專利名稱：具有在導(dǎo)體附近降低的靈敏度的磁諧振成像射頻表面線圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在磁諧振成像(MRI)系統(tǒng)中使用的射頻(RF)線圈系統(tǒng)，它包括至少一個(gè)電主線圈，用于把RF磁場(chǎng)傳送到MRI系統(tǒng)的檢查容積和/或接收來(lái)自檢查容積的RF磁場(chǎng)，所述主線圈具有主線圈軸，主線圈軸在檢查容積中要被取向?yàn)榛旧掀叫杏贛RI系統(tǒng)的主磁場(chǎng)，所述主線圈具有主要平行于主線圈軸而延伸的至少一個(gè)電導(dǎo)體。
本發(fā)明還涉及磁諧振成像(MRI)系統(tǒng)，包括檢查容積、用于在檢查容積中生成主磁場(chǎng)的主磁體系統(tǒng)、用于生成主磁場(chǎng)的梯度的梯度磁體系統(tǒng)、和用于把RF磁場(chǎng)傳送到檢查容積和/或接收來(lái)自檢查容積的RF磁場(chǎng)的RF線圈系統(tǒng)。
在開頭段落中提到的那種射頻(RF)線圈系統(tǒng)和磁諧振成像(MRI)系統(tǒng)總體上是已知的。已知的MRI系統(tǒng)被使用來(lái)通過核自旋諧振方法作出病人的身體的內(nèi)臟的圖像。MRI系統(tǒng)的主磁體系統(tǒng)包括多個(gè)超導(dǎo)電線圈，用于在檢查容積的中心區(qū)域內(nèi)生成相對(duì)較強(qiáng)的和均勻的主磁場(chǎng)。梯度磁系統(tǒng)包括多個(gè)電線圈，用于生成在三個(gè)正交方向上主磁場(chǎng)的梯度。已知的MRI系統(tǒng)還包括第一RF線圈系統(tǒng)，用于把RF磁場(chǎng)傳送到檢查容積；和第二RF線圈系統(tǒng)，用于接收來(lái)自檢查容積的RF磁場(chǎng)。使用單個(gè)RF線圈系統(tǒng)用于發(fā)送和接收目的也是已知的。病人身體的圖像是通過觀察在病人身體中的大量位置處的核自旋諧振效應(yīng)而被構(gòu)建的，它們是通過改變所述梯度而被選擇的。對(duì)于每個(gè)選擇的位置，第一RF線圈系統(tǒng)把RF磁場(chǎng)傳送到檢查容積，以便生成在選擇的位置處的核自旋諧振效應(yīng)。隨后，第二RF線圈系統(tǒng)接收由于核自旋諧振效應(yīng)所導(dǎo)致的在選擇的位置處生成的RF磁場(chǎng)。
已知的RF線圈系統(tǒng)和包括已知的RF線圈系統(tǒng)的已知的MRI系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于，RF線圈系統(tǒng)對(duì)于相對(duì)較接近于主要平行于主磁場(chǎng)取向的RF線圈系統(tǒng)的各個(gè)電導(dǎo)體的病人身體的區(qū)域(即，對(duì)于在離所述導(dǎo)體的、相對(duì)于主線圈的主尺寸是小的一個(gè)距離上的局部區(qū)域)具有相對(duì)較高的局部靈敏度。在發(fā)送RF線圈系統(tǒng)的情形下，所述高的局部靈敏度是由于以下事實(shí)在相對(duì)較接近導(dǎo)體的位置，由RF線圈系統(tǒng)生成的磁場(chǎng)是相對(duì)較強(qiáng)的。在接收RF線圈系統(tǒng)的情形下，所述高的局部靈敏度是由于以下事實(shí)在導(dǎo)體的位置，由在相對(duì)較接近于導(dǎo)體的位置處的核生成的磁場(chǎng)是相對(duì)較強(qiáng)的。具體地，所述高的局部靈敏度存在于所謂的表面線圈系統(tǒng)(即，RF線圈系統(tǒng))被直接放置在病人的身體上以達(dá)到改進(jìn)的信號(hào)噪聲比的情形。由于所述高的局部靈敏度的結(jié)果，使用表面線圈系統(tǒng)的已知的MRI系統(tǒng)非常易受生成的圖像中的運(yùn)動(dòng)偽像的影響，這些偽像是由于在病人的表面(例如在病人的胸部或腹部的皮下脂肪層)生成的相對(duì)較強(qiáng)的信號(hào)造成的。
本發(fā)明的目的是提供在開頭段落中提到的那種射頻(RF)線圈系統(tǒng)以及在開頭段落中提到的那種磁諧振成像(MRI)系統(tǒng)，其中所述RF線圈系統(tǒng)的所述局部高靈敏度被降低而不會(huì)明顯地影響對(duì)于并未相當(dāng)接近RF線圈系統(tǒng)的導(dǎo)體位置的RF線圈系統(tǒng)的靈敏度。
為了達(dá)到所述目的，按照本發(fā)明的RF線圈系統(tǒng)的特征在于RF線圈系統(tǒng)包括至少兩個(gè)電輔助線圈，它們被分配給主線圈的所述導(dǎo)體和被安排在主線圈的所述導(dǎo)體的相對(duì)的兩側(cè)，每個(gè)輔助線圈具有在離主線圈的所述導(dǎo)體的一個(gè)距離處基本上平行于主線圈軸而延伸的線圈軸，其中所述距離相對(duì)于主線圈的主尺寸是較小的。
為了達(dá)到所述目的，按照本發(fā)明的MRI系統(tǒng)的特征在于，在其中使用的RF線圈系統(tǒng)是按照本發(fā)明的RF線圈系統(tǒng)。
被分配到主線圈的導(dǎo)體的輔助線圈是無(wú)源電線圈，在該線圈中在輔助線圈的位置處存在的交變磁場(chǎng)的影響下感應(yīng)出電流。在按照本發(fā)明的RF線圈系統(tǒng)的發(fā)送模式下，主要在由輔助線圈被分配給的主線圈的導(dǎo)體生成的RF磁場(chǎng)的影響下，在輔助線圈中感應(yīng)電流。在這個(gè)模式下，在輔助線圈中的電流產(chǎn)生輔助線圈的RF磁場(chǎng)，它與由主線圈的所述導(dǎo)體生成的RF磁場(chǎng)相反。由于輔助線圈存在于主線圈的所述導(dǎo)體的相反側(cè)以及輔助線圈的線圈軸處在離所述導(dǎo)體相對(duì)較小的距離，輔助線圈的RF磁場(chǎng)在位置上離主線圈的所述導(dǎo)體的距離比起主線圈的主尺寸是相對(duì)較小的。結(jié)果，輔助線圈的RF磁場(chǎng)的所述相反的影響主要存在于一個(gè)離主線圈的所述導(dǎo)體的距離小于主線圈的主尺寸的局部區(qū)域中，即一個(gè)當(dāng)不存在輔助線圈時(shí)主線圈將會(huì)具有相對(duì)較高的局部靈敏度的局部區(qū)域中。在離主線圈的所述導(dǎo)體的距離是與主線圈的主尺寸可比較的位置處，主線圈的所述導(dǎo)體的RF磁場(chǎng)很難受輔助線圈的RF磁場(chǎng)的影響。
在按照本發(fā)明的RF線圈系統(tǒng)的接收模式下，在由核自旋生成的RF磁場(chǎng)的影響下，在輔助線圈中感應(yīng)電流。在這個(gè)模式下，在輔助線圈中的電流產(chǎn)生與由核自旋生成的RF磁場(chǎng)相反的RF磁場(chǎng)。由于輔助線圈存在于輔助線圈被分配給的主線圈的導(dǎo)體的相對(duì)側(cè)以及輔助線圈的線圈軸處在離所述導(dǎo)體相對(duì)較小的距離，所以輔助線圈對(duì)于存在于離主線圈的所述導(dǎo)體相對(duì)較小的距離的位置處的、由核自旋生成的RF磁場(chǎng)是高度敏感的。結(jié)果，輔助線圈的RF磁場(chǎng)的所述相反的影響主要存在于離主線圈的所述導(dǎo)體的距離小于主線圈的主尺寸的局部區(qū)域中，即在不存在輔助線圈時(shí)主線圈將會(huì)具有相對(duì)較高的局部靈敏度的局部區(qū)域中。在離主線圈的所述導(dǎo)體的距離是與主線圈的主尺寸可比較的位置處的核自旋很難在輔助線圈中生成電流，這樣，對(duì)于這些位置，主線圈的所述導(dǎo)體的靈敏度很難受輔助線圈的影響。
按照本發(fā)明的RF線圈系統(tǒng)的具體實(shí)施例的特征在于，主線圈具有包括主要平行于主線圈軸而延伸的第一和第二電導(dǎo)體的環(huán)，RF線圈系統(tǒng)具有被分配給所述第一導(dǎo)體和被安排在所述第一導(dǎo)體的相對(duì)側(cè)的第一和第二輔助線圈，以及被分配給所述第二導(dǎo)體和被安排在所述第二導(dǎo)體的相對(duì)側(cè)的第三和第四輔助線圈，每個(gè)輔助線圈的線圈軸線基本上平行于主線圈的軸線而延伸，并離主線圈的相應(yīng)導(dǎo)體有一定距離，該相應(yīng)的輔助線圈就是分配給該主線圈的，其中所述距離相對(duì)于所述主尺寸是較小的。在這個(gè)具體實(shí)施例中，主線圈例如是方形或矩形線圈。對(duì)于相當(dāng)接近于主線圈的所述第一導(dǎo)體的區(qū)域的主線圈的局部高靈敏度藉助于所述第一和第二輔助線圈被有效地降低，而對(duì)于相當(dāng)接近于主線圈的所述第二導(dǎo)體的區(qū)域的主線圈的局部高靈敏度藉助于所述第三和第四輔助線圈被有效地降低。
按照本發(fā)明的RF線圈系統(tǒng)的具體實(shí)施例的特征在于，兩個(gè)輔助線圈是以電反相模式串聯(lián)連接的。在這個(gè)具體實(shí)施例中，兩個(gè)輔助線圈的電反相模式例如是通過在兩個(gè)輔助線圈之間的所謂的蝴蝶式環(huán)形連接或按字符-8形狀的環(huán)形連接而實(shí)現(xiàn)的。由于兩個(gè)輔助線圈是串聯(lián)連接這一事實(shí)的結(jié)果，在兩個(gè)輔助線圈中的電流是相等的。這個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，在RF線圈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，兩個(gè)輔助線圈的磁場(chǎng)可以通過優(yōu)化兩個(gè)輔助線圈的尺寸和表面積而得以優(yōu)化。
按照本發(fā)明的RF線圈系統(tǒng)的具體實(shí)施例的特征在于，主線圈的導(dǎo)體基本上平行于主線圈軸而延伸，以及每個(gè)輔助線圈包括基本上平行于主線圈軸延伸的兩個(gè)導(dǎo)體，其中每個(gè)輔助線圈的線圈軸與主線圈的導(dǎo)體之間的距離大于0.5*B和小于1.5*B，B是各個(gè)輔助線圈的兩個(gè)導(dǎo)體之間的距離。在這個(gè)實(shí)施例中，在每個(gè)輔助線圈的線圈軸與輔助線圈被分配給的主線圈的導(dǎo)體之間的所述距離是足夠小，以達(dá)到輔助線圈的想要的降低局部靈敏度的效應(yīng)。
按照本發(fā)明的RF線圈系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的特征在于，主線圈的第一和第二導(dǎo)體基本上平行于主線圈軸而延伸，以及每個(gè)輔助線圈包括基本上平行于主線圈軸延伸的兩個(gè)導(dǎo)體，其中在每個(gè)輔助線圈的兩個(gè)導(dǎo)體之間的距離大于0.06*L和小于0.25*L，L是主線圈的第一和第二導(dǎo)體之間的距離。在這個(gè)實(shí)施例中，在每個(gè)輔助線圈的兩個(gè)導(dǎo)體之間的所述距離B相對(duì)于主線圈的主尺寸(即，相對(duì)于在主線圈的第一和第二導(dǎo)體之間的距離L)是足夠小，以達(dá)到輔助線圈的想要的降低局部靈敏度的效應(yīng)。
按照本發(fā)明的RF線圈系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的特征在于，RF線圈系統(tǒng)包括皮膚接觸面，主線圈的第一和第二導(dǎo)體在離所述皮膚接觸面的距離D處的假想面上延伸，以及每個(gè)輔助線圈在離所述皮膚接觸面的距離H處的假想面上延伸，其中0＜H＜3*D。在這個(gè)實(shí)施例中，距離H-D存在于輔助線圈所延伸的假想面與主線圈所延伸的假想面之間。對(duì)于條件0＜H＜3*D，在輔助線圈的導(dǎo)體與主線圈的導(dǎo)體之間的距離足夠小，以達(dá)到輔助線圈的想要的降低局部靈敏度的小效應(yīng)。
按照本發(fā)明的RF線圈系統(tǒng)的再一個(gè)實(shí)施例的特征在于，D＜H＜1.5*D。在這個(gè)實(shí)施例中，達(dá)到了相對(duì)較接近主線圈的第一和第二導(dǎo)體的區(qū)域的最佳尺寸，由此，主線圈的局部高靈敏度通過輔助線圈被有效地降低。
下面將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例，在圖上

圖1示意地顯示包括按照本發(fā)明的射頻(RF)線圈系統(tǒng)的、按照本發(fā)明的磁諧振成像(MRI)系統(tǒng)，圖2a示意地顯示圖1的MRI系統(tǒng)的RF線圈系統(tǒng)的部分，以及圖2b顯示沿圖2a的線IIb-IIb的截面圖。
圖1所示的、按照本發(fā)明的MRI系統(tǒng)是所謂的封閉圓柱型的MRI系統(tǒng)，包括主要是圓柱形的外殼，在圖1上未示出，以及沿圖1所示的Z方向延伸。MRI系統(tǒng)包括主磁體系統(tǒng)1，它被所述外殼包圍以及它圍成一個(gè)檢查容積3，要被檢查的病人可以放置在其中。主磁體系統(tǒng)1包括多個(gè)超導(dǎo)電線圈5，用于在檢查容積3的中心部分中生成平行于Z方向的、相當(dāng)強(qiáng)的和基本上均勻的主磁場(chǎng)B0。MRI系統(tǒng)包括用于超導(dǎo)線圈5的電源7和用于冷卻超導(dǎo)線圈5的、具有冷卻通道11的低溫冷卻裝置9。MRI系統(tǒng)還包括梯度磁體系統(tǒng)13，它被安排在主磁體系統(tǒng)1與檢查容積3之間，以及包括多個(gè)電線圈15，用于生成在三個(gè)正交方向X，Y，和Z上的主磁場(chǎng)B0的梯度。MRI系統(tǒng)還包括按照本發(fā)明的射頻(RF)線圈系統(tǒng)17，17’，它被安排在梯度磁體系統(tǒng)13與檢查容積3之間，用于把RF磁場(chǎng)傳送到檢查容積3和用于接收來(lái)自檢查容積3的RF磁場(chǎng)。
MRI系統(tǒng)被使用來(lái)藉助于核自旋諧振方法作出病人的身體的內(nèi)臟的圖像。病人身體的圖像是通過接連地觀察處在均勻的主磁場(chǎng)B0中的病人身體的一部分的大量位置處的核自旋諧振效應(yīng)而被構(gòu)建的。病人身體上的位置通過由梯度磁體系統(tǒng)13的電線圈15中適當(dāng)?shù)碾娏魅ジ淖冎鞔艌?chǎng)B0的梯度而被接連地進(jìn)行選擇。為此，MRI系統(tǒng)包括控制單元19，它按照預(yù)定的序列控制梯度磁體系統(tǒng)13的線圈15中的電流；以及功率放大器21，用于放大由控制單元19提供給梯度磁體系統(tǒng)13的線圈15的控制信號(hào)。對(duì)于病人身體的每個(gè)選擇的位置，RF線圈系統(tǒng)17，17’以預(yù)定的頻率和脈沖時(shí)間發(fā)送RF磁場(chǎng)到檢查容積3，以便在選擇的位置生成核自旋諧振效應(yīng)。隨后，RF線圈系統(tǒng)17，17’被使用來(lái)接收由自旋的核在選擇的位置結(jié)合核自旋諧振效應(yīng)生成的RF磁場(chǎng)。為此，控制單元19也按照預(yù)定的序列控制RF線圈系統(tǒng)17，17’，該預(yù)定的序列與按照其控制梯度磁體系統(tǒng)13的序列相聯(lián)系?？刂茊卧?9把控制信號(hào)提供到RF發(fā)送和接收裝置23，它給RF線圈系統(tǒng)17，17’饋送適當(dāng)?shù)碾娏?，以便在檢查容積3中生成需要的RF磁場(chǎng)。RF發(fā)送和接收裝置23也通過來(lái)自檢查容積3的RF磁場(chǎng)接收在RF線圈系統(tǒng)17，17’中生成的、來(lái)自RF線圈系統(tǒng)17，17’的電流。RF發(fā)送和接收裝置23把信號(hào)提供給MRI系統(tǒng)的處理器25，它適合于把從RF發(fā)送和接收裝置23接收的信號(hào)變換成圖像。為此，處理器25包括信號(hào)放大器27、解調(diào)器29、圖像重建裝置31、和顯示器33。
借助于RF線圈系統(tǒng)17，17’生成的核自旋諧振效應(yīng)包括自旋的核的自旋軸沿著具有平行于主磁場(chǎng)B0的Z方向的中心軸的假想的圓錐面在預(yù)定的進(jìn)動(dòng)(precession)方向上進(jìn)動(dòng)。因此，由RF線圈系統(tǒng)17，17’生成的RF磁場(chǎng)的、垂直于Z方向指向的分量B1(此后稱為RF磁場(chǎng)B1)，在生成核自旋諧振效應(yīng)中是起主要作用的。分量B1主要由RF線圈系統(tǒng)17，17’的、平行于Z方向而延伸的導(dǎo)電部分生成。由自旋的核因核自旋諧振效應(yīng)共同生成的和要被RF線圈系統(tǒng)17，17’接收的RF磁場(chǎng)B1’，也是指向垂直于Z方向的。因此，RF圈系統(tǒng)17，17’的、平行于Z方向延伸的導(dǎo)電部分主要對(duì)于RF磁場(chǎng)B1’敏感。圖2a和2b示意地顯示包括電的主線圈35的RF線圈系統(tǒng)17，17’的部分17。主線圈35具有線圈軸37，它是或要基本上取向于平行于主磁場(chǎng)B0的Z方向。主線圈35具有包括第一電導(dǎo)體39和第二電導(dǎo)體41的環(huán)，它們基本上平行于線圈軸37而延伸并因此形成主線圈35的主要有效的和敏感的部分。環(huán)還包括另外的電導(dǎo)體43和45，它們基本上垂直于線圈軸37延伸和因此形成主線圈35的只具有較小有效性和靈敏度的部分。在發(fā)送模式下，在所述環(huán)中的交變電流在離環(huán)距離為DP的病人身體中選擇的位置P處造成RF磁場(chǎng)B1，如圖2b所示。在接收模式下，如圖2b所示的、在環(huán)的位置處生成的RF磁場(chǎng)B1’由于在所述位置P處的核磁諧振效應(yīng)而導(dǎo)致在所述環(huán)中感應(yīng)交變電流。
在發(fā)送模式，由第一和第二導(dǎo)體39，41在選擇的位置P生成的RF磁場(chǎng)B1的強(qiáng)度強(qiáng)烈地取決于在選擇的位置P與導(dǎo)體39，41之間的距離。在局部區(qū)域47，49中，處在離導(dǎo)體39和41的、相對(duì)于主線圈35的主尺寸較小的距離的病人的身體中，例如兩個(gè)導(dǎo)體39，41之間的距離L，所生成的RF磁場(chǎng)B1是相對(duì)較強(qiáng)的，這樣，主線圈35對(duì)于所述局部區(qū)域47，49具有局部的高效應(yīng)。類似地，在接收模式，由于在所述局部區(qū)域47，49內(nèi)的位置處的核磁諧振效應(yīng)生成的RF磁場(chǎng)B1’的影響下在第一和第二導(dǎo)體39，41中感應(yīng)相對(duì)較強(qiáng)的電流。結(jié)果，在接收模式，主線圈35對(duì)于所述局部區(qū)域47，49具有局部的高靈敏度。尤其是，在其中RF線圈系統(tǒng)17，17’被用作為所謂的表面線圈的實(shí)施例中，所述局部高靈敏度變得更明顯。在這些實(shí)施例中，RF線圈系統(tǒng)17，17’被直接放置在病人的身體上，以達(dá)到在病人的身體中深部區(qū)域能有改進(jìn)的有效性和靈敏度以及改進(jìn)的信號(hào)噪聲比。然而，在這樣的實(shí)施例中，表現(xiàn)出在離導(dǎo)體39，41的相對(duì)較小的距離處存在的局部區(qū)域47，49的局部高靈敏度使得生成的圖像非常易受運(yùn)動(dòng)偽像的影響，這些偽像是由于在病人的表面(例如在病人的胸部或腹部的皮下脂肪層)生成的相對(duì)較高的信號(hào)造成的。
為了降低在離第一和第二導(dǎo)體39，41相對(duì)較小的距離所存在的局部區(qū)域47，49的上述主線圈35的局部高靈敏度，而不影響位于所述局部區(qū)域47，49之外所選擇位置(即，離所述導(dǎo)體39，41的距離為主線圈35的主要尺寸L的量級(jí)的位置)的主線圈35的有效性和靈敏度，按照本發(fā)明的RF線圈系統(tǒng)17，17’的部分17包括第一電輔助線圈51和第二電輔助線圈53，它們被分配給主線圈35的第一導(dǎo)體39并與其相關(guān)聯(lián)，并且還包括第三電輔助線圈55和第四電輔助線圈57，它們被分配給主線圈35的第二導(dǎo)體41并與其相關(guān)聯(lián)，如圖2a所示。第一和第二輔助線圈51，53被安排在主線圈35的第一導(dǎo)體39的相對(duì)的兩側(cè)，并且它們的每一個(gè)具有線圈軸59，61，在離所述第一導(dǎo)體39的距離E處平行于主線圈軸37而延伸，所述距離E比起主線圈35的主要尺寸L是相對(duì)較小的。第三和第四輔助線圈55，57被安排在主線圈35的第二導(dǎo)體41的相對(duì)的兩側(cè)，并且每個(gè)具有線圈軸63，65，在離所述第二導(dǎo)體41的所述距離E處基本上平行于主線圈軸37而延伸。每個(gè)輔助線圈51，53，55，57具有兩個(gè)電導(dǎo)體67，69，它們平行于主線圈軸37而延伸到基本上相應(yīng)的導(dǎo)體39，41的全部長(zhǎng)度(各個(gè)輔助線圈51，53，55，57就是分配給這些導(dǎo)體的)，其中距離B存在于每個(gè)輔助線圈51，53，55，57的所述兩個(gè)導(dǎo)體67，69之間，這個(gè)距離對(duì)于主線圈35的主要尺寸L來(lái)說是相對(duì)較小的。在圖2a和2b所示的實(shí)施例中，第一和第二輔助線圈51，53被串聯(lián)地電連接以及第三和第四輔助線圈55，57也被串聯(lián)地電連接。在這個(gè)實(shí)施例中，第一和第二輔助線圈51，53必須以反相模式被電連接，這是通過如圖2所示的在第一和第二輔助線圈51，53之間的所謂的蝴蝶式環(huán)形連接或按字符-8形狀的環(huán)形連接71而達(dá)到的。結(jié)果，在第一和第二輔助線圈51，53中的電流具有互相相反的方向。同樣地，在第三和第四輔助線圈55，57之間也存在蝴蝶式環(huán)形連接。
下面，將說明存在輔助線圈51，53，55，57的技術(shù)效應(yīng)。輔助線圈51，53，55，57構(gòu)成無(wú)源電線圈，其中由于在輔助線圈51，53，55，57的位置處存在磁場(chǎng)的變化的結(jié)果而感應(yīng)電流。對(duì)于RF線圈系統(tǒng)17，17’的發(fā)送模式，將參照第一和第二輔助線圈51，53來(lái)說明技術(shù)效應(yīng)，而本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)看到，第三和第四輔助線圈55，57的技術(shù)效應(yīng)將是類似的。在RF線圈系統(tǒng)17，17’的發(fā)送模式下，在第一和第二輔助線圈51，53的電流主要由主線圈35的第一導(dǎo)體39在第一和第二輔助線圈51，53的位置處生成的RF磁場(chǎng)B11的變化的影響下所感應(yīng)。如圖2b示意地顯示的，所述RF磁場(chǎng)B11在第一和第二輔助線圈51，53的位置處主要具有相反的方向，這樣，在第一和第二輔助線圈51，53中感應(yīng)的電流也具有相反的方向，這作為蝴蝶式環(huán)形連接71的結(jié)果是允許的。在第一和第二輔助線圈51，53中感應(yīng)的電流將生成RF磁場(chǎng)B12，如圖2b示意地所示，它是與RF磁場(chǎng)B11相反的，因此抑制RF磁場(chǎng)B11。由于第一和第二輔助線圈51，53的線圈軸59，61和導(dǎo)體67，69被安排在離主線圈35的第一導(dǎo)體39的距離相對(duì)于主線圈35的主尺寸L而言比較小，所以，在離所述第一導(dǎo)體39的、與所述主尺寸可比較的距離處的RF磁場(chǎng)B12是相對(duì)較小的。因此，在離第一導(dǎo)體39的距離相對(duì)于主尺寸L較小的位置(諸如在病人的身體中接近于第一導(dǎo)體39的局部區(qū)域47)處，第一和第二輔助線圈51，53與第一導(dǎo)體39的RF磁場(chǎng)B11主要是相反的，而在不存在第一和第二輔助線圈51，53時(shí)，主線圈35對(duì)于它將會(huì)具有相對(duì)較高的局部靈敏度。在離第一導(dǎo)體39的距離與主尺寸L可比較的位置處，主線圈35的RF磁場(chǎng)B1和主線圈35的靈敏度幾乎不受第一和第二輔助線圈51，53存在的影響。
對(duì)于RF線圈系統(tǒng)17，17’的接收模式，輔助線圈51，53，55，57的技術(shù)效應(yīng)將用第三和第四輔助線圈55，57進(jìn)行說明，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)看到，第一和第二輔助線圈51，53的技術(shù)效應(yīng)將是類似的。在RF線圈系統(tǒng)17，17’的接收模式，在由自旋的核生成的RF磁場(chǎng)的變化的影響下在第三和第四輔助線圈55，57中感應(yīng)電流。圖2b示意地顯示在局部區(qū)域49中位置P’處由自旋的核在第三和第四輔助線圈55，57處生成的RF磁場(chǎng)B11’。所述RF磁場(chǎng)B11’在在第三和第四輔助線圈55，57處具有主要相反的方向，這樣，在第三和第四輔助線圈55，57中感應(yīng)的電流也具有相反的方向，它們是由于蝴蝶式環(huán)形連接73的結(jié)果而被允許的。在第三和第四輔助線圈55，57中感應(yīng)的電流將生成RF磁場(chǎng)B34，如圖2b示意地顯示，它是與RF磁場(chǎng)B11’相反的，因此抑制RF磁場(chǎng)B11’。由于第三和第四輔助線圈55，57的線圈軸63，65和導(dǎo)體67，69被安排在離主線圈35的第二導(dǎo)體41相對(duì)于主線圈35的主尺寸L較小的距離，所以在離第二導(dǎo)體41的距離可與主尺寸L相比較的位置處的自旋的核將在第三和第四輔助線圈55，57處生成主要是相同取向的RF磁場(chǎng)。由于蝴蝶式環(huán)形連接73的結(jié)果，由后者RF磁場(chǎng)感應(yīng)的、在第三和第四輔助線圈中的電流將相對(duì)地較小或甚至為零，這樣，后者的RF磁場(chǎng)很難或不會(huì)由于第三和第四輔助線圈55，57的存在而被抑制。因此，第三和第四輔助線圈55，57主要抑制由自旋的核在離第二導(dǎo)體41的相對(duì)于主尺寸L為小的距離處生成的磁場(chǎng)，特別是由自旋的核在局部區(qū)域49中生成的RF磁場(chǎng)，對(duì)此，在不存在第三和第四輔助線圈55，57時(shí)主線圈35將具有相對(duì)較高的局部靈敏度。對(duì)于離第二導(dǎo)體41的、與主尺寸L可比較的距離處，主線圈35的靈敏度幾乎不受第三和第四輔助線圈55，57的存在的影響。
在上面公開了如下事實(shí)，為了得到主線圈35的靈敏度的降低(這種降低僅限于離第一和第二導(dǎo)體39，41的、相對(duì)于主線圈35的主尺寸L是小的距離的局部區(qū)域)，輔助線圈51和53應(yīng)當(dāng)被安排在第一導(dǎo)體39的相對(duì)的兩側(cè)，以及輔助線圈55和57應(yīng)當(dāng)被安排在第二導(dǎo)體41的相對(duì)的兩側(cè)，而輔助線圈51，53，55，57的線圈軸59，61，63，65應(yīng)當(dāng)是在離主線圈35的各個(gè)導(dǎo)體39，41的、相對(duì)于所述主尺寸L較小的距離E。優(yōu)選地，在每個(gè)輔助線圈51，53，55，57的導(dǎo)體67，69之間的距離B相對(duì)于所述主尺寸L也較小。應(yīng)當(dāng)指出，在這方面，“在相反的兩側(cè)”的提法打算表示相應(yīng)的兩個(gè)輔助線圈51，53和55，57必須被安排在假想面的相對(duì)的兩側(cè)，該假想面通過主線圈35的各個(gè)導(dǎo)體39，41延伸并垂直于主線圈35延伸的假想面而取向。已發(fā)現(xiàn)，在圖2a和2b上顯示的實(shí)施例中，如果所述距離E小于1.5*B和大于0.5*B，就可得到輔助線圈51，53，55，57的足夠的降低局部靈敏度的效應(yīng)。為了得到輔助線圈51，53，55，57的足夠的降低局部靈敏度的效應(yīng)，在輔助線圈51，53，55，57的導(dǎo)體67，69之間的距離B應(yīng)當(dāng)小于0.25*L和大于0.06*L。在RF線圈系統(tǒng)17，17’被用作為表面線圈的實(shí)施例中，最佳范圍也可以規(guī)定為在輔助線圈51，53，55，57與RF線圈系統(tǒng)17，17’的皮膚接觸面之間的距離。圖2b示意地顯示RF線圈系統(tǒng)17，17’的皮膚接觸面75的位置，即，RF線圈系統(tǒng)17，17’在工作期間經(jīng)由其與病人的皮膚接觸的表面。如圖2b所示，距離D出現(xiàn)在接觸面75與其上有主線圈35的第一和第二導(dǎo)體39，41延伸的假想面77之間，以及距離H出現(xiàn)在接觸面75與其上有輔助線圈51，53，55，57延伸的假想面79之間。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果所述距離H處在0與3*D之間的范圍內(nèi)，則在輔助線圈51，53，55，57的導(dǎo)體67，69與主線圈35的導(dǎo)體39，41之間距離是足夠小，達(dá)到了輔助線圈51，53，55，57的足夠的降低局部靈敏度的效應(yīng)。優(yōu)選地，所述距離H大于距離D，即，輔助線圈51，53，55，57被安排在主線圈35的、遠(yuǎn)離皮膚接觸面75的一側(cè)。如果所述距離H處在D與1.5*D之間，則可得到局部區(qū)域47，49的最佳尺寸，對(duì)此可達(dá)到想要的降低靈敏度的效應(yīng)。應(yīng)當(dāng)指出，如圖2a和2b所示的實(shí)施例那樣，兩個(gè)相應(yīng)的輔助線圈51，53，55，57在共同的假想面延伸，但這并不是主要的。本發(fā)明還包括這樣的實(shí)施例，其中被分配給主線圈的導(dǎo)體的兩個(gè)輔助線圈被安排在所述導(dǎo)體的相對(duì)的兩側(cè)并在不同的假想面上，它們每個(gè)與皮膚接觸面75構(gòu)成銳角。
在圖2a和2b所示的實(shí)施例中，輔助線圈51，53和輔助線圈55，57是相對(duì)于主線圈35的各個(gè)導(dǎo)體39，41對(duì)稱地安排的。然而，應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明還包括輔助線圈51，53和輔助線圈55，57相對(duì)于各個(gè)導(dǎo)體39，41是非對(duì)稱地安排的實(shí)施例。本發(fā)明還包括例如輔助線圈51，53，55，57的線圈軸59，61，63，65離各個(gè)導(dǎo)體39，41以互相不同的距離而安排的實(shí)施例，以及其中輔助線圈51，53，55，57具有互相不同的形狀和/或尺寸的實(shí)施例。在輔助線圈51，53，55，57具有互相不同的形狀和/或尺寸的實(shí)施例中，輔助線圈優(yōu)選地具有基本上相等的表面面積，但這對(duì)于輔助線圈51，53，55，57的正確的功能不是主要的。
在圖2a和2b所示的實(shí)施例中，輔助線圈51，53和輔助線圈55，57在電反相模式下以蝴蝶式環(huán)形連接71，73而被串聯(lián)連接。應(yīng)當(dāng)指出，在輔助線圈51，53和輔助線圈55，57之間的所述連接并不是本發(fā)明的本質(zhì)特性，因此本發(fā)明還包括兩個(gè)輔助線圈51，53和兩個(gè)輔助線圈55，57每個(gè)構(gòu)成分開的無(wú)源電環(huán)路的實(shí)施例。在反相模式下串聯(lián)連接兩個(gè)輔助線圈51，53和兩個(gè)輔助線圈55，57的優(yōu)點(diǎn)在于，在兩個(gè)輔助線圈51，53中和在兩個(gè)輔助線圈55，57中的電流是相等的，這樣，在RF線圈系統(tǒng)17，17’的設(shè)計(jì)階段，輔助線圈51，53，55，57的磁場(chǎng)可以通過使輔助線圈51，53，55，57的尺寸和形狀最佳化而得以最佳化。本發(fā)明還可包括輔助線圈51，53，55，57藉助于不同于蝴蝶式環(huán)形連接71，73的連接在反相模式下被串聯(lián)連接的實(shí)施例。參照?qǐng)D2a，本發(fā)明例如包括這樣的實(shí)施例，其中第一和第二輔助線圈51，53的導(dǎo)體69一起構(gòu)成單個(gè)導(dǎo)體，它對(duì)于第一和第二輔助線圈51，53是公共的，以及其中第三和第四輔助線圈55，57的導(dǎo)體69一起構(gòu)成單個(gè)導(dǎo)體，它對(duì)于第三和第四輔助線圈55，57是公共的。
應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明還包括具有與圖2a和2b所示的RF線圈系統(tǒng)17，17’的線圈結(jié)構(gòu)不同的線圈結(jié)構(gòu)的RF線圈系統(tǒng)。例如，本發(fā)明還包括具有一個(gè)以上的主線圈的RF線圈系統(tǒng)。具體地，按照本發(fā)明的RF線圈系統(tǒng)可以配備有多個(gè)主線圈，這些主線圈被安排在互相橫向取向的面上，以便提高在檢查容積中生成RF磁場(chǎng)的效率和/或接收旋轉(zhuǎn)的RF磁場(chǎng)的靈敏度。在這樣的實(shí)施例中，平行于主磁場(chǎng)B0取向的每個(gè)主線圈的導(dǎo)體可以配備有分開的輔助線圈。還應(yīng)當(dāng)指出，為了是有效的，按照本發(fā)明的RF線圈系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)配備有至少一個(gè)導(dǎo)體，它是或要取向?yàn)橹饕叫杏谥鞔艌?chǎng)B0。然而，這樣的導(dǎo)體不需要是平行于主磁場(chǎng)B0延伸的直的導(dǎo)體，就像圖2a和2b所示的實(shí)施例中的第一和第二導(dǎo)體39，41那樣。導(dǎo)體例如可以是彎曲的導(dǎo)體，具有平行于主磁場(chǎng)B0為主的或占主要的取向。因此，在權(quán)利要求書中的表達(dá)方式“所述主線圈具有主要平行于主線圈軸而延伸的至少一個(gè)電導(dǎo)體”是按這里的意義來(lái)解譯的。因此，在權(quán)利要求書中的表達(dá)方式“主線圈具有環(huán)，包括主要平行于主線圈軸延伸的第一和第二電導(dǎo)體”是按同樣的意義來(lái)解譯的。
此前描述的、按照本發(fā)明的MRI系統(tǒng)是所謂的封閉圓柱型的系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明還包括其它類型的MRI系統(tǒng)。一個(gè)例子是所謂的開放型的MRI系統(tǒng)，其中主磁體系統(tǒng)和梯度磁體系統(tǒng)被安排在互相間隔開一個(gè)距離的兩個(gè)分開的外殼部分中，以及其中檢查容積是出現(xiàn)在所述兩個(gè)外殼部分之間的開放的體積。
此前描述的、按照本發(fā)明的RF線圈系統(tǒng)17，17’同時(shí)具有發(fā)送和接收功能。應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明還包括只具有接收功能的RF線圈系統(tǒng)和只具有發(fā)送功能的RF線圈系統(tǒng)。具體地，按照本發(fā)明的、作為平面線圈使用的RF線圈系統(tǒng)可以只具有接收功能，以便與處在相對(duì)于MRI系統(tǒng)的主磁體系統(tǒng)的固定位置上和只具有發(fā)送功能或組合的發(fā)送與接收功能的另一個(gè)RF線圈系統(tǒng)一起工作。
權(quán)利要求
1.一種在磁諧振成像(MRI)系統(tǒng)中使用的射頻(RF)線圈系統(tǒng)，包括至少一個(gè)電主線圈，用于把RF磁場(chǎng)發(fā)送到MRI系統(tǒng)的檢查容積和/或接收來(lái)自檢查容積的RF磁場(chǎng)，所述主線圈具有主線圈軸，主線圈軸在檢查容積中要被取向?yàn)榛旧掀叫杏贛RI系統(tǒng)的主磁場(chǎng)，所述主線圈具有主要平行于主線圈軸而延伸的至少一個(gè)電導(dǎo)體，其特征在于，RF線圈系統(tǒng)包括至少兩個(gè)電輔助線圈，它們被分配給主線圈的所述導(dǎo)體并被安排在主線圈的所述導(dǎo)體的相對(duì)的兩側(cè)，每個(gè)輔助線圈具有在離主線圈的所述導(dǎo)體的一個(gè)距離處基本上平行于主線圈軸而延伸的線圈軸，其中所述距離相對(duì)于主線圈的主尺寸是較小的。
2.如權(quán)利要求1中要求的RF線圈系統(tǒng)，其特征在于，主線圈具有包括主要平行于主線圈軸而延伸的第一和第二電導(dǎo)體的環(huán)，RF線圈系統(tǒng)具有被分配給所述第一導(dǎo)體并被安排在所述第一導(dǎo)體的相對(duì)側(cè)的第一和第二輔助線圈，以及被分配給所述第二導(dǎo)體并被安排在所述第二導(dǎo)體的相對(duì)側(cè)的第三和第四輔助線圈，每個(gè)輔助線圈的線圈軸線基本上平行于主線圈的軸線而延伸，并離主線圈的相應(yīng)導(dǎo)體有一定距離，該相應(yīng)的輔助線圈就是分配給該主線圈的，其中所述距離相對(duì)于所述主尺寸是較小的。
3.如權(quán)利要求1中要求的RF線圈系統(tǒng)，其特征在于，兩個(gè)輔助線圈以電反相模式串聯(lián)連接。
4.如權(quán)利要求1中要求的RF線圈系統(tǒng)，其特征在于，主線圈的導(dǎo)體基本上平行于主線圈軸而延伸，以及每個(gè)輔助線圈包括基本上平行于主線圈軸延伸的兩個(gè)導(dǎo)體，其中每個(gè)輔助線圈的線圈軸與主線圈的導(dǎo)體之間的距離大于0.5*B和小于1.5*B，B是各個(gè)輔助線圈的兩個(gè)導(dǎo)體之間的距離。
5.如權(quán)利要求2中要求的RF線圈系統(tǒng)，其特征在于，主線圈的第一和第二導(dǎo)體基本上平行于主線圈軸而延伸，以及每個(gè)輔助線圈包括基本上平行于主線圈軸延伸的兩個(gè)導(dǎo)體，其中每個(gè)輔助線圈的兩個(gè)導(dǎo)體之間的距離B大于0.06*L和小于0.25*L，L是主線圈的第一和第二導(dǎo)體之間的距離。
6.如權(quán)利要求2中要求的RF線圈系統(tǒng)，其特征在于，RF線圈系統(tǒng)包括皮膚接觸面，主線圈的第一和第二導(dǎo)體在離所述皮膚接觸面的距離D處的假想面上延伸，以及每個(gè)輔助線圈在離所述皮膚接觸面的距離H處的假想面上延伸，其中0＜H＜3*D。
7.如權(quán)利要求6中要求的RF線圈系統(tǒng)，其特征在于，D＜H＜1.5*D。
8.磁諧振成像(MRI)系統(tǒng)，包括一個(gè)檢查容積、一個(gè)用于在檢查容積中生成主磁場(chǎng)的主磁體系統(tǒng)、一個(gè)用于生成主磁場(chǎng)的梯度的梯度磁體系統(tǒng)、和一個(gè)用于把RF磁場(chǎng)發(fā)送到檢查容積和/或接收來(lái)自檢查容積的RF磁場(chǎng)的RF線圈系統(tǒng)，其特征在于，RF線圈系統(tǒng)是在前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)中要求的RF線圈系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及在磁諧振成像(MRI)系統(tǒng)中使用的射頻(RF)線圈系統(tǒng)(17，17’)。RF線圈系統(tǒng)包括至少一個(gè)主線圈(35)，用于把RF磁場(chǎng)(B
文檔編號(hào)G01R33/341GK1813200SQ200480017697
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2004年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月24日
發(fā)明者R·P·克萊霍斯特, J·B·M·瓦恩特杰斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司