1H/31P双核并行磁共振成像线圈的研究与设计

doi:10.11938/cjmr20192737

波谱学杂志 ›› 2020, Vol. 37 ›› Issue (3): 273-282.doi: 10.11938/cjmr20192737

¹H/³¹P双核并行磁共振成像线圈的研究与设计

廖志文^1,2, 陈俊飞^1,2, 杨春升^1,2, 张志^1,2, 陈黎¹, 肖立志³, 陈方^1,2, 刘朝阳^1,2

1. 波谱与原子分子物理国家重点实验室, 武汉磁共振中心(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院武汉物理与数学研究所), 湖北武汉 430071;
2. 中国科学院大学, 北京 100049;
3. 油气资源与探测国家重点实验室, 中国石油大学(北京), 北京 102249

收稿日期:2019-04-15 出版日期:2020-09-05 发布日期:2019-05-30
通讯作者: 陈方,Tel:027-87199686,E-mail:chenfang@wipm.ac.cn. E-mail:chenfang@wipm.ac.cn
基金资助:
国家重大科研装备研制项目（81627901，ZDYZ2010-2）；国家重点研发计划专项（2018YFC0115000）；国家自然科学基金重大科学仪器项目（21427812）；国家自然科学基金资助项目（11575287）；国家自然科学基金青年基金资助项目（11705274）；中国科学院科研装备研制项目（YZ201551，YZ201677）.

A Design Scheme for ¹H/³¹P Dual-Nuclear Parallel MRI Coil

LIAO Zhi-wen^1,2, CHEN Jun-fei^1,2, YANG Chun-sheng^1,2, ZHANG Zhi^1,2, CHEN Li¹, XIAO Li-zhi³, CHEN Fang^1,2, LIU Chao-yang^1,2

1. State Key Laboratory of Magnetic Resonance and Atomic and Molecular Physics, National Center for Magnetic Resonance in Wuhan(Wuhan Institute of Physics and Mathematics, Innovation Academy for Precision Measurement Science and Technology, Chinese Academy of Sciences), Wuhan 430071, China;
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
3. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing 102249, China

Received:2019-04-15 Online:2020-09-05 Published:2019-05-30

摘要/Abstract

摘要： 本文通过对鸟笼线圈原理和阵列线圈去耦原理的分析，提出了一种适用于自主研发的多核并行磁共振成像（MRI）系统的双核并行成像线圈设计方案，并在电感去耦的基础上提出LC并联trap去耦法，提高了去耦方法的可适性．依据设计方案制作了¹H/³¹P双核并行成像线圈，并将其应用于4.7 T磁体系统，利用自主研发的多核并行MRI系统进行了并行成像实验测试，成功获得了¹H和³¹P的并行磁共振图像，验证了设计方案的可行性．

关键词: 磁共振成像（MRI）, ¹H/³¹P双核线圈, 并行成像, 鸟笼线圈, trap去耦, 失谐

Abstract: Based on the principle of birdcage coil and the decoupling theory of array coil, a design scheme for dual-nuclear magnetic resonance imaging (MRI) coil is proposed. A LC parallel trap is used to improve the adaptability of the inductive decoupling scheme. According to the design scheme and simulation, a ¹H/³¹P dual-nuclear parallel MRI coil is fabricated for a 4.7 T system. Dual-nuclear parallel imaging experiments are carried out on a custom-built MRI system to verify the feasibility of the coil design.

Key words: magnetic resonance imaging (MRI), ¹H/³¹P dual-nuclear coil, parallel imaging, birdcage coil, trap decoupling, detuned

中图分类号:

O482.53

廖志文, 陈俊飞, 杨春升, 张志, 陈黎, 肖立志, 陈方, 刘朝阳. ¹H/³¹P双核并行磁共振成像线圈的研究与设计[J]. 波谱学杂志, 2020, 37(3): 273-282.

LIAO Zhi-wen, CHEN Jun-fei, YANG Chun-sheng, ZHANG Zhi, CHEN Li, XIAO Li-zhi, CHEN Fang, LIU Chao-yang. A Design Scheme for ¹H/³¹P Dual-Nuclear Parallel MRI Coil[J]. Chinese Journal of Magnetic Resonance, 2020, 37(3): 273-282.

参考文献

[1] XIE H B, LI J Q, YANG G. The data sampling system of medical MRI base on NMR spectrometer[J]. Chinese J Magn Reson, 2004, 21(4):475-483.谢海滨, 李建奇, 杨光. 医学MRI系统的FSE实现[J]. 波谱学杂志, 2004, 21(4):475-483.
[2] MEI L X, WANG H, LI G Y. A two-channel surface coil for vertebral imaging on low-field MRI systems[J]. Chinese J Magn Reson, 2008, 25(1):33-38.梅立雪, 王鹤, 李鲠颖. 低场MRI系统中2通道脊椎线圈的研制[J]. 波谱学杂志, 2008, 25(1):33-38.
[3] XIAO P F, SHEN J, JIANG Y, et al. Bench-top magnetic resonance imaging system[J]. Chinese J Magn Reson, 2002, 19(4):345-352.肖鹏飞, 沈杰, 蒋赟, 等. 台式磁共振成像系统的研制[J]. 波谱学杂志, 2002, 19(4):345-352.
[4] HUANG C H, ZHANG Z, CHEN L, et al. A time-division multiplexing design for gradient preemphasis module in magnetic resonance imaging scanner[J]. Chinese J Magn Reson, 2018, 35(4):68-77.黄朝晖, 张志, 陈黎, 等. MRI梯度预加重模块的分时复用设计[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(4):68-77.
[5] LU S, CHANG Y, QIAN S S, et al. Optimization of selective radio frequency pulses for simultaneous multi-slice MRI[J]. Chinese J Magn Reson, 2018, 35(2):141-149.卢杉, 常严, 钱嵩松, 等. 用于同时多层MRI的选择性射频脉冲的优化设计[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(2):141-149.
[6] KAGGIE J D, SAPKOTA N, THAPA B, et al. Synchronous radial ¹H and ²³Na dual-nuclear MRI on a clinical MRI system, equipped with a broadband transmit channel[J].Concept Magn Reson B, 2016, 46(4):191-201.
[7] WILCOX M D, DEL B R, PARIZEK K, et al. A three-element ¹H-³¹P dual-tuned array for magnetic resonance spectroscopy at 4.7 T[J]. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, 2016:6258-6261.
[8] DU F, LIU S P, CHEN Q Y, et al. Numerical simulation and evaluation of a four-channel-by-four-channel double-nuclear RF coil for ¹H MRI and ³¹P MRSI at 7 T[J]. IEEE T Magn, 2018, 54(11):5101105.
[9] HONG S M, CHOI C H, MAGILL A W, et al. Design of a quadrature ¹H/³¹P coil using bent dipole antenna and 4-channel loop at 3T MRI[J]. IEEE T Med Imaging, 2018, 37(12):2613-2618.
[10] DOGANAY O, THIND K, WADE T, et al. Transmit-only/receive-only radiofrequency coil configuration for hyperpolarized ¹²⁹Xe MRI of rat lungs[J]. Concept Magn Reson B, 2015, 45(3):115-124.
[11] HAYES C E, EDELSTEIN W A, SCHENCK J F, et al. An efficient, highly homogeneous radiofrequency coil for whole-body NMR imaging at 1.5 T[J]. J Magn Reson, 1985, 63(3):622-628.
[12] JIN J M. Electromagnetic analysis and design in magnetic resonance imaging[M]. Boca Raton, FL:CRC Press, 1999.
[13] BARBERI E A, GATI J S, RUTT B K, et al. A transmit-only/receive-only (TORO) RF system for high-field MRI/MRS applications[J]. Magn Reson Med, 2000, 43(2):284-289.
[14] AVDIEVICH N I, GIAPITZAKIS I A, PFROMMER A, et al. Decoupling of a tight-fit transceiver phased array for human brain imaging at 9.4T:Loop overlapping rediscovered[J]. Magn Reson Med, 2018, 79(2):1200-1211.
[15] ROEMER P B, EDELSTEIN W A, HAYES C E, et al. The NMR phased array[J]. Magn Reson Med, 1990, 16(2):192-225.
[16] WU B, ZHANG X L, QU P, et al. Design of an inductively decoupled microstrip array at 9.4 T[J]. J Magn Reson, 2006, 182(1):126-132.
[17] LEE R F, GIAQUINTO R O, HARDY C J. Coupling and decoupling theory and its application to the MRI phased array[J]. Magn Reson Med, 2002, 48(1):203-213.
[18] MOGATADAKALA K V, BANKSON J A, NARAYANA P A. Three-element phased-array coil for imaging of rat spinal cord at 7 T[J]. Magn Reson Med, 2008, 60(6):1498-1505.
[19] ZHANG X R, WEBB A. Design of a capacitively decoupled transmit/receive NMR phased array for high field microscopy at 14.1 T[J]. J Magn Reson, 2004, 170(1):149-155.

¹H/³¹P双核并行磁共振成像线圈的研究与设计

A Design Scheme for ¹H/³¹P Dual-Nuclear Parallel MRI Coil

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	周游, 杨洋, 宋立强, 毕田田, 王玥, 赵瑛. 西洋参-石菖蒲对糖尿病认知障碍大鼠学习记忆相关脑区的影响[J]. 波谱学杂志, 2020, 37(3): 332-348.
[2]	娄云重, 刘颖, 江华, 章浩伟. 基于MRI和深度学习的桥小脑角区脑膜瘤与听神经瘤分类算法研究[J]. 波谱学杂志, 2020, 37(3): 300-310.
[3]	赵尚义, 王远军. 基于磁共振图像和改进的UNet++模型区分阿尔茨海默症患者和健康人群[J]. 波谱学杂志, 2020, 37(3): 321-331.
[4]	徐鹏程, 肖亮. 多通道磁共振成像仪控制台数据传输模块设计[J]. 波谱学杂志, 2020, 37(3): 283-290.
[5]	刘可文, 刘紫龙, 汪香玉, 陈黎, 李钊, 吴光耀, 刘朝阳. 基于级联卷积神经网络的前列腺磁共振图像分类[J]. 波谱学杂志, 2020, 37(2): 152-161.
[6]	程慧涛, 王珊珊, 柯子文, 贾森, 程静, 丘志浪, 郑海荣, 梁栋. 基于深度递归级联卷积神经网络的并行磁共振成像方法[J]. 波谱学杂志, 2019, 36(4): 437-445.
[7]	蒋芮, 邹超, 乔阳紫, 许宗为, 丘志浪, 刘新, 郑海荣. 基于回波平移序列的快速三维磁共振温度成像方法[J]. 波谱学杂志, 2019, 36(3): 253-260.
[8]	魏国境, 易佩伟, 陶泉, 冯衍秋. CEST成像不同量化方式在急性帕金森氏病小鼠模型研究中的应用比较[J]. 波谱学杂志, 2019, 36(2): 195-207.
[9]	刘颖, 宋明辉, 王坤, 章浩伟. 基于全可编程SoC和LabVIEW的磁共振接收系统设计[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(4): 475-485.
[10]	汪红志, 赵地, 杨丽琴, 夏天, 周皛月, 苗志英. 基于AI+MRI的影像诊断的样本增广与批量标注方法[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(4): 447-456.
[11]	陈海燕, 赵世龙, 李晓南, 刘国强, 胡丽丽, 刘弢. 低场永磁体磁共振射频场映像[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(4): 498-504.
[12]	陶泉, 易佩伟, 魏国境, 冯衍秋. 基于CEST机制的pH成像方法、原理和应用[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(4): 505-519.
[13]	翟国强, 张苗, 薄斌仕, 王乙, 范明霞, 李建奇. 基于复值和模值的肝脏磁共振水脂分离组合算法[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(4): 417-426.
[14]	黄朝晖, 张志, 陈黎, 陈俊飞, 张震, 陈方, 刘朝阳. MRI梯度预加重模块的分时复用设计[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(4): 465-474.
[15]	张波, 谢海滨, 严序, 李文静, 杨光. 旋转不变的非局域均值算法在磁共振图像去噪中的应用[J]. 波谱学杂志, 2018, 35(2): 162-169.