CN101322041B - 具有超导全身接收装置的磁共振设备 - Google Patents

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Abstract

一种磁共振设备，其基体(1)具有一检查区(2)，相对于所述检查区(2)的中心轴(3)而言，所述检查区在轴向上两端畅通，在径向上由所述基体(1)的内壁(4)限定。所述内壁(4)与所述检查区(2)的中心轴(3)之间的径向间距可使输送台(5)和所述输送台(5)上的人体(6)一起穿过所述检查区(2)。所述输送台(5)配有输送台驱动装置(7)，在所述输送台驱动装置的驱动下，所述输送台(5)可与所述输送台(5)上的人体(6)一起穿过所述检查区(2)。借助主磁体(8)可在所述检查区(2)内产生至少基本均匀的静态基本磁场(B)。一个相对于所述检查区(2)位置固定的发射装置(12)，借助于所述发射装置可在整个检查区(2)内产生至少基本均匀的高频激励场，使得位于所述检查区(2)内的人体(6)受到激励，发出磁共振信号。此外还存在一相对于所述检查区(2)位置固定的接收装置(13)，借助于所述接收装置可对来自于整个检查区(2)的所激发磁共振信号进行接收。当所述高频激励场(HF)通过所述发射装置(12)而产生时，所述接收装置(13)起到带电阻接收装置(13)的作用。当所激发的磁共振信号(M)由所述接收装置(13)接收时，所述接收装置(13)起到超导接收装置(13)的作用。

Description

具有超导全身接收装置的磁共振设备
技术领域
本发明涉及一种磁共振设备，
-其中，所述磁共振设备的基体具有一检查区，相对于检查区的中心轴而言，所述检查区在轴向上两端畅通，在径向上由所述基体内壁限定，
-其中，所述基体内壁与检查区中心轴之间的径向间距可使输送台和输送台上的人体一起移进检查区，
-其中，所述输送台配有输送台驱动装置，在输送台驱动装置的驱动下，输送台可与输送台上的人体一起移进检查区，
-其中，主磁体可在检查区内产生一个至少基本均匀的静态主磁场，
-其中，具有一个径向围绕检查区、且相对于检查区位置固定的发射装置，借助于所述发射装置在整个检查区内产生一个至少基本均匀的高频激励场，使得位于检查区内的人体受到激励，发出磁共振信号，
-其中，具有一个径向围绕检查区、且相对于检查区位置固定的接收装置，借助于所述接收装置对来自于整个检查区的激发磁共振信号进行接收。
背景技术
这是一种众所周知的磁共振设备。其发射装置和接收装置通常为同一装置。这种组合式发射/接收装置往往建构为鸟笼式谐振器。
借助这种磁共振设备不仅可使位于检查区内的人体发生均匀的磁共振， 还可均匀地接收到来自于整个检查区的被激发磁共振。但在使用全身接收装置的情况下，借助接收到的磁共振信号只能得到低质的三维重建图像。因此，通常使用局部线圈来接收磁共振信号。通过局部线圈往往能实现高质量的重建。但其缺点在于，局部线圈在人体上的施放和拆除均须以手动方式进行，因而使用起来相当费时。此外，借助单独一个局部线圈只能接收整个检查区的一小部分内的磁共振信号，因而有必要在人体上大面积覆盖局部线圈(使人体呈木乃伊状)。这往往会让人感到很不舒服。
此外，在磁共振应用领域，接收时所出现的信号强度相当低。因此，应尽量减小噪声，即将信噪比(SNR＝signal-noise-ratio)最大化。一种将噪声最小化的方法是使用冷却的局部线圈。另一种方法是使用超导线圈。举例而言，WO-A-01/94964和下列技术论文中对超导线圈有所说明：
-《低场临床磁共振成像用超导射频线圈》，Q.Y.Ma等撰写，AcademicRadiology，第10卷9号，2003年9月，第978-987页；
-《超导及冷铜MRI线圈》，L.C.Bourne著，发表于ISMRM 5th(1997)，第1527页；
-《并行成像用超导线圈阵列》，J.Wosik等撰写，发表于Proc.Intl.Soc.Mag.Reson.Med.13(2005)，第678页；
-《带有液氮或脉冲管制冷装置的高温超导表面线圈》，MarkusVester等撰写，ISMRM 5th(1997)，第1528页；
-《人体成像用超导磁共振表面线圈》，Q.Y.Ma等撰写，互联网调用地址为http://www.supertron.com/Product/Publications/pub-3.htm。
上述论文中所提到的线圈都是指小型线圈。其中一篇论文甚至明确表达了这样一个观点：只有在线圈直径不超过12cm的情况下，才有可能使SNR得到显著改善。因此，这些尺寸远小于全身发射及接收装置的典型直径。因为全身发射及接收装置的直径通常为50cm至65cm。
EP1626286A1中公开了一种磁共振用超导谐振器系统。这种系统中的谐振器可以引起一种与传统鸟笼式谐振器的电流分布几乎相同的电流分布。这种系统所具有的尺寸允许进行磁共振全身测量。发射和接收时均可使用这种系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种构造相当简单的磁共振设备，借助于这种磁共振设备可以相当快的速度对人体进行高质量的“筛查”。
这个目的通过一种具有如下所述特征的磁共振设备而达成。根据本发明，接收装置建构为：当发射装置产生高频激励场时，接收装置起到带电阻接收装置的作用；当接收装置接收被激发的磁共振信号时，接收装置起到超导接收装置的作用。
发射装置可与接收装置为同一装置。在此情况下，接收装置具有多个接收元件。进行接收时，这些接收元件中有一接收电流在电流流动方向上振荡，进行发射时，这些接收元件中有一激励电流在电流流动方向上振荡。从垂直于电流流动方向的方向上看，所述接收元件具有一超导的横截面部分与一非超导横截面部分。超导横截面部分的载流容量介于接收电流与激励电流之间。鉴于这样一种建构方式，接收电流在超导横截面部分中振荡，激励电流在非超导横截面部分中振荡。
作为可选方案，发射装置也可为一不同于接收装置的装置。在此情况下，接收装置的载流容量小于接收装置中的高频激励场所感应出来的感应电流。
在发射装置与接收装置为同一装置的情况下，接收装置最好具有一定数量的超导接收线圈。在超导接收线圈也用于发射高频激励场的情况下，鉴于接收线圈的载流容量相对较小，接收线圈具有多个线匝是有利的。因为在此情况下，接收线圈就可通过相对较小的电流产生很高的高频激励场。所述接收装置也可采取其他建构方式，可特别建构为鸟笼式谐振器。
当发射装置为一不同于接收装置的装置时，接收装置也可具有一定数量的超导接收线圈。发射装置可采取传统的建构方式，例如建构为鸟笼式谐振器。
如上文所述，超导接收装置的载流容量相对较小。因此，可以只为发射装置配备失谐电路，而不为接收装置配备失谐电路。发射装置可以冷却。这样可以发出更精确的激励脉冲。
接收线圈可以与检查区和梯度线圈整体热隔离。但目前的优选做法是使各接收线圈与检查区和梯度线圈分别热隔离。
主磁体可为一永磁体或电磁体。当主磁体为一电磁体时，主磁体优选为超导体。特别是在此情况下，可为主磁体和接收线圈配备一共用冷却装置。
优选以无线的方式将接收装置接收到的磁共振信号输出接收装置，并传输到分析装置上。因为借此可对里面布置有接收装置的冷却槽进行彻底封装。举例而言，可通过布置在冷却槽内外的耦合元件来输出所接收到的磁共振信号。接收装置的后面通常布置有前置放大装置。前置放大装置最好也被冷却。借此可优化信噪比。
附图说明
下面借助附图和实施例对本发明的优点和细节作进一步说明，其中：
图1为磁共振设备的侧视图；
图2为沿图1中的II-II线截取的磁共振设备的截面图；
图3为发射装置和接收装置的第一实施方案；
图4为发射装置和接收装置的第二实施方案；
图5为多个接收线圈的示意图；
图6为冷却回路的示意图；
图7为接收元件的横截面示意图；以及
图8为发射装置和接收装置。
具体实施方式
图1和图2所示的磁共振设备具有一基体1。基体1具有一检查区2。检查区2通常采取基本围绕一中心轴3对称建构的建构方式。相对于中心轴而言，检查区在轴向(即在中心轴3的方向)上两端畅通。在相对于中心轴3的径向(即在背离或朝向中心轴3的方向)上，检查区由基体1的内壁4限定。在中心轴3的切向上(即在围绕中心轴3)，内壁4一般至少呈基本封闭状态。
内壁4与中心轴3之间存在一间距a。间距a可恒定不变。在此情况下，检查区2从相对于中心轴3的横截面来看呈严格意义上的圆形。举例而言，恒定间距a可介于25cm与35cm之间。这一情况在图2中有所显示。
间距a也可与位置相关。在此情况下，检查区2从相对于中心轴3的横截面来看例如呈椭圆形或卵形。当检查区2从相对于中心轴3的横截面来看例如呈椭圆形或卵形时，水平方向上的间距a可约为35cm，垂直方向上的间距a可约为25cm。
无论间距a是常量还是非常量，间距a都可使输送台5和输送台5上的人体6一起穿过检查区2。
根据图1所示，输送台5配有输送台驱动装置7。在输送台驱动装置7的驱动下，输送台5可与人体6一起穿过检查区2。
磁共振设备还具有一主磁体8。借助主磁体8可在检查区2的内部产生至少基本均匀的静态主磁场B。
如图1和图2所示，主磁体8建构为由环形磁体9构成的系统，这一环形磁体系统相对于中心轴3同心布置。此外，呈椭圆形或卵形布置在中心轴3周围的环形磁体9也是已知的。在上述情况下，主磁场B平行于中心轴3。但也可以采用主磁场B垂直于中心轴3的建构方案。
主磁体8原则上可采取任意一种建构方式，例如建构为永磁体或电磁体，优选为超导磁体8。因此，主磁体8配有用于对冷却介质11(通常为液态空 气或液氮)进行冷却的冷却装置10。
内壁4的径向外侧布置有与之邻接的发射装置12和接收装置13。这两个装置从径向上的外侧包围检查区2。发射装置12和接收装置13均采取相对于检查区2位置固定的布置方式。接收装置13建构为超导接收装置13。
借助发射装置12可在整个检查区2内产生至少基本均匀的高频激励场HF。这一高频激励场HF可使位于检查区2内的人体6受到激励，发出磁共振信号M。所激发的磁共振信号M可用接收装置13接收。这种接收与检查区2内部激发磁共振信号M的具体位置并不相关。因此，接收装置13可对来自于整个检查区2的所激发磁共振信号M进行接收。
图1和图2仅以示意图形式对发射装置12和接收装置13进行了图示。从图3和图4中可以看出，接收装置13并未建构成整体式共振结构，而是具有一定数量的接收线圈14。每个接收线圈14分别接收来自于检查区2的一个部分的磁共振信号M。但这些接收线圈14以基本均匀的灵敏度一起将整个检查区2覆盖住。接收装置13也可采取其他建构方式，例如建构为鸟笼式谐振器或瞬变电磁器(TEM)。
如图3和图4所示，接收线圈14建构为超导接收线圈14。接收线圈14最好建构为高温超导体，即转变温度高于77K或零下196℃的超导体。根据图5所示，接收线圈14被冷却介质15包围，冷却介质15通常为液态空气或液氮。接收线圈14可具有一共用隔离装置。在图5所示的优选建构方案中，每个接收线圈14均具有一自有隔离装置16。接收线圈14通过隔离装置16与其周围环境，特别是与检查区2和附图中未显示的梯度线圈之间热隔离。也就是说，各接收线圈14分别与检查区2和梯度线圈热隔离。例如DE-C-19639924中对相应的隔离装置16进行了说明。
接收线圈14可配有一自有冷却回路。在主磁体8也建构为超导体的情况下，主磁体8和接收线圈14优选配有一共用冷却装置，即此处的冷却装置10。图6以示意图形式对此进行了图示。
根据图3所示，发射装置12和接收装置13为同一装置。在此情况(即接收装置13也用于发射高频激励场)下，接收线圈14具有多个线匝17是有意义的。图3用其中一个接收线圈14对此进行了相关显示。因为借此可产生更强的高频激励场HF。但根据具体情况，接收线圈14可能只需具有单独一个线匝18就够了。图3用另一个接收线圈14对此进行了相关显示。图3中的其余接收线圈14仅为示意图。
根据图4所示，发射装置12为一不同于接收装置13的装置。在此情况下，接收装置13也最好具有一定数量的超导接收线圈14。接收线圈14可根据具体需要而具有多个线匝17或仅由单独一个线匝18构成。在图4所示的建构方案中，发射装置12可采取传统的建构方式。举例而言，发射装置12可如图4所示建构为鸟笼式谐振器12。
接收装置13具有多个接收元件。如果接收装置13具有一定数量的超导接收线圈14，所述接收元件例如就是指接收线圈14。
进行接收时，接收到的磁共振信号M所引起的接收电流I在接收元件14中在电流流动方向x上振荡。在接收装置13与发射装置12为同一装置的情况下，进行发射时，接收元件14中还会有一激励电流I′在电流流动方向x上振荡，高频激励场HF由激励电流I′产生。在此情况下，图7所述的建构方案是有利的。
根据图7所示，从垂直于电流流动方向x的方向上看，各接收元件14分别具有一超导横截面部分19与一非超导横截面部分20。这两个分横截面19、20可以像双金属片那样彼此相连。超导横截面部分19的载流容量大于接收电流I。鉴于这一情况，接收电流I几乎完全在超导横截面部分19中振荡，这是因为横截面部分19的电阻由于其具有超导性能而远小于非超导横截面部分20的电阻。但超导横截面部分19的载流容量小于激励电流I′。因此，对于激励电流I′而言，超导横截面部分19并不具有超导性能。也就是说，对于激励电流I′而言，超导横截面19就是一个普通的带电阻导体。对 于激励电流I′而言，超导横截面19的电阻远大于非超导横截面部分20的电阻。因此，激励电流I′几乎完全在非超导横截面部分20中振荡。
如果发射装置不同于接收装置13，就可利用类似的效应。在此情况下，将接收装置13设计为：其最大载流容量虽大于接收电流I，但小于接收元件14中的由高频激励场HF所感应出来的感应电流I″。这样就无需为接收装置13配备失谐电路(参见图8)。只需为发射装置12配备失谐电路21，以免磁共振信号M的接收受到发射装置12的影响。
图8显示的是另一种有利建构方案，无论接收装置13是否具有失谐电路，这种建构方案均可实现。因为根据图8所示，发射装置12同样经过冷却处理。也就是说，发射装置12位于冷却槽22中，在此，发射装置12保持在一个低于氮气沸点(即-196℃)的温度上。
图8还显示了本发明的磁共振设备的另外两种有利建构方案。无论发射装置12是否与接收装置13为同一装置，这两种建构方案也均能实现。这两种建构方案也能相互分别实现。
如图8所示，其中一种建构方案是接收装置13完全封装在冷却槽22内。通过第一耦合元件24和第二耦合元件25将接收到的磁共振信号M传输到分析装置23上。第一耦合元件24布置在冷却槽22内，并与接收装置13相连。第二耦合元件25布置在冷却槽22的外部，并与分析装置23相连。第一耦合元件24以电感和/或电容的方式与第二耦合元件25共同作用。借助于第一耦合元件24和第二耦合元件25，可以无线的方式将接收装置13接收到的磁共振信号M输出接收装置13，并传输到分析装置23上。
另一种建构方案是在接收装置13的后面布置前置放大装置26。前置放大装置26也布置在冷却槽22中，因而也保持在一个低于氮气沸点的温度上。
因此，借助于本发明的磁共振设备，可以简单的方式实现高质量的全身接收，而无需在人体6上施放大量局部线圈。借此特别可以简单的方式像CT设备那样对人体6进行所谓的“筛查”。

Claims (14)

1.一种磁共振设备，包括，
所述磁共振设备的基体(1)具有一检查区(2)，相对于所述检查区(2)的中心轴(3)而言，所述检查区在轴向上两端畅通，在径向上由所述基体(1)的内壁(4)限定；
所述基体(1)的内壁(4)与所述检查区(2)的中心轴(3)之间的径向间距使输送台(5)和所述输送台(5)上的人体(6)能一起移进所述检查区(2)；
所述输送台(5)配有输送台驱动装置(7)，在所述输送台驱动装置的驱动下，所述输送台(5)与所述输送台(5)上的人体(6)能一起移进所述检查区(2)；
一个主磁体(8)在所述检查区(2)内产生一个至少基本均匀的静态主磁场(B)；
一个相对于所述检查区(2)位置固定的发射装置(12)，借助于所述发射装置可在整个检查区(2)内产生一个至少基本均匀的高频激励场(HF)，使得位于所述检查区(2)内的人体(6)受到激励，发出磁共振信号(M)；
一个相对于所述检查区(2)位置固定的接收装置(13)，借助于所述接收装置可对来自于整个检查区(2)的所激发磁共振信号(M)进行接收；
其中，所述接收装置(13)建构为：当所述发射装置(12)产生所述高频激励场(HF)时，所述接收装置起到带电阻的接收装置(13)的作用；当所述接收装置(13)接收被激发的磁共振信号(M)时，所述接收装置起到超导接收装置(13)的作用；
所述发射装置(12)与所述接收装置(13)为同一装置，所述接收装置(13)具有复数个接收元件(14)，进行接收时，所述接收元件中有一接收电流(I)在电流流动方向(x)上振荡，进行发射时，所述接收元件中有一激励电流(I′)在电流流动方向(x)上振荡；所述接收元件(14)在垂直于所述电流流动方向(x)的方向上，具有一个超导横截面部分(19)与一个非超导横截面部分(20)，所述超导横截面部分(19)的载流容量介于所述接收电流(I)与所述激励电流(I′)之间，从而使所述接收电流(I)在所述超导横截面部分(19)中振荡，所述激励电流(I′)在所述非超导横截面部分(20)中振荡。
2.根据权利要求1所述的磁共振设备，其特征在于，
所述接收装置(13)具有复数个超导接收线圈(14)。
3.根据权利要求2所述的磁共振设备，其特征在于，
所述接收线圈(14)具有复数个线匝(17)。
4.根据权利要求1所述的磁共振设备，其特征在于，
所述发射装置(12)建构为鸟笼式谐振器(12)。
5.一种磁共振设备，包括，
所述磁共振设备的基体(1)具有一检查区(2)，相对于所述检查区(2)的中心轴(3)而言，所述检查区在轴向上两端畅通，在径向上由所述基体(1)的内壁(4)限定；
所述基体(1)的内壁(4)与所述检查区(2)的中心轴(3)之间的径向间距使输送台(5)和所述输送台(5)上的人体(6)能一起移进所述检查区(2)；
所述输送台(5)配有输送台驱动装置(7)，在所述输送台驱动装置的驱动下，所述输送台(5)与所述输送台(5)上的人体(6)能一起移进所述检查区(2)；
一个主磁体(8)在所述检查区(2)内产生一个至少基本均匀的静态主磁场(B)；
一个相对于所述检查区(2)位置固定的发射装置(12)，借助于所述发射装置可在整个检查区(2)内产生一个至少基本均匀的高频激励场(HF)，使得位于所述检查区(2)内的人体(6)受到激励，发出磁共振信号(M)；
一个相对于所述检查区(2)位置固定的接收装置(13)，借助于所述接收装置可对来自于整个检查区(2)的所激发磁共振信号(M)进行接收；
其中，所述接收装置(13)建构为：当所述发射装置(12)产生所述高频激励场(HF)时，所述接收装置起到带电阻的接收装置(13)的作用；当所述接收装置(13)接收被激发的磁共振信号(M)时，所述接收装置起到超导接收装置(13)的作用；
所述发射装置(12)为一不同于所述接收装置(13)的装置，所述接收装置(13)的载流容量小于所述接收装置(13)中的高频激励场(HF)所感应出来的感应电流(I″)。
6.根据权利要求5所述的磁共振设备，其特征在于，
所述接收装置(13)具有复数个超导接收线圈(14)。
7.根据权利要求5或6所述的磁共振设备，其特征在于，
所述发射装置(12)建构为鸟笼式谐振器(12)。
8.根据权利要求5所述的磁共振设备，其特征在于，
所述发射装置(12)配有失谐电路(21)，所述接收装置(13)不具有失谐电路。
9.根据权利要求5所述的磁共振设备，其特征在于，
所述发射装置(12)为经过冷却的装置。
10.根据权利要求1或5所述的磁共振设备，其特征在于，
所述各接收线圈(14)分别与所述检查区(2)和梯度线圈热隔离。
11.根据权利要求1或5所述的磁共振设备，其特征在于，
所述主磁体(8)为超导体。
12.根据权利要求11所述的磁共振设备，其特征在于，
所述主磁体(8)和所述接收线圈(14)配有一共用冷却装置(10)。
13.根据权利要求1或5所述的磁共振设备，其特征在于，
所述接收装置(13)接收到的磁共振信号(M)以无线的方式输出所述接收装置(13)，并传输到分析装置(23)上。
14.根据权利要求1或5所述的磁共振设备，其特征在于，
所述接收装置(13)的后面布置有前置放大装置(26)，所述前置放大装置(26)为经过冷却的装置。
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