專利名稱：用于磁共振成像系統(tǒng)的電感器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開(kāi)的主題大體上涉及射頻(RF)線圈，并且更具體地涉及用在RF線圈中的電感器。
背景技術(shù)：
磁共振成像(MRI)系統(tǒng)包括磁體，例如產(chǎn)生時(shí)間上不變的(即均勻以及靜態(tài)的) 主要或主磁場(chǎng)的超導(dǎo)磁體等。MRI數(shù)據(jù)采集通過(guò)使用磁梯度線圈在主磁場(chǎng)內(nèi)激發(fā)磁矩完成。例如，為了對(duì)感興趣區(qū)域成像，激勵(lì)磁梯度線圈以強(qiáng)加磁梯度到主要磁場(chǎng)。然后脈沖化發(fā)射射頻(RF)線圈以在MRI掃描儀的內(nèi)孔中形成RF磁場(chǎng)脈沖以選擇性地激發(fā)對(duì)應(yīng)于感興趣區(qū)域的體積以便使用接收RF線圈采集感興趣區(qū)域的MR圖像。在發(fā)射RF磁場(chǎng)脈沖期間，將接收RF線圈去耦合或失諧。使用去耦合電路實(shí)現(xiàn)接收線圈陣列的去耦合，該去耦合電路包括與電容器并聯(lián)連接的電感器。該電感器和電感器還可在相控陣列電路中串聯(lián)組合或者單獨(dú)使用作為DC線路中、T/R開(kāi)關(guān)中和/或多路復(fù)用板(MuxBorad)的RF電流的扼流圈(choke)。由這些電感器展現(xiàn)的磁場(chǎng)必須約束在它們的物理尺寸內(nèi)使得在電感器和電路中的其它部件之間沒(méi)有耦合發(fā)生。常規(guī)的RF線圈通常包括許多電感器，其典型地通過(guò)形成并聯(lián)的諧振槽路 (resonant tank circuit)與電容器諧振。通常，當(dāng)電容器的電抗大致上等于電感器的電抗時(shí)該槽路處于諧振中。在工作期間，利用具有相對(duì)好的磁場(chǎng)約束的電感器是可取的。然而，由于常規(guī)電感器的結(jié)構(gòu)，常規(guī)電感器可展現(xiàn)磁偶極輻射。例如，已知閉環(huán)是磁偶極的極好示例。分解為多極的該閉環(huán)只具有對(duì)應(yīng)于該磁偶極的第一項(xiàng)，不同于零。通過(guò)沿著軸線重復(fù)環(huán)的幾何結(jié)構(gòu)， 形成具有增加的偶極矩并且與匝數(shù)成比例的螺旋。常規(guī)的約束該類型的電感器的方法是使端部匯合，從而形成環(huán)面形電感器。然而，常規(guī)的環(huán)面形電感器不完全約束磁場(chǎng)。相反，在工作中，常規(guī)的環(huán)面形電感器具有小的但重要的磁偶極輻射分量，其由在環(huán)面表面周圍包繞單個(gè)導(dǎo)體的傾斜引起。該傾斜形成某種磁偶極輻射，其可影響常規(guī)環(huán)面形電感器到相鄰部件的耦合。

實(shí)用新型內(nèi)容根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供電感器。該電感器包括具有第一端和第二端的電導(dǎo)體，該電導(dǎo)體形成雙紐線的形狀。根據(jù)另一實(shí)施例，提供射頻(RF)線圈。該RF線圈包括電容器和耦合于該電容器的電感器。該電感器包括具有第一端和第二端的電導(dǎo)體，該電導(dǎo)體形成雙紐線的形狀。根據(jù)又一實(shí)施例，提供MRI系統(tǒng)。該MRI系統(tǒng)包括RF線圈。RF線圈包括電容器和耦合于該電容器的電感器。該電感器包括具有第一端和第二端的電導(dǎo)體，該電導(dǎo)體形成雙紐線的形狀。
圖1是根據(jù)各種實(shí)施例形成的示例性槽路的簡(jiǎn)化示意圖。圖2是根據(jù)各種實(shí)施例形成的示例性電感器組件的頂透視圖。圖3是圖2所示的示例性電感器組件的側(cè)視圖。圖4是圖2所示的示例性電感器組件的頂視圖。圖5是圖2-4所示的示例性電感器的一部分的側(cè)視圖。圖6是示例性醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的示圖，其可以與根據(jù)各種實(shí)施例形成的示例性電感器組件一起利用。圖7是圖6所示的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的示意框圖。
具體實(shí)施方式
前述的實(shí)用新型內(nèi)容部分以及某些實(shí)施例的下列詳細(xì)說(shuō)明，在結(jié)合附圖閱讀時(shí)將更好地理解。就附圖圖示各種實(shí)施例的功能塊的圖來(lái)說(shuō)，功能塊不一定是指示硬件電路之間的劃分。因此，例如，功能塊(例如，處理器、控制器或存儲(chǔ)器)中一個(gè)或多個(gè)可在單件硬件(例如，通用信號(hào)處理器或隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、硬盤等等)或多件硬件中實(shí)現(xiàn)。類似地，程序可是獨(dú)立程序，可在操作系統(tǒng)中包含為子例程，可是安裝的軟件包中的功能等。應(yīng)當(dāng)理解各種實(shí)施例不限于附圖中所示的設(shè)置和工具。如本文使用的，以單數(shù)列舉的并且具有單詞“一”在前的元件或步驟應(yīng)該理解成不排除復(fù)數(shù)個(gè)所述元件或步驟，除非明確地規(guī)定這種排除。此外，對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”的提及不意在解釋為排除也包含列舉的特征的另外實(shí)施例的存在。此外，除非對(duì)相反情況的明確記載，“包括”或“具有”具有特定性質(zhì)的元件或多個(gè)元件的實(shí)施例可包括不具有該性質(zhì)的另外元件。本文描述的各種實(shí)施例提供可被利用以形成具有電容器的諧振電路的電感器組件。該諧振電路可在射頻(RF)線圈中利用。通過(guò)實(shí)踐至少一個(gè)實(shí)施例，本文描述的電感器組件可在安裝到MRI系統(tǒng)中之前調(diào)諧，從而減少與安裝和調(diào)諧相關(guān)的時(shí)間和人力成本。各種電感器組件可連同以不同頻率工作、從而具有不同的波長(zhǎng)的不同類型的磁共振線圈(例如表面線圈)實(shí)現(xiàn)。圖1是示例性槽路10的示意圖，該槽路10形成示例性RF線圈12的一部分。本文使用的槽路是諧振或調(diào)諧電路，其包括電容器14和電感器16。在本文中槽路10還可稱為并聯(lián)諧振槽。在工作中，當(dāng)由源18代表的電流被傳送通過(guò)槽路10時(shí)，電流能夠在電容器 14和電感器16之間以槽路10的諧振頻率f交替。在工作中，當(dāng)電容器14的電抗大致上等于電感器16的電抗時(shí)，槽路10處在諧振中。因此，基于期望的系統(tǒng)共振頻率f選擇電容器 14和電感器16的值。更具體地，因?yàn)楦锌?inductive reactance)隨系統(tǒng)頻率f的增加而增加，并且容抗隨系統(tǒng)頻率f的增加而減小，存在其中容抗大致上等于感抗時(shí)的頻率。在示例性實(shí)施例中，電感器16的感抗&可根據(jù)以下確定Xl = 2 π f0L ；方程式 1其中f是系統(tǒng)頻率；并且L是電感器16的電感值。[0023]電容器14的容抗Xc可根據(jù)以下確定Xc = ^T方程式 21本=&方程式3其中f是系統(tǒng)頻率；并且C是電容器14的電容值。在示例性實(shí)施例中，如果槽路10形成RF線圈12的一部分，那么系統(tǒng)頻率基于在利用RF線圈12的系統(tǒng)的工作頻率預(yù)先確定。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，RF線圈12配置成與 MRI成像系統(tǒng)一起利用。因此，基于該MRI成像系統(tǒng)的系統(tǒng)頻率f確定槽路10的諧振頻率。 因?yàn)槔珉娙萜?4等電容器例如形成RF線圈12的一部分并且用來(lái)調(diào)諧RF線圈，電容器 14的電容值典型地預(yù)先確定并且保持不變。因此，由于系統(tǒng)頻率f和電容器14的值通常已知并且固定，具有使槽路10能夠以系統(tǒng)頻率f諧振的電感值的例如電感器16等電感器與電容器14并聯(lián)耦合。更具體地，如果已知系統(tǒng)頻率f，并且已知選擇與電感器組件一同使用的電容器的電容值，電感器的值可根據(jù)以下確定 ‘ = ^ 方程式 4例如，假設(shè)確定系統(tǒng)共振頻率f為128兆赫茲(MHz)。此外，例如假設(shè)選擇為與該系統(tǒng)一同使用的電容器14的電容值是10皮法拉(pF)，那么根據(jù)以下確定電感器16的所得電感1 二 (2冗*128*1061)2 *(10*10-12)方程式 5圖2是示例性電感器組件30的透視圖，該電感器組件30可與圖1所示的根據(jù)各種實(shí)施例的槽路10—同使用。圖3是圖2所示的示例性電感器組件30的側(cè)視圖。圖4是圖2所示的示例性電感器組件30的頂視圖。如圖2所示，關(guān)于X軸、Y軸和Z軸圖示電感器組件30。在示例性實(shí)施例中，X軸和Y軸沿著與形成彎曲電導(dǎo)體部分的點(diǎn)的軌跡相交的平面展開(kāi)，該彎曲電導(dǎo)體部分在該實(shí)施例中為數(shù)字8形狀的曲線。此外，Z軸垂直于X軸和 Y軸。因此，電感器組件30包括具有第一端42和相對(duì)的第二端44的電導(dǎo)體40。在制造期間，導(dǎo)體40形成為雙紐線形電感器。如本文使用的雙紐線形指的是包括多個(gè)數(shù)字8的或⑴形狀的曲線的導(dǎo)體。因此，電感器組件30包括多個(gè)匝46，其每個(gè)具有大致上數(shù)字8的形狀。匝46的數(shù)量基于選擇的電感器組件30的期望電感值確定。例如，電感器組件30包括N個(gè)產(chǎn)生或限定預(yù)定自感的匝46。為了增加自感，電感器組件30包括更多的匝46。為了減少自感，電感器組件30包括更少的匝46。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到增加或減少匝46的數(shù)量，增加或減少導(dǎo)體40的總長(zhǎng)度，從而改變電感器組件30的自感值。如圖2所示，導(dǎo)體40包括N個(gè)匝46，其中每個(gè)匝46跨越大約360度。因此，導(dǎo)體 40具有大約N*360度的總長(zhǎng)度。在示例性實(shí)施例中，第一端42和相對(duì)的第二端44每個(gè)都耦合到電容器，例如圖1所示的電容器14。[0036]參照?qǐng)D4，電感器組件30具有延伸通過(guò)其的開(kāi)口 50。該開(kāi)口 50沿著Z軸形成。該開(kāi)口 50具有直徑52。在示例性實(shí)施例中，直徑52大致上類似于示例性RF電纜56的外部直徑M。因此，在該實(shí)施例中，RF電纜56配置成插過(guò)開(kāi)口 50使得電感器組件30大致上外切RF電纜56。圖5是圖2-4所示的電感器組件30的單個(gè)匝46的側(cè)視圖。在該示例性實(shí)施例中，匝46形成如數(shù)字8以包括第一瓣62和第二瓣64。第一瓣62中的磁通量70定向?yàn)榕c第二瓣64中的磁通量72相反的方向。因此，由導(dǎo)體40的傾斜產(chǎn)生的額外磁偶極輻射大致上被抵償?shù)?。在一個(gè)實(shí)施例中，磁通量70從頁(yè)面向上延伸并且磁通量72示為向下延伸進(jìn)入圖5的頁(yè)面。每個(gè)匝46包括由兩個(gè)固定點(diǎn)66和68 (例如稱為焦點(diǎn))形成的軌跡60。在該示例性實(shí)施例中，雙扭線是由兩個(gè)已知為焦點(diǎn)的給定點(diǎn)F1 (66)和F2(68)(彼此距離2a)限定為點(diǎn)P的軌跡使得PF1 -PF2 = a2的平面曲線。因此，每個(gè)匝46在軌跡60上是重疊的并且具有類似于數(shù)字8和/或符號(hào)⑴的形狀。雙扭線可用雙曲線(hyperbola)的逆變換形成， 具有以雙曲線的中心(例如在軌跡60)為中心的反轉(zhuǎn)圓環(huán)。如上文所討論的，形成具有大致上0的總磁矩的電感器同時(shí)保持特定自感是可取的。例如，在磁共振成像(MRI)系統(tǒng)中，類似電感器和電容器的電抗部件的RF耦合特性用來(lái)建造相控陣列線圈。因此，利用對(duì) RF輻射大致上“不可見(jiàn)”的電感器是可取的。如本文使用的RF不可見(jiàn)性可表示例如電感器組件30的電感器具有相對(duì)約束的磁場(chǎng)模式(magnetic field pattern) 0例如，常規(guī)閉合輪廓天線的接收和發(fā)射特性可分別通過(guò)磁場(chǎng)和電場(chǎng)的磁和電多極膨脹來(lái)描述。因此發(fā)射和接收天線必須具有非常高的電矩和磁矩。從而，為了制造例如電感器組件30的“不可見(jiàn)”的電感器，第一位考慮將磁偶極輻射最小化，第二位將四級(jí)輻射 (quadrupole radiation) Mzj、^^，··。因此，在示例性實(shí)施例中，電感器組件30的磁偶極限定為
權(quán)利要求1.一種電感器(16)，其特征在于，所述電感器包括具有第一端G2)和相對(duì)的第二端G4)的電導(dǎo)體00)；以及多個(gè)匝(46)，每個(gè)匝具有第一瓣(6 和第二瓣(64)，所述電導(dǎo)體形成為雙紐線的形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的電感器(16)，其特征在于，所述電感器進(jìn)一步包括延伸通過(guò)所述電感器的開(kāi)口(50)，所述開(kāi)口的大小能通過(guò)其中收納RF電纜(56)。
3.如權(quán)利要求1所述的電感器(16)，其特征在于，所述第一和第二端(42，44)配置成電耦合到電容器(14)。
4.如權(quán)利要求1所述的電感器(16)，其特征在于，所述第一瓣(62)的磁通量定向在第一方向，所述第二瓣(64)中的磁通量定向在相反的第二方向。
5.如權(quán)利要求1所述的電感器(16)，其特征在于，在所述第一瓣(62)中產(chǎn)生的磁通量大致上與在所述第二瓣(64)中產(chǎn)生的磁通量相同，使得在所述第一瓣中的磁通量大致上抵消所述第二瓣中的磁通量。
6.如權(quán)利要求1所述的電感器(16)，其特征在于，所述第一瓣(62)與所述第二瓣(64) 對(duì)稱。
7.如權(quán)利要求1所述的電感器(16)，其特征在于，所述電感器包括N個(gè)數(shù)字8的匝 (46)，匝的數(shù)量取決于預(yù)定的電感值。
8.一種射頻(RF)線圈(12)，其特征在于，所述射頻線圈包括 電容器(14)；以及耦合到所述電容器的電感器(16)，所述電感器組件(30)包括具有第一端G2)和相對(duì)的第二端G4)的電導(dǎo)體00)；以及多個(gè)匝(46)，每個(gè)匝具有第一瓣(6 和第二瓣(64)，所述電導(dǎo)體形成為雙紐線的形狀。
9.如權(quán)利要8所述RF線圈(12)，其特征在于，所述電感器(16)進(jìn)一步包括延伸通過(guò)其中的開(kāi)口(50)，所述開(kāi)口的大小能夠收納通過(guò)其中的RF電纜(56)。
10.如權(quán)利要求8所述的RF線圈(12)，其特征在于，所述第一和第二端(42，44)配置成與所述電容器(14)并聯(lián)電耦合。
專利摘要本實(shí)用新型名稱為用于磁共振成像系統(tǒng)的電感器組件。電感器組件(30)包括具有第一端(42)和相對(duì)的第二端(44)的電導(dǎo)體(40)，以及多個(gè)匝(46)，每個(gè)匝具有第一瓣(62)和第二瓣(64)，該電導(dǎo)體形成為雙紐線的形狀。本文還描述了包括雙紐線形電感器(16)的射頻(RF)線圈(12)以及包括該雙紐線形電感器的磁共振成像(MRI)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01R33/36GK202217565SQ20112008007
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者A·真斯科夫, F·羅布, V·塔拉奇拉 申請(qǐng)人:通用電氣公司