用于磁共振成像仪的脚部线圈的制作方法

本实用新型涉及一种用于磁共振设备成像仪的脚部线圈。

现有技术

磁共振成像仪是成像设备，所述成像设备为了检查对象的成像而利用强大的外部磁场使检查对象的核自旋定向，并且通过交变磁场激发围绕该定向的旋进。自旋从该激发状态向具有较低能量状态的旋进或者返回又形成了交变磁场作为应答，该交变磁场通过天线接收。

借助磁梯度场为信号调制位置编码，所述位置编码以下实现了被接收的信号与立体元素之间的对应。被接收的信号则被评估并且建立检查对象的三维成像图。为了接收信号而使用优选局部接收天线，所谓的局部线圈，所述局部接收天线为实现更好的信噪比而直接布置在检查对象上。接收天线还能够构造在检查台上。

脂肪中的质子在环境中与在水分子中具有例如不同的电子排布，这导致较低的拉莫尔频率频移。该效应能够利用合适的方法加以利用，该方法剔除了在核磁共振图像中普遍存在的脂肪。然而基于较低的频移，该方法对于静态b0磁场的变化非常敏感。但是在当前的磁共振系统中实现的均匀性受到身体的性质的干扰，因为并非人类身体的所有组织类型都具有相同的磁导率。这尤其在骨骼、肌肉、肌腱、脂肪在狭窄空间中相接的身体部分中是关键的。这尤其涉及脚踝，脚踝由于在运动中较高的负载而频繁受伤，并且需要带设备的相应磁共振检查。

磁共振系统是已知的，其中，静态b0磁场通过在患者通道中的线圈系统被校准，然而带来显著的结构性费用。

由文献de102012206300b3已知一种用于患者的肢体末端的匀场线圈装置，所述匀场线圈装置围绕在用于肢体末端的容纳部的周围布置。两个平面的匀场线圈沿容纳部的周向布置，并且多个沿磁共振装置的基础磁场的方向先后依次的、相对于磁共振装置的基础磁场的方向垂直的线圈平面设置有匀场线圈。

由文献de102011077724a1已知具有局部匀场线圈的头部线圈。

技术实现要素：

因此，本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种设备，以便能够提供利用磁共振成像仪对脚部详细拍摄。

所述技术问题通过一种脚部线圈解决。根据本实用新型的脚部线圈具有用于接收磁共振信号的天线线圈和用于形成局部静磁场的第一匀场线圈。然而还可以考虑的是，脚部线圈还具有用于发送用来激发核自旋的脉冲的天线线圈，或者该天线线圈构造为既用于接收又用于发送。此外，脚部线圈还具有支承装置，天线线圈和匀场线圈布置在所述支承装置上。在此，支承装置构造用于，将天线线圈和匀场线圈相对于可布置在脚部线圈中的脚部以预定的位置定位。例如支承装置可以由固定或部分弹性的罩壳或半壳或结构组成，天线线圈和第一匀场线圈固定在所述结构上。如果应将脚部放置在支承装置中或支承装置的两个独立部件之间，天线线圈和匀场线圈就处于相对于脚部预定的位置中。

根据本实用新型的脚部线圈能够以有利的方式通过可布置在脚部上的确定位置处的匀场线圈在该处对偏差的静磁场强度有针对性地校准。

其他有利的实施方式在从属权利要求中给出。

在可以考虑的实施方式中，第一匀场线圈基本上面状地布置在第一平面中。在此“基本上面状地布置在第一平面中”应理解为，匀场线圈不以在平面中的最大尺寸的5％、10％、20％或50％以上沿第一平面的法向矢量从第一平面凸起。例如对数值20％而言，具有50mm直径的圆形的匀场线圈不会通过翘曲以10mm以上远离平面。

还可行的是，第一匀场线圈具有多个线匝，并且一个或多个线匝布置在第一平面中或布置在第一平面中以及与第一平面平行间隔的平面中。在多个平行平面中的线匝在此通过线匝的导体部段电连接，所述导体部段在此基本上平行于法向矢量地延伸。

当电流流经磁场时，平整且面状的匀场线圈以有利的方式提供了空间均匀且易于检测的静磁场。

在根据本实用新型的脚部线圈的一种可能的实施方式中，第一平面相对于脚部线圈定向，从而使第一平面在脚部线圈适于应用地布置在磁共振成像仪中时基本上垂直于磁共振成像仪的静磁场b0的方向定向。

在本实用新型的范畴内被视为适于应用的定向是，其中，在视野中，平躺在检查台上的患者以从头部至脚部的身体轴线平行于磁场b0的磁场方向定向。第一平面在此基本上平行于脚底。被视作基本上垂直的定向是，其中，第一平面的面法线与脚底的踩踏面形成小于30度、15度、10度或5度的角度。

在电流导通状态下这样布置的线圈以有利的方式形成磁场，该磁场相对于b0场平行或反平行地定向，并且由此能够特别高效地校准偏差。

在根据本实用新型的脚部线圈的一种可考虑的实施方式中，第一平面相对于脚部线圈定向为，使得第一平面在脚部线圈适于应用地布置在磁共振成像仪中时平行于磁共振成像仪的静磁场b0的方向定向。第一平面在此基本上垂直于脚底。

该线圈形状能够以有利的方式针对沿足骨或平行于脚底的结构形成切向的磁场校准。

在根据本实用新型的脚部线圈的一种可能的实施方式中，脚部线圈具有第二匀场线圈。第二匀场线圈基本上面状地布置在第二平面中。关于“基本上面状地布置”的概念适用以上描述。在此，第二平面基本上平行于第一平面地定向，也即第一平面与第二平面形成小于30度、15度、10度或5度的角度或者甚至在几何范畴内是平行的。在此，针对第一匀场线圈和第二匀场线圈的概念是可以互换的，然而第一匀场线圈和第二匀场线圈并非是相同的。

两个平行的线圈能够通过在电流导通时由所述线圈形成的磁场的相互作用实现大量不同的配置，用于补偿由于脚部的不同组成部分导致的复杂的场干扰。以下描述示例性的配置。

在根据本实用新型的脚部线圈的一种可考虑的实施方式中，由第一匀场线圈包围的表面沿第一平面的法向矢量在第二平面上的投影与由第二匀场线圈包围的表面的交集不为空。换言之，第一匀场线圈和第二匀场线圈并非相邻布置，而是彼此面对使其表面在投影到第一平面和第二平面上时相叠。优选地，在此相叠部分相当于由线圈包围的表面的50％、70％或90％以上的份额。

相互对置的线圈对能够以有利的方式根据特殊的几何性质(也被称为亥姆霍兹线圈)在线圈之间形成特别均匀的用于在闭合体积中均匀校准的磁场。

在根据本实用新型的脚部线圈的一种可能的方式中，脚部线圈具有匀场接头，以便连接用于第一和第二匀场线圈的电源。第一匀场线圈和第二匀场线圈形成电连接，从而使连接在匀场接头上的电源在由第一匀场线圈包围的表面中形成磁场，该磁场的磁场分量垂直于包围成的表面并且与由第二匀场线圈形成的垂直于由第二匀场线圈包围的表面的磁场分量相反地定向。换言之，由第一匀场线圈和第二匀场线圈形成的磁场分别具有垂直于由各自的线圈所包围的表面的分量。垂直的分量基于第一匀场线圈和第二匀场线圈的电连接而具有相互间分别相反的方向。

以有利的方式能够通过该相反的定向实现的是，在线圈之间的确定的体积中，形成的校准磁场完全或部分在垂直分量上消失，而在相邻的区域中进行校准。

在根据本实用新型的脚部线圈的一种可考虑的实施方式中，脚部线圈具有匀场接头，以便连接用于第一匀场线圈和第二匀场线圈的电源。第一匀场线圈和第二匀场线圈形成电连接，从而使连接在匀场接头上的电源在由第一匀场线圈包围的表面中形成磁场，该磁场的磁场分量垂直于包围成的表面并且与垂直于由第二匀场线圈包围的表面的磁场分量平行地定向。换言之，由第一匀场线圈和第二匀场线圈形成的磁场分别具有垂直于由各自的匀场线圈所包围的表面的分量。垂直的分量基于第一匀场线圈和第二匀场线圈的电连接而具有相互间分别相同的方向。

相同定向的场允许例如在相互对置布置的匀场线圈中(类似于亥姆霍兹线圈对)构造特别均匀的用于校准的场。

在根据本实用新型的脚部线圈的一种可能的实施方式中，脚部线圈具有作为支承装置的第一半壳和看第二半壳。根据本实用新型，被视作半壳的是这样的支承装置，该支承装置构造为在脚部处于脚部线圈中时将第一和/或第二匀场线圈相对于脚部布置在预定的位置，并且该支承装置构造为，为容纳脚部而与至少另一个半壳或支承装置的其他部分相分隔，并且由此允许对脚部定位。然而也可以考虑脚部线圈的具有两个以上半壳的构造。所述半壳在此可以由一个或多个刚性或半柔性的材料制成，所述刚性或半柔性的材料与磁共振测量兼容。

第一半壳和第二半壳能够可松脱地相互连接，用于磁共振拍摄在第一半壳与第二半壳之间的脚部。第一匀场线圈具有第一匀场线圈区段和第二匀场线圈区段。匀场线圈的一部分在此被称为匀场线圈区段，所述匀场线圈首先通过共同作用、尤其通过相互间的电连接构成第一匀场线圈。在此，第一匀场线圈区段布置在第一半壳中，并且第二匀场线圈区段布置在第二半壳中。例如可以考虑的是，第一匀场线圈区段和第二匀场线圈区段通过柔性的电缆连接相连，并因此第一半壳和第二半壳能够通过翻开而相互分离，以便定位脚部。

在根据本实用新型的脚部线圈的一种可考虑额实施方式中，第一半壳和第二半壳分别具有接触元件。在此将所有可松脱的连接元件都视为接触元件，所述连接元件通过共同作用建立电连接。例如可以考虑在呈现不同实施方式的滑动触点、插头和插座、导电的按钮或类似装置。接触元件构造和布置为，当第一半壳和第二半壳为磁共振成像而相互对接时，第一匀场线圈区段和第二匀场线圈区段通过接触元件的交互作用而相互电连接。通过优选的方式，在此不需要为闭合电连接而进行单独的操作，然而例如也可以考虑插头/插座对或按钮的接合。

脚部线圈被分为多个半壳能够通过有利的方式实现脚部在脚部线圈中的布置。通过将匀场线圈划分为在多个不同的半壳中的多个区段，简化了在患者上的脚部线圈的操作，并且同时还实现了针对几何形状具有相对较小局限的b0匀场。

在根据本实用新型的脚部线圈的一种可行的实施方式中，第一匀场线圈在脚部线圈的根据本实用新型的使用时与脚底相邻布置，其中，第一平面基本上平行于脚底地布置。换言之，第一匀场线圈自患者的视角观察布置在脚底的下方。

通过有利的方式，脚底下方的匀场线圈允许磁场的校准，所述磁场基本上均匀地穿过整个前脚。

在根据本实用新型的脚部线圈的一种可考虑的实施方式中，第一匀场线圈在脚部线圈的根据本实用新型的使用时包围前脚。换言之，第一匀场线圈的线圈绕组沿外周向围绕前脚地布置，从而使由第一励磁线圈形成的磁场在由线圈包围的表面的中心平行于前脚的骨骼延伸。

围绕前脚安置的匀场线圈以有利的方式实现了在前脚内部沿骨骼走向的均匀的场校准。

附图说明

本实用新型的上述性质、技术特征和优点以及如何实现的方式和方法结合对实施例的以下描述更为清楚明确地便于理解，结合附图对所述实施例更详细地阐述。

在附图中：

图1示出具有根据本实用新型的脚部线圈的磁共振成像仪的示意图；

图2示出脚部和用于磁共振成像的关键区域的示意图；

图3以横截面示出根据本实用新型的脚部线圈的天线线圈的示意图；

图4示出在根据本实用新型的脚部线圈中的匀场线圈的可能的布置；

图5示出在根据本实用新型的脚部线圈中的匀场线圈的可能的布置；

图6示出在根据本实用新型的脚部线圈中的匀场线圈的可能的布置。

图1示出具有根据本实用新型的脚部线圈50的磁共振成像仪1的一种实施方式的示意图。

具体实施方式

磁体单元10具有场磁体11，所述场磁体形成用于拍摄区域中的样本或患者100的自旋的定向的静磁场b0，也被称为视场(fov)。拍摄区域的特征在于特别均匀的静磁场b0，其中，均匀性尤其涉及磁场场强或数值。拍摄区域近乎球形并且布置在患者通道16中，所述患者通道沿纵向2延伸穿过磁体单元10。检查台30能够通过移动单元36在患者通道16中运动。场磁体11通常涉及超导磁体，所述超导磁体能够提供具有高达3t的磁通密度(在最新的设备中甚至更高)的磁场。然而针对较低的场强也可以使用永磁体或具有正常导电线圈的电磁体。

此外，磁体单元10具有梯度线圈12，所述梯度线圈构造用于，为使在检查体积中获取的图像区域的空间差异化沿三个空间方向将可变的磁场与磁场b0叠加。梯度线圈12通常是由正常导电的导线组成的线圈，所述导线能够在检查体积中形成相互正交的磁场。

磁体单元10同样还具有身体线圈14，所述身体线圈构造为，向检查体积发射经由信号线路输入的高频信号，并且接收从患者100发射的共振信号并且通过信号线路发出从患者100发射的共振信号。

控制单元20使磁体单元10为梯度线圈12和身体线圈14提供不同的信号，并且评估接收到的信号。

那么控制单元20具有梯度控制器21，所述梯度控制器构造为，经由输入线路为梯度线圈12供应可变电流，所述可变电流随时间协调地提供在检查体积中期望的梯度磁场。

此外，控制单元20还具有高频单元22，所述高频单元构造为，形成具有预定的时间曲线、振幅和频谱功率分布的高频脉冲，以便激发在患者100中的核自旋的磁共振。在此能够实现千瓦范围内的脉冲功率。激励线圈能够通过身体线圈14或通过局部发送天线向患者100发射。

控制器23通过信号总线25与梯度控制器21和高频单元22通信连接。

在患者100上布置有根据本实用新型的脚部线圈50，所述脚部线圈50通过连接线路33与高频单元22相连。

在图2中示意性示出患者100的脚部101。在此对于磁场b0来说，磁导率μ沿在z轴线上的纵向2突跃且由此b0场变不均匀的区域是特别关键的。如果患者100，如图1所示，支承在磁共振成像仪1中，这种非连续性则表示在脚底102上、足背103和足关节104上的非连续性，因为在此沿纵向2出现了从介质空气至足部的突然过渡，足部具有不同的组织、例如脂肪、肌肉或骨骼。

在图3中示意性示出根据本实用新型的脚部线圈50的天线线圈53的可考虑的布置。脚部线圈50的定向在此与脚部在图2中给定的定向相对应，脚部在脚部线圈的根据本实用新型的使用时与图1所示一样布置在脚部线圈50内部的相同位置中。出于简洁原因未示出脚部。

在以下附图中在天线线圈51或匀场线圈中的圆圈在此分别表示导体或线匝的横截面，并且连接的虚线表示剖面前方或后方的线匝的其他走向。

优选地，脚部线圈50还具有多件式的支承结构，天线线圈53和匀场线圈布置在所述支承结构上或支承结构中。在此，支承结构可以分成第一半壳51和第二半壳52，所述第一半壳和第二半壳能够以可松脱方式相连，从而使脚部101能够简单地布置在脚部线圈50中。在此，第一半壳51如图所示实施为下半壳，而第二半壳实施为上半壳，然而也可以考虑例如分成右半壳和左半壳或分成更多个单件。为进行连接，例如可以设置搭扣、销钉、绑带或其他连接和导引元件。还可以考虑的是，天线线圈53和/或匀场线圈由在不同半壳中的多个区段组成，所述区段在半壳对接时通过可松脱的电连接分别接合成完整的天线线圈53。

在脚部线圈50中也可以考虑呈不同结构配置的天线线圈53。天线线圈可以例如平行于脚底或足背地布置。天线线圈还可以平行于腓骨的两侧沿水平或垂直方向设置。天线线圈还可以实施为环形线圈或鞍形天线，以便在脚部的不同区域中具有最大灵敏度。最后，还可以考虑的是，一个或多个天线线圈53沿外周向围绕脚部或下肢布置。在此可以考虑的是，天线线圈53分成多个先后依次通过可松脱触点相连的区段。

在图4中示出在根据本实用新型的脚部线圈50中的匀场线圈的可能的布置。相同的附图标记表示相同的对象。为简洁起见，在该附图和以下附图中未示出天线线圈53。然而在一种实施方式中还可以考虑的是，天线线圈同时用作匀场线圈，方式在于天线线圈能够被加载直流电流。

图4所示的匀场线圈以下被称为垂直匀场线圈61、62、63，因为垂直匀场线圈基本上平行于x-y平面地布置，所述x-y平面对于如图1所示定位在磁共振成像仪1中的患者1000来说平行于脚底并且尤其垂直于静磁场b0的方向定向。

所提及的第一和第二匀场线圈可以可选地是垂直匀场线圈61、62、63或以下在图5中所示的平行匀场线圈64、65、66、67。

在此，一个或多个垂直匀场线圈61、63可以布置在脚底上或平行于脚底布置。在垂直匀场线圈61、62、63中流通的电流的可能的电流方向通过在匀场线圈的横截面中的x或点表示。一个或多个垂直匀场线圈62在此布置在足背上或平行于足背布置。

在此，垂直匀场线圈61和62电串联，从而使相同的电流流经匀场线圈61和62。垂直匀场线圈61、62在此构成亥姆霍兹线圈对，所述亥姆霍兹线圈对形成在前脚中特别均匀的磁场，所述磁场根据电流方向增强或减弱在前脚中的b0场。

在相反的电流方向的情况下可以考虑的是，增强或减弱尤其在脚部的表面上、例如在足背或脚底上的静磁场。

还可以考虑的是，垂直匀场线圈63与又围绕下肢或肌腱外周向的垂直匀场线圈(如针对垂直匀场线圈61、62所述)一起作为亥姆霍兹线圈对共同作用。

在图5中所示的匀场线圈在以下被称为平行匀场线圈64、65、66、67，因为平行匀场线圈基本上在纵向2上平行于静磁场b0的磁场方向定向，也即匀场线圈的线匝处于基本上平行于纵向2延伸的表面中。在此，平行匀场线圈如图5所示在x-z平面中水平地定向，然而在y-z平面或平行于纵向2的拱曲面中的布置也是也可考虑的。

在如针对平行匀场线圈64、65所示的相反的电流方向的情况下，所形成的磁场相反。在此，通过磁场的叠加，在垂直线圈64、65之间的中心处出现沿纵向延伸的磁场。通过该方式能够实现静磁场b0的与深度相关的校准。而且在此也可以考虑具有相应极性的线圈的串联。平行匀场线圈66可以布置在脚部101的尖端或围绕中心地布置。还可以考虑的是，平行匀场线圈66具有多个线匝，所述线匝分布在多个平行的平面上，所述多个平行的平面沿前脚布置。

在相同的电流方向的情况下，平行匀场线圈64、65或66、67又构成具有在间隙中基本上均匀的磁场的亥姆霍兹线圈对。b0场的校准在此通过合成的磁场的矢量加和和数量计算完成。在此还可以考虑的是，两个平行匀场线圈66、67沿外周向围绕前脚布置。

在图6中示出垂直匀场线圈68、69在根据本实用新型的脚部线圈50中的另一种可考虑的布置，其中，垂直匀场线圈68、69沿外周向围绕下肢布置。在相同的电流方向的情况下、尤其当两个垂直匀场线圈68、69电串联时，垂直匀场线圈又构成一种具有平行于静磁场b0的均匀的校准磁场的亥姆霍兹线圈对。

在图6中还示意性示出，匀场线圈能够区段化，其中，分别将各个区段布置在第一半壳51和第二半壳52中。两个线圈区段通过接触元件、例如插头70和插座71电连接成闭合的匀场线圈。

在图4至6中所示的匀场线圈在根据本实用新型的脚部线圈50中的结构配置在此并不相互排斥，而是能够以不同方式相互结合，以便形成用于补偿b0场的不均匀性的特别有利的磁场。

尽管本实用新型的细节通过优选实施例被详细阐释和描述，然而本实用新型并不被公开的实施例局限，而技术人员由此推导出其他变型方案，只要不脱离本实用新型的保护范围即可。