用于磁共振成像系统的tem谐振器型射频天线装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于给磁共振(MR)成像系统的检查空间施加射频场的射频(RF)天线装置，和使用至少一个这种射频天线装置的磁共振成像系统。
【背景技术】
[0002]在磁共振(MR)成像领域中，鸟笼型线圈被用作射频天线，特别是在例如3特斯拉那样的高磁场强度中被用作体线圈，这是因为鸟笼型线圈与横向电磁模式(TEM)型谐振器相比具有优越的功率效率。这主要是由于环电流，该环电流将射频(RF)场限制在线圈周围的较小区域内，而在TEM型谐振器的情况中射频场轴向地延伸到线圈之外很远。作为改进的尝试，已经提出了包括U形谐振器元件的线圈(Leussler等:用于高场强MRI的带有Z方向截断灵敏度分布的U形梯状TEM-线圈结构，ISMRM 20 (2012)，2805)。这些所谓的UTEM (Π形IM型)线圈通过其横向导体元件来模拟鸟笼型线圈的环的功能，因此也能够限制线圈外的射频场。
[0003]希望能够采用一种用于磁共振成像的TEM型谐振器，其中该谐振器具有限定的射频接地，该射频接地可有利地被用于失谐电路、馈送电缆和用于射频安全目的的射频拾取线圈，该TEM型谐振器也具有受限的射频场。
【发明内容】
[0004]因此，本发明的目的之一是提供一种改进地减少线圈外射频场的TEM型射频天线。
[0005]在本发明的一个方面中，该目的是通过这样一种射频(RF)天线装置来实现的，即，该射频(RF)天线装置用于具有检查空间的磁共振(MR)成像系统，该检查空间具有基本上静态的主磁场，该主磁场限定该检查空间的轴向方向，该射频天线装置包括:
[0006]由导电材料制成的多个横档，该多个横档中的每个横档具有至少一个轴向部件，在运行状态中该轴向部件基本上平行于轴向方向布置，其中该多个横档中的轴向部件沿方位角方向以绕中心轴线基本上等间隔的关系布置，且每个横档的该至少一个轴向部件具有两个端部区域，且对于相对于方位角方向相邻布置的多个横档中的至少两个横档来说，每个横档包括至少一个横向部件，该至少一个横向部件只电连接于那个横档的轴向部件的端部区域之一，在运行状态中，相邻横档的该至少一个横向部件基本上被布置成使得在两个横档的每个横向部件上存在至少具有基本上相同的方位角坐标的至少一个位置。
[0007]如本领域技术人员所熟知，MR成像系统检查空间内的位置通常最好是使用柱面坐标来描述，这是由于绕主磁场的轴向方向的旋转对称，其中柱面坐标系的z轴通常对准该轴向方向。在运行状态中，射频天线装置的中心轴线与z轴一致。
[0008]本申请中使用的短语“方位角地”，应当特别理解为是沿绕柱面坐标系的z轴的方位角方向排布。
[0009]本申请中使用的短语“端部区域”，应特别理解为起始于横档的端部并延至横档长度的三分之一、优选至四分之一、更优选至五分之一的区域。
[0010]本申请中使用的短语“横向部件”，应特别理解为相对于轴向部件排布，以形成不同于直角的夹角的边的部件，其中该夹角与直角相差小于或大于60°，优选小于45°，以及更优选小于30°。
[0011]于是，该射频天线装置可被以具有类似于鸟笼型线圈的环电流的电流分布的横向电磁模式(TEM)驱动，其中在相邻横档的横向部件之间没有任何直接电连接，但具有限制射频天线装置的射频场的效果。短语“直接电连接”应特别理解为是横向部件之间的电连接，该电连接不包括区别于两个横向部件的附加连接部分。
[0012]作为有利的副作用，相邻横档之间的电磁耦合增强，导致射频天线装置的大部分共振模式的分裂增加(即，两个连续共振频率的频率之差随着耦合增强而变大)，这有利于双通道或正交模式的操作。
[0013]在本发明的另一个方面中，该射频天线装置用于在第一次操作时向检查空间施加射频场，以实现原子核的共振激励，和用于在不同于第一次操作的另一次操作时接收由原子核发射的磁共振射频能量。由此，可以实现一种具有改进的功率灵敏度和信噪比的发射/接收射频天线。
[0014]优选地，该射频天线装置被用于作为横向电磁模式(TEM)谐振器型体线圈来运行，使得视场可以从置于射频天线装置内的人体的任何部位选择。
[0015]在优选实施例中，相邻布置的横档中每个横档的横向部件基本上被布置成使得具有基本上相同方位角坐标的两个横档的所述横向部件的所述至少一个位置也具有相对于射频天线装置的中心轴线基本上相同的径向坐标。由此，横档可以在径向方向上占用较少空间的方式布置，这在筒状检查空间中是非常宝贵的。
[0016]在另一优选实施例中，相邻布置的横档中的每个横档的横向部件基本上被布置成使得具有基本上相同方位角坐标的两个横档的所述横向部件的所述至少一个位置也具有基本上相同的轴向坐标。因此，横档可以在轴向方向上占用较少空间的方式布置，使射频天线装置的轴向长度保持较短。
[0017]优选地，相对于方位角方向相邻布置的多个横档中的横档的至少一个横向部件的中心线在空间中是直线。本申请使用的短语“中心线”应特别理解为在垂直于延伸方向的平面内代表横向部件的潜在截面的几何中心的许多点。空间中的直线可以包括径向分量以及轴向分量(即沿z方向)。于是，可通过建设性地非常容易的方式来模拟鸟笼型线圈的环中的电流分布。
[0018]相对于方位角方向相邻布置的多个横档中的至少一个横档的中心线可包括至少两个基本上直的区段，其中两个直的区段被布置成形成钝角。由空间中两条直线形成的角可以通过建立表示两条直线的方向的空间中两个正规化向量的点积来确定。由此，可以实现相邻布置的横档之间较大的重叠，从而导致产生能改进对射频天线装置的射频场的限制的更大模拟电流，和更强的横档电磁耦合。
[0019]如果至少一个横向部件的中心线的形状为曲线，那么就可以实现对鸟笼型线圈中环电流的改进模拟。当曲线在除了该曲线端点之外的所有位置都可微分时尤其如此。该曲线可以包括为补偿目的的拐点。
[0020]在另一优选实施例中，该曲线基本上是圆弧的一部分。结果，横档中的电流对射频场的贡献可接近于鸟笼型线圈中环形区段的电流。在相邻布置的横档中的这种电流叠加可以导致产生对鸟笼型线圈中的环电流的优异模拟。
[0021]本发明的另一目的是提供一种磁共振MR成像系统，该成像系统包括用于放置关注对象的检查空间、在检查空间中产生基本上静态的磁场的主磁体、和射频天线装置的公开实施例中的至少之一或其组合，其中基本上静态的磁场被平行于检查空间的中心轴线指向。
【附图说明】
[0022]通过参照下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得明显并得到阐明。然而，这样的实施例不必代表本发明的全部范围，因此参引权利要求，以解释本发明的范围。
[0023]在附图中:
[0024]图1是根据本发明的包括射频(RF)天线装置的磁共振成像系统的实施例一部分的示意图，
[0025]图2是根据图1实施例的射频天线装置的立体图，
[0026]图3是根据本发明的射频天线装置的替代实施例的立体图，
[0027]图4是根据本发明的射频天线装置的另一替代实施例的立体图，
[0028]图5示出了和常规射频天线装置相比根据本发明的各种射频天线装置的模拟射频场分布，和
[0029]图6示出了和常规射频天线装置相比根据本发明的射频天线装置的共振频谱。
【具体实施方式】
[0030]本说明书包含本发明的几个实施例。各实施例参照特定附图或一组附图进行描述，并且由特定实施例的前缀号码来标识。在所有实施例中功能相同或基本相同的特征是通过由相关实施例的前缀号码及随后的该特征的号码组成的附图标记来标识的。如果实施例的特征没有在相应的附图描述中描述，或者在附图描述中提及的附图标记未在附图本身中示出，则应参考在先实施例的描述。
[0031]图1示出了包括磁共振扫描器112的磁共振(MR)成像系统110的实施例一部分的示意图。磁共振成像系统I1包括用于产生基本上静态的磁场的主磁体114。主磁体114具有中心孔，该中心孔为将被置于其中的关注对象120(通常为患者)提供了围绕中心轴线118的检查空间116。为清楚起见，在图1中已经省略了用于支撑患者的惯