据边长公式可计算出d3，即为射频线圈10在z轴上的坐标值。
53.即三个探测器呈直角三角形的排列方式，且直角三角形的斜边中心位于磁体孔径中心的铅垂线上，从而能够简化计算，以便于快速完成对射频线圈10的定位，提高定位装置的灵敏度。同时，由于计算过程简单，无需复杂的转换过程，也能够减少定位的结果的出错率，进一步提高定位准确性。
54.进一步的，直角三角形的其中一个直角边用于与床体30的长度方向平行，另外一个直角边用于与床体30的宽度方向平行，便于使得定位到的射频线圈10的位置与床体30位置相适应，同时结合其他位置的射频线圈10相对于定位到的射频线圈10的位置以及人体在床体30上的位置，即可得知整个射频线圈10相对于人体的位置，从而便于操作者根据实际需要选择所需的人体部位上射频线圈10作为接收线圈，以快速获得所需的人体部位上的对应图像。
55.在一些实施例中，发射源100为激光源，探测器为激光探测器。具体的，激光探测器为空气耦合性激光探测器，激光源用于发射激光声光信号，空气耦合性激光探测器用于接收激光声光信号，空气耦合性激光探测器用于以空气为介质实现无损非接触式声光信号探测。
56.在其他实施例中，发射源100还可以是红外发射源100、超声波发射源100，探测器为对应的红外探测器，超声波探测器。
57.在一些实施例中，参阅图3，发射源100包括位于射频线圈10上的声光点源110、集成于射频线圈10内部的光纤120以及位于床体30上的激光器130，激光器130通过光纤120与声光点源110连接。
58.具体的，激光器130位于磁共振床体30的线圈接口处，激光器130为泵浦激光器130，可提供从680nm到980nm波长的激光，射频线圈10内部集成有光纤120，光纤120用于传导激光，光声点源集成于射频线圈10上，光声点源为黑色，黑色保证宽频带的光吸收，可保证产生较强的光声声光信号。
59.在一些实施例中，发射源100用于设置在射频线圈10的中心位置。在实际使用时，若射频线圈10用于测试的待测体表面相对较为平坦，例如肚子，即射频线圈10用于铺设在平面上，此时，可以是，仅需定位到射频线圈10的中心位置，根据线圈的尺寸进而确定射频线圈10的其他位置在待测体上的对应位置。
60.在另外一些实施例中，射频线圈10包括多个射频线圈单元，每个射频线圈单元的中心位置均设置有一个发射源100，多个发射源100分别通过光纤120与激光器130连接。
61.在本实施例中，若待测体的表面相对凸凹不平，例如头部，可以是在射频线圈10上集成多根光纤120，每根光纤120分别与不同线圈上的发射源100连接，即可同时实现多个射频线圈10的实时定位，从而使得定位更加准确。
62.本发明一实施例还公开了一种磁共振成像设备，包括：磁体20、床体30、射频线圈10以及射频线圈10的定位装置，磁体20具有孔径21，床体30能够沿孔径21的长度方向移动至孔径21内，射频线圈10用于覆盖在位于床体30上的待测体上，发射源100设置在射频线圈10上，探测单元200用于设置在孔径21内。
63.在实际使用时，由于发射源100用于发出声光信号，探测器用于接收对应的声光信号，声光信号在传输的过程中不受电磁声光信号的干扰，因此，上述定位装置在使用时独立于磁共振扫描结构，可以避免磁共振扫描结构的影响，且可实现实时定位。
64.本发明一实施例还公开了一种射频线圈10的定位装置的定位方法，定位装置包括发射源100和至少一个探测单元200，发射源100用于设置在射频线圈10上。每个探测单元200包括不共线的三个探测器，不共线的三个探测器分别为第一探测器210、第二探测器220以及第三探测器230。定位方法包括：位于射频线圈10上的发射源100发射声光信号，第一探测器210、第二探测器220以及第三探测器230接收声光信号，根据第一探测器210、第二探测器220以及第三探测器230接收到声光信号的时长，确定射频线圈10的位置。
65.在实际使用时，首先将设置有发射源100的射频线圈10盖于待测体的上方或套在待测体相应区域上，通过床体30将待测体送入孔径21内，然后由集成于床体30内的激光器130提供激光来源，激光经由线圈内的光纤120激发光声点源，激光点源受热产生声波声光信号，之后由第一探测器210，第二探测器220，第三探测器230接收，然后再根据第一探测器210、第二探测器220以及第三探测器230接收到声光信号的时长，确定射频线圈10的位置。
66.进一步的，至少一个探测单元200的三个探测器的连线围成直角三角形，直角三角形的斜边中心位于磁体孔径中心的铅垂线上，第一探测器210和第二探测器220位于直角三角形的其中一个直角边上，第二探测器220和第三探测器230位于直角三角形的另外一个直角边上。根据第一探测器210、第二探测器220以及第三探测器230接收到声光信号的时长，确定射频线圈10的位置的具体步骤包括：以磁体孔径中心为零点坐标；通过第一探测器210和第二探测器220分别接收到声光信号的时长、以及第一探测器210和第二探测器220之间的距离确定射频线圈10在第一方向上的坐标；通过第二探测器220和第三探测器230分别接收到声光信号的时长以及第二探测器220和第三探测器230之间的距离确定射频线圈10在第二方向上的坐标；通过射频线圈10到第一方向的距离和射频线圈10到第二方向的距离、以及第二探测器220在铅垂线上的高度确定射频线圈10在第三方向上的坐标。
67.其中，第一方向可以是x轴，第二方向可以是y轴，第三方向可以是z轴。线圈坐标点的具体计算过程参见上述射频线圈10分别在x轴、y轴以及z轴上的坐标的计算过程。
68.三个探测器呈直角三角形的排列方式，且直角三角形的斜边中心位于磁体孔径中心的铅垂线上，从而能够简化计算，以便于快速完成对射频线圈10的定位，提高定位装置的灵敏度。同时，由于计算过程简单，无需复杂的转换过程，也能够减少定位的结果的出错率，进一步提高定位准确性。
69.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。
70.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。