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磁共振线圈的发展历程

线圈作为磁共振系统非常重要的部件之一,其设计优劣在很大程度上决定着磁共振图像的质量,成像的速度及医院的流通量。磁共振线圈数量繁多,医院在采购磁共振时不可能全部配全,所以,了解磁共振线圈的发展历程,可以帮助我们采购磁共振时,选择适合医院的成像线圈。

磁共振线圈按照时间顺序,从低级到高级可以简单分为4种类型,鸟笼线圈、表面线圈、相控阵表面线圈及一体化相控阵表面线圈。

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1.鸟笼式(正交)线圈

算是磁共振最早出现的线圈之一,它是上个世纪80年代,由海斯(Cecil. E.
Hayes)等人设计的一种成像线圈。这种线圈既可以发射又可以接收,在上个世纪,特别是90年代中期前,广泛的应用于磁共振成像。但是由于该线圈接收信号时信噪比差,而且又不能进行并行采集加速,无论是其成像质量还是速度都不能完全满足当今临床扫描需要,所以,该线圈作为接收成像线圈渐渐淡出市场,但在一些低端磁共振(如:永磁磁共振)上,仍然可以看到其配置。除此之外,鸟笼式线圈作为发射线圈时,射频场均匀度高,磁体内置的发射体线圈如今仍然采用这种设计。

2.表面线圈

由于鸟笼式(正交)线圈成像的信噪比差,不能完全满足临床扫描需要,后来又出现表面线圈(单通道)。表面线圈,顾名思义,就是放在人体体表进行成像的线圈。由于该线圈紧贴成像部位及脏器进行成像,根据大小不同,其信噪比是鸟笼式线圈的3-8倍以上,大大提高了成像的质量。但是,该线圈只能成像其线圈大小的范围,扫描视野严重受限。临床上使用时对于线圈摆位要求高,需要精确摆放线圈,一旦摆放线圈位置有偏差,成像质量就较差。再加上其只有一个通道,无法进行并行采集加速,临床扫描速度也严重受限。

3.相控阵表面线圈

表面线圈(单通道)的信噪比虽然大大提高,但是其成像范围狭小,成像速度慢,往往临床实用性差。在上个世纪90年代后期,为了提高表面线圈的覆盖范围,工程师又把多个表面线圈拼接在一起,构成了一个大线圈,这种线圈就叫相控阵线圈。该线圈既具备表面线圈的信噪比,又大大扩大了表面线圈的覆盖范围。而且每个线圈单元都可以单独通道传递信号,构成了多通道传输,成像时可以兼容并行采集技术,大大提高了临床的扫描速度和质量。根据扫描部位不同,相控阵线圈可以分为相控阵头线圈,相控阵脊柱线圈,相控阵体线圈等等,根据其通道数不一样,可以分为4通道,8通道,16通道,32通道等等。由于不同相控阵线圈用于不同人体不同部位扫描,所以,在进行多个部位扫描或是前后病人扫描部位不一致时,需要来回搬动更换线圈,大大影响临床的扫描流程,严重影响医院的病人流通量。

4.一体化相控阵表面线圈

为了解决分离式相控阵线圈流程繁琐、病人流通量小的问题,一体化相控阵表面线圈也就应运而生,该线圈系统与磁共振高度整合,病人床板内部嵌入高密度线圈阵列,病人躺上后与线圈紧密贴合;此外,不同的成像部位线圈可以任意拼接、自由组合,大大方便了临床使用。一个病人进行不同部位的扫描或是前后病人扫描不同部位,无需更换线圈,可以比常规分离式的相控阵线圈的病人流量提高40%-50%。该线圈系统最早由业内的西门子公司设计并制造,并在2003年推向市场,取名叫Tim线圈系统,到目前为止已经发展到第四代,即Tim4G线圈系统。在西门子公司推出Tim4G线圈系统后,包括GE
和Philips在内的几大厂家也相继推出GEM线圈系统和dStream线圈系统。

综上,磁共振线圈经过几十年的发展和创新,从低级到高级可以分为4种类型,鸟笼线圈、表面线圈、相控阵表面线圈及一体化相控阵表面线圈。一体化相控阵表面线圈作为目前最先进的线圈设计系统,具备轻松大范围成像、灵活组合成像、高分辨成像和快速成像等特点,已经成为高端高场磁共振的标准配置。

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