專利名稱：具有能去除的導(dǎo)體的用于mri 的rf 天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及RF發(fā)射和/或接收天線，特別是呈現(xiàn)為線圈結(jié)構(gòu)或者線圈或環(huán)布置，其具有一個(gè)或多個(gè)能去除的導(dǎo)體或?qū)w結(jié)構(gòu)，特別是用在磁共振成像(MRI)系統(tǒng)或磁共振(MR)掃描器中，用于發(fā)射RF激勵(lì)信號(B1場)以便激勵(lì)核磁共振(NMR),和/或用于接收NMR/RF弛豫信號。本發(fā)明還涉及包括此類RF發(fā)射和/或接收天線的磁共振成像(MRI)系統(tǒng)或磁共振(MR)掃描器。
背景技術(shù)：
在MRI系統(tǒng)或MR掃描器中，檢查對象——通常是患者——被暴露于均勻主磁場(B0場),使得檢查對象內(nèi)的核子的磁矩傾向于圍繞所施加的Bci場的軸旋轉(zhuǎn)(Larmor進(jìn)動(dòng))，其中所有核子的某種凈磁化平行于Btl場。進(jìn)動(dòng)速率被稱為Larmor頻率，其取決于所涉及的核子的特定物理特性一它們的旋磁比以及所施加的Btl場的強(qiáng)度。旋磁比是核子的磁矩與自旋之間的比值。 通過發(fā)射由RF發(fā)射天線生成的、與Btl場正交的RF激勵(lì)脈沖(B1場)并且匹配感興趣核子的Larmor頻率，核子的自旋被激勵(lì)并被帶至同相，并且獲得其凈磁化從Btl場的方向的偏轉(zhuǎn)，從而生成相對于凈磁化的縱向分量的橫向分量。在RF激勵(lì)脈沖結(jié)束之后，凈磁化的縱向和橫向分量的弛豫過程開始，直到凈磁化已經(jīng)返回到其平衡狀態(tài)為止。通過RF接收天線探測由橫向弛豫過程發(fā)射的NMR弛豫信號。所接收的NMR信號是基于時(shí)間的振幅信號，其被Fourier變換到基于頻率的NMR頻譜信號并且被以已知方式處理以便生成檢查對象的MR圖像。已知上述RF發(fā)射和/或接收天線呈現(xiàn)為被固定安裝在MRI系統(tǒng)的檢查空間內(nèi)以便對整個(gè)檢查對象進(jìn)行成像的所謂的MR體線圈以及所謂的MR表面線圈，其直接布置在要檢查的局部區(qū)或區(qū)域上并且被構(gòu)建成例如柔性墊或者套筒或籠子的形式(頭部線圈或鳥籠線圈)。為了檢查局部區(qū)或區(qū)域，包括特別是以小線圈或環(huán)的形式的RF發(fā)射和/或接收天線以便接收MR弛豫信號的介入設(shè)備——如導(dǎo)管或其他侵入設(shè)備也是已知的。關(guān)于檢查空間的形狀，兩種類型的MRI系統(tǒng)或MR掃描器能夠被區(qū)分。第一種是所謂開放式MRI系統(tǒng)(垂直系統(tǒng))，其包括位于垂直C形臂布置的兩端之間的檢查區(qū)。第二種是水平MRI系統(tǒng)，也被稱為軸向MRI系統(tǒng)，其包括水平延伸的管狀或圓柱狀檢查空間。US 5，457，387公開了一種軸向MRI裝置，其中提供具有由梯度線圈組件支撐的一對末端環(huán)的RF線圈組件，其中多個(gè)縱向線圈元件在該對末端環(huán)之間延伸，其機(jī)械地且選擇性地能附接到梯度線圈組件和能從梯度線圈組件分離。通過這種RF線圈組件，應(yīng)該防止MRI裝置的磁體膛內(nèi)的臨界直徑減小并且應(yīng)該獲得較大的患者孔徑。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)顯示出分離或去除RF天線的一個(gè)或多個(gè)線圈元件可能不利地影響RF天線的共振性質(zhì)，從而RF天線的靈敏度和圖像質(zhì)量被惡化。
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種RF發(fā)射和/或接收天線，特別是用在MRI系統(tǒng)中，該天線包括一個(gè)或多個(gè)能去除的天線元件，其中，當(dāng)去除至少一個(gè)能去除的天線元件之一時(shí)，RF天線的共振性質(zhì)不受影響或僅受到很小的影響。本發(fā)明的另一目標(biāo)是提供一種RF發(fā)射和/或接收天線，特別是呈現(xiàn)為MR表面線圈，其能夠根據(jù)某種NMR檢查的需求而適于實(shí)現(xiàn)穿過天線的大開口或者平行成像能力而基本不影響天線的共振性質(zhì)。 根據(jù)權(quán)利要求I，這些目標(biāo)通過一種RF發(fā)射和/或接收天線來解決，該天線包括形成以期望RF頻率共振的第一網(wǎng)格的第一導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以及至少一個(gè)第二導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其能夠耦合到第一導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，從而使得第一網(wǎng)格被至少一個(gè)第二導(dǎo)體結(jié)構(gòu)劃分成至少第二和第三網(wǎng)格，其中至少一個(gè)第二導(dǎo)體結(jié)構(gòu)被調(diào)諧以使得第二和第三網(wǎng)格均以與第一網(wǎng)格相同或基本相同的期望頻率共振。從屬權(quán)利要求公開了本發(fā)明的有利實(shí)施例。
應(yīng)該理解本發(fā)明的特征易于被組合成任何組合，而不偏離由隨附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。根據(jù)通過參考附圖給出的本發(fā)明的優(yōu)選和示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的更多細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


圖I示出MRI系統(tǒng)的圖解側(cè)視圖；圖2示出呈現(xiàn)為單線圈或單環(huán)天線的RF天線的示例；圖3示出包括兩個(gè)共振線圈或環(huán)的RF天線的示例；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的RF天線的實(shí)施例；以及圖5示出根據(jù)圖4的RF天線的等價(jià)電路。
具體實(shí)施例方式圖I示出能夠被提供根據(jù)本發(fā)明的RF發(fā)射和/或接收天線的MRI系統(tǒng)的基本部件，該天線用于發(fā)射RF激勵(lì)脈沖和/或接收MR/RF弛豫信號。在圖I中，示例性示出垂直(開放式)MRI系統(tǒng)，其具有在C形臂結(jié)構(gòu)的上端和下端之間的檢查區(qū)10。然而，根據(jù)本發(fā)明的RF發(fā)射和/或接收天線也能夠被用于水平或軸向MRI系統(tǒng)，其包括公知的水平延伸的管狀或圓柱狀檢查空間。在檢查區(qū)10的上方和下方提供相應(yīng)的磁體系統(tǒng)20、30，用于生成基本均勻的主磁場(Btl場)，以便對齊被檢查對象中的核子自旋，其中磁通密度(磁感應(yīng))可以大約為從幾十Tesla到幾Tesla的量級。主磁場基本在垂直于患者P的縱軸的方向(即在x軸方向)延伸穿過患者P。一般地，平面或至少大致平面的RF發(fā)射天線40 (特別是呈現(xiàn)為RF表面共振器)用于以MR頻率生成RF發(fā)射激勵(lì)脈沖(B1場)，所述RF發(fā)射天線40被布置在磁體系統(tǒng)20、30中的至少一個(gè)處或其上。平面或至少大致平面的MR/RF接收天線50用于接收隨后的NMR弛豫信號。這一天線也可以由在磁體系統(tǒng)20、30中的至少一個(gè)處或其上提供的RF表面共振器形成。如果至少一個(gè)公共RF/MR天線——特別是RF表面共振器——被適當(dāng)?shù)卦诎l(fā)射和接收之間切換，則其也能夠被用于RF發(fā)射和MR接收兩者，或者兩個(gè)RF天線40、50能夠共同地均用于交替地發(fā)射RF脈沖和接收MR信號。這些RF發(fā)射和/或接收天線40、50中的至少一個(gè)能夠分別被提供成根據(jù)本發(fā)明的RF發(fā)射和/或接收天線的形式。此外，為了從核子接收的MR弛豫信號的空間或切片選擇和空間編碼(激勵(lì)狀態(tài)的局部化)，也提供多個(gè)梯度磁場線圈70、80，由其生成在X軸方向延伸的三個(gè)梯度磁場。第一梯度磁場在X軸方向基本線性變化，而第二梯度磁場在I軸方向基本線性變化，且第三梯度磁場在z軸方向基本線性變化。最后，針對給定檢查提供電附屬設(shè)備或輔助裝置。此類設(shè)備例如是呈現(xiàn)為RF/MR表面線圈60的RF接收天線，其被用于附加于或替代永久內(nèi)置平面RF接收天線50 (體線圈)并且被直接布置在患者P或檢查區(qū)上。這種RF/MR表面線圈60能夠被構(gòu)造成柔性墊或者套筒或籠子，并且能夠包括或被提供為根據(jù)本發(fā)明的RF發(fā)射和/或接收天線的形式。 以上及以下的本發(fā)明原理和考慮事項(xiàng)也適用于軸向或水平MRI系統(tǒng)的情況，其中患者或另一檢查對象被引導(dǎo)在軸向上穿過圓柱狀或管狀檢查空間10。磁體和RF發(fā)射和/或接收天線的形狀和尺度以已知方式適應(yīng)于圓柱狀或管狀檢查空間的形狀。此外，根據(jù)本發(fā)明的RF天線優(yōu)選僅被用作用于接收MR弛豫信號的RF/MR接收天線。然而，本發(fā)明的原理也適用于用于發(fā)射RF激勵(lì)脈沖的RF發(fā)射天線，以及適用于被提供同時(shí)用于發(fā)射RF激勵(lì)脈沖和接收MR弛豫信號的RF天線。所有這些RF天線都能夠被用在垂直(開放式)MRI系統(tǒng)中和水平或軸向MRI系統(tǒng)中。為了覆蓋所有這些替代方式，在下面它被統(tǒng)稱為RF發(fā)射和/或接收天線。一般地，上述RF發(fā)射和/或接收天線能夠均具有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(即天線元件)，其均共振以用于獨(dú)立于其他此類導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或RF天線段發(fā)射和/或接收RF信號，并且均被提供各自的電子RF發(fā)射和/或接收單元，如公知的RF波形發(fā)生器、RF功率放大器和/或RF接收器，從而提供了多個(gè)能獨(dú)立操作的RF發(fā)射和/或接收信道。這種多信道系統(tǒng)通常被用于改善整個(gè)RF發(fā)射和/或接收天線的平行成像能力，并且在一定程度上改善特別是非?？拷黂F發(fā)射和/或接收天線的導(dǎo)體生成的MR圖像的信噪比(S/N)。然而，特別是在RF表面線圈的情況下，這種多元件天線的一個(gè)問題可能是穿過RF天線進(jìn)出(有時(shí)對于某些檢查是期望的)是受限的或困難的。圖2和圖3示出了針對(表面)線圈結(jié)構(gòu)形式的RF發(fā)射和/或接收天線的示例性極簡單結(jié)構(gòu)的這一問題。圖2示出了具有一個(gè)環(huán)或線圈I的單元件RF天線，穿過該RF天線進(jìn)出是相對簡單的，因?yàn)榫€圈I包圍了較大的開口。與此相比，根據(jù)圖3的兩元件RF天線被設(shè)計(jì)為幾乎與根據(jù)圖2的單元件RF天線具有相同的尺寸W，然而它包括第一線圈2和第二線圈3以實(shí)現(xiàn)平行成像，其中線圈2、3均具有公共交疊導(dǎo)體結(jié)構(gòu)23，其顯著地限制了穿過RF天線進(jìn)出。對RF發(fā)射和/或接收天線在大開口或平行成像能力方面的需求是隨著不同種類的檢查和/或不同種類的檢查對象而不同的。因此，在進(jìn)行此類檢查之前必須選擇適當(dāng)?shù)腞F發(fā)射和/或接收天線并且可能將其布置在MRI系統(tǒng)內(nèi)。這當(dāng)然被認(rèn)為是麻煩的，特別是在檢查一個(gè)且同一對象的過程中需求變化的情況下。這可能發(fā)生在例如如下情形首先應(yīng)該進(jìn)行診斷成像，對此而言圖像質(zhì)量和平行成像性質(zhì)比對對象的進(jìn)出更重要，然后介入設(shè)備一如導(dǎo)管或活檢針或另一侵入設(shè)備應(yīng)該被引導(dǎo)到對象體內(nèi)以便檢查局部區(qū)或區(qū)域，對此而言對對象的充分大的自由進(jìn)出是需要的，特別是在RF發(fā)射和/或接收天線是直接布置在檢查區(qū)上的表面線圈的情況下。這種變化需求的另一示例是在診斷MR成像之后，應(yīng)該進(jìn)行HIFU (高強(qiáng)度聚焦超聲)治療，其中必須發(fā)射超聲穿過RF表面線圈到對象上。為了避免超聲場的任何擾動(dòng)，沒有導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以延伸穿過該場并因此穿過RF天線的開口。根據(jù)本發(fā)明，這一問題通過提供一種RF發(fā)射和/或接收天線來解決，其一方面具有平行成像能力，且另一方面能夠以簡單方式提供開口，該開口允許穿過RF天線的容易進(jìn)出，而又不顯著地改變RF天線的共振性質(zhì)。作為替代，根據(jù)本發(fā)明提供具有大開口以允許穿過RF天線的容易進(jìn)出的單信道RF發(fā)射和/或接收天線，從而能夠以簡單的方式獲得平行成像能力，而不減小整個(gè)RF天線 的感興趣區(qū)域并且與單元件RF天線相比不顯著地改變RF天線的共振性質(zhì)。本發(fā)明的一個(gè)基本思想是提供一種RF發(fā)射和/或接收天線，其包括至少一個(gè)第一導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，特別是被布置成一個(gè)或多個(gè)共振線圈或環(huán)的形式，該第一導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成第一網(wǎng)格(即包圍開口)，其被特別地設(shè)計(jì)尺寸以使得允許穿過它而對檢查對象或該對象的感興趣區(qū)域的進(jìn)出，其中提供至少一個(gè)第二導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其能夠電磁耦合或連接到第一導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以使得它將第一網(wǎng)格劃分成至少第二和第三網(wǎng)格(即它延伸穿過第一導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的開口)，其中第二導(dǎo)體結(jié)構(gòu)被調(diào)諧以使得第二和第三網(wǎng)格均在與第一網(wǎng)格相同或基本相同的期望頻率下共振(即沒有第二導(dǎo)體結(jié)構(gòu))，由此提供RF發(fā)射和/或接收天線的平行成像能力。此類RF發(fā)射和/或接收天線被示意性示出在圖4中的示例性實(shí)施例中。它包括呈現(xiàn)為兩個(gè)第一導(dǎo)體4、5的第一導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，這兩個(gè)第一導(dǎo)體一起形成環(huán)形的第一網(wǎng)格或具有大致圓形或圖4所示的大致矩形的線圈天線，由此包圍上述開口。此外，該RF天線包括呈現(xiàn)為第二導(dǎo)體6的第二導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其延伸穿過開口并且電磁耦合或連接到這兩個(gè)第一導(dǎo)體4、5，病由此形成在第一網(wǎng)格內(nèi)的第二和第三網(wǎng)格。機(jī)械地提供這種耦合，以使得第二導(dǎo)體6能夠容易地從第一導(dǎo)體4、5去除并且再次耦合到這些導(dǎo)體4、5。此外，第一導(dǎo)體4、5均被提供有第一串聯(lián)電容器Cl，且第二導(dǎo)體6被提供有第二串聯(lián)電容器C2。圖5示出根據(jù)圖4的RF天線的等價(jià)電路。兩個(gè)第一導(dǎo)體4、5均通過串行連接第一電容器Cl和第一電感LI來提供，并且第二導(dǎo)體6通過串行連接第二電容器C2和第二電感L2來提供。此外，在該圖中，指示出兩個(gè)第一導(dǎo)體4、5之間的交互電感M和第一導(dǎo)體4、5中的每一個(gè)與第二導(dǎo)體6之間的交互電感M12。此外，假設(shè)通過RF天線接收和/或發(fā)射的電磁能量分別通過與兩個(gè)第一電容器Cl均并聯(lián)(或作為其一部分)的前置放大器或發(fā)生器中的每一個(gè)耦合出和/或耦合入RF天線。通過這一 RF天線，如果第二導(dǎo)體6被去除，則能夠通過形成第一網(wǎng)格的兩個(gè)第一導(dǎo)體4、5來生成第一單電流模式10。此外,如果第二導(dǎo)體6被稱合到第一導(dǎo)體4、5，則在第二網(wǎng)格中啟動(dòng)第二電流模式II，且在第三網(wǎng)格中啟動(dòng)第三電流模式12，其中第二和第三電流模式II、12在該示例中是相等的。選擇第二導(dǎo)體6內(nèi)的第二電容器C2的值以將兩個(gè)第二電流模式II、12隔離到
權(quán)利要求
1.一種RF發(fā)射和/或接收天線，其包括形成以期望RF頻率共振的第一網(wǎng)格的第一導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(4、5)以及至少一個(gè)第二導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(6)，該至少一個(gè)第二導(dǎo)體結(jié)構(gòu)能夠耦合到所述第一導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(4、5)中，從而使得所述第一網(wǎng)格被所述至少一個(gè)第二導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(6)劃分成至少第二和第三網(wǎng)格，其中，所述至少一個(gè)第二導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(6)被調(diào)諧以使得所述第二和第三網(wǎng)格均以與所述第一網(wǎng)格相同或基本相同的期望頻率共振。
2.如權(quán)利要求I所述的RF發(fā)射和/或接收天線，其中，所述第二導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(6)能夠能去除地耦合到所述第一導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(4、5)中。
3.如權(quán)利要求I所述的RF發(fā)射和/或接收天線，其中，通過串聯(lián)連接到所述第二導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(6)中的電容器(C2)來調(diào)諧所述至少一個(gè)第二導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(6)。
4.如權(quán)利要求I所述的RF發(fā)射和/或接收天線，其中，以一個(gè)導(dǎo)體(6)的形式提供所述第二導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求I所述的RF發(fā)射和/或接收天線，其中，所述第一導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(4、5)以至少一個(gè)環(huán)或線圈的形式提供第一網(wǎng)格。
6.如權(quán)利要求5所述的RF發(fā)射和/或接收天線，其中，提供一個(gè)第二導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(6)，其將所述第一網(wǎng)格劃分成具有基本相同尺寸的第二和第三網(wǎng)格。
7.如權(quán)利要求I所述的RF發(fā)射和/或接收天線，其被提供為表面線圈或鳥籠線圈或胸部線圈的形式以用于MRI系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求I所述的RF發(fā)射和/或接收天線，其被提供為RF/MR表面線圈的形式以用于高強(qiáng)度聚焦超聲治療。
9.如權(quán)利要求I所述的RF發(fā)射和/或接收天線，其被提供為整體線圈的形式以用于垂直或軸向MRI系統(tǒng)。
10.一種MRI系統(tǒng)或MR掃描器，其包括如權(quán)利要求9所述的整體線圈。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種RF發(fā)射和/或接收天線，其特別呈現(xiàn)為線圈結(jié)構(gòu)或者線圈或環(huán)布置，其具有一個(gè)或多個(gè)能去除的導(dǎo)體，特別是用在磁共振成像(MRI)系統(tǒng)或磁共振(MR)掃描器中，用于發(fā)射RF激勵(lì)信號(B1場)以便激勵(lì)核磁共振(NMR)，和/或用于接收NMR弛豫信號。提供該RF天線以使得其能夠根據(jù)要求穿過RF天線的大開口或平行成像能力的應(yīng)用以簡單的方式進(jìn)行適應(yīng)。
文檔編號G01R33/3415GK102713656SQ201080058698
公開日2012年10月3日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者M·P·于利霍塔拉 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司