CN100425198C - 射频屏蔽和磁共振成像系统 - Google Patents

射频屏蔽和磁共振成像系统 Download PDF

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Abstract

在RF屏蔽中由X轴的梯度线圈、Y轴的梯度线圈和Z轴的梯度线圈分别引发的涡流借助感应均匀地同时释放到大地。RF屏蔽在四个点通过电容器连接到磁体，四个点的角度彼此相差90°。磁体连接到大地。可以防止在RF屏蔽中引发的涡流降低MRI的图像质量。

Description

射频屏蔽和磁共振成像系统
技术领域
本发明涉及用于磁共振成像(MRI)系统的射频(RF)屏蔽以及MRI系统。更详细地说，本发明涉及能防止因在RF屏蔽中引发的涡流而导致MRI图像质量下降的RF屏蔽以及采用所述RF屏蔽的MRI系统。
背景技术
MRI系统在RF线圈和梯度线圈之间插入有RF屏蔽，以防止RF线圈和梯度线圈之间的耦合。但是，在RF屏蔽中会感应出由磁场梯度导出的涡流，所述涡流降低了MRI的图像质量。
在过去，将RF屏蔽分成数个部分，以尽量减少涡流的负面效应(例如，参阅专利文件1)。
此外，要避免RF屏蔽的变形，以防止可能引发的非对称涡流(例如，参阅专利文件2).
〔专利文件1〕
日本未审查的专利申请公开No.8-252234
〔专利文件2〕
日本未审查的专利申请公开No.2000-333929.
当RF屏蔽接地时，RF线圈的性能可以稳定。但X轴的梯度线圈、Y轴的梯度线圈和Z轴的梯度线圈相对于RF屏蔽的几何结构各不相同。所以，X轴的梯度线圈、Y轴的梯度线圈和Z轴的梯度线圈之间在RF屏蔽中引发的涡流是不同的。仅将RF屏蔽接地，涡流并不能均匀释放。这导致MRI图像质量的下降。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能防止因RF屏蔽中所引发的涡流导致MRI图像质量下降的RF屏蔽以及采用所述RF屏蔽的MRI系统。
本发明的一种用于磁共振成像系统的射频屏蔽，所述射频屏蔽包括：
与上述射频屏蔽相连接的多个电容器，其中所述射频屏蔽通过各自独立接地的所述多个电容器而接地，用来防止梯度线圈与射频线圈之间的耦合，其中，所述多个电容器中的至少两个具有不同的电容量，并且其中具有最低电容量的接地的电容器最接近大地。
本发明的一种磁共振成像系统，包括：
多个电容器，其中至少两个电容器具有不同的电容量；
一个射频线圈；
一个梯度线圈；以及
一个射频屏蔽，用来防止所述射频线圈和所述梯度线圈之间的耦合，其中所述磁共振成像系统用来产生垂直磁场，所述射频屏蔽则被配置为经过各自独立接地的所述多个电容器而接地，使得所述多个电容器中具有最低电容量的接地的电容器最接近大地。
本发明的一种垂直磁场型磁共振成像系统，包括：
第一组电容器；
第二组电容器；
上射频屏蔽，在4个或4个以上方向彼此相差相等角度的点通过所述第一组电容器中的电容器接地，其中所述第一组电容器中具有最低电容量的接地的电容器最接近大地；以及
下射频屏蔽，在4个或4个以上方向彼此相差相等角度的点通过所述第二组电容器中的电容器接地，其中，所述第二组电容器中具有最低电容量的接地的电容器最接近大地。
根据本发明的第一方面，提供一种通过电容器接地的用于MRI系统的RF屏蔽。
在各种构成特征之中，所述电容器必需能够提供与高频电流有关的低阻抗。
根据本发明的第一方面，RF屏蔽不是直接接地而是通过电容器接地。在RF屏蔽中一个位置与其中其它位置的差异由电容器提供的阻抗所吸收。结果，可以均匀地释放由X轴的梯度线圈、Y轴的梯度线圈和Z轴的梯度线圈分别在RF屏蔽中引发的涡流。最终，防止了在RF屏蔽中引发的涡流使MRI图像质量下降。
根据本发明的第二方面，提供一种用于MRI系统的RF屏蔽。所述RF屏蔽在两个或两个以上点通过具有相同电容量的电容器接地。
根据本发明的第二方面，RF屏蔽不是直接接地而是通过电容器接地。在RF屏蔽中一个位置与其中其它位置的差异由电容器提供的阻抗所吸收。而且，由于RF屏蔽在两个或两个以上点通过电容器接地，所以RF屏蔽的位置与其它位置的差异可以忽略不计。结果，可以均匀地释放由X轴的梯度线圈、Y轴的梯度线圈和Z轴的梯度线圈分别在RF屏蔽中引发的涡流。最终，防止了在RF屏蔽中引发的涡流使MRI图像质量下降。
此外，由于采用的是具有相同电容量的电容器，所以制造和维护都很容易。
根据本发明的第三方面，提供一种用于MRI系统的RF屏蔽。所述RF屏蔽在两个或两个以上点通过根据其电容量独立地选择的电容器接地。
根据本发明的第三方面，RF屏蔽不是直接接地而是通过电容器接地。因此，在RF屏蔽中一个位置与其中其它位置的差异由电容器提供的阻抗所吸收。而且，RF屏蔽是在两个或两个以上点通过电容器接地，且每个电容器是考虑接地点在RF屏蔽中的位置而根据其电容量来选择的。从而，在RF屏蔽中一个位置与其中其它位置的差异可以忽略不计。因此，可以均匀地释放由X轴的梯度线圈、Y轴的梯度线圈和Z轴的梯度线圈分别在RF屏蔽中引发的涡流。最终，防止了在RF屏蔽中引发的涡流使MRI图像质量下降。
根据本发明的第四方面，RF屏蔽具有与上述屏蔽相同的构成特征.此处，将连接到最靠近大地的接地点的电容器的电容量设定到最小值。
根据第四方面，将连接到最靠近大地的接地点的电容器的电容量设定到最小值。因此，沿接地连接线(包括最靠近大地的接地点)所提供的阻抗被设定到最大值。结果，沿接地连接线(包括距大地最远的接地点)所提供的阻抗的差异就很小。这就意味着在RF屏蔽中一个位置与其中其它位置的差异可以忽略不计。因此，可以均匀地释放由X轴的梯度线圈、Y轴的梯度线圈和Z轴的梯度线圈分别在RF屏蔽中引发的涡流。最终，防止了在RF屏蔽中引发的涡流使MRI图像质量下降。
根据本发明的第五方面，提供一种用于垂直磁场型MRI系统的RF屏蔽。此处，上RF屏蔽在4个或4个以上点通过电容器接地，这些点的方向各不相同，彼此相差相等的角度。下RF屏蔽在4个或4个以上点通过电容器接地，这些点的方向各不相同，彼此相差相等的角度。
根据第五方面，上RF屏蔽和下RF屏蔽都不是直接接地而是通过电容器接地。在每个RF屏蔽中一个位置与其中其它位置的差异由电容器提供的阻抗所吸收。此外，每个RF屏蔽在4个或4个以上点通过电容器接地，这些点的方向各不相同，彼此相差相等的角度。结果，在每个RF屏蔽中一个位置与其中其它位置的差异就可忽略不计。因此，可以均匀地释放由X轴的梯度线圈、Y轴的梯度线圈和Z轴的梯度线圈分别在RF屏蔽中引发的涡流。最终，防止了在RF屏蔽中引发的涡流使MRI图像质量下降。
根据本发明的第六方面，提供一种用于垂直磁场型MRI系统的RF屏蔽。此处，上RF屏蔽通过电容器连接到接地的上磁体或磁极片，或连接到上磁体或磁极片的接地外壳。下RF屏蔽通过电容器连接到接地的下磁体或磁极片，或连接到下磁体或磁极片的接地外壳。
根据第六方面，上RF屏蔽和下RF屏蔽都不是直接接地而是通过电容器接地。因此，在每个RF屏蔽中一个位置与其中其它位置的差异由电容器提供的阻抗所吸收。结果，在每个RF屏蔽中一个位置与其中其它位置的差异就可忽略不计。因此，可以均匀地释放由X轴的梯度线圈、Y轴的梯度线圈和Z轴的梯度线圈分别在RF屏蔽中引发的涡流。最终，防止了在RF屏蔽中引发的涡流使MRI图像质量下降。此外，由于每个RF屏蔽连接到最靠近的磁体或磁极片，或连接到最靠近的磁体或磁极片的外壳，因此可以有小的布线尺寸。
根据本发明的第七方面，提供一种用于垂直磁场型MRI系统的RF屏蔽。此处，RF屏蔽通过电容器连接到接地的支柱。
根据第七方面，RF屏蔽不是直接接地而是通过电容器接地。因此，在RF屏蔽中一个位置与其它位置的差异由电容器提供的阻抗所吸收。结果，在RF屏蔽中一个位置与其它位置的差异就可忽略不计。因此，可以均匀地释放由X轴的梯度线圈、Y轴的梯度线圈和Z轴的梯度线圈分别在RF屏蔽中引发的涡流。最终，防止了在RF屏蔽中引发的涡流使MRI图像质量下降。由于RF屏蔽连接到其最靠近的支柱，所以可以有小的布线尺寸。
根据本发明的第八方面，RF屏蔽具有与上述屏蔽相同的构成特征。此处，电容器的电容量为1000pF或更大。
根据第八方面，所提供的与在RF屏蔽中引发的例如10kHz的涡流有关的阻抗为160Ω或更小。
根据本发明的第九方面，RF屏蔽通过电容器接地。
根据第九方面的MRI系统采用根据第一方面的RF屏蔽。结果，防止了在RF屏蔽中引发的涡流使MRI图像质量下降。
根据本发明的第十方面，RF屏蔽在两个或两个以上点通过具有同样电容量的电容器接地。
根据第十方面的MRI系统采用根据第二方面的RF屏蔽。结果，防止了在RF屏蔽中引发的涡流使MRI图像质量下降。
根据本发明的第十一方面，提供一种MRI系统，其中RF屏蔽在两个或两个以上点通过按照其电容量独立选择的电容器接地。
根据第十一方面的MRI系统采用根据第三方面的RF屏蔽。结果，防止了在RF屏蔽中引发的涡流使MRI图像质量下降。
根据本发明的第十二方面，MRI系统具有与上述系统相同的构成特征。此处，把连接到最靠近大地的接地点的电容器的电容量设定到最小值。
根据第十二方面的MRI系统采用根据第四方面的RF屏蔽。结果，防止了在RF屏蔽中引发的涡流使MRI图像质量下降。
根据本发明的第十三方面，提供一种垂直磁场型MRI系统。此处，上RF屏蔽在4个或4个以上点通过电容器接地，这些点的方向各不相同，彼此相差相等的角度。下RF屏蔽在4个或4个以上点通过电容器接地，这些点的方向各不相同，彼此相差相等的角度。
根据第十三方面的MRI系统采用根据第五方面的RF屏蔽。结果，防止了在RF屏蔽中引发的涡流使MRI图像质量下降。
根据本发明的第十四方面，提供一种垂直磁场型MRI系统。此处，上RF屏蔽通过电容器连接到接地的上磁体或磁极片，或连接到上磁体或磁极片的接地外壳。下RF屏蔽通过电容器连接到接地的下磁体或磁极片，或连接到下磁体或磁极片的接地外壳。
根据第十四方面的MRI系统采用根据第六方面的RF屏蔽。结果，防止了在RF屏蔽中引发的涡流使MRI图像质量下降。
根据本发明的第十五方面，提供一种垂直磁场型MRI系统。此处，RF屏蔽通过电容器连接到接地的支柱。
根据第十五方面的MRI系统采用根据第七方面的RF屏蔽。结果，防止了在RF屏蔽中引发的涡流使MRI图像质量下降。
根据本发明的第十六方面，MRI系统具有与上述系统相同的构成特征。此处，电容器的电容为1000pF或更大。
根据第十六方面的MRI系统采用根据第八方面的RF屏蔽。结果，防止了在RF屏蔽中引发的涡流使MRI图像质量下降。
根据本发明适合于其中的RF屏蔽和MRI系统，可以借助感应把由X轴的梯度线圈、Y轴的梯度线圈和Z轴的梯度线圈分别在RF屏蔽中引发的涡流同时均匀地释放到大地。结果，防止了在RF屏蔽中引发的涡流使MRI图像质量下降。
从以下对在附图中图解说明的本发明的优选实施例的描述，本发明的其它目的和优点可一目了然。
附图说明
图1是显示根据第一实施例的MRI系统的侧视图。
图2为图1所示MRI系统的A-A’截面图。
图3是显示根据第一实施例的RF屏蔽中的接地点的示意图。
图4是显示根据第二实施例的MRI系统的侧视图。
附图中符号说明：
图1
100：MRI系统；YBa，YBb：基座磁轭；PPa，PPb：磁极片；
GC：梯度线圈；Gp：大地；YP：支撑磁轭；Ma、Mb：磁体；
RC：RF线圈；1a、1b：电容器；10b：RF屏蔽；
图2
100：MRI系统；YBb：基座磁轭；2b、1b、4b：电容器；
PPb：磁极片；Gp：大地；YP：支撑磁轭；RC：RF线圈；
10b：RF屏蔽；Mb：磁体；
图3
10b：RF屏蔽；Mb：磁体；1b、2b、3b、4b：电容器；gp：大地；
图4
200：MRI系统；Ma、Mb：磁体；PPa，PPb：磁极片；
3a、3b、1a、1b：电容器；GC：梯度线圈；YBa，YBb：基座磁轭；
YP：支撑磁轭；RC：RF线圈；10b：RF屏蔽；gp：大地；
具体实施方式
将联系以下举例说明的实施例详细描述本发明。
第一实施例
图1是显示根据第一实施例的MRI系统100的侧视图。图2是图1所示MRI系统的A-A’截面图。
MRI系统100是开放式MRI系统。此处，磁路包括：彼此在垂直方向上相对的磁体Ma和Mb；基座磁轭YBa和YBb；支撑磁轭YP；以及磁极片PPa和PPb；所述磁路用来在磁极片Ppa和PPb之间引发垂直方向上的静态磁场。
梯度线圈(分别包括X轴，Y轴和Z轴)GC、铜箔RF屏蔽10a和RF线圈RC层叠在上磁极片PPa的下侧。
此外，梯度线圈(分别包括X轴，Y轴和Z轴)GC、铜箔RF屏蔽10b和RF线圈RC层叠在下磁极片PPb的上侧。
下磁体Mb在一个点连接到大地gp.因此，电连接到下磁体Mb的下基座磁轭YBb、支撑磁轭YP、上基座磁轭YPa以及上磁体Ma都接地。
顺带指出，大地gp是一个概念点，并不指示实际的位置。
上RF屏蔽10a在四个点通过电容器1a、2a、3a和4a(电容器2a和4a未在图1中示出)连接到上磁体Ma，这四个点的角度彼此相差90°。
下RF屏蔽10b在四个点通过电容器1b、2b、3b和4b连接到下磁体Mb，这四个点的角度彼此相差90°。
图3是说明由于磁场梯度的缘故在下RF屏蔽10b中位置Si处引发的涡流通过电容器1b、2b、3b和4b释放到大地gp的状态的示意图。
涡流的频率例如是10kHz，电容器1b、2b、3b和4b的电容量例如是1000pF。此时在各电容器1b、2b、3b和4b处提供的阻抗大约为160Ω。此阻抗大大高于从位置Si到各电容器1b、2b、3b和4b的向电流p1、p2、p3和p4所提供的阻抗。向任一电流p1、p2、p 3和p4所提供的阻抗与向其它电流提供的阻抗之差由在各电容器1b、2b、3b和4b处提供的阻抗所吸收。结果，分别流经电容器1b、2b、3b和4b的电流I1、I2、I3和I4彼此相等。换句话说，在RF屏蔽10b中引发的涡流可以均匀地释放到大地gp。
简言之，甚至在RF屏蔽10b中由X轴梯度线圈、Y轴梯度线圈和Z轴梯度线圈不均匀引发的涡流都可以均匀地释放到大地gp。而且，甚至在上RF屏蔽10a中以不均匀方式引发的涡流都可以均匀地释放到大地gp。
根据MRI系统100，在RF屏蔽10a和10b的每一个屏蔽中引发的涡流都可以均匀地释放到大地gp。从而防止了因涡流的负面影响导致的MRI图像质量的下降。
第二实施例
图4是显示根据第二实施例的MRI系统200的侧视图。
在MRI系统200中，上RF屏蔽10a在四个点通过电容器1a、2a、3a和4a(电容器2a和4a在图4中未示出)连接到支撑磁轭YB，这四个点的角度彼此相差90°。另外，下RF屏蔽10b在四个点通过电容器1b、2b、3b和4b(电容器2b和4b在图4中未示出)连接到支撑磁轭YP，这四个点的角度彼此相差90°.
按照MRI系统200，在RF屏蔽10a和10b的每一个屏蔽中引发的涡流都可以均匀地释放到大地gp.从而防止了因涡流的负面影响导致的MRI图像质量的下降。
第三实施例
上RF屏蔽10a可以通过电容器连接到上磁体Ma的外壳、磁极片PPa或磁极片PPa的外壳。同理，下RF屏蔽10b可以通过电容器连接到下磁体Mb的外壳、磁极片PPb或磁极片PPb的外壳。
第四实施例
RF屏蔽通过其接地的电容器的数目可以是一个或多个。例如，RF屏蔽可以在六个点通过六个电容器接地，这六个点的角度彼此相差60°。
第五实施例
当采用两个或多个电容器时，电容器的电容量可以是彼此不等而互不相同的。
当使所有的电容器的电容量彼此相等时，这样确定每个电容量，使得向从每个电容器到大地的电流所提供的阻抗与其它阻抗的差能够利用在电容器处提供的阻抗来吸收。通常，电容器的电容大约为1000pF。
当电容器的电容量各不相等时，这样确定每个电容，使得沿着从RF屏蔽和每个电容器之间的节点到大地的接地连接线所提供的阻抗与其它阻抗的差减到最小。通常，将连接到最靠近大地gp的接地点的电容器的电容量设定到最小值，连接到距大地gp最远的接地点的电容器的电容量设定到最大值。通常，电容器的电容量可大于1000pF。
其它实施例
(1)本发明可适用于超导MRI系统。
(2)本发明可适用于水平磁场型MRI系统。

Claims (8)

1. 一种用于磁共振成像系统的射频屏蔽，所述射频屏蔽包括：
与上述射频屏蔽相连接的多个电容器，其中所述射频屏蔽通过各自独立接地的所述多个电容器而接地，用来防止梯度线圈与射频线圈之间的耦合，其中，所述多个电容器中的至少两个具有不同的电容量，并且其中具有最低电容量的接地的电容器最接近大地。
2. 如权利要求1所述的射频屏蔽，其特点在于：所述多个电容器中具有最高电容量的电容器离大地最远。
3. 如权利要求1所述的射频屏蔽，其特点在于：所述多个电容器中每个电容器的电容量为1000pF或更大。
4. 一种磁共振成像系统，包括：
多个电容器，其中至少两个电容器具有不同的电容量；
一个射频线圈；
一个梯度线圈；以及
一个射频屏蔽，用来防止所述射频线圈和所述梯度线圈之间的耦合，其中所述磁共振成像系统用来产生垂直磁场，所述射频屏蔽则被配置为经过各自独立接地的所述多个电容器而接地，使得所述多个电容器中具有最低电容量的接地的电容器最接近大地。
5. 如权利要求4所述的磁共振成像系统，其中，所述多个电容器中具有最高电容量的电容器离大地最远。
6. 如权利要求5所述的磁共振成像系统，其特点在于：所述多个电容器中每个电容器的电容量为1000pF或更大。
7. 一种垂直磁场型磁共振成像系统，包括：
第一组电容器；
第二组电容器；
上射频屏蔽在4个或4个以上方向彼此相差相等角度的点通过所述第一组电容器中的电容器接地，其中所述第一组电容器中具有最低电容量的接地的电容器最接近大地；以及
下射频屏蔽在4个或4个以上方向彼此相差相等角度的点通过所述第二组电容器中的电容器接地，其中，所述第二组电容器中具有最低电容量的接地的电容器最接近大地。
8. 如权利要求7所述的磁共振成像系统，其特点在于：所述第一组电容器中一个电容器具有1000pF或更大的电容量。
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