專利名稱：Rf屏蔽mri掃描室的解諧的制作方法
RF屏蔽MRI掃描室的解諧
本發(fā)明涉及一種磁共振(MR)成像的系統(tǒng)和方法。另外，本發(fā)明 涉及一種材料的用途和計算機程序。
在現(xiàn)有技術中已經多年熟知具有圓柱狀磁體的MR成像系統(tǒng)。而 且具有開放式磁體系統(tǒng)的MR成像系統(tǒng)已經使用了一段時間。但是， 該開放式系統(tǒng)通常以例如0.2特斯拉的低磁場工作。這種低場系統(tǒng)的 MR頻率通常為8.2MHz。
為提高圖像質量，現(xiàn)在提出了采用較高磁場(l特斯拉)的開放式 系統(tǒng)。這種情況下，MR頻率大概為42.3MHz。在US6，825，611B2中描 述了包括這種開放式磁體系統(tǒng)的MR成像裝置。這種開放式磁體系統(tǒng) 由兩個不同的部分(上部分和下部分)組成。待檢查對象(患者)設 置在那些部分之間。
由于開放式磁體系統(tǒng)的設計，差不多自由地將由系統(tǒng)RF發(fā)射器發(fā) 射以激發(fā)質子自旋的磁場能量輻照至周圍空間。為此，以及為了接收 信號時屏蔽外部信號，將開放式磁體系統(tǒng)置于法拉第筒(RF筒)內。 但是，如果RF筒尺寸不合適，則將引起RF共振，而RF發(fā)射器將產 生RF筒內的駐波。例如在1特斯拉-MR系統(tǒng)中，質子-MR頻率大約 為42.3MHz，空氣中的半波長大約為3.5m。對于RF具有"反射"壁 的筒尺寸可產生駐波。
這些RF駐波將影響室內其它人(操作員、患者親屬等等)。這些 人將接收不受歡迎的RF能量負荷。而且成像體積內RF場的正交性降 低造成圖像質量下降。此外，正交性下降將產生更為線性極化的RF磁 場，對于給定的自旋激發(fā)其將對患者產生比完全圓形極化場更大的特 定吸收率(SAR)。
當前的慣例是通過限制性很強的安裝條件防止駐波，例如限制室內 磁體系統(tǒng)的位置，對固定高度應用導電假平頂，或者限制RF筒尺寸(寬 度和長度)。但是，改變RF筒尺寸并不實用。
在US6，825，6UB2中建議在所有壁、底板和頂的內側應用泡沫層， 該泡沫用作吸收體材料。但是，已經發(fā)現(xiàn)采用吸收體材料對圖像質量
具有負面作用。
本發(fā)明的目標在于提供一種允許以非常廉價和簡單的方法防止駐 波的技術。
通過根據本發(fā)明的MR成像系統(tǒng)實現(xiàn)該目標。該系統(tǒng)包括具有開 放式磁體系統(tǒng)的MR成像裝置，其中MR成像裝置的運行產生具有MR 頻率的磁共振場。該系統(tǒng)還包括配置來包圍MR成像裝置的RF筒，其 中RF筒的壁至少部分具有覆蓋物，所述覆蓋物適合于減小覆蓋物內 MR頻率的波長。
還通過MR成像方法實現(xiàn)本發(fā)明的目標，其中MR成像裝置用于 產生MR圖像，所述MR成像裝置包括開放式磁體系統(tǒng)，其中MR成 像裝置的運行產生具有MR頻率的磁共振場，其中RF筒用于屏蔽目 的，所述RF筒配置來包圍MR成像裝置，其中RF筒的壁至少部分具 有覆蓋物，所述覆蓋物適合于減小覆蓋物內MR頻率的波長。
本發(fā)明的核心思想為以避免駐波的方法改變至少一個RF筒尺寸 的有效長度(以RF波長的數量表示)。根據本發(fā)明，通過在RF筒至 少部分壁內側上提供覆蓋物來實現(xiàn)這一點。所述覆蓋物包括至少一種 材料，在其中MR頻率的波長遠比在空氣中短。
該新方法提供了一種廉價且筒單的方案。通過采用廉價的覆蓋物材 料和相當簡單的設計，可通過"延長"或"增寬"RF筒實現(xiàn)"波延遲，，。 因為可有效避免駐波，所以可盡量降低操作員等的RF能量照射。另 外，圖像質量提高，而不需要不必要地增加患者的SAR。沒有發(fā)現(xiàn)對 圖像質量的負面影響。另一個優(yōu)點在于，例如當安裝或移動輔助設備 時或者當操作人員在RF筒中移動時，MR成像對RF筒幾何形狀的變 化非常不靈敏。
借助本發(fā)明，可以以下述方法"解諧"每個已有的RF筒，即將其 結合開放式MR成像系統(tǒng)來使用。例如，當以具有不同RF特性的新型 MR成像系統(tǒng)代替先前的MR成像系統(tǒng)時，本發(fā)明可用于現(xiàn)有的RF 筒。因此可以避免必須建造新RF筒。
應當理解，可對底板或者頂部提供覆蓋物。但是，為壁提供覆蓋物 通常為最廉價的方法。
基于從屬權利要求所限定的下述實施例，可進一步詳述本發(fā)明的這
些及其它方面。
根據本發(fā)明優(yōu)選的實施例，覆蓋物包括一種或多種高介電常數Sr 和/或高磁導率^的材料。換言之，在所使用材料中MR頻率的波長遠 比在空氣中小。原則上可通過改變介電常數或者磁導率或者兩者同時 改變來實現(xiàn)這一點。換言之，使用一種"延遲材料，，，即&和^與空 氣不同的材料。通過兩種方案(&/^)可達到相同的效果。
由于經濟原因，不經常使用磁導率高的覆蓋物材料。例如，可使用 大塊鐵或者放入泡沫等中的小顆粒鐵。
下文將更詳細描述使用介電常數高的覆蓋物材料。
根據本發(fā)明另一個實施例，覆蓋物包括一種或多種介電常數"在從 大約2到大約81范圍內的材料。由于波長隨Sr的平方根變化，可根據 實用原因設置下限。如果采用^更小的材料，將需要極厚的覆蓋物， 其將負面影響RF筒內可利用的自由空間。因為其中一種最便宜材料
(水)的Sr大約為80 (在18。C下接近于80.1 )并且Sr高于該值的任何 其它材料和水比較起來都非常昂貴，所以Sr的合理上限為81。
優(yōu)選用于覆蓋物的其它廉價材料為(括號內為Sr值)丙三醇
(42.5)、甲醇(32.6)、濕土 (29)、干木材(2-3)、玻璃(6陽8) 和幾種塑料或泡沫。
根據材料不同，必須確定覆蓋物的厚度從而可充分"延長"或者"增 寬"RF筒(RF筒"解諧")。
根據本發(fā)明另一個實施例，覆蓋物包括層疊的水瓶板條箱。在該實 施例中，僅僅使用數個水瓶板條箱。優(yōu)選將其放在RF筒的一個壁上。 空氣和水的混合物形成覆蓋物，其將引起RF波之間的破壞性干涉。
根據本發(fā)明另 一個實施例，覆蓋物不僅包括均勻材料的單獨部分， 而且包括至少兩個從RF筒內側向RF筒壁連續(xù)設置的部分，其中遠離 壁的部分的介電常數Sr或者磁導率^小于壁附近部分的介電常數&或 者磁導率)Llr。在該"多層"方案中根據RF波的反射采用不同材料。該
方法的目標在于減少RF能量在空氣/覆蓋物界面上的反射。典型的實 施例包括堆疊有多層材料的壁，這里與壁最接近的材料介電常數最 高。換言之，防止了 RF波在第一邊界上的大量反射。
覆蓋物的設計和覆蓋物的定位是復雜的優(yōu)化問題，根據本發(fā)明以仿 真程序解決此問題。因此，還通過優(yōu)化MR成像系統(tǒng)的計算機程序實現(xiàn)本發(fā)明的目標，所述系統(tǒng)包括具有開放式磁體系統(tǒng)的MR成像裝置， 其中MR成像裝置的運行產生具有MR頻率的磁共振場，所述系統(tǒng)還 包括配置來包圍MR成像裝置的RF筒，其中RF筒的壁至少部分具有 覆蓋物，所述覆蓋物適合于減小覆蓋物內MR頻率的波長，包括計算 機程序指令，當在計算機上運行該計算機程序時，用來優(yōu)化覆蓋物的 設計和/或位置。
可基于根據本發(fā)明的計算機程序指令實現(xiàn)根據本發(fā)明的必要技術 效果?？蓪⑦@樣的計算機程序存儲在栽體例如CD-ROM上，或者可通 過因特網或者另一個計算機網絡獲得。在執(zhí)行之前，通過例如借助 CD-ROM播放器從栽體或者從因特網讀取計算機程序，將計算機程序 載入到計算機，并將其存儲在計算機存儲器中。計算機中包括中央處 理器單元(CPU)、總線系統(tǒng)、存儲器裝置例如RAM或者ROM等等、 存儲裝置例如軟盤或者硬盤單元等等、以及輸入/輸出單元?？商鎿Q地， 例如可采用一個或多個集成電路在硬件中實施本發(fā)明的方法。
下文將通過示例并參考下面的實施例和附圖詳細描述本發(fā)明的這 些和其它方面；其中


圖1示出了 MR程序系統(tǒng)的示意圖(透視圖)，
圖2示出了描述RF筒"禁用面積，，的示意圖，
圖3示出了具有覆蓋物的RF筒的示意圖(頂視圖)，
圖4示出了具有另一個覆蓋物的RF筒的示意圖(頂視圖)。
圖1示出了 MR成像系統(tǒng)1，其包括MR成像裝置2和包圍MR成 像裝置2的RF筒3。 MR成像裝置2包括開放式磁體系統(tǒng)，其在1特 斯拉下工作并且其MR頻率大約為42MHz。在多數情況下根據本地條 件來預先確定RF筒3的高度(H)、寬度(W)和長度(L)。典型 的尺寸為5x5x3米。這樣的尺寸在42MHz工作頻率的情況下在RF筒 3內引起RF駐波。
圖2中示出的示圖描述了不允許用于RF筒的"禁用面積"4。圖2 中的示圖僅僅用作描述目的。可以看出，可允許4x4米的RF筒以及 6x6米的RF筒。但是不允許5x5米的RF筒。
在所描述的實施例中，RF筒3示出了這種5x5米的設計，參見圖
3。借助本發(fā)明，可將RF筒3用于上述MR成像裝置2，其包括磁體7 和患者架8。為此，覆蓋物5僅僅可應用至RF筒3的其中一個壁6。 覆蓋物5適合于減小覆蓋物內MR頻率的波長。為此，將多個容器9 置于壁6前面，構成第二個"內壁"。容器9充滿純水。容器9的厚 度T大約為20cm?？紤]到水的Sr(80)，該20cm的容器9和大約 20 11*々80= 179cm的空氣具有相同的效果。換言之，RF筒3的"有效 長度"Left.(以RF波長表示)已經改變。沒有駐波產生。如果將玻璃 缸用作容器9，則可實現(xiàn)非常有裝飾性的效果。
在另一種設置中，可采用"多層"方案，參見圖4。再一次，使用 包含水的容器9來提供第一 "內壁"。另外，僅僅在第一 "內壁"前 提供第二覆蓋物IO。該第二覆蓋物再次由多個容器11制成。容器ll 的厚度大約為15cm。該第二容器11包括Sr介于水(80)和空氣(1) 之間的材料。例如第二容器ll包括濕土 (29)?？商鎿Q地，第二覆蓋 物10由15cm厚的玻璃(6-8)制成。在極為簡單的實施例中，第二覆 蓋物10由層疊的水瓶板條箱制成，而水和空氣的混合物用作具有中間 ^的"材料"。
覆蓋物5、 IO不必到達RF筒3的頂部。在許多情況下，不必完全 覆蓋壁6。某些情況下，甚至覆蓋RF筒3的角，即覆蓋兩個壁的小部 分就足夠了。如果例如僅僅一半的壁面積被覆蓋有20cm厚(對于 42MHz而言大概對應于RF波長的1/4)的充水容器，則壁的覆蓋部分 上的RF波和未覆蓋部分上的RF波之間產生破壞性干涉。因為這些干 涉而不形成駐波。
除了在RF筒3真實壁6前面建造"內壁"5、 10，還可能將覆蓋 物直接施加至RF筒壁6。如果，例如將泡沫用作覆蓋材料，則可將泡 沫例如噴濺在壁6上以形成(例如20cm)的覆蓋層。
本領域技術人員將清楚本發(fā)明不限于上述示例性實施例的細節(jié)，本 發(fā)明可體現(xiàn)為不偏離本發(fā)明實質或者必要屬性的其它特殊形式，因此 在各種意義上認為本發(fā)明為示例性而非限制性，由附加的權利要求而 非上述說明來表示本發(fā)明的范圍，而且期望所有屬于權利要求等價物 意義和范圍內的變化都包括在其中。另外，明顯的是詞語"包括"不 排除其它元件或者步驟，詞語"一，，不排除多個，以及單個元件例如 計算機系統(tǒng)或者另一個單元可完成在權利要求書中描述的多個裝置的
功能。權利要求書中的任何參考標記不應解釋來限制所涉及的權利要 求。
1 MR成像系統(tǒng)
2 MR成像裝置
3 RF筒
4 "禁用區(qū)"
5 覆蓋物
6 壁
7 開》t式;茲體
8 患者架 9容器
10 覆蓋物
11 容器
權利要求
1.一種磁共振(MR)成像系統(tǒng)(1)，包括-具有開放式磁體系統(tǒng)(7)的MR成像裝置(2)，其中MR成像裝置(2)的運行產生具有MR頻率的磁共振場，-配置來包圍MR成像裝置(2)的RF筒(3)，其中RF筒(3)的壁(6)至少部分具有覆蓋物(5，10)，所述覆蓋物(5，10)適合于減小覆蓋物(5，10)內MR頻率的波長。
2. 根據權利要求1的MR成像系統(tǒng)(1 )，其中覆蓋物(5， 10) 包括多種具有高介電常數~和/或高磁導率j^的材料。
3. 根據權利要求l的MR成像系統(tǒng)(1)，其中覆蓋物(5， 10) 包括多種介電常數er在從大約2到大約81范圍內的材料。
4. 根據權利要求l的MR成像系統(tǒng)(1)，其中覆蓋物(5， 10) 包括水。。
5. 根據權利要求1的MR成像系統(tǒng)(1 ),其中覆蓋物(5， 10) 包括層疊的水瓶板條箱。
6. 根據權利要求l的MR成像系統(tǒng)(l)，其中覆蓋物包括至少 兩個從RF筒(3)內側向RF筒壁(6)連續(xù)設置的部分(5， 10)， 其中遠離壁(6)的部分(10)的介電常數Sr或者磁導率^小于壁(6) 附近部分(5)的介電常數Sr或者磁導率^。
7. —種磁共振(MR)成像方法，其中MR成像裝置(2)用于產生MR圖像，所述MR成像裝置(2) 包括開放式磁體系統(tǒng)(7)，其中MR成像裝置(2)的運行產生具有MR頻率的磁共振場，其中RF筒(3)用于屏蔽目的，所述RF筒(3)配置來包圍MR 成像裝置(2)，以及其中RF筒(3)的壁(6)至少部分具有覆蓋物(5， 10)，所述 覆蓋物(5， 10)適合于減小覆蓋物(5， 10)內MR頻率的波長。
8. —種具有高介電常數Sr和/或高磁導率^材料的用途，其用作至少部分覆蓋RF筒(3)的壁(6)的覆蓋材料，所述RF筒(3)配 置來包圍具有開放式磁體系統(tǒng)(7)的MR成像裝置(2)。
9. 一種優(yōu)化磁共振(MR)成像系統(tǒng)(1)的計算機程序，所述 系統(tǒng)(1)包括具有開放式磁體系統(tǒng)(7)的MR成像裝置(2)，其中MR成像裝置(2)的運行產生具有MR頻率的磁共振場，所述系統(tǒng)(l ) 還包括配置來包圍MR成像裝置(2)的RF筒(3)，其中RF筒(3) 的壁(6)至少部分具有覆蓋物(5， 10)，所述覆蓋物(5, 10)適合 于減小覆蓋物(5， 10)內MR頻率的波長，包括計算機程序指令， 當在計算機上運行該計算機程序時，用來優(yōu)化覆蓋物(5， 10)的設計 和/或位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁共振(MR)成像的系統(tǒng)和方法。另外，本發(fā)明涉及一種材料的用途和計算機程序。為了能夠以非常廉價和簡單的方法提供一種防止MR成像系統(tǒng)(1)的RF筒(3)中駐波的技術，提出了一種MR成像系統(tǒng)(1)，其包括具有開放式磁體系統(tǒng)(7)的MR成像裝置(2)，其中MR成像裝置(2)的運行產生具有MR頻率的磁共振場，并且其還包括配置來包圍MR成像裝置(2)的RF筒(3)，其中RF筒(3)的壁(6)至少部分具有覆蓋物(5，10)，所述覆蓋物(5，10)適合于減小覆蓋物(5，10)內MR頻率的波長。
文檔編號G01R33/38GK101171525SQ200680015899
公開日2008年4月30日 申請日期2006年4月28日 優(yōu)先權日2005年5月9日
發(fā)明者C·L·G·哈姆, M·L·A·夫林滕, M·富德勒 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司