用于磁共振成像的z分段的射频天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于将射频(RF)场应用到磁共振(MR)成像系统的检查空间的射频天线设备，一种采用至少一个这样的RF天线设备的MR成像系统以及用于将射频场应用到磁共振成像系统的检查空间的方法。
【背景技术】
[0002]在磁共振(MR)成像领域，已知尤其使用两种类型的射频(RF)线圈或天线设备来激励感兴趣对象(通常是患者)内的核自旋，并且检测来自所述核自旋的信号。鸟笼线圈以及横向电磁(TEM)线圈广泛地用于在非常高的RF带(VHF)中的MR成像并且已经被引入在商业化的3T MR成像扫描器中了。鸟笼线圈具有多个导体梯级，所述多个导体梯级被布置在平行于主磁场方向延伸的MR成像扫描器的检查区域的周围，并且连接到环形天线环。TEM线圈包括多个TEM线圈元件，每个具有细长条状部分，其中，多个TEM线圈元件被布置为使得细长条状部分基本上平行并且在一空间或体积中和/或周围被间隔开，用于向要被检查的对象进行发送或从要被检查的对象进行接收。条状部分在其纵向端部处电耦合到RF天线设备的导电屏蔽。这些线圈需要个体RF电源以提供可接受的临床图像质量，这是因为通过感兴趣对象的个体介电负载。
[0003]RF天线设备通常被提供有处于相同的幅度的固定的90°激励，所述激励是由混合耦合器提供的。这样的线圈具有两个馈送端口并且也被称为正交线圈，因为其使得能够生成两个正交磁场。正交线圈提供RF天线设备的增加的信噪比。其他RF天线设备甚至利用两通道线圈来提供针对RF匀场的幅度及相位的完全自由度，所述两通道线圈使用两个几何去耦的馈送位置。这一技术改进了场均匀性并且实现针对高磁场处的不同应用的成像。
[0004]US 7345481 B2公开了一种用于MR成像系统的RF线圈。所述RF线圈包括鸟笼部分以及TEM部分，所述鸟笼部分具有多个平行间隔的导体以及一个或多个横跨或端部导体，所述横跨或端部导体大体处于所述间隔的导体的横向，所述TEM部分具有多个平行间隔的导体以及射频屏蔽。鸟笼部分和TEM部分与对准的每个部分的平行间隔的导体相对地设置，并且定义对象接收区域。
[0005]然而，仍然有其中均匀性能够被改进的特定感兴趣对象。如对人腿的成像的一些特殊应用通常也需要至少四个通道，如能够利用针对MR成像(MRI)的多通道研宄系统示出的。
[0006]这样的多通道研宄系统在市场上尚不可购得，因为所述系统昂贵且复杂，这是由于线圈的生产和去耦非常复杂。由于残余耦合及患者依赖性反射，已知多通道线圈常常需要环行器以隔离用于不同通道的功率放大器。由于环行器需要非常有限的磁场，所以难以将功率放大器置于线圈附近或者甚至于线圈处。多通道研宄系统的这一设计也不同于市场上可购得的MRI系统的设计。
【发明内容】
[0007]因此本发明的目的是提供一种射频(RF)天线设备、一种包括这样的RF天线设备的磁共振(MR)成像系统、一种用于将RF场应用到MR成像系统的检查空间的方法以及一种用于升级MR成像系统的软件包，所述软件包使得能够在没有过度的RF电流的发生的情况下，以改进的SAR控制并且以改进的RF匀场选项，将均匀RF场激励用于检查空间。
[0008]在本发明的一个方面中，由一种用于将射频(RF)场应用到磁共振(MR)成像系统的检查空间的射频(RF)天线设备来实现该目的，其中，所述RF天线设备被提供为具有管状体，所述RF天线设备在其纵向方向中是分段的，并且每个段被提供有至少一个激励端口。
[0009]相应地，能够个体地控制所述RF天线设备(也被称为线圈)的每个段，使得在感兴趣对象内部的在这一方向中的，即RF天线设备的纵向方向中的，B1场的不均匀性能够直接被解决。具体而言，可以个体地控制每个段的所述激励端口。对于包括RF天线设备的管状结构，纵向方向一般被称为z方向或z轴。
[0010]利用上面描述的RF天线设备，相比于本领域中已知的RF天线设备，能够增加通道数量，因为每个段具有至少一个个体激励端口。取决于线圈的类型以及特定需求，能够以不同方式对一个或多个端口进行定位，例如，定位于所述RF天线设备的端面处或在所述RF天线设备的外圆周。然而，RF天线设备能够被提供为具有小的尺寸。可以通过电连接或感应馈送来实现每个激励端口。
[0011]所述管状体能够具有任何合适的横断面，包括圆形、椭圆形或矩形横断面，或它们的任何合适的组合。优选地，所述RF天线设备具有圆形横断面，即，所述RF天线设备具有圆柱形形状。进一步优选地，每个段具有相同的尺寸。
[0012]存在用于构建z分段的RF天线设备的不同方式。单个元件能够由TEM共振器和/或鸟笼共振器制成。下面给出了与所述RF天线设备的优选实施例相关的另外的细节。所述天线设备能够在所述纵向方向中被实施为具有两个或多个段。这些元件中的一个或多个能够由退化的元件制成。
[0013]利用具有独立段的所述RF天线设备，实现了对所述段的去耦。这实现对所述RF天线设备的容易的控制。例如，单个放大器与功率分配器一起能够在没有环行器的情况下用于在两个或四个端口处馈送发明的RF天线设备。相应地，能够通过按需要替换所述RF天线设备以及增加功率分配器和额外的放大器，来从具有常规线圈、或者简单的系统或者正交系统的、具有根据本发明的RF天线设备的MRI设备实现升级。所述MRI系统的控制单元被调整以执行对所述RF天线设备的各自的控制。取决于针对每个段的放大器及TR开关的数量，所述控制单元额外地控制所述放大器、所述TR开关及所述前置放大器中的每个。优选地，针对每个段提供并且控制一个功率放大器及前置放大器，使得两个激励端口具有有着固定的幅度和相位的馈送。备选地，独立放大器能够用于所述RF天线设备的每个段的每个激励端口。相应地，所述天线设备也能够如通过一个或两个放大器来激励的普通天线设备地被操作，使得仅一种类型的天线设备能够用于MRI系统并且能够容易地执行到两个或四个通道的升级。
[0014]优选地，所述RF天线设备被提供为在第一操作时间将所述RF场应用到所述检查空间以用于共振激励，并且还被提供为在不同于所述第一操作时间的另一操作时间，接收由所述感兴趣对象内的原子核发射的磁共振RF能量。换言之，所述RF天线设备可以被提供为充当RF发送天线以及RF接收天线。这可以允许紧凑设计并且也允许避免在所述RF发送天线与所述RF接收天线之间的交叉耦合。所述RF天线设备的另一功能是生成用于校准局部接收线圈的均匀接收敏感性，所述均匀接收敏感性实现加速的信号接收。所述RF天线设备还能够用在主磁体的低磁场内。此外，所述RF天线设备能够用于不同几何结构，例如，作为体线圈或头线圈。所述RF天线设备还能够被设计为通过使其成为多共振的而操作在两个或多个频率处。这在使用其他去耦方式的情况下更加复杂得多。
[0015]根据优选的实施例，所述RF天线设备包括:第一天线环及第二天线环，所述第一天线环及第二天线环在公共旋转轴上被间隔开，从而定义了所述管状体的顶部及底部；屏蔽元件，其被提供在所述RF天线设备的外圆周处；以及天线梯级的第一集合和第二集合，所述第一集合和第二集合两者都被布置为平行于所述屏蔽元件的内侧处的所述RF天线设备的所述纵向方向；其中，所述梯级的所述第一集合在所述梯级的端部中的一个处均电耦合到所述第一天线环，从而定义了第一段，并且所述梯级的所述第二集合在所述梯级的端部中的一个处均电耦合到所述第二天线环，从而定义了第二段，并且两个段的所述梯级在所述梯级的自由端部处均经由親合元件电親合到所述屏蔽元件，所述自由端部未親合到所述天线环中的任意天线环。这一 RF天线设备提供了 TEM共振器和鸟笼线圈的组合，所述组合在本申请中被称为混合设计。所述RF天线设备的每个段在所述RF天线设备的中心区域中表现地如横向电磁(TEM)线圈，并且在其纵向端部处如鸟笼线圈。如果全部幅度被选择为相同的并且相位对应于所述激励端口的几何位置，则所述磁场的轮廓与常规体线圈的类似。容易地实现了对所述RF天线设备的所述段的去耦，因为由所述几何RF天线设备解决所述去耦。相应地，不需要对所述RF天线设备的调节。所述屏蔽元件被提供为具有管状结构，优选地是圆柱形结构。其在操作频率处是导通的，但通常在所述梯度场的频率处是不导通的。所述屏蔽元件能够在所述纵向方向中延伸超过所述天线环。能够根据所述RF天线设备的设计和尺寸来选择梯级的数量。优选地，梯级的数量是4的倍数，以在90°几何距离中取得对称馈送选项。所述耦合元件能够是导体或任何其他合适类型的耦合元件。所述耦合元件优选地包括电容器、电感器或它们的组合。所述梯级由导电材料制成并且能够是分段的。任选地，电容器、电感器或它们的任何组合被提供在所述梯级的所述段之间。进一步优选地，所述梯级能够包括叠层结构，所述叠层结构具有用于生成电容器的两个或多个导电层。
[0016]优选地，所述天线环具有包括多个环部分的结构，所述多个环部分一起形成所述天线环。进一步优选地，每个天线环的所述环部分可以被提供具有在彼此之间的间隙。再进一