专利名称：用于平行高场MRI的屏蔽Multix线圈阵列的制作方法
技术领域：
以下内容涉及磁共振领域。尤其适用于核磁共振成像线圈和扫描器， 并具体参考它们来进行说明。更具体的，适用于用于成像、波谱检査等的 核磁共振成像系统。
背景技术：
核磁共振成像(MRI)扫描器通常用于患者的检查。在MRI中，RF线 圈用于在成像对象内产生B,磁场，来激发核自旋并检测来自核自旋的信号。 设计了工作在3.0T及以上的高频体线圈(128MHz)，用于均匀的运行，并 满足比吸收率(SAR)规则。SAR规则表示在暴露于RF场的生物对象内所 吸收的电磁能量的量值和分布的RF放射剂量定量测定。
在一些多通道发射/接收MRI系统，将多个发射单元的每一个都指定给 每一个RF线圈或线圈段，并能够用于独立地调整要发射的RF波形的振幅 和/或相位和/或形状；同时将多个接收单元的每一个都指定给每一个RF线 圈或线圈段，用于被独立地激活或去激活。更具体的，将要发射的RF波形 的独立的振幅和/或相位和/或形状用于补偿在检査对象中的介质共振，或用 于激活并优化预期的激活模式。
以最接近的排列形式放置几个RF发射器导致了在天线或线圈元件之 间的互耦。在耦合的天线元件中的电流的相位和振幅变得相互关联。在各 个RF发射通道中进行能量交换。在FOV外部的组织的能量吸收产生了 RF 加热，以及很高的极有可能是无法接受的SAR。
用于补偿互耦的一种方法是使用无源去耦网络。无源去耦方法是可应 用于有限数量的线圈的有效方式，因为对于大量通道来说，电容性和/或电 感性元件的确定变得相当困难。另外，确定去耦及匹配网络，并为预期的 标准负载来装配该去耦及匹配网络，其中，所述预期的标准负载不一定是 实际负载。在较高的场，负载中很小的变化都会对天线元件的去耦造成相当大的影响。在无源去耦网络中的另一个问题包括连接器的寄生电容和电 感的存在，它会引起不想要的共振。以下设想了改进的设备和方法，其克服了前述的局限等。发明内容根据一个方面，公开了一个线圈装置。该线圈装置包括相邻于检查场 彼此相邻布置的多个独立线圈段。至少一个射频屏蔽体与所述线圈段相关 联。所述射频屏蔽体包含第一部分，其将相关联的线圈段与相邻磁场、 磁场梯度产生线圈相屏蔽；以及侧面元件，其将线圈段或多组段彼此相屏 蔽。根据另一个方面，公开了一种核磁共振成像的方法。在检查区中产生 在空间和时间上基本恒定的磁场。将选择的磁场梯度施加在检查区内的主 磁场上。相邻于检查区彼此相邻地布置多个独立线圈段或多组线圈段。将 每一个独立线圈段或线圈段组与相邻线圈段相屏蔽。产生核磁共振序列， 包括将RF脉冲施加到线圈段，并用线圈段接收共振信号。根据另一个方面，公开了一种核磁共振系统。主磁体产生穿过检查区 的主磁场。相邻于检查区布置多个RF线圈。至少一个RF屏蔽体将RF线 圈与主磁体相屏蔽，并将RF线圈彼此相互屏蔽。对于本领域普通技术人员来说，在阅读了以下的详细说明后，许多其 它优点和益处会变得显而易见。
以下会具体化为不同部件和部件的排列，以及不同过程操作和过程操 作的排列。附图仅是为了示出优选实施例，不是要解释为限制本申请。 图1以图解方式显示了核磁共振成像系统； 图2以图解方式显示了相邻的被独立屏蔽的线圈段； 图3以图解方式显示了正交线圈；图4、 5和6是针对不同屏蔽结构(图4和5)以及相对于在共用屏蔽 结构上的不同线圈/屏蔽体间隔(图5和6)，与从线圈到物体之间的距离相 对应的频移的图示；图7以图解方式显示了由共用屏蔽体所屏蔽的一组线圈段； 图8以图解方式显示了包括环形线圈的线圈段；以及
图9以图解方式显示了包括TEM线圈的线圈段。
具体实施例方式
参考图1和2，核磁共振成像系统10包括外壳12，其界定了检查区域 14，在检査区域14中，在患者或对象支撑台或床18上布置患者或其他成 像对象16。布置在外壳12中的主磁体或磁场产生线圈20在检查区域14中 产生主磁场。通常，主磁体20是被低温环箍(cryo shrouding) 14包围的超 导磁体；然而，也可以使用电阻性或永久性的主磁体。将磁场梯度线圈30 布置在外壳12中或之上，以便在检查区域14中的主磁场上叠加所选磁场 梯度。相邻于检査区域14布置射频(RF)线圈系统或装置32。线圈系统 32包括多个模块34，模块34包括由一个或多个元件或段或环箍 38,，382,…，38n组成的射频线圈或谐振器36，所述一个或多个元件或段或环 箍38,，382，…，38n每一个都可以具有不同的尺寸和位置。屏蔽体40屏蔽每一 个独立线圈段38,，382，…,38n或一组线圈段38!，382,…,38n。线圈系统32可以 是TEM线圈、环路谐振器(loop resonator)排列等。在示例性实施例中，线 圈系统32包括位于期望检查体积的周围或之中的多个环路谐振器36。例如， 线圈系统32是在末端相连而构成环形的多个纵向环箍的圆形圆柱阵列，但 是当然可以具有其它几何结构，例如在对象上方和/或下方的环线圈的平面 形部分、围绕该孔的环线圈的平坦或弓形部分等。
继续参考图1，核磁共振成像控制器50操作耦合到梯度线圈30上的磁 场梯度控制器52，以便在检查区域14中的主磁场上叠加所选磁场梯度，还 操作射频发射器54的阵列，每一个射频发射器54都经电感耦合而耦合到 独立射频线圈段38,，382,…，38n，以将在核磁共振频率附近的所选射频激发 脉冲注入到检查区域14中，用于进行成像。所述电感耦合消除了电缆波， 因此实质上减小了SAR值和耦合。当然，可以考虑使用电容耦合。射频发 射器54被分别控制，并且可以具有不同的相位和振幅。所述射频激发脉冲 在成像对象16中激发核磁共振信号，其由所选磁场梯度在空间上编码。此 外，成像控制器50操作射频接收器56，每一个射频接收器56都被分别控制，并与线圈系统32的各个线圈段38h382，…,38n相连，以解调所产生的空 间编码的核磁共振信号。将接收到的空间编码的核磁共振数据存储在核磁 共振或MR数据存储器60中。重构处理器62将存储的核磁共振数据重构为平躺在检査区域14内的 成像对象16或其所选部分的重构图像。重构处理器62采用傅立叶变换重 构技术或与数据采集中所使用的空间编码相一致的其它适合的重构技术。 将重构的图像存储在图像存储器64中，并可以显示在用户界面66上、通 过局域网或互联网进行传输、由打印机打印、或以其他方式使用。在图示 的实施例中，用户界面66使放射室人员或其它用户能够与成像控制器50 交互，来选择、修改或执行成像序列。在其它实施例中，为操作扫描器10 以及为进行显示或处理重构的图像，提供了分开的用户界面。所述的核磁共振成像系统10是说明性实例。通常，基本上任何核磁共 振成像扫描器都能够包含所公开的射频线圈。例如，扫描器可以是开放式 磁体扫描器、立式孔形扫描器、低场扫描器、高场扫描器等等。在图1的 实施例中，线圈系统32的线圈段38,，382，…,38n用于核磁共振序列的发射和 接收阶段；然而，在其它实施例中可以提供分开的发射线圈和接收线圈， 其一者或两者都可以包含在此公开的一个或多个射频线圈设计或设计方 案。参考图2，每一个模块34都包括一个或多个线圈段38,，382,…，38n，其 形成了谐振器环36和独立屏蔽体40，每一个独立屏蔽体40都包围在相关 联的模块线圈段38,，382,…，38n周围。例如，独立屏蔽体彼此相连，从一个 线圈段到另一个线圈段电耦合等。为了说明的简单性，仅显示了两个线圈 段38,，3S2。当然，可以考虑使用三个、四个、五个、六个及更多的线圈段。继续参考图2，并还参考图3，屏蔽体40包括RF屏障(screen) 70，其沿着线圈或段的一侧延伸远离对象；以及第一和第二翼或侧面屏蔽元件 72、 74，其在两个相邻线圈段38i,382,…,38n (图2)或线圈36 (图3)之间 延伸。翼72、 74屏蔽每一个相关联的线圈36或线圈段38b382，…，38n，以 免与相邻的线圈36或线圈段38,，382,…，38n的核磁共振信号发生干扰，从而 最小化线圈系统32的线圈36或线圈38,，382,…,38n彼此之间的耦合。为线 圈装置32的每一个线圈段38h382,…,38n或一组线圈段38,，382，…，38n或线圈36选择在基本与线圈表面正交的垂直轴76与穿过侧面屏蔽体72、 74绘制 的平面之间的角度a。例如，角度a可以是30、 45、 60和90° 。例如，平 面形的心脏线圈装置的线圈段38，，382，…,38n (例如表面线圈装置)具有等 于90°的外翼角a和等于60°内翼角a ，在此外翼是远离对象16的翼， 内翼是靠近对象16的翼。通常，在翼与线圈之间更大的间隔，例如更大的 角a，导致杂散磁场的更进一步的减小。翼72、 74的尺寸在实际应用之间 可以不同。例如，对于以上实例的心脏线圈装置，为了对象舒适性，外翼 可以具有比内翼更长的长度。可以根据实际应用来选择翼的形状。例如， 翼可以是圆形段。在一个实施例中，对于低于3T的频率，省略了屏障70。 继续参考图2，将屏蔽屏障70放置在距线圈段38。 382第一距离dl 处。将对象16放置在距线圈段38p382第二距离d2处。线圈段38,，382,…,38n 到对象16的距离d2例如可以通过用泡沫床垫来调整。将线圈段 38,，382,…，38n放置得过于靠近屏蔽屏障70会导致线圈很差的负载量。可以 通过计算在加载的和未加载的线圈之间的比值x来确定在线圈与屏蔽屏障 之间的最佳距离 —Q未加载的 G加载的
对于在对象与线圈之间的距离d2约等于2cm的情况，就期望比值x约 等于4。比值x的较低值表明RF电磁B，场到对象16的较低耦合，而比值 x的较高值导致了在组织负载中较高的能量吸收。当线圈的电磁RF能量损 耗与负载组织的损耗相比较小时，就获得了最佳距离。
再次参考图3，在正交实施例中，将电抗元件78、 80放置在横向线圈 段383、 384上，用于控制在环路模式中的电流，其中，横向线圈段383、 384 连接与主磁场Bo平行延伸的纵向线圈段38^ 382。在纵向段38,、 382的末 端与屏蔽体40之间放置额外的电抗元件82，用于控制在TEM模式中的电 流。可以选择电抗元件，以便平衡用于平衡的正交操作的环路模式与TEM 模式，或者按所希望的来加权环路模式和TEM模式。
再次参考图2，并且还参考图4，上面的曲线图84显示了在比值x中 的变化，下面的曲线图86显示了作为从线圈段38^382,…，38n到对象16的 距离d2的函数的以MHz计的频移。从屏蔽屏障70到线圈段38口82,…，38n的距离dl等于10mm,角度a等于0。。
参考图5，示出了类似的曲线图84、 86。从屏蔽屏障70到线圈段 38,，382,…,38n的距离dl等于10mm，角度a等于90。。
参考图6，示出了类似的曲线图84、 86。从屏蔽屏障70到线圈段 38b382,…，38n的距离dl等于15mm，角度a等于90° 。如在图4、 5禾口 6 的曲线图所见到的，在从屏蔽屏障70到线圈段38，，382，…,38n的距离dl中 的增加导致了增大的比值x;同时使用90°角的屏蔽翼导致了更均匀的磁 场。
在一个实施例中，对于3T成像，在屏蔽屏障70与线圈段38b382，一，38n 之间的距离dl约等于2cm，在线圈段38,，382，…，38n与对象16之间的距离 d2约等于2cm。在另一个实施例中，对于7T成像，在屏蔽屏障70与线圈 段38!，382，…,38n之间的距离dl约等于50mm，在线圈段38,，382,…，38n与对 象16之间的距离d2约等于3cm。
参考图7，线圈组90包括线圈段38，382,…，38n。由共用屏蔽体40屏蔽 线圈组90的线圈段38,，382,…，38n，屏蔽体40具有在与其它线圈相邻的边 缘上翘起到或超过这些段的高度的翼。当然，可以设想，线圈组90可以包 括不同数量的线圈段，诸如例如两个线圈段。
在一个实施例中，屏蔽体70包括包围在全部线圈段38,，382，…，38n或该 组线圈段38,，382，…，38n周围的大屏障。从相邻的线圈段38,，382,…，38n之间 突出翼72、 74。在一个实施例中，将屏蔽翼连接到该大屏障。
在一个实施例中，每一个独立线圈元件38,，382，…，38n都包括相关联的 电子装置或电子装置模块92。例如，每一个独立线圈元件都包括集成的发 送/接收开关和/或预放大器。
参考图8，线圈段38,，382，…,38n形成了回路线圈，其包括由屏蔽体40 包围的环路IOO。
参考图9，线圈段38b382,…，38n形成了TEM线圈。这些段包括两个杆 110、 112。将屏蔽体40用作电流返回路径，并通过电容120、 122耦合到 杆IIO、 112。在一个实施例中，每一个杆都通过一对电容连接到屏蔽体40， 杆的每个末端都有一个电容。当然，可以设想更多的杆，例如围绕对象的 杆。这种线圈装置产生了环路电流，例如，可以为正交应用而在环形模式和TEM模式中使用该线圈装置。参考图3，在一个实施例中，将二极管网络130、 132用于连接/切断一 个或多个屏蔽体70或屏蔽体70的多个部分，以改变在检查区域14内的 B,磁场，以便例如增大磁场B,的灵敏度，从而增大信噪比。例如，通过使 用更多屏蔽，获得了较低的磁场；通过使用较少的屏蔽，能够获得较高的 磁场。尽管在发射期间需要扩展的屏蔽和高互去耦，但在接收期间的情形 是不同的，因为线圈被高阻抗预放大器进一步去耦。在一个实施例中，将独立线圈元件靠近屏蔽屏障使用，作为整体的体 线圈。可以将线圈段用作整个Multix体线圈的各个结构单元，在此需要大 量的z/xy分割。屏蔽翼在相邻线圈元件之间延伸。在另一个实施例中，将 被屏蔽的线圈元件集成到患者床18中，或者是扫描器机械外壳中，用于身 体/脊柱成像。在另一个实施例中，被屏蔽的线圈元件与整体的大Multix体 线圈结合使用。在一个实施例中，用硬件组合器驱动每一个被屏蔽的独立线圈元件， 该硬件组合器将单独的振幅和相位分配给一个或几个线圈段。在另一个实 施例中，用Multix光谱仪驱动每一个线圈段，以便为每一个线圈段提供单 独的脉冲形状。在另一个实施例中，每一个线圈段都包括脉冲形成器，用 于提供单独的脉冲形状。以这种方式， 一种用于独立线圈段的新的屏蔽线圈技术实现了在彼此 相邻的线圈的耦合的实质减小，以及周围组织的线圈负载的实质减小，从 而减小了 SAR和RF值功率要求。能够省略去耦网络，从而提高了临床应 用的灵活性和简易性。设计了独立屏蔽体，以便其部分地包围用于提供视 场中磁B,场的聚焦的线圈的平面形导体。当将该屏蔽体用作电流返回通路 时，可以将进一步正交的模式用于正交的、多谐振的或改进的多元件发射 线圈架构。在数值上设计该屏蔽体以实现最小的耦合和最低的杂散场。以上参考优选实施例进行了说明。显而易见的，在阅读并理解了前述 的详细说明后，其他人会想到修改和变化。意图是将本申请解释为包括全 部此类修改和变化，只要它们在所附权利要求或其等价物的范围内。
权利要求
1、一种线圈装置(32)，包括相邻于检查场(14)彼此相邻布置的多个独立线圈段(381，382，…，38n)；以及至少一个射频屏蔽体(40)，其与所述线圈段(381，382，…，38n)相关联，所述射频屏蔽体(40)具有第一部分(70)，其将所述相关联的线圈段与相邻磁场和磁场梯度产生线圈(20，30)相屏蔽；以及侧面元件(72，74)，其将所述线圈段或所述线圈段的组彼此相屏蔽。
2、 如权利要求1所述的线圈装置，其中，所述侧面元件(72， 74)在 所述线圈段之间延伸。
3、 如权利要求2所述的线圈装置，其中，所述侧面元件(72， 74)翘 起远离每一个相关联线圈段。
4、 如权利要求2所述的线圈装置，其中，所述射频屏蔽体的第一部分 (70)还包括射频屏障，其在外围包围着由所述磁场线圈(20)和所述梯度线圈(30) 所形成的孔。
5、 如权利要求4所述的线圈装置，其中，所述侧面元件(72， 74)电 连接到所述射频屏障(70)。
6、 如权利要求1所述的线圈装置，还包括电子模块(92)，其与一个或一组所述线圈段(38h382,…,38j电连接。
7、 如权利要求6所述的线圈装置，其中，所述电子模块(92)包括以 下至少一个预放大器，以及发射/接收开关。
8、 如权利要求1所述的线圈装置，其中，所述线圈段包括多个纵向线圈段(38,382,…,38》，其平行于主磁场(Bo)延伸；以及 多个段(38,，382，…，38》，在所述纵向段的末端之间以构成回路形式延 伸，以形成多个回路线圈(36， 100， 110， 112)，所述屏蔽体的侧面元件 (72， 74)延伸且将回路线圈或回路线圈组彼此屏蔽。
9、 如权利要求8所述的线圈装置，还包括电抗元件(78， 80， 82)，其形成在所述构成回路的线圈段中，并将所 述纵向线圈段的末端与所述屏蔽体相连接，以形成用于正交发射或接收的 回路线圈和TEM谐振器。
10、 如权利要求8所述的线圈装置，其中，每一个屏蔽体都屏蔽一个 相关联的回路线圈(36， 100， 110， 112)。
11、 如权利要求8所述的线圈装置，还包括开关(130， 132)，其选择性地执行以下操作之一连接、断开和开路 独立屏蔽体部分，从而选择性地改变磁(B,)场的灵敏度。
12、 如权利要求l所述的线圈装置，还包括多个RF发射器(54)，每一个都与一个或一组线圈段相连接，并且选 择性地将单独设计的RF激活脉冲注入到所述检查区域(14)中；以及 多个RF接收器(56)，其解调并转换由一个或一组段接收的MR信号。
13、 一种核磁共振成像系统，包括主磁体(20)，其在检査区域(14)中产生在时间上基本恒定的磁场； 磁场梯度线圈(30)，其将选择的磁场梯度施加到所述检查区域(14) 内的所述主磁场(Bo)上；以及如权利要求1所述的线圈装置(32)。
14、 一种核磁共振方法，包括在检査区域(14)中产生在空间和时间上基本恒定的磁场； 将选择的磁场梯度施加到所述检査区域(14)内的主磁场上； 相邻于所述检查区域(14)彼此相邻地布置多个独立线圈段或多组线圈段(38,，382，…，38J;将每一个独立线圈段或线圈段组与相邻线圈段相屏蔽；并且产生核磁共振序列，包括将RF脉冲施加到所述线圈段，并用所述线圈段接收共振信号。
15、 一种核磁共振系统(10)，包括主磁体(20)，其产生穿过检查区域(14)的主磁场(Bo); 多个RF线圈(36)，相邻于所述检查区域(14)布置；以及 至少一个RF屏蔽体(40)，其将所述多个RF线圈(36)与所述主磁 体(20)相屏蔽，并将所述多个RF线圈(36)彼此相屏蔽。
16、 如权利要求15所述的核磁共振系统，其中，所述RF屏蔽体(40) 包括至少一个RP屏障部分(70)，其布置在所述RF线圈(36)与所述主 磁体(20)之间，以及侧面部分(72， 74)，其在相邻RF线圈(36)之间 延伸。
17、 如权利要求16所述的核磁共振系统，其中，每一个RF线圈(36) 都包括一个或多个回路线圈(100， 110， 112)。
18、 如权利要求16所述的核磁共振系统，其中，每一个RF线圈(36) 都包括纵向段(38p 382)，其平行于所述主磁场(Bo)延伸，并电抗性地耦 合到所述屏蔽体(40)，以形成TEM谐振器，所述屏蔽体的侧面部分(72， 74)布置在相邻纵向段之间。
19、 如权利要求16所述的核磁共振系统，其中，每一个RF线圈(36) 都包括一对纵向段(38,， 382)，其平行于所述主磁场(B。)延伸； 一对横向段(383， 384)，其连接所述一对纵向段(38,， 382)的末端，以形成回路线圈(36);以及电抗元件(82)，其将所述纵向段的末端与所述屏蔽体相连接，以形成一对TEM谐振器，由此，所述回路线圈和所述TEM谐振器形成正交线圈。
20、 如权利要求16所述的核磁共振系统，其中，将所述多个RF线圈 (36)布置在以下之一中平面形阵列；以及 以圆周形式围绕所述检査区域(14)。
全文摘要
一种线圈装置(32)包括相邻于检查场(14)彼此相邻布置的多个独立线圈段(38<sub>1</sub>，38<sub>2</sub>，…，38<sub>n</sub>)。至少一个射频屏蔽体(40)，与线圈段(38<sub>1</sub>，38<sub>2</sub>，…，38<sub>n</sub>)相关联。射频屏蔽体(40)具有第一部分(70)，其将相关联的线圈段与相邻磁场和磁场梯度产生线圈(20，30)相屏蔽；以及侧面元件(72，74)，其将线圈段或线圈段的组彼此相屏蔽。
文档编号G01R33/3415GK101405612SQ200780010043
公开日2009年4月8日 申请日期2007年3月8日 优先权日2006年3月22日
发明者C·洛斯勒 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司