CN101014870B - 射频接收线圈 - Google Patents

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Abstract

用来接收磁共振信号的射频接收线圈包括射频天线。该射频天线包括一个或者多个电导体(72，74，76，78，172，173，176，180，252，254)，至少其中之一是基本上中空的导体(72，78，172，252，254)。至少一个电组件(100，110，110′，110″，140，160，200)通过被设置在该基本上中空的导体内而被安装成受到屏蔽，以免与MR信号发生干扰。该至少一个电组件可以是例如电池(100，160，200)、储能电容器(140)或者线圈电子装置(110，110′，100″)。

Description

射频接收线圈
以下涉及磁共振技术。其在用于磁共振成像的表面接收线圈中特别有用，并且将特别参照该领域进行描述。然而，其也可以用于头线圈、鸟笼线圈以及用在磁共振成像、磁共振波谱法等领域中的其他本地射频接收和发射线圈。
本发射频接收线圈提供磁共振信号拾取，该线圈可以被设置在正被成像的区域的附近。表面线圈或者表面线圈阵列例如可以被设置成与正被成像的解剖特征相接触或者紧邻该解剖特征，以便提供与从所成像区域发出的磁共振信号的优良射频耦合。类似地，在大脑成像的过程中，头线圈可以被设置在对象的头上，以便改进RF耦合。本地线圈通常包括用于信号处理、噪声滤波、对所接收的磁共振信号的前置放大等等的线圈电子装置。这些线圈电子装置通常需要电功率来操作。
迄今为止，用于操作这些线圈电子装置的电功率通常经由进入磁共振扫描器孔并且连接本地线圈的电源导线从远程电源提供。但是，这种延长的电源导线在磁共振成像序列的发送阶段期间会带来安全问题。这是因为所述电源导线是低阻抗导线，并且能够支持由射频激励引入的驻波。所述驻波又可能导致电源导线的显著加热。
现有的表面线圈的另外一个问题是通常由法拉第屏蔽罩所屏蔽的线圈电子装置，其在线圈支架中占据空间，并且可以令线圈的射频特性失真。所述电子装置一般被设置在表面线圈上，其与射频天线具有一定距离，以便减小成问题的灵敏度模式失真。这种安排涉及一种折衷；当所述电子装置更靠近该线圈时，射频失真增大；但是当所述电子装置远离该线圈时，表面线圈的面积增大。在线圈阵列被紧密地包装的情况下，增大线圈面积是特别成问题的。
本发明设想了改进的设备和方法来克服前面所述的局限性以及其他的局限性。
根据一个方面，公开了一种用于接收磁共振信号的射频接收线圈。射频天线包括一个或者多个电导体，至少其中之一是基本上中空的导体。至少一个电组件被设置在该基本上中空的导体内部。
根据另一方面，公开了一种用于接收磁共振信号的射频线圈。射频天线包括一个或者多个电导体。电子装置与该射频天线被设置在一起，以便操作该射频天线。至少一个电池被设置在其中一个电导体的上面或者里面。该至少一个电池提供驱动所述电子装置的电功率。
根据又一方面，公开了一种用于对成像对象进行成像的磁共振成像扫描器。主磁体在检查区域产生基本上时空恒定的磁场。磁场梯度线圈在该检查区域内产生所选择的磁场梯度。射频接收线圈包括：(i)一个或者多个电导体，其中的至少一个是基本上中空的；以及(ii)被设置在该至少一个基本上中空的导体中的至少一个电组件。
一个优点在于消除了射频线圈的延长的电源输入导线，并且消除了在磁共振成像扫描器中的这种导线的伴随的安全担忧。
另外一个优点在于，由于单独屏蔽的线圈电子装置而减小了射频失真。
另一个优点在于，提供了无线本地线圈。
通过阅读以下优选实施例的详细描述，多种附加优点和益处对于本领域技术人员将是显而易见的。
本发明可以采取不同组件和组件安排以及不同处理操作和处理操作安排的形式。附图仅仅是为了说明优选实施例，而不应被理解为对本发明的限制。
图1显示了一种磁共振成像系统，该系统包括用来接收磁共振信号的射频表面线圈。
图2显示了图1的表面线圈的顶视图。
图3A显示了图2的线圈的横截面A-A，其横切包含集成电池的该线圈的基本上中空的电导体。
图3B显示了图2的线圈的横截面B-B，其横切包含线圈电子装置的该线圈的基本上中空的电导体。
图4A显示了沿着图2的线圈的横截面A-A的可替代横截面，其中集成电池被电容器电源代替。
图4B显示了沿着图2的线圈的横截面A-A的可替代横截面，其中集成电池被电池组代替。
图5A显示了沿着图2的线圈的横截面B-B的可替代横截面，其中线圈电子装置产生光纤输出。
图5B显示了沿着图2的线圈的横截面B-B的可替代横截面，其中线圈电子装置产生无线输出。
图6A显示了一种制造图2中的基本上中空的导体之一的方法。
图6B显示了另一种制造图2中的基本上中空的导体之一的方法。
图7A显示了包括基本上中空的横档(rung)的封端(end-capped)鸟笼线圈，所述中空横档中包含集成电池。
图7B显示了图6A的线圈的基本上中空的横档的横截面，所述中空横档中包含集成电池。
图8显示了表面射频接收线圈的透视图，其包括设置于天线导体外部的电子装置和用来驱动固定到射频天线环的线圈电子装置的电池。
图9显示了表面射频接收线圈的透视图，其包括设置于天线导体外部的电子装置和各包含电池的两个中空导体。
参考图1，磁共振成像扫描器10包括外壳12，其限定了一个一般为圆柱形的扫描器孔14，在该空内部设置相关联的成像对象16。主磁场线圈20被设置在外壳12内部，其产生方向一般平行于扫描器孔14的中心轴22的主磁场B0。虽然也可以使用电阻性主磁体，但是主磁场线圈20一般为设置在低温罩(cryoshrouding)24内的超导线圈。外壳12还容纳或者支持磁场梯度线圈30，用以在孔14中选择性地产生磁场梯度。外壳12进一步容纳或者支持射频体线圈32，用以选择性地激励磁共振。外壳12一般包括限定扫描器孔14的装饰性内部衬垫36。
由电池供电的射频表面线圈44被设置在孔14的内部，其接近成像对象16或者与之相接触。再充电架46被设置在孔14的外部，以便对表面线圈44的电池进行再充电。虽然示出了单个表面线圈44，但是在某些应用中采用多个表面线圈，以便例如限定一个用于并行成像的接收器相控阵列、用来获取SENSE成像数据的灵敏度编码(SENSE)线圈阵列等等。主磁场线圈20产生主磁场B0。磁共振成像控制器50操作磁场梯度控制器52，以便选择性地为磁场梯度线圈30供电，并且该磁共振成像控制器50操作与射频线圈32耦合的射频发射器54，以便选择性地向成像对象16注入射频激励脉冲。
通过选择性地操作磁场梯度线圈30和射频线圈32，在成像对象16的感兴趣区域的至少一部分内产生磁共振并且对其进行了空间编码。通过经由梯度线圈30应用所选择的磁场梯度，横断了所选择的k-空间轨迹，其例如是笛卡尔轨迹、多个径向轨迹或者螺旋轨迹。在成像数据获取过程中，磁共振成像控制器50操作与射频接收线圈44或者类似的本地线圈阵列相耦合的射频接收器56，以便获取磁共振样本，这些磁共振样本被储存在磁共振数据存储器60中。
通过重建处理器62把所获取的成像数据重建为图像表示。在k-空间采样数据的情况下，可以使用基于傅立叶变换的重建算法。取决于所获取的磁共振成像数据的格式，也可以使用其他重建算法，比如基于滤波后投影的重建。由重建处理器62生成的重建图像被储存在图像储存器64中，并且可以被显示在用户界面66上、被存储在非易失性存储器中、通过局域网或因特网被发送、被观看、被存储、被操纵等等。用户界面66还优选地允许放射科医师、技术人员或者磁共振成像扫描器10的其他操作者与磁共振成像控制器50进行通信，以便选择、修改和执行磁共振成像序列。
所描述的磁共振成像系统仅仅是说明性示例。在此描述的射频接收线圈基本上可以用于任何类型的磁共振成像扫描器，其中包括(但不局限于)水平孔扫描器、垂直孔扫描器、开放式磁体扫描器等等。另外，可以组合在此描述的射频接收线圈从而限定接收线圈阵列，以用于并行成像、SENSE成像等等。
参照图2，表面线圈44包括一般上为平面的绝缘基板70，在该基板上面放置一个或者多个电导体72、74、76、78。在图示的表面线圈44中，电容80、82、84、86连接电导体72、74、76、78的相邻对，从而形成矩形射频天线。取决于所期望的射频特性，可以采用各导体之间的其他电抗、导体或者直接的欧姆连接。另外，还可以采用其他射频天线配置，比如环形天线、天线环阵列、双D、鞍状线圈等等。
继续参照图2以及进一步参照图3A，电导体72是基本上中空的导体，其内部设置有第一电极90和电解质92。通过电绝缘的支架94和电绝缘的馈通96把第一电极90与基本上中空的电导体72间隔开。蓄电池100包括第一电极90、电解质92和涂覆该基本上中空的电导体72的第二电极98。电导线102与第一电极90接触，并且通过该中空导体72与第二电极98接触。
虽然在图3A显示的示例性实施例中第二电极由基本中空的导体72支撑并且涂覆该基本上中空的导体72，但是在别的实施例中可以提供物理地分离的第二电极。相反，如果该基本上中空的导体72由合适的电极材料制成，则涂覆电极98可以被省略，并且该基本上中空的导体72充当第二电极。
另外，分立的支架94在某些实施例中用更加连续的多孔间隔器来代替，其中电解质92浸透或者注入到该多孔间隔器中。在组合连续间隔器与两个分离电极的实施例中(这与用一个电极98涂覆基本上中空的导体72的各表面不同)，所述电极可以被卷起或者被缠绕成圆柱形、棱柱形或者其他形状，以便提供更高的电极表面积与体积的比率。其中一个或者全部两个电极也可以是多孔的，以便增大电极表面积。
在一个优选的实施例中，图3A中电池100是锂聚合物电池(有时也称作Li-poly电池)，其中电解质92是半固体的、果冻状稠度的聚合物凝胶。可替代地，也可以使用固体的或者液体的电解质。电池电极和电解质应当由非磁性材料制成。在某些实施例中，电池100是锂离子电池，其包含石墨电极和锂钴氧化物电极。可选地，可能是非磁性的钴氧化物电极由完全非磁性的锰氧化物电极代替。还设想使用硅来代替锂电极以便增大能量容量，或者用镁来代替锂电极。在其他的实施例中，电池100是镍金属卤化物电池，其包含镍氢氧化物电极和金属氢化物电极。例如，所述金属氢化物材料可以是非磁性的镁氢化物电极。
图3A中的电池100仅仅是一个实例；本领域技术人员能够做出修改，以便增大电池输出电压或者修改其他电池特性。这种修改可以包括(但不局限于)：使用串行或者并行互连的多个第一电极；包括蛇形的、卷起的、多孔的或者其他更高表面积的电极；粗糙化电极的表面以增大其表面积等等。在优选的实施例中，电池100是可再充电电池。在其他的实施例中，电池100是不可再充电的，当基本上放电完成时，通过替换包括基本上中空的导体72、第一电极90和所包含的电解质92的电池单元来替换电池100。
继续参照图2并且进一步参照图3B，电导线102把基本上中空的电导体72的电池100连接到设置在电导体78内部的线圈电子装置110，该电导体78也是基本上中空的电导体。如在图2中所见，导线102包括设置在印刷电路板70上的印刷电路迹线。电导线102穿过电绝缘的电馈通114进入基本上中空的电导体78。
附加地，所接收到的磁共振信号主要在电导体72、74、76、78的外表面获取，其通过一条或者多条RF进出(porting)电连线、同轴线缆或者其他的电导体116而被传送到设置在电导体78内部的线圈电子装置110。在某些实施例中，各导体116跨过电容器80、82、84、86的其中之一连接。例如，图1显示了导体116跨过电容器84的连接。这仅仅是一个实施；本领域技术人员可以很容易地提供RF连接以便实现所选择的两点、四点或者其他RF信号进出方案。
可选地，所述电池和电子装置可以被容纳在相同导体段的分离部分内。然而，在这种情况下，电解质应该与所述电子装置保持电隔离。这通常通过保持将所述电子装置和电解质物理地分离而很容易实现。
有利地，所述基本上中空的电导体78充当法拉第屏蔽罩，以便为线圈电子装置110屏蔽电磁干扰。因此，对于电子装置110的单独的屏蔽是不必要的。这样做是有利的，因为单独的电子装置屏蔽可能产生磁通量冲出、涡电流或者使得线圈灵敏度模式失真的效应。
线圈电子装置110适合被设置在绝缘的印刷电路板120上，该印刷电路板被固定到基本上中空的电导体78的内表面。可替代地，可以使用绝缘支架把导电印刷电容板(例如金属芯印刷电路板)安装在基本上中空的电导体78的内部。在所描述的实例中，电抗扼流圈122从电功率中抑制射频信号分量，所述电功率是通过电导线102从电池接收的，并且经滤波后的功率被用来驱动包含各电组件的专用集成电路(ASIC)124。ASIC 124是合适的线圈电子装置组件的一个实例，可以用已编程控制器、微处理器、FPGA、互连分立电组件等代替ASIC 124，或者可以在ASIC 124之外将其包括在内。
线圈电子装置110可以包括例如：a.c./d.c.或者d.c./d.c.功率转换；带有连接到线圈44的匹配电路的前置放大器；用来抑制感生电流的射频平衡-不平衡变压器、陷波器等等；解谐电路，其在磁共振成像的发射阶段使线圈与磁共振频率失谐；安全互锁电路；遥控调谐电路；电池的再充电电路；用于确定电池的电荷状态的电荷状态电路等等。线圈电子装置110还输出对应于所接收到的磁共振信号的输出信号。在图1和3B中显示的实施例中，电子装置110输出信号到RF线缆130，该线缆优选地为同轴线缆或者三轴线缆，其经由第二电绝缘的电馈通132离开该基本上中空的电导体78的内部并连接到射频接收器56，并且可选地还与电池再充电器46连接以便允许对电池进行再充电。
虽然在基本上中空的导体内部设置小型化的电子装置提供了在所有侧面上的屏蔽，但是还设想了在所述线圈的导体上设置所述电子装置。在线圈导体上的小型化的电子装置的安排为所述电子装置提供单侧屏蔽，并且便于短距离连接迹线。
参照图4A，在一个可替代的实施例中，基本上中空的电导体72的电池100是一个储能电容器140，其被设置在基本上中空的电导体72的内部。该储能电容器140是包括第一、第二导电电容器板142、144并且中间夹有电介质材料146的平行板电容器。储能电容器140通过绝缘支架150、152以及电绝缘的电馈通96与基本上中空的电导体72间隔开。虽然所显示的是平行板电容器，但是实际上任何类型的储能电容器都可以被使用，例如罐型卷式电容器、电解电容器等。
在某些实施例中，在表面线圈44被使用之前，所述电池或者储能电容器在充电器46上被充电，并且每当所存储的电荷基本上耗尽时被再次充电。在其他的实施例中，所述电池或者储能电容器由磁共振成像序列的射频激振阶段充电，也就是说，所述电池或者电容器在磁共振激励期间由射频发射器54充电。所述电池或者电容器在磁共振成像序列的读出阶段期间通过电功率的提取来放电。在又一实施例中，所述电池或者电容器在扫描之间通过RF线缆130充电。在又一实施例中，通过使用磁场梯度线圈30由磁场梯度来引发所述充电，或者可以采用其他的电磁功率传输。
参照图4B，在又一个可替代的实施例中，基本上中空的电导体72的电池100是独立的蓄电池160，其被设置在基本上中空的电导体72内部。该独立的蓄电池160可以是锂聚合物蓄电池，或者可以是基本上任何其他类型的电池。在某些实施例中，电池160可以通过电导线102再充电。在其他的实施例中，电池160是一次性电池，其在基本上放完电后被更换。在这些实施例中，为了方便电池160的更换，基本上中空的电导体72包括带有边缘162、164的可拆卸的盖子，或者包括其他的入口。在电池160是一次性的实施例中，电池160与电导线102的连接还可以包括电连接器(未示出)，该电连接器可以在更换电池的过程中被去耦合。独立的蓄电池160一般包括电绝缘的外壳，其隔离电池160与基本上中空的电导体72。可替代地，可以采用绝缘的支架来把电池160与基本上中空的导体72间隔开。
参照图5A和5B，线圈电子装置110的输出信号的导电RF电耦合可以用光学的或者无线的耦合来代替。特别参照图5A，经修改的线圈电子装置110′包括与图3B中的ASIC 124基本上类似的ASIC 124′，其不同之处在于，ASIC 124′产生输出信号，该输出信号驱动电光组件166以便输出对应于所接收到的磁共振信号的已调光学信号。电光组件166例如可以是发光二极管或者半导体激光器，其被直接调制或者与光学调制器组件光学地耦合。电光组件166与输出光纤130′耦合，该光纤取代图3A中的RF线缆130。
特别参照图5B，经修改的线圈器件110″包括基本上与图3B中的ASIC 124类似的ASIC 124″，其不同之处在于，ASIC 124″产生输出信号，该输出信号驱动无线发射器组件168以便输出与所接收的磁共振信号相对应的已调射频信号。该已调输出射频信号与所述磁共振频率发生频移。无线发射器组件168例如可以是与中频(IF)振荡器耦合的外差混频器。无线发射器组件168与输出天线130″耦合，该天线延伸到基本上中空的电导体78外部。输出天线130″取代图3A中的RF线缆130。可选地，输出天线130″还可以充当用来接收再充电功率的输入天线，和/或可以被用来接收操作指示，例如线圈开关信号或者自适应增益控制(AGC)信号。
在无线或者光学传输中，电子装置ASIC 124′、124″或者其他的电子装置模块可选地包括模-数转换，从而使得所述无线或者光学传输的信号是数字的而不是模拟的。一个用于数字传输的合适的电子装置实施例包括射频前置放大器和模-数转换器。该前置放大器优选地为可控的，从而能够使用该模-数转换器的最大范围。在某些实施例中，所述电子装置还包括微机械(MEMS)开关，用以在传输期间对线圈去耦合。可替换地，可以采用PIN二极管或者其他的电子去耦合开关。电子装置124′、124″还可以包括可编程数字逻辑以用于控制各种操作元件，比如前置放大器和模-数转换器电路。
射频表面线圈44一般是平面的表面线圈，其与薄膜线圈非常类似，所述薄膜线圈是通过在印刷电路板上放置摹制的铜薄膜而形成的。电导体72、74、76、78优选地是薄的，其例如具有小于大约5毫米的厚度。图3A中的锂离子或者锂聚合物电池100在这种减小的厚度下是容易制造的。类似地，ASIC 124、124′、124″典型地被制造在硅或者其他半导体衬底上，并且能够容易地被装配到薄的基本上中空的电导体78中。某些分立组件(例如扼流圈122)可能太大以至于不能装配到薄的基本上中空的电导体78中，在这种情况下，导体78可以被制作得更厚，或者可代替地，这些较大的分立元件可以被设置在印刷电路板70上的基本上中空的电导体78的外部，其可选地具有单独屏蔽。
电导体72、74、76、78可以用铜或者其他导电材料制成。可替代地，电导体72、74、76、78可以用在其内、外表面上具有几微米的金属化的薄绝缘材料(例如塑料)制成。在基本上中空的导体72、78的情况下，可选地从限定空腔的各内表面中省去所述金属化。在这种情况下，导体72、78内部的电池、电容器、电子装置等等的电隔离可以由导体72、78的绝缘材料来提供，从而能够可选地省去单独的绝缘或者绝缘支架。
参照图6A，在一种用于制作基本上中空的电导体78(或者等同地制作基本上中空的电导体72)的合适的方法中，叠片铜或者其他的叠片导电材料被放置在印刷电路板70上。在所述叠片铜的所选区域781上放置了电子装置110、110′、110″(在图6A中没有显示)之后，把所述叠片铜的相邻部分782与印刷电路板70剥离，并且将其折叠在所述电子装置上或者将其卷绕在所述电子装置周围。所述卷绕的已剥离部分782的边缘通过焊接783或者其他合适的密封而与叠片部分781适当地密封起来，从而形成基本上中空的导体78。
参照图6B，在另一种用于制作基本上中空的电导体78(或者等同地制作基本上中空的电导体72)的合适的方法中，叠片铜或者其他的叠片导电材料被放置在印刷电路板70上。在所述叠片铜的所选区域784上放置了电子装置110、110′、110″(在图6B中没有显示)之后，覆盖金属薄片785或者其他覆盖导电薄片被放置在所述电子装置上。所述覆盖金属薄片785的边缘通过焊接786、787或者其他合适的密封而被适当地密封到铜叠片784，从而形成基本上中空的导体78。
对于磁共振信号的接收通常发生在电导体72、74、76、78的外部。磁共振信号对电导体72、74、76、78的穿透被局限于导体材料中的磁共振信号的表层深度。在一般的磁共振频率下以及对于一般的线圈金属(例如铜或者铝)来说，该表层深度是几微米或者几十微米，也就是说起到法拉第罩的作用。因此，导体72、78的基本上中空的特性一般不会太大地影响表面线圈44的射频属性。另外，在表面线圈44中，基本上中空的导体72、78以对称的方式被设置在天线的相对侧(如图2中所示)，由此减轻了射频性能中的任何非对称性，所述非对称性可能是由中空的导体引入的。更进一步地，导体74、76也可选地被制成基本上中空的，以便进一步增加线圈对称性。
类似地，金属薄片覆盖物782、785内的区域可以用电解质、电极填充并且被真空密封，或者以其他方式被形成电池。
参照图7A和7B，其中描述了另一个射频线圈44′。线圈44′不是一般的平面线圈，而是8横档的封端鸟笼线圈。线圈44′包括多个一般成管状的电导体172、173，所述电导体一般被设置成相互平行并且限定线圈横档。导电端帽176被设置在平行导体172、173的一端，而导电圆环180被设置在平行导体172、173的相对一端。所述8个横档包括7个管状的导体173，所述管状导体可以是实心的管状导体或者是中空的管状导体。除了8个以外，也可以使用其他数目的横档。在某些鸟笼实施例中，端帽176可以用第二圆环来代替。
继续参照图7A并且进一步参照图7B，线圈44′的第8个横档是管状导体172，该管状导体是中空的横档，在其至少一部分的内部设置了第一和第二电极190、198以及电解质192。电极190、198通过浸入电解质192的多孔绝缘体与基本上中空的管状电导体172间隔开，并且通过电绝缘的支架194与管状导体172的导体壁分离。蓄电池200包括电极190、198和电解质192。所述电极可选地被卷起或者以其他方式定形(其中由连续电解质192提供分离)，以便增大表面积与体积比率。附加地，所述电极可以被粗糙化或者被制成多孔的，以便增大表面积。在一个实施例中，电池100是锂聚合物电池，其中电解质192具有半固体果冻状或凝胶状稠度。电导线202穿过电绝缘的馈通196接触第一和第二电极190、198。如图7A中所看到的那样，电导线202连接电池200与设置在端帽176上的线圈电子装置模块210。虽然该电子装置模块210被显示在端帽176的内表面上，但是在某些实施例中，设想把电子装置模块210设置在外表面上，也就是说远离患者。可替代地，所述导线可以延伸穿过中空的横档、端部圆环或者端帽，直到设置在中空的空间内的电子装置。线圈电子装置模块210可以具有RF线缆、光纤或者无线信号输出。
线圈44′的电子装置模块210被设置在单独的屏蔽盒内部的端帽176上。由于其被设置在端帽176上，所以该单独屏蔽对于线圈44′的射频特性的影响一般很小。然而，还设想把线圈电子装置设置在其中一个导体172、中空的端部圆环或者中空的端帽的中空的容积内，由此消除单独的电子装置屏蔽。例如在缺少端帽或者缺少其他用于安装单独屏蔽的电子装置的方便的表面的鸟笼线圈设计中，把电子装置设置在中空的横档内是有用的。
电池200可选地是储能电容器或者独立的电池单元，例如分别在图4A和4B中显示的、并且具有适当装配在管状空间内的几何结构的电容器和电池实例。在可替换的电池组的情况下，基本上中空的管状导体172的端部可选地包括可拆卸的带有螺纹的或者可以靠摩擦移动的帽，该帽是可拆卸的，以便放入或者替换电池组。在另一个所设想的变型中，多于一个横档可以包括电池或者其他电源，其中多个电源串联或并联或者以其他电配置连接，以便为电子装置模块210供电。类似地，所述电池和/或线圈电子装置可以被设置在所述端帽或圆环的中空区域内。
参照图8，射频接收表面线圈244包括天线环250和与之耦合的电子装置252。电子装置252不被包含在天线环250的导体内。用来驱动电子装置252的电池254被固定到表面线圈244。电池254可以是锂离子电池、锂聚合物电池、镍金属氢化物电池等等，其中电池254由非磁性材料制成。把电池254防止在天线环250之上有利地减小了涡电流失真。虽然所显示的电池254具有直电池外壳，但是应当理解，该电池可以被弯曲以便与天线环250的曲率一致。小的表面迹线256被设置在天线环250之上并且通过绝缘层、绝缘薄膜、绝缘涂层等等与之隔离，所述表面迹线把电池254与电子装置252相连接。
参照图9，射频接收表面线圈344包括天线环，该天线环由两个基本上中空的导体352、354形成，这两个导体通过电容356连接。与该天线环耦合的电子装置360在基本上中空的导体352、354的外部。这两个基本上中空的导体352、354当中的每一个都包含电池。例如，这两个基本上中空的导体352、354当中的每一个都可以包含与图3A中显示的横截面一致的电池。导体352中的电池包括与电子装置360接触的两个电池端子362，而导体352中的电池具有与电子装置360接触的两个端子364。通过把所有四个电池端子362、364设置成邻近电子装置360，基本上不存在流过线圈344的d.c.电流。这种d.c.电流通常会造成主磁场B0的失真。
如图9中所示，使用两个电池也是有利的。除了比单个电池提供更多的电功率和/或更高的电压之外，如果第一操作电池在成像程序期间基本上放电完，则使用两个电池允许把功率从一个电池切换到另一个电池。还可以设想包括附加的电池；例如，在图2中显示的线圈44中，三个或者全部四个导体72、74、76、78可以是中空的并且包含电池。对于在再充电之前有利地完全放电的电池，所述电子装置进一步包括电荷水平传感器、切换系统和充电电路，所述切换系统用于在一个电池基本上放电完时在电池之间进行切换，所述充电电路把充电限制于所述基本上放电完的电池。
在高吞吐量的临床磁共振成像环境中，电池的再充电时间可能会成为问题。在一种方法中，所述电池是可拆卸的，从而可以将替换电池快速地安装在导体内部。例如，图4B中的独立蓄电池160可选地是可拆卸的，图8中的外部电池254可以是可分离的。在所述导体形成电池的一个电极的实施例中，取出电池变得更加困难。设想了替换包含集成电池的导体；但是，替代导体可能会改变线圈的接收特性。另外，如果电池是可拆卸的并且一旦从线圈中取出就被再充电，则快速的再充电仍然是有利的。
在Van Beek等人的国际公开WO 03/107505 A2和Van Beek等人的国际公开WO 03/107506 A2中描述了适当的快速电池再充电系统。这些电池再充电系统使用升压式充电(boost charging)的概念，其在各成像操作期之间的相对短的时间间隔期间采用高电流为电池提供部分的或者完整的再充电。另外，这些再充电方法通常不会随着时间而降低电池性能。此外，Van Beek的电池再充电系统可以采用射频再充电电流，该电流可以使用仅限RF的传输线来传输。尽管Van Beek的再充电系统是适用的，但是本领域技术人员可以采用其他类型的电池再充电系统和方法。另外，在某些实施例中，使用可拆卸的以及一次性的(即不可再充电的)电池。
快速再充电方法一般还可以与电容性储能一起使用，例如图4A中显示的实例储能电容器140，这是由于电容器的充电不涉及电化学反应并且电容器的内电阻一般较低。
在此描述的实施线圈包括一般来说是平面的表面线圈44以及封端鸟笼线圈44′。本领域技术人员在设计其他类型的接收线圈时可以容易地采用在此揭示的用于集成电源和屏蔽线圈电子装置的技术。另外，本地发射线圈或者本地发射/接收线圈可以类似地采用设置在该线圈的一个或者多个基本上中空的电导体的内部的、或者与该线圈的一个或者多个基本上中空的电导体集成的电池和/或线圈电子线圈。
应该理解，在此使用的术语“基本上中空的导体”或者类似的术语指的是其内部中空容积足够大以容纳想要的电池、储能电容器、线圈电子装置或者其他电组件的任何导体。例如，考虑图2的基本上中空的电导体78，仅仅该“L”形导体的一条腿、或者一条腿的一部分是中空的就足够了，以便容纳所述线圈电子装置。在这种情况下，基本上中空的导体78的另一条腿也可以具有中空的容积，或者可以是填充的而没有中空的区域。
此外，虽然在此描述了电池和储能电容器，但是其他的电源可以被设置在线圈导体上或者被设置在基本上中空的线圈导体内。例如，设想采用包含在基本上中空的线圈导体内的燃料电池以便为无线接收线圈供电。
已经参照优选实施例描述了本发明。很显然，通过阅读并理解前面的详细描述，其他人会想到各种修改和变化。本发明应该被理解为包含所有这种修改和变化，只要它们落在所附权利要求书或等效表述的范围之内。

Claims (15)

1.一种用于接收磁共振信号的射频接收线圈，该射频接收线圈包括：
射频天线，包括一个或者多个电导体；以及
至少一个电组件，通过其中一个所述电导体而被安装成受到屏蔽，以免与该磁共振信号发生干扰，至少其中一个所述电导体是基本上中空的导体，并且所述至少一个电组件被设置在该基本上中空的导体内部，所述基本上中空的导体包括被层压在印刷电路板上的叠片导电材料和下面之一：
(i)所述叠片导电材料的一部分被从该印刷电路板上剥离并且被折叠在所述至少一个电组件上，以便封装所述至少一个电组件，和
(ii)所述至少一个电组件被设置在该叠片导电材料上，覆盖导电薄片覆盖该至少一个电组件并且与该叠片导电材料密封在一起，以便封装所述至少一个电组件。
2.如权利要求1所述的接收线圈，其中所述射频天线的所述电导体通常是具有约少于5毫米厚度的平面导体，该射频天线的所述电导体包括所述至少一个基本上中空的导体。
3.一种用于接收磁共振信号的射频接收线圈，该射频接收线圈包括：
射频天线，包括一个或者多个电导体，至少其中一个所述电导体是基本上中空的导体；以及
至少一个电组件，通过将其设置在该基本上中空的导体内部而被安装成受到屏蔽，以免与该磁共振信号发生干扰，所述至少一个电组件包括电源以及用于所述射频天线的供电电子装置，其中所述电源包括可再充电电池、燃料电池、储能电容器和可替换电池的至少其中之一，并且被设置在所述基本上中空的导体内部。
4.如权利要求3所述的接收线圈，其中包括所述至少一个基本上中空的导体的所述射频天线的所述电导体包括多个管状导体。
5.如权利要求3所述的接收线圈，其中所述电源包括：
第一和第二电极，被设置在所述基本上中空的导体内部；以及
电解质，被设置在所述基本上中空的导体内部，所述电解质与所述电极共同限定电池。
6.如权利要求5所述的接收线圈，其中所述电池包括以下各项的至少其中之一：
锂聚合物电池；
锂离子电池；
镍金属卤化物电池；以及
镁金属卤化物电池。
7.如权利要求3所述的接收线圈，其中所述供电电子装置包括：
执行以下操作的电路：(i)对所述电源再充电，以及(ii)在由所述射频接收线圈接收磁共振信号的过程中令所述电源放电。
8.如权利要求7所述的接收线圈，其中所述电路使用以下各项的其中之一对所述电源进行再充电：
通过RF传输线选择性地与所述射频接收线圈耦合的电池再充电系统；
由相关的磁共振成像扫描器的射频发射器产生的射频信号；以及
由该相关的磁共振成像扫描器的磁场梯度线圈产生的磁场梯度。
9.一种用于接收磁共振信号的射频接收线圈，该射频接收线圈包括：
射频天线，包括一个或者多个电导体，至少其中一个所述电导体是基本上中空的导体；以及
至少一个电组件，通过将其设置在该基本上中空的导体内部而被安装成受到屏蔽，以免与该磁共振信号发生干扰，其中所述至少一个电组件包括线圈电子装置，所述基本上中空的导体法拉第屏蔽所述线圈电子装置，所述线圈电子装置包括以下各项的至少其中之一：
电光组件，输出对应于所接收到的磁共振信号的已调光学信号；
无线发射器，发射对应于所接收到的磁共振信号的无线信号；
RF线缆；以及
电池再充电电路。
10.如权利要求9所述的接收线圈，其中所述至少一个电组件进一步包括：
电功率存储组件，与所述射频天线的所述至少一个基本上中空的导体集成在一起或者被设置在其内部，该电功率存储组件提供操作所述线圈电子装置的电功率。
11.如权利要求9所述的接收线圈，其中所述线圈电子装置包括以下各项的至少其中之一：
(i)前置放大器；
(ii)射频平衡-不平衡变压器或者陷波器，用于抑制感生电流；
(iii)解谐电路，用于在射频激励操作期间使所述线圈失谐；以及
(iv)安全互锁电路，其响应于控制信号停用该接收线圈。
12.如权利要求9所述的接收线圈，其中所述线圈电子装置包括电池再充电电路。
13.一种用于接收磁共振信号的射频接收线圈，该射频接收线圈包括：
射频天线，包括多个电导体，至少其中两个所述电导体是基本上中空的导体；以及
电组件，通过将其设置在该基本上中空的导体内部而被安装成受到屏蔽，以免与该磁共振信号发生干扰，所述电组件包括：
电源，其被设置在所述中空导体的其中之一内；以及
线圈电子装置，其被设置在另一个中空导体内，所述电源为所述线圈电子装置供电。
14.一种用于接收磁共振信号的射频接收线圈，该射频接收线圈包括：
射频天线，包括一个或者多个电导体；以及
至少一个电组件，通过其中一个所述电导体而被安装成受到屏蔽，以免与该磁共振信号发生干扰，所述至少一个电组件包括：
两个电池；
电池再充电电路；
切换电路，用于将一个电池与所述线圈连接，并且将另一个电池与所述电池再充电电路连接；以及
电池电荷状态传感器，当该电池电荷状态传感器指示正在操作的电池基本上完全放电时，该切换电路切换到另一个电池。
15.一种用于对成像对象进行成像的磁共振成像扫描器，该磁共振成像扫描器包括：
主磁体，在检查区域内产生基本上时空恒定的磁场；
磁场梯度线圈，在该检查区域内产生所选择的磁场梯度；以及
包括射频天线和至少一个电组件的射频接收线圈，所述射频天线包括一个或者多个电导体，所述至少一个电组件通过其中一个所述电导体而被安装成受到屏蔽，以免与该磁共振信号发生干扰，所述至少一个电组件包括电池，和
该扫描器还包括通过RF传输线选择性地与所述射频接收线圈耦合的电池再充电系统。
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