CN101828125A - 具有改进了均匀性并降低了sar的鸟笼线圈 - Google Patents
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Abstract
一种用于磁共振成像设备的鸟笼线圈(10),包括耦合到两个端环(16)中的每一个的远端边缘(15)的多个横档(12)。所述端环(16)包括被多组电容器(20,22,24)分开的多个环形段(18)。所述横档(12)通过连接器部分(14)被耦合到所述端环(16),这在端环(16)和横档(12)之间产生了间隙。此外,所述横档(12)可以被放置到电容器(20,22,24)的上方,并且所述连接器部分(14)可以被构造成相对于所述环形段(16)偏移所述横档(12)的位置,所述连接器部分(14)可以被耦合到所述环形段(16)上,以达到相对于电容器(20,22,24)的所期望的位置。
Description
技术领域
本申请特别应用于受检者成像系统,尤其涉及磁共振成像(MRI)。然而,应当领会到的是,所描述的技术也可应用于其他成像系统、其他医学方案、或其他医学技术。
背景技术
常规的鸟笼线圈设计采用附接至承载结构的扁平金属条形式的横档和端环。已经发现,宽的横档和更宽的环有利于达到高功率灵敏度。当端环被放置到比横档更靠近射频(RF)屏蔽罩时,RF磁场的均匀性得到改善并且患者的比吸收率(SAR)得以降低。例如,参见“An Elevated EndringBirdcage Coil for Improved Performance at 3 Tesla”(D.Weyers、D.Keren、E.Boskamp、G.McKinnon、K.Kinsey,Proc.Intl.Soc.Mag.Reson.Med.2004年11月,第1548页);美国专利申请US2005/0107684A1,“Elevated EndringBirdcage Antenna For MRI Applications”(D.J.Weyers、D.Keren、K.Kinsey、B.Boskamp)。
然而,此类设计的局限在于,横档宽度和端环宽度仅能够在开始发生图像退化之前进行增加。换言之,当鸟笼线圈的总长度由于其他结构原因已经固定时,加宽端环减小了有效的横档长度。因此,一直以来都在更宽端环带来的优点与更长横档带来的优点之间进行权衡。
本申请提供了新的、改善了的鸟笼线圈系统和降低SAR的方法,所述系统具有更宽的环和更长的横档两者的优点,并且所述方法克服了上面所提到的这些和其他问题。
发明内容
根据一方面,一种用于磁共振成像器的鸟笼线圈包括绕中心轴放置的两个端环,每个端环具有内边缘和远端边缘。多个横档被连接到端环上,所述横档的长度大于在端环内边缘之间平行于中心轴延伸的轴向距离,并且所述横档终止于接近每个端环的远端边缘的点,所述横档限定出直径小于端环直径的圆柱体。所述线圈还包括位于每个横档的每个末端的连接器部分,所述连接器部分将相应的每个横档耦合到相应的每个端环的远端边缘。在一个实施例中,横档在连接到环形段的同时被放置到电容器的上方。
一个优点是增大了B1场的强度。
另一优点在于改善了轴向均匀性。
另一优点在于轴向方向有更大的可用范围,以及在患者身体靠近线圈的横档和端环的那些部位的SAR得以降低。
在阅读并理解说明书后,本领域普通技术人员将能够理解本发明的其他优点。
附图说明
本发明可以具体化为不同的部件或部件布置,以及具体化为不同的步骤和步骤安排。附图仅用于图示说明各个方面,而不应解释为是对本发明的限制。
图1示出了示例性的受检者成像设备,该设备可以与本文描述的各种线圈结构一起使用;
图2示出了鸟笼线圈的一部分,其包括彼此平行地延伸并且在每个末端处耦合到端环的远端边缘的多个横档;
图3图示说明了鸟笼线圈的另一实施例,其中,横档比环形段窄;
图4图示说明了鸟笼线圈的一部分,其中,横档相对于环形段偏移,从而使得横档基本被放置在环形电容器的上方;
图5是鸟笼的部分的图示说明,其中,每个连接器部分具有不规则梯形形状,并且具有平行的横档侧边缘和环侧边缘,但还具有横跨横档和端环之间距离的不同余的相对边缘;
图6图示说明了鸟笼线圈的部分,其中,连接器部分具有有助于放置横档以覆盖环形电容器的梯形形状,以及连接器部分所附接到的横档段的部分;
图7图示说明了鸟笼线圈的部分,其中,连接器部分具有不规则梯形形状,并且其在基本没有覆盖连接器部分所附接到的环形段的情况下,将横档基本放置到电容器的上方;
图8图示说明了鸟笼线圈的部分,其中,连接器部分具有平行四边形形状,并且其在没有覆盖连接器部分所附接到的环形段的情况下,将横档基本放置到电容器的上方;
图9图示说明了鸟笼线圈的部分,其中,位于远端边缘的端环电容器被串联连接的两个电容器所替代,并且连接器部分被连接到这两个电容器的中间接合处;
图10图示说明了鸟笼线圈的部分,其中,一部分或所有的环形电容器被其值有适当增加的电容器对所替代,并且中间接合处连接有伸展到环形段的远端边缘的金属条并与连接器部分相连接。
具体实施方式
本文描述的系统和方法有助于在减少磁共振成像(MRI)系统的鸟笼线圈的SAR的同时改善灵敏度和均匀性,以及使用各种设计特征改善线圈性能。根据各个方面,鸟笼线圈的横档(rung)被耦合到端环的远端(例如,相对于鸟笼线圈的中心)边缘,而不是如常规鸟笼线圈通常那样地被耦合到端环的内边缘。这使得可以在最大化或最优化横档长度和端环宽度的情况下产生更紧密的线圈。本文所描述的结构由此减小了两倍于端环宽度的鸟笼长度。此外,所描述的线圈结构可以有助于减小线圈的“有效体积”并且达到相应更高的功率灵敏度。
参照附图1,图示说明了能够采用本文所描述的各种线圈组件的磁共振(MR)扫描器2。所述MR扫描器包括圆柱形的主磁体组件4。主磁体组件4可以是低温屏蔽的超导螺线管(superconducting cryoshielded solenoid),其限定出在其中放置受检者以进行成像的腔6。主磁体组件4产生沿腔6的纵轴取向的基本恒定的主磁场。尽管图示说明的是圆柱形的主磁体组件4,但是应当理解的是,也可以预见到有其他的磁体装置,例如垂直场、开放磁体、非超导磁体以及其他位形。
梯度线圈8在腔6中产生磁场梯度以用于空间编码磁共振信号,用于产生磁化被扰乱的(magnetization-spoiling)场梯度,等等。优选地,磁场梯度线圈8包括构造为在三个正交方向产生磁场梯度的线圈段,所述三个正交方向通常是纵向方向或z方向、横向方向或x方向以及垂直方向或y方向。
全身射频线圈组件10(例如,鸟笼线圈组件)产生射频脉冲以用于在受检者的偶极中激发磁共振。射频线圈组件10也用于检测源自成像区域的磁共振信号。另外,在腔6内图示说明了任选的局部线圈,以进行更灵敏的局部空间编码、激发和磁共振信号接收。可以预见有各种类型的线圈阵列,例如具有一个输出的简单表面RF线圈、具有两个输出的正交线圈组件、具有若干输出的相控阵列、具有大量输出的SENSE线圈、具有输入和输出两者的RF和梯度组合线圈、等等。鸟笼线圈10和/或局部线圈10’包括被耦合到端环16对的内表面的远端边缘的多个横档12,如在图1中的剖视图所图示说明的。梯度脉冲放大器30将受控的电流传送到磁场梯度线圈8以产生所选择的磁场梯度。梯度放大器还将电脉冲传送到配备有梯度线圈的局部线圈阵列的梯度线圈。射频发射器32以模拟或数字的方式将射频脉冲或脉冲包施加到射频线圈组件10,以产生所选择的磁共振激发。射频接收器34被耦合到局部线圈10’以接收并解调感生的磁共振信号。任选地,全身线圈10以有线或无线的互连方式被连接到接收器。
为了采集受检者的磁共振成像数据,受检者被放置到磁体腔6的内部,使得所成像的区域位于或接近主磁场的等中心。序列控制器40与梯度放大器30和射频发射器32进行通信,以生成选定的瞬时或稳态磁共振序列,空间编码此类磁共振,选择性扰乱磁共振,或者以其他方式产生代表受检者特征的选定的磁共振信号。所产生的磁共振信号由局部线圈10’检测,与射频接收器34进行通信,并且存储在k空间存储器42中。成像数据由重建处理器44所重建,以生成存储在图像存储器46中的图像表示。在一个合适的实施例中,重建处理器44执行傅里叶逆变换重建。
所得到的图像表示通过视频处理器48进行处理,并且在配备有人类可读显示器的用户界面50上加以显示。界面50优选地是个人计算机或工作站。除了生成视频图像,图像表示也可以通过打印机驱动器进行处理和打印、经由计算机网络或因特网进行传输,等等。优选地,用户界面50还允许放射物理师或其他操作者与磁共振序列控制器40进行通信,以选择磁共振成像序列、修改成像序列、执行成像序列,等等。
参照图2,图示说明了放大了的鸟笼线圈10的末端部分,所述末端部分包括许多横档12,所述横档12彼此平行地延伸,并在每个末端处通过连接器部分14耦合到端环16的外边缘15。为了简化图2-10,所述横档和环形段被描述为在平面上是平坦的,而不是以它们采用的实际的圆柱形布置。另外,关于连接器部分14的形状(例如,矩形、梯形、平行四边形,等等),应当理解的是,这样的描述应用于此处简化的平面图形,并且耦合到横档和端环的连接器部分的平行边缘,可以被弯曲以适合于圆柱形端环。在一个实施例中,横档包括沉积在圆柱形承载结构上的金属区域,在这种情况下,连接器部分具有与端环和横档的曲率相对应的弯曲边缘。或者,在采用多边形端环的实施例中,此类边缘可能是直的。
尽管没有图示说明,应当理解的是,类似的端环组件将被设置在横档12的其他末端。鸟笼线圈10的结构增加了B1场的强度,改善了轴向均匀性,并且改变了可用体积不能轴向远离的限制。在一个实施例中,环形段具有基本等于横档宽度的圆周长度。连接器部分14基本与其横档和端环两者都垂直,但是可以采用除了近似90°以外的补角组合将横档耦合到端环。例如,每个横档可以稍微延伸通过端环的外侧或远端边缘,以使得横档与连接器部分之间形成近似X°的角,同时连接器部分以近似Y°的角连接到端环,其中X+Y等于180°。或者,横档的长度具有短于两个端环的外侧边缘之间距离,从而使得X小于Y并且X+Y=180°。在其他实施例中,连接器部分在一个或多个面上弯曲。
端环16包括多个环形段18,连接器部分14耦合到这些环形段18上,并且所述环形段18与电容器20交替散置。例如,三个电容器能够从端环的内边缘到其远端边缘以近似等间隔分离开。应当领会到的是,在相应前环形部分18之间可以放置更多或更少的电容器。电容器与环形段之间的连接可以焊接或通过其他合适的技术制作。
所图示说明的部分10代表圆柱形鸟笼中的一段,包括间隔开预定距离的两个圆柱形端环,其中的每一个圆柱形端环包括预定数量的环形段18。在一个例子中,例如在低通鸟笼布置中,端环16是连续的(例如,仅具有一个连续的环形段18)并且不具有电容器,同时每个横档包括一个或多个电容器(未示出)。在另一例子中,例如在高通鸟笼布置中,每个端环具有用N组电容器20交替布置的N个环形段18,其中N是整数,并且N个横档不包括任何的电容器。在又一例子中,例如在带通鸟笼装置中,横档和端环两者都包括电容器。在任何情况下,横档延伸并被连接到端环(相对于等中心)的远端边缘的轴向位置。
图3图示说明了鸟笼线圈10的另一实施例,其中,横档12比环形段18窄(例如,在绕鸟笼的纵轴的圆周方向上),并且每个连接器部分14具有等腰梯形形状,并且具有长度近似等于横档的圆周长度的横档侧边缘,以及具有长度近似等于附接有连接器部分的环形段18的宽度的环侧边缘。这样,横档宽度并不局限于等于环形段的圆周长度。
图4图示说明了鸟笼线圈10的一部分,其中,横档12相对于环形段18偏移,使得横档在电容器和鸟笼线圈的纵轴之间被基本放置到环形电容器的上方。在此实施例中,每个连接器部分14被构造为平行四边形,使得连接到横档和端环16的段18的远端边缘15的连接器部分的边缘在长度上基本相等,相对的边缘也是如此。所述平行四边形的高度能够使横档离开端环所期望或预定的距离(例如,横档被径向向内放置到端环的距离)。任选地,环形段可以比横档更宽(例如,在圆周方向)。
图5是鸟笼线圈10的部分的图示说明,其中,每个连接器部分14具有不规则梯形形状,并且具有平行的横档侧边缘和环侧边缘,但却具有跨越横档和端环间距离的不同余的相对边缘。在此实施例中,环形段比横档宽(例如,在圆周方向)。如使用本文所描述的任意的连接器部分,每个连接器部分的形状被设计为有利于以电损失和/或阻抗最小的方式将横档连接到环形段,同时减小对所生成磁场的干扰。
图6-8图示说明了与横档12、连接器部分14在被耦合到端环段18时的形状和/或取向的另外的实施例。图6图示说明了鸟笼线圈10的部分,其中,连接器部分14的梯形形状有利于放置横档12以覆盖环形电容器20,以及附接有连接器部分的横档段18的部分。所述连接器部分具有长度对应于横档宽度的横档侧边缘,以及邻近电容器20的、耦合到环形段的远端边缘的更短的平行环侧边缘。连接器部分的其他边缘具有在横档和环形段和/或电容器之间达到预定高度或距离的所需长度,并且它们是同余的。图6以及图7和8,不同于图2-5在于,连接器部分14通过一小部分的环形段宽度附接到环形段。
图7图示说明了鸟笼线圈10的部分,其中,连接器部分14具有不规则梯形形状,其将横档12基本放置到电容器20的上方。在一个实施例中,所述连接器部分具有长度基本等于横档宽度的横档侧边缘,以及邻近电容器20的、耦合到环形段的远端边缘的更短的平行的环形侧边缘。在此实施例中,所述环形段比横档宽(例如,在圆周方向)。连接器的其他边缘具有在横档和环形段、和/或电容器之间达到预定高度的所需长度,并且它们是不同余的。例如,连接器部分的电容器侧边缘比环形段侧边缘更长,这使得横档基本位于电容器的上方。
图8图示说明了鸟笼线圈10的部分,其中,连接器部分14具有平行四边形形状,其将横档12基本放置到电容器20的上方。在一个实施例中,所述连接器部分具有长度基本等于横档宽度的横档侧边缘,以及邻近电容器20的、耦合到环形段的远端边缘的基本等长平行的环形侧边缘。在此实施例中,环形段比横档宽(例如,在圆周方向)。连接器部分的其他边缘具有达到在横档和环形段和/或电容器之间的预定距离的所需长度。图8也图示说明了使用长于在端环16的外侧边缘15的轴向间隔的横档12的选择。
图4-8的结构允许横档用于屏蔽来自横跨端环电容器的高电压的电场。这反过来降低了患者身体接近连接器部分和端环的各区段的SAR。
图9图示说明了鸟笼线圈10的部分,其中,在远部边缘的端环电容器被串联连接的两个电容器22和24所替代,并且连接器部分14被连接到它们的中间接合处。保留放置在环形段18之间残留的电容器20(例如,中间的电容器以及最靠近端环内边缘的电容器)。电容器22和24可以具有基本相等的值,并且可以选择具有基本两倍于电容器20前值,使得电容器22和24在串联时横跨电容器22和24的总电容近似等于相应电容器20的电容。图8的鸟笼型结构降低了对连接器部分与端环段的远端金属边缘之间的倾斜连接的需要。与分离的环电容器(例如,如由电容器22和24所形成的)的中心“接头(tap)”的连接,允许对称的径向连接并且平分任意连接器部分与两个相邻环形区段之间的最大电压。
图10图示说明了鸟笼线圈10的部分,其中,一部分或所有的环形电容器被其值有适当增加的电容器22、24对所替代,并且中间接合处连接有伸展到环形段18的远端边缘的金属条26并与连接器部分14相连接。图9的笼型结构因此也降低了对连接器部分和端环区段的远端金属边缘间的倾斜连接的需要。相似地,与分离的环电容器(例如,由电容器22和24所形成的)的中心“接头”的连接允许对称射线连接,并且平分在任意连接器部分与两个相邻环形区段间的最大电压。
应当理解的是,横档12、连接器部分14、环形段18和/或金属条26可以由单片材料(例如,金属、绝缘基底上的箔、等等)形成,并且它们根据任意如设计者所期望的前述图形和/或根据预定设计约束被构造成所期望的构型,或通过电子连接区段。然后,通过将环形电容器粘附到相应的环形段部分以产生所需的鸟笼型构型来接合具有完整环形段的多个横档。
本发明已经参考若干实施例加以描述了。他人在阅读并理解说明书的情况下可以想到各种的修改和变更。本发明旨在被理解为包含所有的此类修改和变更只要它们落入权利要求书及其等价内容的范围。
Claims (15)
1.一种用于磁共振成像器的鸟笼线圈(10),包括:
绕中心轴放置的两个端环(16),每个端环(16)具有内边缘和远端边缘(15);
多个横档(12),所述横档的长度大于在所述端环(16)的所述内边缘之间平行于所述中心轴延伸的轴向距离,并且所述横档终止于接近每个端环(16)的所述远端边缘(15)的点,所述横档(12)限定出直径小于所述端环(16)的直径的圆柱体;以及
位于每个横档(12)的每个末端的连接器部分(14),其将每个相应的横档(12)耦合到每个相应的端环(16)的远端边缘(15)。
2.如权利要求1所述的鸟笼线圈,其中,每个端环(16)还包括多个环形段(18),以及连接每对相邻环形段(18)的多个电容器(20)。
3.如权利要求2所述的鸟笼线圈,其中,所述横档(12)被放置于所述电容器(20)与所述线圈(10)的等中心之间。
4.如权利要求2所述的鸟笼线圈,其中,所述连接器部分(14)具有与其所耦合到的所述横档(12)和所述环形段(18)的曲率相对应的弯曲边缘,并且所述连接器部分(14)相对于所述线圈(10)的等中心将所述横档(12)笔直地且对称地连接到所述环形段(18)。
5.如权利要求3所述的鸟笼线圈,其中,所述连接器部分(14)基本上是平行四边形,并且具有与其所耦合到的所述横档(12)和所述环形段(18)的曲率相对应的弯曲边缘,在所述电容器(20)和所述中心轴之间沿径向放置所述横档(12)。
6.如权利要求3所述的鸟笼线圈,其中,所述连接器部分(14)基本上是平行四边形,并且具有与其所耦合到的所述横档(12)和所述环形段(18)的曲率相对应的弯曲边缘,其被放置到所述多个电容器(20)上方的预定高度处。
7.如权利要求3所述的鸟笼线圈,其中,所述连接器部分(14)基本被构造为等腰梯形,并且具有与其所耦合到的所述横档(12)和所述环形段(18)的曲率相对应的弯曲边缘。
8.如权利要求3所述的鸟笼线圈,其中,所述连接器部分(14)基本被构造为不规则梯形,并且具有与其所耦合到的所述横档(12)和所述环形段(18)的曲率相对应的弯曲边缘。
9.如权利要求2所述的鸟笼线圈,其中,所述端环(16)还包括与任意两个相邻环形段(18)之间的所述端环(16)的所述远端边缘(15)相邻地放置的串联连接的电容器(22,24)对。
10.如权利要求9所述的鸟笼线圈,其中,所述连接器部分(14)在所述电容器(22,24)对之间被耦合到所述端环(16)上。
11.如权利要求10所述的鸟笼线圈,其中,每个横档(12)通过至少一对电容器(20;22,24)被连接到环形段(18)对。
12.一种磁共振成像系统,包括:
主磁体组件(4);
多个梯度线圈(8);以及
如权利要求1所述的鸟笼线圈(10)。
13.如权利要求2所述的鸟笼线圈,其中,所述连接器部分(14)在靠近所述环的所述远端边缘(15)的点处被耦合到金属条(26)上。
14.如权利要求2所述的鸟笼线圈,其中,所述金属条(26)被耦合到在多个串联连接的电容器(22,24)对中的每一对之间的中间接头上。
15.如权利要求14所述的鸟笼线圈,其中,所述连接器部分(14)为梯形形状,并且具有与其所耦合到的所述横档(12)的曲率相对应的弯曲边缘,并且具有长度近似等于所述金属条(26)宽度的环侧边缘,以及近似等于所述横档(12)宽度的横档侧边缘。
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C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100908 |