【医工基础】简单易懂的磁共振线圈发展历程

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【从业必读】简单易懂的磁共振线圈发展历程

转自 磁共振俱乐部

    线圈作为医用磁共振系统的重要部件之一，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:

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和飞利浦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。