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一種用于引導超聲聚焦系統的射頻線圈及其設計方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201110439977.X

申請日:

2011.12.23

公開號:

CN102565730B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G01R 33/34申請日:20111223|||公開
IPC分類號: G01R33/34; A61B5/055; A61B5/01; A61N7/02 主分類號: G01R33/34
申請人: 南方醫科大學
發明人: 辛學剛; 韓繼鈞; 陳武凡
地址: 510515 廣東省廣州市廣州大道北1838號南方醫科大學生物醫學工程學院
優先權:
專利代理機構: 北京市盈科律師事務所 11344 代理人: 馬麗麗
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201110439977.X

授權公告號:

102565730B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.28|||2012.09.12|||2012.07.11

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供一種用于引導超聲聚焦系統的射頻線圈及其設計方法,屬于磁共振成像技術領域。該射頻線圈所用的線圈支撐殼體為圓柱面;并且圓柱面徑向設有弧面缺口α;線圈回路排布于支撐殼體上,包括兩組8字形回路和一組環形補償回路;兩組8字形回路沿圓柱軸向平行排布,同一個8字形回路的兩個環沿圓柱圓周方向排布;環形補償回路排布于兩組8字形回路正中間;8字形回路交叉部分均設有絕緣墊;兩組8字形回路并聯成一個通道;環形補償線圈單獨構成一個通道,并接輸出電路板將信號送出。該射頻線圈裝置使低場磁共振設備與超聲聚焦系統可以配合使用,并能為醫師提供足夠的手術操作空間,在熱消融手術中實現對人體組織溫度進行實時無創監測。

權利要求書

1.一種用于引導超聲聚焦系統的射頻線圈,所用線圈支撐殼體(1)為圓柱面;其特征在于:
所述圓柱面徑向設有弧面缺口α;線圈回路排布于所述支撐殼體(1)上,所述線圈回
路包括兩組8字形回路(2、3)和一組環形補償回路(4);所述兩組8字形回路沿圓柱軸
向平行排布,同一個8字形回路的兩個環沿圓柱圓周方向排布;所述環形補償回路(4)
排布于兩組8字形回路正中間沿圓柱圓周方向排布;所述8字形回路交叉部分均設有絕緣
墊(8);所述兩組8字形回路在接入輸出電路板(5、6)時并聯成一個通道;環形補償線
圈單獨構成一個通道,并接入輸出電路板將信號送出。
2.根據權利要求1所述的一種用于引導超聲聚焦系統的射頻線圈,其特征在于:所述排布線
圈為寬度10-20mm的紫銅帶材料。
3.根據權利要求2所述的一種用于引導超聲聚焦系統的射頻線圈,其特征在于:所述射頻線
圈還包括設置于電路板上的去耦電路、調諧電路、匹配電路、去耦保護電路。
4.根據權利要求3所述的一種用于引導超聲聚焦系統的射頻線圈,其特征在于:所述去耦電
路為電容量為20pF的高精度可變電容并聯在兩個通道之間;所述調諧電路采用LC串聯諧
振電路,并將多個電容并聯;所述匹配電路為在每個通道端口處設置50歐姆匹配電路;
所述去耦保護電路為在每塊電路板上設置由雙向二極管及電感器構成的去耦保護電路。
5.根據權利要求4所述的一種用于引導超聲聚焦系統的射頻線圈,其特征在于:所述線圈支
撐殼體為無磁有機玻璃材料。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的一種用于引導超聲聚焦系統的射頻線圈,其特征在于:
所述線圈整體外部還設有一無磁絕緣材料制成的外殼,該外殼與支撐殼體扣合,共同將線
圈包裹在二者形成的空間中。
7.根據權利要求6所述的一種用于引導超聲聚焦系統的射頻線圈,其特征在于:所述支撐殼
體與外殼均可分為兩半,每一半之間設有搭扣機關相連。
8.根據權利要求7所述的一種用于引導超聲聚焦系統的射頻線圈,其特征在于:所述圓柱面
形線圈支撐殼體的半徑為16cm,長度為34cm,圓柱面徑向的弧面缺口為120°。
9.一種用于引導超聲聚焦系統的射頻線圈的設計方法,其特征在于包括以下步驟:
(1)根據具體的磁場分布需求提出一目標磁場:設定靶組織表面的目標磁場是均勻的,并
設定其大小為單位場強1亨利;設定所用線圈支撐殼體為圓柱面形;由于電流密度均
分布于圓柱表面,因此在理論建模中只考慮旋轉角方向和柱面長度軸方向的電流密度
分量,且每一個電流密度分量僅以旋轉角和柱面長度軸為自變量;
(2)通過目標場求得線圈表面的電流密度:首先設定兩個邊界條件,1)在柱面兩端,柱面
長度軸方向的電流密度分量為零,2)在無線圈回路區域與線圈回路區域的兩條交界線
上,旋轉角方向的電流密度分量為零;構造出電流密度的二重傅里葉級數形式為:
j φ ( φ , z ) = 1 2 a m 0 Σ m = 1 M sin ( φ + α ) 2 α + Σ m = 1 M Σ n = 1 N ( a mn sin nπz L + b mn cos nπz L ) sin ( φ + α ) 2 α ]]>

j z ( φ , z ) = 1 2 c 0 n Σ n = 1 N sin ( z + L ) 2 L + Σ m = 1 M Σ n = 1 N ( c mn sin mπφ 2 α + d mn cos mπφ 2 α ) sin ( z + L ) 2 L ]]>
上式中,jφ(φ′,z′)和jz(φ′,z′)為圓柱表面上點(φ′,z′)處兩個方向的電流密度分量,自變
量為φ′和z′,柱面的長度為2L,弧面缺口為α,amn,bmn,cmn,dmn,am0和c0n均為待
定系數;由經典電動力學中的磁場與電流密度的關系式:
B = × A ]]>

2 A + k 2 A = - μ 0 J ]]>
將已設定的目標磁場以及電流密度的傅里葉級數形式代入上述關系式中,求得電流
密度級數中的待定系數,從而得到電流密度的分布;
(3)利用流函數技術將上述所求得的電流密度分布轉換成連續的線圈回路排布,并對其
進行離散化,使其能夠在工程中實踐;
(4)對離散化后的線圈進行補償優化。
10.根據權利要求9所述的用于引導超聲聚焦系統的射頻線圈的設計方法,其特征在于:步驟
(3)中,所述離散化為將線圈回路離散化為四個單環,并將其中每兩個分別進行交叉串
聯構成兩組8字形回路;步驟(4)中,所述補償優化是在兩個回路之間增加一路環形線
圈,使其剛好補償在離散化所造成的圓柱體中部磁場強度降低所導致均勻性變差的缺陷。

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一種 用于 引導 超聲 聚焦 系統 射頻 線圈 及其 設計 方法
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