线极化与圆极化

圆极化线圈与线极化线圈的区别是什么？它们是如何进行工作的？本文将简单地对这两种模式线圈的工作原理及特点进行介绍。

一、线极化LP

在最初的磁共振成像系统中，射频脉冲模块的设计大都采用线极化模式。在这种模式中，射频脉冲的发射和接收是通过单个轴来实现的。如上图所示，线极化线圈是通过一对其原理是通过 Helmholz线圈对排列成线性极化结构，然后通过在两侧的线圈对中施加正旋电流来产生一个在B1方向上不断震荡的射频场。

一个线性震荡的射频场可以分解成两个方向相反的圆形场，一个圆形场的方向与磁共振自旋系统的方向相同B1+（红色箭头所示），另外一个与磁共振自旋系统的方向相反B1-（蓝色箭头所示）。在磁共振射频激发时，与磁共振自旋系统方向相同的射频分量实现磁化矢量的偏转；而与磁共振自旋系统相反的分量则不会影响磁化矢量的方向，而是通过加热被施加射频脉冲组织的方式进行能量传递。同理，在MR信号采集的过程中，线极化线圈也存在着不能采集获得磁共振信号的全相位信息。下图为线极化线圈发射的射频脉冲波形的示意图。

目前线极化线圈模式主要应用于成像过程中表面接收线圈的设计。

二、圆极化CP

圆极化线圈的设计是在线极化模式的基础上发展而来的，根据上述线极化线圈的缺点可知，线极化产生的震荡的射频场与磁共振自旋系统相反的分量不对磁化矢量进行偏转，反而成了成像组织加热的来源。通过在线极化线圈垂直的方向上增加另外一个线圈对即可实现圆极化线圈，如上图所示。圆极化线圈工作的方式是在一个线圈对中施加正旋波电流产生震荡的射频场；然后在另外一个线圈对中施加一个相移为90°的正弦波电流，也能产生一个震荡的射频场。两个射频场都有其与磁共振自旋系统相同和相反的分量，经过叠加将与磁共振自旋系统相反的分量抵消，最终获得一个具有与磁共振自旋系统方向相同的分量，实现在射频激发时不会“浪费”能量。

圆极化线圈与线极化线圈一样，既能作为发射线圈，也能作为接收线圈，或者能够作为收发两用线圈。目前圆极化线圈应用的较多的是用于施加射频激发脉冲的大体线圈。下图为圆极化线圈发射射频脉冲波形的示意图。

三、椭圆极化EP

根据上述线极化及圆极化的实现原理做进一步的演变，通过两组相互垂直的线圈对施加相同振幅，但是相位差不为90°，或者不同振幅和相位差的电流，即可实现椭圆极化的射频传输，如下图所示。

椭圆极化线圈的设计与高场或者超高场磁共振的使用有关，随着场强的提升，磁共振射频激发脉冲的频率越来越大，波长越来越短，导致射频脉冲能量在成像体中的均匀分布成为了挑战。通过椭圆极化或者多通道射频发射的模式能够在相关的应用领域或应用场景中提升成像的质量。

不同极化模式的线圈在发射或者接收过程中具有不同的意义，同时也影响着SAR或者B1的能量分布。