专利名称：Rf屏蔽mri扫描室的解谐的制作方法
RF屏蔽MRI扫描室的解谐
本发明涉及一种磁共振(MR)成像的系统和方法。另外，本发明 涉及一种材料的用途和计算机程序。
在现有技术中已经多年熟知具有圓柱状磁体的MR成像系统。而 且具有开放式磁体系统的MR成像系统已经使用了一段时间。但是， 该开放式系统通常以例如0.2特斯拉的低磁场工作。这种低场系统的 MR频率通常为8.2MHz。
为提高图像质量，现在提出了采用较高磁场(l特斯拉)的开放式 系统。这种情况下，MR频率大概为42.3MHz。在US6，825，611B2中描 述了包括这种开放式磁体系统的MR成像装置。这种开放式磁体系统 由两个不同的部分(上部分和下部分)组成。待检查对象(患者)设 置在那些部分之间。
由于开放式磁体系统的设计，差不多自由地将由系统RF发射器发 射以激发质子自旋的磁场能量辐照至周围空间。为此，以及为了接收 信号时屏蔽外部信号，将开放式磁体系统置于法拉第筒(RF筒)内。 但是，如果RF筒尺寸不合适，则将引起RF共振，而RF发射器将产 生RF筒内的驻波。例如在1特斯拉-MR系统中，质子-MR频率大约 为42.3MHz，空气中的半波长大约为3.5m。对于RF具有"反射"壁 的筒尺寸可产生驻波。
这些RF驻波将影响室内其它人(操作员、患者亲属等等)。这些 人将接收不受欢迎的RF能量负荷。而且成像体积内RF场的正交性降 低造成图像质量下降。此外，正交性下降将产生更为线性极化的RF磁 场，对于给定的自旋激发其将对患者产生比完全圓形极化场更大的特 定吸收率(SAR)。
当前的惯例是通过限制性很强的安装条件防止驻波，例如限制室内 磁体系统的位置，对固定高度应用导电假平顶，或者限制RF筒尺寸(宽 度和长度)。但是，改变RF筒尺寸并不实用。
在US6，825，6UB2中建议在所有壁、底板和顶的内侧应用泡沫层， 该泡沫用作吸收体材料。但是，已经发现采用吸收体材料对图像质量
具有负面作用。
本发明的目标在于提供一种允许以非常廉价和简单的方法防止驻 波的技术。
通过根据本发明的MR成像系统实现该目标。该系统包括具有开 放式磁体系统的MR成像装置，其中MR成像装置的运行产生具有MR 频率的磁共振场。该系统还包括配置来包围MR成像装置的RF筒，其 中RF筒的壁至少部分具有覆盖物，所述覆盖物适合于减小覆盖物内 MR频率的波长。
还通过MR成像方法实现本发明的目标，其中MR成像装置用于 产生MR图像，所述MR成像装置包括开放式磁体系统，其中MR成 像装置的运行产生具有MR频率的磁共振场，其中RF筒用于屏蔽目 的，所述RF筒配置来包围MR成像装置，其中RF筒的壁至少部分具 有覆盖物，所述覆盖物适合于减小覆盖物内MR频率的波长。
本发明的核心思想为以避免驻波的方法改变至少一个RF筒尺寸 的有效长度(以RF波长的数量表示)。根据本发明，通过在RF筒至 少部分壁内侧上提供覆盖物来实现这一点。所述覆盖物包括至少一种 材料，在其中MR频率的波长远比在空气中短。
该新方法提供了一种廉价且筒单的方案。通过采用廉价的覆盖物材 料和相当简单的设计，可通过"延长"或"增宽"RF筒实现"波延迟，，。 因为可有效避免驻波，所以可尽量降低操作员等的RF能量照射。另 外，图像质量提高，而不需要不必要地增加患者的SAR。没有发现对 图像质量的负面影响。另一个优点在于，例如当安装或移动辅助设备 时或者当操作人员在RF筒中移动时，MR成像对RF筒几何形状的变 化非常不灵敏。
借助本发明，可以以下述方法"解谐"每个已有的RF筒，即将其 结合开放式MR成像系统来使用。例如，当以具有不同RF特性的新型 MR成像系统代替先前的MR成像系统时，本发明可用于现有的RF 筒。因此可以避免必须建造新RF筒。
应当理解，可对底板或者顶部提供覆盖物。但是，为壁提供覆盖物 通常为最廉价的方法。
基于从属权利要求所限定的下述实施例，可进一步详述本发明的这
些及其它方面。
根据本发明优选的实施例，覆盖物包括一种或多种高介电常数Sr 和/或高磁导率^的材料。换言之，在所使用材料中MR频率的波长远 比在空气中小。原则上可通过改变介电常数或者磁导率或者两者同时 改变来实现这一点。换言之，使用一种"延迟材料，，，即&和^与空 气不同的材料。通过两种方案(&/^)可达到相同的效果。
由于经济原因，不经常使用磁导率高的覆盖物材料。例如，可使用 大块铁或者放入泡沫等中的小颗粒铁。
下文将更详细描述使用介电常数高的覆盖物材料。
根据本发明另一个实施例，覆盖物包括一种或多种介电常数"在从 大约2到大约81范围内的材料。由于波长随Sr的平方根变化，可根据 实用原因设置下限。如果采用^更小的材料，将需要极厚的覆盖物， 其将负面影响RF筒内可利用的自由空间。因为其中一种最便宜材料
(水)的Sr大约为80 (在18。C下接近于80.1 )并且Sr高于该值的任何 其它材料和水比较起来都非常昂贵，所以Sr的合理上限为81。
优选用于覆盖物的其它廉价材料为(括号内为Sr值)丙三醇
(42.5)、甲醇(32.6)、湿土 (29)、干木材(2-3)、玻璃(6陽8) 和几种塑料或泡沫。
根据材料不同，必须确定覆盖物的厚度从而可充分"延长"或者"增 宽"RF筒(RF筒"解谐")。
根据本发明另一个实施例，覆盖物包括层叠的水瓶板条箱。在该实 施例中，仅仅使用数个水瓶板条箱。优选将其放在RF筒的一个壁上。 空气和水的混合物形成覆盖物，其将引起RF波之间的破坏性干涉。
根据本发明另 一个实施例，覆盖物不仅包括均匀材料的单独部分， 而且包括至少两个从RF筒内侧向RF筒壁连续设置的部分，其中远离 壁的部分的介电常数Sr或者磁导率^小于壁附近部分的介电常数&或 者磁导率)Llr。在该"多层"方案中根据RF波的反射采用不同材料。该
方法的目标在于减少RF能量在空气/覆盖物界面上的反射。典型的实 施例包括堆叠有多层材料的壁，这里与壁最接近的材料介电常数最 高。换言之，防止了 RF波在第一边界上的大量反射。
覆盖物的设计和覆盖物的定位是复杂的优化问题，根据本发明以仿 真程序解决此问题。因此，还通过优化MR成像系统的计算机程序实现本发明的目标，所述系统包括具有开放式磁体系统的MR成像装置， 其中MR成像装置的运行产生具有MR频率的磁共振场，所述系统还 包括配置来包围MR成像装置的RF筒，其中RF筒的壁至少部分具有 覆盖物，所述覆盖物适合于减小覆盖物内MR频率的波长，包括计算 机程序指令，当在计算机上运行该计算机程序时，用来优化覆盖物的 设计和/或位置。
可基于根据本发明的计算机程序指令实现根据本发明的必要技术 效果。可将这样的计算机程序存储在栽体例如CD-ROM上，或者可通 过因特网或者另一个计算机网络获得。在执行之前，通过例如借助 CD-ROM播放器从栽体或者从因特网读取计算机程序，将计算机程序 载入到计算机，并将其存储在计算机存储器中。计算机中包括中央处 理器单元(CPU)、总线系统、存储器装置例如RAM或者ROM等等、 存储装置例如软盘或者硬盘单元等等、以及输入/输出单元。可替换地， 例如可采用一个或多个集成电路在硬件中实施本发明的方法。
下文将通过示例并参考下面的实施例和附图详细描述本发明的这 些和其它方面；其中
图1示出了 MR程序系统的示意图(透视图)，
图2示出了描述RF筒"禁用面积，，的示意图，
图3示出了具有覆盖物的RF筒的示意图(顶视图)，
图4示出了具有另一个覆盖物的RF筒的示意图(顶视图)。
图1示出了 MR成像系统1，其包括MR成像装置2和包围MR成 像装置2的RF筒3。 MR成像装置2包括开放式磁体系统，其在1特 斯拉下工作并且其MR频率大约为42MHz。在多数情况下根据本地条 件来预先确定RF筒3的高度(H)、宽度(W)和长度(L)。典型 的尺寸为5x5x3米。这样的尺寸在42MHz工作频率的情况下在RF筒 3内引起RF驻波。
图2中示出的示图描述了不允许用于RF筒的"禁用面积"4。图2 中的示图仅仅用作描述目的。可以看出，可允许4x4米的RF筒以及 6x6米的RF筒。但是不允许5x5米的RF筒。
在所描述的实施例中，RF筒3示出了这种5x5米的设计，参见图
3。借助本发明，可将RF筒3用于上述MR成像装置2，其包括磁体7 和患者架8。为此，覆盖物5仅仅可应用至RF筒3的其中一个壁6。 覆盖物5适合于减小覆盖物内MR频率的波长。为此，将多个容器9 置于壁6前面，构成第二个"内壁"。容器9充满纯水。容器9的厚 度T大约为20cm。考虑到水的Sr(80)，该20cm的容器9和大约 20 11*々80= 179cm的空气具有相同的效果。换言之，RF筒3的"有效 长度"Left.(以RF波长表示)已经改变。没有驻波产生。如果将玻璃 缸用作容器9，则可实现非常有装饰性的效果。
在另一种设置中，可采用"多层"方案，参见图4。再一次，使用 包含水的容器9来提供第一 "内壁"。另外，仅仅在第一 "内壁"前 提供第二覆盖物IO。该第二覆盖物再次由多个容器11制成。容器ll 的厚度大约为15cm。该第二容器11包括Sr介于水(80)和空气(1) 之间的材料。例如第二容器ll包括湿土 (29)。可替换地，第二覆盖 物10由15cm厚的玻璃(6-8)制成。在极为简单的实施例中，第二覆 盖物10由层叠的水瓶板条箱制成，而水和空气的混合物用作具有中间 ^的"材料"。
覆盖物5、 IO不必到达RF筒3的顶部。在许多情况下，不必完全 覆盖壁6。某些情况下，甚至覆盖RF筒3的角，即覆盖两个壁的小部 分就足够了。如果例如仅仅一半的壁面积被覆盖有20cm厚(对于 42MHz而言大概对应于RF波长的1/4)的充水容器，则壁的覆盖部分 上的RF波和未覆盖部分上的RF波之间产生破坏性干涉。因为这些干 涉而不形成驻波。
除了在RF筒3真实壁6前面建造"内壁"5、 10，还可能将覆盖 物直接施加至RF筒壁6。如果，例如将泡沫用作覆盖材料，则可将泡 沫例如喷溅在壁6上以形成(例如20cm)的覆盖层。
本领域技术人员将清楚本发明不限于上述示例性实施例的细节，本 发明可体现为不偏离本发明实质或者必要属性的其它特殊形式，因此 在各种意义上认为本发明为示例性而非限制性，由附加的权利要求而 非上述说明来表示本发明的范围，而且期望所有属于权利要求等价物 意义和范围内的变化都包括在其中。另外，明显的是词语"包括"不 排除其它元件或者步骤，词语"一，，不排除多个，以及单个元件例如 计算机系统或者另一个单元可完成在权利要求书中描述的多个装置的
功能。权利要求书中的任何参考标记不应解释来限制所涉及的权利要 求。
1 MR成像系统
2 MR成像装置
3 RF筒
4 "禁用区"
5 覆盖物
6 壁
7 开》t式;兹体
8 患者架 9容器
10 覆盖物
11 容器
权利要求
1.一种磁共振(MR)成像系统(1)，包括-具有开放式磁体系统(7)的MR成像装置(2)，其中MR成像装置(2)的运行产生具有MR频率的磁共振场，-配置来包围MR成像装置(2)的RF筒(3)，其中RF筒(3)的壁(6)至少部分具有覆盖物(5，10)，所述覆盖物(5，10)适合于减小覆盖物(5，10)内MR频率的波长。
2. 根据权利要求1的MR成像系统(1 )，其中覆盖物(5， 10) 包括多种具有高介电常数~和/或高磁导率j^的材料。
3. 根据权利要求l的MR成像系统(1)，其中覆盖物(5， 10) 包括多种介电常数er在从大约2到大约81范围内的材料。
4. 根据权利要求l的MR成像系统(1)，其中覆盖物(5， 10) 包括水。。
5. 根据权利要求1的MR成像系统(1 ),其中覆盖物(5， 10) 包括层叠的水瓶板条箱。
6. 根据权利要求l的MR成像系统(l)，其中覆盖物包括至少 两个从RF筒(3)内侧向RF筒壁(6)连续设置的部分(5， 10)， 其中远离壁(6)的部分(10)的介电常数Sr或者磁导率^小于壁(6) 附近部分(5)的介电常数Sr或者磁导率^。
7. —种磁共振(MR)成像方法，其中MR成像装置(2)用于产生MR图像，所述MR成像装置(2) 包括开放式磁体系统(7)，其中MR成像装置(2)的运行产生具有MR频率的磁共振场，其中RF筒(3)用于屏蔽目的，所述RF筒(3)配置来包围MR 成像装置(2)，以及其中RF筒(3)的壁(6)至少部分具有覆盖物(5， 10)，所述 覆盖物(5， 10)适合于减小覆盖物(5， 10)内MR频率的波长。
8. —种具有高介电常数Sr和/或高磁导率^材料的用途，其用作至少部分覆盖RF筒(3)的壁(6)的覆盖材料，所述RF筒(3)配 置来包围具有开放式磁体系统(7)的MR成像装置(2)。
9. 一种优化磁共振(MR)成像系统(1)的计算机程序，所述 系统(1)包括具有开放式磁体系统(7)的MR成像装置(2)，其中MR成像装置(2)的运行产生具有MR频率的磁共振场，所述系统(l ) 还包括配置来包围MR成像装置(2)的RF筒(3)，其中RF筒(3) 的壁(6)至少部分具有覆盖物(5， 10)，所述覆盖物(5, 10)适合 于减小覆盖物(5， 10)内MR频率的波长，包括计算机程序指令， 当在计算机上运行该计算机程序时，用来优化覆盖物(5， 10)的设计 和/或位置。
全文摘要
本发明涉及一种磁共振(MR)成像的系统和方法。另外，本发明涉及一种材料的用途和计算机程序。为了能够以非常廉价和简单的方法提供一种防止MR成像系统(1)的RF筒(3)中驻波的技术，提出了一种MR成像系统(1)，其包括具有开放式磁体系统(7)的MR成像装置(2)，其中MR成像装置(2)的运行产生具有MR频率的磁共振场，并且其还包括配置来包围MR成像装置(2)的RF筒(3)，其中RF筒(3)的壁(6)至少部分具有覆盖物(5，10)，所述覆盖物(5，10)适合于减小覆盖物(5，10)内MR频率的波长。
文档编号G01R33/38GK101171525SQ200680015899
公开日2008年4月30日 申请日期2006年4月28日 优先权日2005年5月9日
发明者C·L·G·哈姆, M·L·A·夫林滕, M·富德勒 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司