可调谐的磁共振线圈的制作方法

本发明涉及一种具有至少一个用于调谐磁共振线圈的调谐设备的磁共振线圈、磁共振设备和用于调谐磁共振线圈的方法。

背景技术：

磁共振断层成像(mrt；英语magneticresonanceimaging，mri)是用于产生患者的磁共振图像的已知技术，其基于磁共振(mr)的物理现象。为此，在磁共振测量期间，为了利用磁共振线圈、例如全身线圈(英语bodycoil)触发磁共振信号，向患者体内射入激励脉冲。利用相同的和/或一个或多个另外的磁共振线圈、例如局部线圈(英语localcoil)接收触发的磁共振信号。在文献us20150054506a1、us20150054506a1和us9684046b2中示例性地描述了磁共振线圈。

磁共振线圈通常包括电容器和电感的联接，电容器和电感在全身线圈的情况下大多围绕圆柱形的支承管布置。在将全身线圈安装到磁共振设备中之后，全身线圈的实际电气特性尤其是在电容分布的均匀性方面大多与理想特性有偏差。

技术实现要素：

尤其可以视为本发明要解决的技术问题的是，给出一种调谐设备，通过该调谐设备可以以简单的方式产生磁共振线圈的更好、尤其是更均匀的电容分布。

上述技术问题通过本发明的特征来解决。在说明书中描述有利的设计方案。

因此，提出了一种磁共振线圈，其具有至少一个用于调谐磁共振线圈的调谐设备。在此，至少一个调谐设备中的每一个包括在机械上相互耦联的多个电容器、尤其是平面电容器。多个电容器中的每一个尤其是分别具有可通过机械耦联共同改变的电容。

因为可以使用多个可改变的电容器，所以可以更有针对性地调谐磁共振线圈。由此可以获得磁共振线圈的尤其是更均匀的电容分布。

优选至少一个调谐设备中的每一个包括具有多个第一电极的第一层和具有多个第二电极的第二层。在此，多个电容器中的每一个包括多个第一电极中的至少一个和多个第二电极中的至少一个。有利地，第一层和第二层可相对于彼此移动。尤其是第二层可以相对于第一层移动。在此，多个电容器分别具有优选通过第一层和第二层的相对移动可改变的电容，例如通过相对于第一层移动第二层。

通过将多个电极布置在共同的层上，一个层的电极在机械上耦联，由此尤其是能够实现对一个层的电极的共同的机械引导、尤其是移动。因此，利用层相对于彼此的移动，不仅可以改变一个电容器，而且可以同时改变多个电容器。

磁共振线圈通常具有至少一个尤其是导电的导体区段。至少一个导体区段尤其是可以理解为导体轨迹的区段。至少一个导体区段通常是用于发送和/或接收高频信号的天线的一部分。至少一个导体区段优选具有至少一个中断部，其通过多个电容器中的至少一个跨接、尤其是电容式地耦联和/或连接。至少一个导体区段尤其是具有多个部分区段，其通过至少一个中断部彼此分离。优选地，多个第一电极中的至少一个与多个部分区段的第一部分区段连接，并且多个第二电极中的至少一个与多个部分区段的另一个部分区段连接。由此，例如可以构造通过电极形成的电容器的并联连接或串联连接。通过多个电容器的可改变的电容，可以以简单的方式影响磁共振线圈的电容分布。

层优选理解为扁平结构。层尤其是如下结构，该结构在一个空间方向、即垂直于层的表面的法线的方向上的范围，明显小于与之垂直的空间方向上的范围。层可以具有平坦地或者弯曲地构造的表面。

层、即尤其是第一层和第二层优选用作用于相应的电极、即尤其是用于多个第一电极和用于多个第二电极的支承层。电极优选布置在层的表面处、尤其是布置在其上。电极优选也是跟随布置有电极的层的表面的形状的平面结构。

电极优选是导电的。其优选包括导电材料、尤其是金属、例如铜，其平面地布置在层的表面上。

第一层、因此尤其是多个第一电极优选也与第二层对置地布置，因此尤其是也与多个第二电极对置地布置。第一层的表面的法线尤其是与第二层的表面的法线平行地定向，即这些层相互平行地延伸。

在全身线圈的情况下，第一层和第二层优选与磁共振设备的支承管对应地弯曲。层的表面尤其是与支承管的表面、尤其是内表面平行地延伸。层优选相对于支承管的中心轴、尤其是纵轴同轴地布置。层尤其是可以在径向方向上相对于彼此错开地布置，即层相对于支承管的中心轴不同地间隔开。

优选地，第一层和第二层可以相对于彼此在与第一层和/或第二层的表面法线垂直的方向上移动。尤其是第二层可以相对于第一层在与第二层的表面的法线垂直的方向上移动。在这种横向移动中，优选第一层和第二层之间的间距保持恒定。这种实施方式能够实现调谐设备的特别是平面的、因此节省空间的结构方式。

但是也可以想到第一层和第二层可以相对于彼此在与第一层和/或第二层的表面的法线平行的方向上移动，从而在移动时，第一层与第二层之间的间距改变。

此外，可以想到第二层相对于第一层的相对移动具有横向分量和垂直分量。

尤其是，多个电容器是平板电容器。在此，平板电容器的电极可以平地或弯曲地构造。简单来说，对于平板电容器的电容，尤其是可以给出下面的关系：c∝εra/d。在此，εr是相对电容率，a是重叠面积，并且d是电极的间距，即尤其是至少一个第一电极和至少一个第二电极的间距。间距d优选在0.01至5mm之间、尤其是在0.05至1mm之间。面积a优选在1至100cm²之间、尤其是在3至30cm²之间。相对电容率εr(也称为电容率或介电常数)是电极之间的介质、尤其是电介质的特性。优选使用固体电介质、例如fr4、特氟龙、陶瓷、塑料薄膜和/或市场上的印刷电路板材料。由此可以获得高的介电强度，并且确保定义的间距d。因此，通过层的相对横向移动，尤其是重叠面积a、因此电容c是可变的。此外，也可以想到通过垂直移动来改变间距d，由此同样可以改变电容。

根据磁共振线圈的另一个实施方式，在层相对移动时，所有电容器改变相同的电容值。但是也可以想到电容器改变不同的电容值。

优选多个第一电极和/或多个第二电极的至少一部分具有如下形状，该形状的垂直于移动方向的范围发生改变。因此，尤其是层的移动路程与电容器的电容之间的非线性的关系也是可能的。

可以想到磁共振线圈不仅仅具有两个层，而是具有多于两个的层。因此，至少一个调谐设备例如可以包括至少一个另外的层、尤其是第三层，其分别具有至少一个另外的电极、尤其是至少一个第三电极，其中，相应的另外的电极、尤其是至少一个第三电极，与多个第一电极中的至少一个和/或多个第二电极中的至少一个一起，形成至少一个另外的电容器的一部分。在此，至少一个另外的层、尤其是第三层可以相对于第一层和/或第二层移动。优选地，至少一个另外的电容器具有通过第三层相对第一层和/或第二层的相对移动可改变的电容。

通过使用多个层，还可以更多样地调整磁共振线圈的电容分布。

优选地，层、尤其是第二层和第三层可以在不同的方向上移动。尤其是不同的方向相互垂直。

根据一个优选实施方式，磁共振线圈是全身线圈，其通常构造为固定地安装到磁共振设备中。(局部线圈例如与其不同，通常要针对每个单独的检查重新布置局部线圈。)例如，因此可以补偿支承管的不完美的几何形状。尤其是在将支承管安装到磁共振设备中之后，经常需要进行精细调谐，其可以有利地利用所提出的调谐设备来执行。

优选磁共振线圈包括具有表面、尤其是内表面的支承管，其中，第一层和/或第二层的移动平行于支承管的表面、尤其是内表面地进行。这使得能够将调谐设备特别节约空间地集成到全身线圈中。

优选磁共振线圈是鸟笼线圈。鸟笼线圈通常具有多个天线棒，两个端环通过天线棒尤其是成轮辐状地相互连接。在此，多个天线棒通常以围绕中心轴分布在圆周方向上的方式布置。鸟笼线圈通常在局部线圈中使用，但是尤其是也在全身线圈中使用。

磁共振线圈的一个实施方式设置为，磁共振线圈具有至少一个导体区段，其围绕中心轴在圆周方向上延伸，其中，至少一个导体区段具有至少一个中断部，其通过多个电容器中的至少一个跨接。尤其是通过中断部将至少一个导体区段划分为两个部分区段，其通过多个电容器中的至少一个尤其是相互电连接。在此，优选至少一个导体区段是鸟笼线圈的端环。尤其是可以想到鸟笼线圈的每个端环具有一个或多个调谐设备。

优选端环包括一个或多个可变的电容器、尤其是平板电容器，其装备有一个或多个可共同与中心轴平行地运动的电极和/或可共同在圆周方向上运动的电极。

优选第二层可以围绕中心轴在圆周方向上和/或与中心轴平行地移动。这尤其是能够实现将调谐设备特别简单和节约空间地集成到磁共振线圈中。

根据磁共振线圈的一个优选实施方式，调谐设备包括具有至少一个第三电极的第三层，其中，多个第一电极与至少一个第三电极一起形成至少一个另外的电容器的一部分。在此，第三层可以相对于第一层优选与中心轴平行地和/或在圆周方向上移动，其中，至少一个另外的电容器具有电容，其可以通过相对于第一层移动第三层来改变。通过使用三个层，尤其是可获得电容的进一步更高的调节精度。

磁共振线圈的另一个实施方式设置为，多个第一电极在圆周方向上和/或与中心轴平行地依次布置，和/或多个第二电极在圆周方向上和/或与中心轴平行地依次布置。优选地，多个第一电极和多个第二电极在圆周方向上依次布置。也就是说，尤其是可以以分布在圆周上的方式布置电极。

尤其是一个层的电极具有间距、尤其是净宽(lichteweite)。电极的间距从电极到电极可以是恒定的或可变的。由此，尤其是可以实现不同的调节机制。

磁共振线圈的另一个实施方式设置为，至少一个导体区段在圆周方向上被划分为多个部段，其中，在每个部段中分别布置有调谐设备。

也就是说，在所述中断部处，尤其是可以通过移动至少一个层来改变电容。通过在每个部段中给出这种调节可能性，尤其是可以补偿导体区段、尤其是端环的可能的几何不圆度。

优选部段的数量在2至6之间、尤其是在2至5之间、尤其是4。利用这种数量，调谐可以特别高效地进行。

但是也可以想到调谐设备在至少一个导体区段、尤其是鸟笼线圈的端环的整个圆周上延伸。由此尤其是可以调节鸟笼线圈的共振频率。

在磁共振线圈的一个优选扩展方案中，多个第一电极和/或多个第二电极的至少一部分具有如下形状，该形状的平行于中心轴的范围在圆周方向上发生改变，和/或该形状的在圆周方向上的范围平行于中心轴地发生改变。由此，尤其是可以进一步更有针对性地调节不同的层的电极的重叠，由此调节电容器的电容。

另一个实施方式设置为，第一层和/或第二层包括齿部，其中，调谐设备包括齿轮，齿轮的齿啮合到第一层和/或第二层的齿部中。

有利地，通过齿轮的转动使得第一和/或第二层移动。这尤其是能够实现简单的移动机制。

优选调谐设备包括杆，其尤其是布置在齿轮的中心，从而尤其是通过杆的转动使得齿轮转动。

尤其是杆的一端布置在齿轮上。有利地，可以通过在杆的另一端施加力，使杆和与其连接的齿轮旋转。所施加的力可以通过齿轮的齿传递至第二层，从而使其移动。

此外，提出了一种具有前面描述的磁共振线圈的磁共振设备。尤其是提出了一种磁共振设备，在该磁共振设备中，所述磁共振线圈是全身线圈，其中，磁共振线圈包括前面描述的杆。有利地，杆的一端布置在支承管的一端上，从而层的相对移动、例如第二层的移动可以从支承管的外部引起。优选杆在此平行于中心轴地取向，以便尤其是能够实现将力特别有效地传递至第二层。

此外，提出了一种用于调谐磁共振线圈的方法。在此，磁共振线圈具有多个在机械上相互耦联的电容器，其电容同时改变。

前面描述的磁共振线圈的优点和特征可以转用于所提出的方法，反之亦然。

所述方法例如可以尤其是在开始运行或维修时，例如在更换替换部件时，用于将全身线圈匹配于梯度线圈单元的不完美的圆形高频屏蔽。由此，例如可以借助通过仅操作一个控制元件一次同时改变多个电容器的电容，使全身线圈的共振频率和/或去耦匹配于梯度线圈单元的高频屏蔽。

所述方法的另一个有利的方面设置为，磁共振线圈是鸟笼线圈，其端环在圆周方向上被划分为多个部段，其中，部段的电容器在机械上相互耦联，其中，磁共振线圈的调谐与部段对应地进行。

电容器的机械耦联可以针对端环的圆周的一半、三分之一、四分之一或者任意的另外的划分进行。利用分段改变电容的可能性，可以达到平衡，而不会在局部得到过量的电容值。尤其是可以在端环中获得更均匀的电容分布。由此，尤其是可以更简单地在保持可能的进给口(speiseport)的良好去耦的情况下，自由调节磁共振线圈的共振频率。

附图说明

本发明的其它优点、特征和细节由下面描述的实施例以及借助附图得到。彼此相应的部分在所有附图中设有相同的附图标记。

图1以示意图示出了根据本发明的磁共振设备，其具有全身线圈作为磁共振线圈，

图2示出了具有分段地分布的调谐设备的示例性磁共振线圈的立体细节图，

图3示出了调谐设备的具有多个电极的两个层，

图4至6示出了与层的移动有关的不同的可能的电极重叠，

图7示出了电极的不同的形状和布置，

图8示出了具有三个层的调谐设备的实施方式。

具体实施方式

图1示意性地示出了磁共振设备10。磁共振设备10包括磁体单元11，其具有用于产生强的、尤其是在时间上恒定的主磁场13的主磁体12。此外，磁共振设备10包括用于容纳患者15的患者容纳区域14。患者容纳区域14在本实施例中围绕中心轴圆柱形地构造，并且在圆周方向上被磁体单元11圆柱形地包围。然而，原则上在任何时候都可以想到与此不同的患者容纳区域14的构造。可以借助磁共振设备10的患者支承设备16将患者15移入患者容纳区域14中。为此，患者支承设备16具有设计为在患者容纳区域14内可移动的患者台17。

此外，磁体单元11具有用于产生磁场梯度的梯度线圈单元18，磁场梯度用于在成像期间进行位置编码。梯度线圈单元18借助磁共振设备10的梯度控制单元19来控制。此外，磁体单元11包括这里为全身线圈20形式的磁共振线圈，其固定地集成到磁共振设备10中。全身线圈20设计为用于在由主磁体12产生的主磁场13中产生的原子核的激励。全身线圈20由磁共振设备10的高频控制单元21控制，并且将高频磁共振序列射入检查空间中，检查空间基本上由磁共振设备10的患者容纳区域14形成。全身线圈20包括具有内表面s的支承管，除了全身线圈20的可能的面板之外，支承管形成患者容纳区域14的边界。此外，全身线圈20构造为用于接收磁共振信号。

为了控制主磁体12、梯度控制单元19并且为了控制高频控制单元21，磁共振设备10具有系统控制单元22。系统控制单元22对磁共振设备10进行中央控制，例如执行预先确定的成像梯度回波序列。此外，系统控制单元22包括未详细示出的评估单元，用于评估在磁共振检查期间采集的医学图像数据。此外，磁共振设备10包括与系统控制单元22连接的用户接口23。可以在用户接口23的显示单元24上、例如在至少一个监视器上向医学操作人员显示控制信息、例如成像参数以及重建的磁共振图像。此外，用户接口23具有输入单元25，医学操作人员可以在测量过程期间借助输入单元25输入信息和/或参数。

图2详细示出了示例性地作为全身线圈20的磁共振线圈。全身线圈20在此具有鸟笼线圈的形状。其布置在支承管20上。全身线圈20包括两个导体区段110、111，其围绕中心轴z在圆周方向u上延伸。两个导体区段110、111在此是鸟笼线圈的端环。

两个导体区段110、111通过天线棒115相互连接。此外，全身线圈20包括具有电容器的调谐设备100，通过调谐设备100可以调谐全身线圈20。

导体区段110、111在圆周方向u上分为四个部段i、ii、iii、iv，其中，分别在至少一个导体区段110、111的部段i、ii、iii、iv中的每一个内布置一个调谐设备100。但是也可以想到仅一个调谐设备在端环的整个圆周上延伸。

图3立体地示出了调谐设备100。其包括具有多个电极103a、103b、103c、103d、103e的第一层101和具有多个电极104a、104b、104c、104d、104e的第二层102。在此，第一层101和第二层102相互平行地布置。此外，第一层101尤其是在径向方向r上相对于第二层102错开地布置。方向r垂直于圆周方向u和中心轴z的方向。多个第一电极103a、103b、103c、103d、103e和多个第二电极104a、104b、104c、104d、104e在此沿圆周方向u依次布置。

多个电极103a、103b、103c、103d、103e和多个电极104a、104b、104c、104d、104e一起形成具有电容ca、cb、cc、cd、ce的多个电容器的一部分，电容可以通过相对于第一层移动第二层102来改变。

下面的关系适用于平板电容器：c∝a/d。在此，a是重叠面积，并且d是电极103a、103b、103c、103d、103e、104a、104b、104c、104d、104e的间距。通过尤其是在与第二层的表面法线垂直的方向上相对于第一层移动第二层，可以改变重叠面积a，如在图4至6中示出的那样。相对于图4的状态，第二层102的电极104a、104b、104c、104d、104e在图5中在圆周方向u上移动，并且在图6中与中心轴z平行地移动。由此，重叠面积aa、ab、ac、ad、ae、因此电容ca、cb、cc、cd、ce也发生改变。沿圆周方向u和平行于中心轴z的移动的组合也是可能的。关于图2所示的实施例，第二层102的移动尤其是可以与支承管120的内表面s平行地进行。

由于在至少一个层上不是仅布置有一个电极，而是布置有多个电极，所以利用层101、102相对于彼此的移动可以同时改变多个电容。

如示例性地在图7中示出的电极的其它实施方式也是可能的。因此，具有三角形形状的电极104a具有如下形状，该形状的垂直于移动方向的范围(ausdehnung)发生改变。尤其是其平行于中心轴z的范围沿圆周方向u发生改变，并且其在圆周方向u上的范围平行于中心轴z地发生改变。

此外，电极可以不同程度地相对于彼此间隔开。因此，例如电极104b与电极104c的间距l1大于电极104c与电极104d的间距l2。

在图8所示的实施例中，本发明的思想扩展到多于两个的层。调谐设备在此包括具有多个第三电极106a、106b、107c、108d、108e的第三层105。在此，多个第三电极106a、106b、107c、108d、108e与多个第一电极103a、103b、103c、103d、103e一起形成多个另外的电容器的一部分。通过相对于第一层移动第三层，可以改变另外的电容器的电容。

尤其是第二层102和第三层105可以在不同的方向上移动。例如，第三层可以平行于中心轴z地移动，而第二层可以在圆周方向u上移动。

图3所示的第二层102包括齿部107。有利地，调谐设备100包括在此未进一步示出的齿轮，齿轮的齿啮合到第二层102的齿部107中。通过齿轮的转动，可以在圆周方向u上移动第二层。

此外，在图2中，调谐设备100包括布置在齿轮上的杆108，其中，杆108的端部布置在支承管120的端部上。由此，在全身线圈20固定地安装在磁共振设备10中的状态下，齿轮仍然也可以转动。

最后再次指出，前面详细描述的磁共振线圈和磁共振设备仅仅是实施例，其可以由本领域技术人员以不同的方式修改，而不脱离本发明的范围。