本發(fā)明涉及超極化惰性氣體磁共振成像領(lǐng)域，具體涉及一種用于超極化氣體磁共振成像系統(tǒng)的肺部射頻線圈背心，適用于人體肺部疾病檢查與早期診斷的超極化惰性氣體的磁共振成像。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的人體磁共振成像（MRI，Magnetic Resonance Imaging）是基于人體中氫原子（質(zhì)子）進(jìn)行磁共振成像，目前商用的人體磁共振成像探頭多工作在質(zhì)子的核磁共振頻率上。質(zhì)子磁共振成像能夠?qū)θ梭w大部分的組織和器官進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能成像，在醫(yī)學(xué)診斷和研究中已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。然而，質(zhì)子磁共振系統(tǒng)在對(duì)肺部疾病的檢測(cè)與診斷上卻顯得乏力。由于肺部的氫原子核密度相較于其他組織低約1000倍，對(duì)于傳統(tǒng)磁共振成像來(lái)說(shuō)，肺部的氫原子核磁共振信號(hào)十分微弱，因此，肺部一直是傳統(tǒng)磁共振成像的“盲區(qū)”。采用超極化惰性氣體（如超極化¹²⁹Xe)技術(shù)，能極大提高惰性氣體的磁共振信號(hào)強(qiáng)度，讓肺部吸入超極化惰性氣體，以惰性氣體核作為成像核，使肺部MRI成為了可能。為了進(jìn)行人體肺部超極化惰性氣體MRI，至關(guān)重要一環(huán)是研制一個(gè)肺部超極化氣體MRI探頭。

由于質(zhì)子與惰性氣體的共振頻率不同，以及成像部位不同，傳統(tǒng)的質(zhì)子磁共振成像探頭的設(shè)計(jì)不能用于肺部超極化氣體MRI成像，針對(duì)超極化氣體肺部MRI的成像探頭需要在工作頻率和結(jié)構(gòu)形式上進(jìn)行調(diào)整，要適應(yīng)肺部大體積區(qū)域均勻激發(fā)、快速成像、較好信噪比、使用方便等要求。

在現(xiàn)有的超極化惰性氣體肺部磁共振成像射頻線圈中，有采用剛性全包圍結(jié)構(gòu)的鳥(niǎo)籠線圈([1]De Zanche N, Chhina N, Teh K, et al. Asymmetric quadrature split birdcage coil for hyperpolarized ³He lung MRI at 1.5 T. Magnetic resonance in medicine, 2008, 60(2): 431-438.)，該線圈結(jié)構(gòu)為上下兩個(gè)端環(huán)，中間用多條等間距的直線段導(dǎo)體相連，通過(guò)正交激發(fā)，能在其內(nèi)部激發(fā)均勻的圓極化磁場(chǎng)，且被試者使用時(shí)只需躺于其中，但該結(jié)構(gòu)下線圈導(dǎo)體不能緊貼人體，填充因子低。除此之外還有半柔性線圈([2] Menon A. Magnetic resonance imaging coil having vest support structure: U.S. Patent 7,006,860[P]. 2006-2-28.)，該線圈采用兩對(duì)馬鞍線圈正交放置的結(jié)構(gòu)。圍繞在人體的胸、背部周圍。也有采用覆蓋式結(jié)構(gòu)的胸部多通道陣列線圈，（[3]Dregely I, Ruset I C, Wiggins G, et al. 32‐channel phased‐array receive with asymmetric birdcage transmit coil for hyperpolarized xenon‐129 lung imaging. Magnetic resonance in medicine, 2013, 70(2): 576-583.）該種線圈的結(jié)構(gòu)為前胸和后背兩瓣分離式結(jié)構(gòu)。以上兩種相陣列線圈雖然有著較高的填充因子，但線圈形體笨重，在具體實(shí)施上都很復(fù)雜，這給臨床上受試者的穿戴與使用帶來(lái)了不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于超極化氣體磁共振成像系統(tǒng)的肺部射頻線圈背心。

一種用于超極化氣體磁共振成像系統(tǒng)的肺部射頻線圈背心，包括線圈背心，線圈背心為馬甲背心形狀，線圈背心具有小肩、左袖圈、右袖圈、以及左前幅和右前幅，線圈背心包括外層包裹材料以及夾在外層包裹材料內(nèi)的柔性的線圈導(dǎo)體。

如上所述的線圈導(dǎo)體包括：

用于貼近人體前胸中上部的第一線圈單元；

用于貼近人體左上胸背部的第二線圈單元；

用于貼近人體后背中上部的第三線圈單元；

用于貼近人體右上胸背部的第四線圈單元；

用于貼近人體前胸左下部的第五線圈單元；

用于貼近人體后背左下部的第六線圈單元；

用于貼近人體后背右下部的第七線圈單元；

用于貼近人體前胸右下部的第八線圈單元。

如上所述的第二線圈單元環(huán)繞于左袖圈、第四線圈單元環(huán)繞于右袖圈；

所述的第五線圈單元設(shè)置在左前幅下部，第八線圈單元設(shè)置在右前幅下部。

如上所述的第一線圈單元設(shè)置在左前幅上部，第一線圈單元所在的左前幅上部設(shè)置有突出部，第一線圈單元延伸至突出部?jī)?nèi)，突出部邊緣延伸至第一線圈單元對(duì)側(cè)的右側(cè)袖圈。

如上所述的線圈導(dǎo)體包括：

用于貼近人體左胸部的第一線圈單元；

用于貼近人體左背部的第二線圈單元；

用于貼近人體右背部的第三線圈單元；

用于貼近人體右胸部的第四線圈單元。

如上所述的第一線圈單元和第二線圈單元在靠近左袖圈位置的走線沿左袖圈邊沿自上往下設(shè)置，第三線圈單元和第四線圈單元在靠近右袖圈位置的走線沿右袖圈邊沿自上往下設(shè)置。

如上所述的第一線圈單元設(shè)置在左前幅內(nèi)，第四線圈單元設(shè)置在右前幅內(nèi)。

如上所述的左前幅和右前幅之間是由粘扣帶或紐扣連接的。

在線圈背心穿戴后，所述的左前幅和右前幅的重疊狀態(tài)由衣襟處的扣合位置標(biāo)記確定，左前幅和右前幅在按扣合位置標(biāo)記重疊時(shí)，位于左前幅和右前幅內(nèi)的線圈導(dǎo)體的各個(gè)線圈單元間的去耦效果最佳。

如上所述的外層包裹材料包括最外層的尼龍編織層和內(nèi)襯的EVA泡沫層，線圈導(dǎo)體為柔性電路板，線圈導(dǎo)體夾設(shè)于EVA泡沫層內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明中涉及的用于超極化惰性氣體磁共振成像的人體肺部射頻線圈由柔性材料制成，并且采用背心的外型和穿著方式，具有穿戴舒適，使用便捷，附著穩(wěn)定的特點(diǎn)。

線圈背心根據(jù)人體胸部形態(tài)合身制作，線圈背心中的柔性線圈導(dǎo)體能緊貼于人體的胸背處，提高了線圈的填充因子，進(jìn)而提高圖像信噪比。

人體肺部射頻線圈為四通道或八通道發(fā)射/接收共用線圈，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、成像均勻且快速的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1 是實(shí)施例1的外形示意圖。

圖中：1-線圈背心；2-小肩；3-左袖圈；4-右袖圈；5-左前幅；6-右前幅。

圖2 是實(shí)施例1的主體材料的裁剪形狀示意圖。

圖3是實(shí)施例1中線圈導(dǎo)體在線圈背心中的位置示意圖。其中（a）為前視圖，（b）為后視圖。

圖中：7-線圈導(dǎo)體；8-第一線圈單元；9-第二線圈單元；10-第三線圈單元；11-第四線圈單元；12-第五線圈單元；13-第六線圈單元；14-第七線圈單元；15-第八線圈單元。

圖4是實(shí)施例2的外形示意圖。

圖中：1-線圈背心；2-小肩；3-左袖圈；4-右袖圈；5-左前幅；6-右前幅。

圖5是實(shí)施例2的主體材料的裁剪形狀示意圖。

圖6是實(shí)施例2中的線圈導(dǎo)體在線圈背心中的位置示意圖。其中（a）為前視圖，（b）為后視圖。

圖中：7-線圈導(dǎo)體；8-第一線圈單元；9-第二線圈單元；10-第三線圈單元；11-第四線圈單元。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖1～6和1.5T磁共振成像儀下的超極化¹²⁹Xe的磁共振成像為實(shí)例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種用于超極化氣體磁共振成像系統(tǒng)的肺部射頻線圈背心，線圈背心1的整體形狀為一個(gè)可穿戴的柔性的背心，具有小肩2、左袖圈3、右袖圈4和可前開(kāi)的左前幅5和右前幅6。線圈背心1包括外層包裹材料以及內(nèi)夾在外層包裹材料中的柔性的線圈導(dǎo)體7。

線圈背心1整體外形由圖1所示。線圈導(dǎo)體7包含八個(gè)線圈單元，分別為第一線圈單元8～第八線圈單元15，形成上下兩層交錯(cuò)排列，如圖3所示。被試者穿戴上線圈背心1之后，第一線圈單元8貼近人體前胸中上部、第二線圈單元9貼近左上胸背部、第三線圈單元10貼近后背中上部、第四線圈單元11貼近右上胸背部、第五線圈單元12貼近前胸左下部、第六線圈單元13貼近后背左下部、第七線圈單元14貼近后背右下部、第八線圈單元15貼近前胸右下部。第一線圈單元8～第八線圈單元15所圍繞的區(qū)域必須覆蓋被試者的全肺。

第二線圈單元9環(huán)繞于線圈背心1的左袖圈3，第四線圈單元11環(huán)繞于右袖圈4，穿戴后左右手臂分別經(jīng)袖圈開(kāi)口從第二線圈單元9和第四線圈單元11中穿出。

為了便于穿戴，線圈背心的前部留有開(kāi)縫，開(kāi)縫使線圈背心前胸部分成左前幅5和右前幅6兩部分。左右前幅的分割位置須根據(jù)位于前胸部的各線圈單元的位置合理布置，避免經(jīng)過(guò)連接導(dǎo)線?？梢允褂仪胺?包含位于前胸右下部的第八線圈單元15，左前幅5下部包含位于前胸左下部的第五線圈單元12，左前幅5上部包含位于前胸中上部的第一線圈單元8，左前幅5的上部設(shè)置突出部，第一線圈單元8延伸至突出部?jī)?nèi)，突出部邊緣延伸至第一線圈單元8對(duì)側(cè)的右側(cè)袖圈4。

每個(gè)線圈單元的諧振頻率都設(shè)置成¹²⁹Xe在1.5T下的共振頻率17.6MHz。為實(shí)現(xiàn)各線圈單元間的隔離工作，需要進(jìn)行去耦。可通過(guò)相鄰線圈單元間采用疊加方式、相對(duì)線圈單元間采用跨接電容方式實(shí)現(xiàn)去耦。

特別的，為給相對(duì)位置線圈單元去耦，第一線圈單元8與第三線圈單元10之間、第二線圈單元9與第四線圈單元11間、第五線圈單元12與第七線圈單元14之間、第八線圈單元15與第六線圈單元13之間，設(shè)置跨接去耦電容，為避免在線圈背心1左右前幅開(kāi)縫間進(jìn)行連線，去耦電容布于線圈背心1的背側(cè)和小肩部。

線圈背心1的左前幅5和右前幅6之間是由粘扣帶或紐扣連接的。在線圈背心1穿戴后，左前幅5和右前幅6的重疊幅度由設(shè)置在衣襟處的位置標(biāo)記來(lái)確定，這個(gè)位置標(biāo)記根據(jù)位于左前幅5和右前幅6內(nèi)的相鄰線圈單元間的最佳重疊去耦狀態(tài)來(lái)確定。

本發(fā)明的線圈背心1的外層包裹材料可以包括最外層的尼龍編織層、內(nèi)襯的EVA泡沫層。用于作為襯墊的EVA泡沫層柔軟且具有彈性，這樣保證了舒適的穿戴感覺(jué)，同時(shí)保護(hù)了線圈導(dǎo)體7，并能起到隔熱絕緣作用。線圈背心1的內(nèi)層線圈導(dǎo)體7為柔性電路板，夾藏于EVA泡沫層內(nèi)。外層包裹材料可以分別由整體板材按類似圖2的形狀剪裁并縫合成型。

線圈背心1的尺寸大小應(yīng)該由穿戴者的身材決定，不同身材的穿戴者可使用不同尺寸的線圈，以使得線圈背心1能盡量貼近人體，提高填充因子和成像信噪比。

在磁共振掃描前，被試者穿上線圈背心1，按照標(biāo)記位置系上胸前扣帶，然后平躺于掃描床上。調(diào)整線圈背心1的位置，使線圈導(dǎo)體7相對(duì)被試者的胸肺部處于正中，并保證線圈導(dǎo)體7包裹被試者的全肺。連接線圈導(dǎo)體7和磁共振成像儀，并把掃描床送入磁共振成像儀的磁體內(nèi)，在被試者吸入超極化氣體¹²⁹Xe后進(jìn)行肺部磁共振成像掃描。

實(shí)施例2

一種用于超極化氣體磁共振成像系統(tǒng)的肺部射頻線圈背心，線圈背心1的整體形狀為一個(gè)可穿戴的柔性的背心，具有小肩2、左袖圈3、右袖圈4和可前開(kāi)的左前幅5和右前幅6。線圈背心1包括外層包裹材料以及內(nèi)夾在在外層包裹材料的內(nèi)的柔性的線圈導(dǎo)體7。

線圈背心1整體外形由圖4所示。線圈導(dǎo)體7包括4個(gè)線圈單元：用于貼近人體左胸部的第一線圈單元8、用于貼近人體左背部的第二線圈單元9、用于貼近人體右背部的第三線圈單元10、用于貼近人體右胸部的第四線圈單元11，如圖6所示。第一線圈單元8～第八線圈單元11所圍繞的區(qū)域必須覆蓋被試者的全肺。

為了不阻擋手臂從袖圈開(kāi)口穿出，同時(shí)保證對(duì)上肺部的均勻激發(fā)，第一線圈單元8和第二線圈單元9在靠近左袖圈位置的走線沿左袖圈邊沿設(shè)置，第三線圈單元10和第四線圈單元11在靠近右袖圈位置的走線沿右袖圈邊沿設(shè)置。

第一線圈單元8和第四線圈單元11位置呈左右分布，線圈背心1的前胸部開(kāi)縫可以從它們之間經(jīng)過(guò)。因此，可以使左前幅5包含位于左胸部的第一線圈單元8，右前幅6包含位于右胸部的第四線圈單元11。

每個(gè)線圈單元的諧振頻率都設(shè)置成¹²⁹Xe在1.5T下的共振頻率17.6MHz。為實(shí)現(xiàn)各線圈單元間的隔離工作，需要進(jìn)行去耦?？赏ㄟ^(guò)相鄰線圈單元間采用疊加方式、相對(duì)線圈單元間采用跨接電容方式實(shí)現(xiàn)去耦。

特別的，為給相對(duì)位置線圈單元去耦，第一線圈單元8與第三線圈單元10、第二線圈單元9與第四線圈單元11之間，設(shè)置跨接去耦電容，為避免在線圈背心1左右前幅開(kāi)縫間進(jìn)行連線，去耦電容布于線圈背心1的背側(cè)。

線圈背心1的左前幅5和右前幅6之間是由粘扣帶或紐扣連接的。在線圈背心1穿戴后，左前幅5和右前幅6的重疊幅度由設(shè)置在衣襟處的位置標(biāo)記來(lái)確定，這個(gè)位置標(biāo)記根據(jù)位于左前幅5和右前幅6內(nèi)的相鄰的第一線圈單元8與第四線圈單元11間的最佳重疊去耦狀態(tài)來(lái)確定。

本發(fā)明的線圈背心1的外層包裹材料可以為包括最外層的尼龍編織層、內(nèi)襯的EVA泡沫層。用于作為襯墊的EVA泡沫層柔軟且具有彈性，這樣保證了舒適的穿戴感覺(jué)，同時(shí)保護(hù)了線圈導(dǎo)體7，并能起到隔熱絕緣作用。線圈背心1的內(nèi)層線圈導(dǎo)體7為柔性電路板，夾藏于EVA泡沫層內(nèi)。外層包裹材料可以分別由整體板材按類似圖5的形狀剪裁并縫合成型。

線圈背心1的尺寸大小應(yīng)該由穿戴者的身材決定，不同身材的穿戴者可使用不同尺寸的線圈，以使得線圈背心1能盡量貼近人體，提高填充因子和成像信噪比。

在磁共振掃描前，被試者穿上線圈背心1，按照標(biāo)記位置系上胸前扣帶，然后平躺于掃描床上。調(diào)整線圈背心1的位置，使線圈導(dǎo)體7相對(duì)被試者的胸肺部處于正中，并保證線圈導(dǎo)體7包裹被試者的全肺。連接線圈導(dǎo)體7和磁共振成像儀，并把掃描床送入磁共振成像儀的磁體內(nèi)，在被試者吸入超極化氣體¹²⁹Xe后進(jìn)行肺部磁共振成像掃描。

以上為本發(fā)明的一部分具體實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化和替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。