CN101900796B - 射频体线圈及使用该射频体线圈的开放式磁共振成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及射频体线圈及使用该射频体线圈的开放式磁共振成像系统。本发明涉及一种用于MRI系统的射频体线圈以及使用该射频体线圈的MRI系统。其中所述射频体线圈包括平行设置的两个盘形片，每个盘形片由彼此邻近放置、但没有电连接的相同的带状元件构成，每个带状元件形成一个单独的谐振器。本发明的射频体线圈，无需使用附加的较长的导体回路，效率高且便于实施和使用。使用本发明的射频体线圈的开放式MRI系统，效率和均匀性均得以提高。

Description

射频体线圈及使用该射频体线圈的开放式磁共振成像系统

技术领域

本发明涉及一种磁共振(MR)成像系统，尤其涉及一种用于磁共振成像系统中的射频(RF)体线圈。

背景技术

磁共振成像(MRI)系统是基于核磁共振原理、通过获得成像空间中患者或其它对象的磁共振信号并基于该磁共振信号来重建图像的系统。通常，MRI系统包括主磁体、梯度线圈、RF线圈、梯度驱动器、以及射频驱动器等等。其中，主磁体用于在成像空间中产生高度均匀、稳定的静磁场B₀(亦称为主磁场B₀，简称为磁场B₀)，其直接关系到磁场强度、均匀度和稳定性，并影响MRI的图像质量。梯度线圈用于产生修改主磁场的梯度磁场，为人体MR信号提供空间定位的三维编码。梯度驱动器包括梯度控制器与梯度放大器，用于驱动梯度线圈产生梯度磁场。射频驱动器包括射频控制器与射频放大器，用于驱动射频线圈产生射频磁场。射频线圈在成像空间中产生垂直于磁场B₀的RF磁场脉冲，称为B₁磁场，以激发被检体内的氢原子核，使其以共振RF频率沿着一个轴进动。当对这些氢原子核自旋施加适当的读出磁场梯度时，它们产生与空间相关的RF响应信号。RF线圈也能够检测进动的核自旋的RF响应信号并将所检测到的信号提供给MR成像系统。MR成像系统结合所检测到的RF响应信号，提供在成像空间中的人体或物体被检部分的图象。

为了产生精确的图象，需要使静止B₀磁场、磁场梯度和由RF线圈产生的B₁磁场在成像空间上均匀。通常，为产生均匀的磁场和梯度，主磁体、梯度线圈和RF线圈为完全包围患者的圆柱形。在这种系统中，磁场B₀一般为横向，并与圆柱体的孔的纵轴线平行。圆柱形完全包围患者确保在成像空间中产生高度均匀的磁场。然而，圆柱形结构有如下不足：接近患者和成像空间受到严重的限制；使医生在成像扫描过程中进行交互式检查变得十分困难。此外，这种常规的MR系统的圆柱形孔很狭窄，限制了能够检查的患者的大小，并且还容易使某些患者导致幽闭恐怖症反应。因此，需要一种结构能够替代常规的圆柱形结构。

为了满足这种需要，人们研制了开放式的MR成像系统。在开放式的MR成像系统中，成像空间容易接近，从而允许医生接近成像空间进行医疗检查，并减轻某些患者的幽闭恐怖症反应。一些开放式的MR系统采用两个盘形磁极，这两个盘形磁极设置在具有竖直B₀磁场的成像空间的上下侧。这种系统具有平板式的盘形RF线圈和梯度线圈。开放式MR系统使医生或患者能够在两个盘形磁极之间的空间中多次出入。其它的开放式的MR系统应用是设置在成像空间的一个侧面中的两个环形磁极。当施加水平磁场B₀时，患者/医生能够通过在环中的孔或侧面接近成像空间。由于磁极为环形，相应的梯度线圈和RF线圈也要求具有类似的形状和平面以使在磁极之间的空间最大。因此，开放式的MR系统减轻了常规的封闭系统固有的进出困难并容易导致幽闭恐怖症的问题。

然而开放式MR系统也存在着缺陷：在成像空间中较难产生均匀的磁场。具体地说，在开放式MR系统中很难满足所要求的RF线圈和其它部件的平面性。此外，由于开放式MR系统并不完全包围患者，因此很难实现静止磁场B₀、磁场梯度和磁场B₁的高度均匀性。

为了获得均匀的用于发射的B1场，在每个盘形片中的电流导体通常是平行放置的，流经这些导体的电流具有相同的方向。这些导体的布置被优化以获得均匀的磁场。图1示出了一种现有技术的射频体线圈，其具有沿X′和Y′方向放置的两组相互垂直的平行导体，以提供圆极化磁场B1。然而，除了平行直线导体之外，在圆盘的周边还必须放置环形导体以提供电流返回路径。这种结构存在两个缺点：

(1)在该返回路径中的电流在圆盘的周边产生B1场分量。该B1场分量不能用于核磁共振激发，反而可能成为电阻损耗源，降低线圈的品质因数以及效率。

(2)这些返回导体可能相对比较长且相互交叉，使得不容易制作和维护。

目前几乎所有用于开放式MR成像系统的体线圈都是线极化的或者圆极化的。然而，这种结构对于一些现代成像技术或者应用存在着局限性，例如，对于并行激发等现代成像，都要求发射阵列线圈。使用体发射阵列，存在着如下的好处：

(1)整个RF功率被最小化，且每个阵列元件中的RF功率被减少很多，从而减少了很多RF链要求，例如，放大器的最大功率以及线圈上的调谐电容器的最大工作电压也被减少；

(2)这种设计有潜力利用并行发射技术使得通过减少多维RF脉冲的持续时间来降低比吸收率(SAR)；

(3)每个元件的功率幅度和相位可以被单独调节，提供用于B1场均匀化的装置；

(4)使用发射/接收阵列的开放式MR成像系统，能提供较高的SNR(信噪比)或者较快的成像速度。

最近，在高场或超高场的封闭式MRI系统中比较流行使用具有微带线(microstrip)结构或带线结构的RF线圈，用于发射和/或接收RF信号。例如美国专利US7,023,209公开了一种使用微带线结构的磁共振成像装置；美国专利US6,995,561公开了一种用于磁共振成像的多通道、微带线收发体阵列。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于开放式MRI系统的射频体线圈以及MRI系统。

根据本发明的一个方面，提供一种用于开放式MRI系统的射频体线圈。该射频体线圈包括平行设置的两个盘形片，它们相对于所述射频体线圈的中轴线对称，每个盘形片包括基板和沿径向均匀布置的多个相同的带状元件，每个带状元件包括放置在基板上部的带状导体、以及对应地放置在基板下部的接地平面(即RF屏蔽)，每个带状导体两端分别与对应的接地平面两端连接。

根据本发明的上述射频体线圈，还包括在每个带状导体端侧与对应接地平面的端侧之间可以连接旁路电容器，用于调谐该射频体线圈的频率。所述基板可以由低损耗绝缘体材料制作。所述带状导体可以为均匀的直线形状或者曲线形状，还可以布置成涡轮形状。

根据本发明的上述射频体线圈，所述每个盘形片中放置的多个带状元件之间相互耦合，例如，所述多个带状元件为16个。为了增加带状元件之间的耦合，所述带状元件可以制作成扇形形状。其中在带状导体与接地平面之间可以连接有PIN二极管，用于解调谐该射频体线圈，从而使该射频体线圈既可以用作发射线圈也可以用作接收线圈。所述射频体线圈可以是圆极化的，也可以是线极化的。另外，所述射频体线圈可以从每个盘形片中角度相差90°的2个带状元件来驱动；也可以从每个盘形片中相位均匀间隔的多个带状元件来驱动。

根据本发明的上述射频体线圈，所述每个盘形片中放置的多个带状元件之间相互解耦合，例如，所述多个带状元件为8个。为了增加所述多个带状元件之间的解耦合程序，可以使所述多个带状导体中每两个相邻带状导体靠近盘形片圆心的端侧通过电容器相互连接。

根据本发明的又一方面，提供一种开放式MRI系统，包括：主磁场磁体单元，用于产生高强度磁场，称为B₀磁场；梯度线圈单元，用于产生叠加在B₀磁场上的梯度磁场；射频体线圈单元，用于发射RF脉冲；梯度驱动器，连接于梯度线圈单元，用于为梯度线圈单元提供驱动信号以产生梯度磁场；射频驱动器，连接于射频体线圈单元，用于为RF线圈单元提供驱动信号以发射RF脉冲；数据采集单元，连接于RF线圈单元，用于通过采样来接收或捕获由RF线圈单元接收的信号，并收集或采集同样的信号作为数字数据；控制器，与梯度驱动器、RF驱动器、数据采集单元连接，用于对这些部件进行控制以执行摄像或成像；其中所述射频体线圈单元为前面所述的射频体线圈。

根据本发明的上述开放式MRI系统，当所述射频体线圈单元采用根本发明的带状元件之间相互耦合的射频体线圈时，还包括两级混合电路，一级混合电路包括一个混合电路，用于将一路信号分解成两路信号以及将两路信号合成为一路信号；二级混合电路包括两个混合电路，分别连接于顶部盘形片和底部盘形片，所述二级混合电路的每一个用于根据每个盘形片中将被驱动的带状元件的数目而将其输入信号分成相应数目的多路信号以及将所述被驱动的带状元件产生的多路信号合成为一路信号。

根据本发明的上述开放式MRI系统，当所述射频体线圈单元采用根据本发明的带状元件之间相互解耦合的射频体线圈时，在该射频体线圈的输入侧还设置有功率分配器、移相器、T/R开关(即发射和接收切换开关)，用于T/R开关转换至发射状态时，将来自射频驱动器的信号依次经过功率分配器分成相应的多路通道信号、经移相器移动相位、经T/R开关分别连接至盘形片上被驱动的带状元件上；在该射频体线圈的输出侧还设置有T/R开关、前置放大器，用于在T/R开关转换至接收状态时，前置放大器对从射频体线圈中输出的信号进行放大并输出至数据采集单元。

与现有技术的开放式MRI系统体线圈相比较，本发明的射频体线圈的每个盘形片由彼此邻近放置的带状元件构成，在这些带状元件之间没有电连接，每个带状元件是一个单独的谐振器。这样，在每个盘形片中的所有顶部带状导体都可以用于沿水平方向(X′和Y′方向)产生有用的B1场，且不需要附加的导体用于电流返回路径。

在开放式MRI系统中使用本发明的的具有带状元件的射频体线圈，可以避免使用较长的导体回路，从而提高该体线圈的效率，达到较高的空载Q值以及较高的RF效率。另外，由于在根据本发明的射频体线圈中，带状导体之间不存在交叉，RF屏蔽与体线圈电路形成一个整体，且带状导体不必在PCB板两侧都放置，因此更容易实施。该射频体线圈通过离线的一次设置过程就可以方便地调谐，在插入到磁体中后不需要大的调节，这使得本发明的体线圈更方便且容易安装在磁场中。

根据本发明的射频体线圈还可以设计成所有的带状元件彼此电感解耦合，具有不同相位的激发信号连接到每个带状元件，形成发射阵列。使用该发射阵列的开放式MRI系统有潜力应用于更现代的应用中，例如，用于并行激发和/或接收。

从上面可知，利用本发明可以提高开放式MRI系统的效率和均匀性。

附图说明

图1示出了现有技术中射频体线圈中盘形片的结构示意图；

图2示出了根据本发明的第一实施方式的每个盘形片具有16个带状元件的圆极化的射频体线圈的示意图；

图3示出了图2所示的射频体线圈中每个盘形片中各个带状导体中的大致电流分布示图；

图4示出了根据本发明的第一实施方式的射频体线圈中具有扇形形状的带状元件的盘形片示意图；

图5示出了根据本发明的第二实施方式的射频体线圈中的盘形片的基本结构示意图；

图6示出了根据本发明的第二实施方式的射频体线圈中的盘形片的另一种结构示意图；

图7示出了具有涡轮状布置方式的带状元件的盘形片的示意图；

图8示出了具有风扇叶片形状的带状导体的盘形片的示意图。示出了使用图5所示的8通道射频体线圈的发射/接收阵列；

图9示出了使用了本发明的射频体线圈的MRI系统结构示意图；

图10示出了图2所示的根据本发明的第一实施方式的射频体线圈在MRI系统中应用时的电路连接图；

图11示出了图5所示的根据本发明的第一实施方式的射频体线圈在MRI系统中应用时的电路连接图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细描述本发明，但本发明并不仅仅限于此。

根据本发明的射频体线圈用于MRI系统，该射频体线圈包括两个盘形片，其分别放置在顶部磁体侧和底部磁体侧。每个盘形片包括基板和沿径向均匀布置的多个相同的带状元件，所述多个带状元件靠近圆心的端侧形成一个圆形。每个带状元件是一个单独的谐振器，包括放置在基板上部的带状导体、对应地放置在基板下部的接地平面(即RF屏蔽)，每个带状导体两端分别与对应的RF屏蔽两端连接，形成一个回路。

可选地，在上部带状导体与接地平面的端侧之间分别连接有旁路电容器。可选地，可以仅在带状元件一侧连接有旁路电容器。优选地，所述基板由一层或多层低损耗绝缘体制作，例如，铁氟龙(Teflon)板或Duroid板；所述带状导体可以为铜带；所述接地平面可以为铜板；可选地，每个带状元件中的带状导体可以被分成几个部分，其中每两个部分之间通过调节电容相互连接。

第一实施方式：具有相互耦合的带状元件的射频体线圈

根据本发明的射频体线圈的盘形片中沿径向放置的各带状元件之间彼此相互耦合。

单个带状元件的谐振频率为(见X.Zhang和W.Chen在Proc.ISMRM11^th(2004)p1547上发表的文章“DesignofhighfrequencyvolumecoilusingMTLresonators：asimplesolutiontotheRFvolumecoildesignatultrahighmagneticfields”)：

$f_e=\frac{2\mathrm{\π}{Z_0}^2{C}_1{C}_2-1}{2\mathrm{\π}{Z}_0(C_1+C_2)}\tan \left[\frac{2\mathrm{\πl}\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{eff}}}}{c}{f}_e\right]---\left(1\right)$

其中C₁和C₂是旁路电容器的电容，1是带状导体的长度。Z₀代表特征阻抗，ε_eff是基板的有效介电常数。

当n个带状元件沿半径方向均匀地放置在一个圆中且它们之间彼此电磁耦合时，其形成带状线圈。该线圈满足基尔霍夫(Kirchhoff)电压定律，且其在圆周的电流分布遵循如下的余弦函数(见X.Zhang和W.Chen在Proc.ISMRM11^th(2004)p1547上发表的文章)：

其中ω＝2π·f_e，k_ij是谐振的带状导体i和j之间的耦合系数，其中i，j＝1，2，3，...，n。所有的带状导体电磁耦合，使整个线圈以多模式方式谐振。通常，对于具有n个元件的线圈，存在具有n/2+1个谐振频率的n个模式，这可以参见论文Proc.ISMRM11^th(2004)p1547，(X.Zhang和W.Chen)，和MRM32：206-218(1994)(J.T.Vaughan等)。

图2示出了根据本发明的第一实施方式的射频体线圈的结构示意图。如图2所示，每个盘形片包括圆形基板和放置在基板上的沿径向均匀分布的16个相同的带状元件，所述16个带状元件靠近圆心的端侧形成一个半径为r的圆形。每个带状元件如图2中左下方的小图所示，包括放置在基板上部的带状导体111、对应地放置在基板下部的接地平面，即RF屏蔽112，且每个带状导体两端与接地平面的两端串联连接有电容器C1与C2，在靠近电容器C1侧，与电容器C1并联有一个PIN二极管113。该PIN二极管用于在该射频体线圈用作接收线圈时对发射线圈进行解调谐。图2中所示的射频体线圈在彼此相差90°的两个带状元件中进行激发和接收。

图3示出了包含相互耦合的16个带状元件的圆极化的射频体线圈在模式1(M1)(在所有谐振频率中，其具有次低频率)下沿着每个带状元件的电流分布图，其中电流分布是正弦分布。对于开放式MRI系统，该模式用于产生均匀磁场B1。其中，图3中的I0表示电流幅值的最大值。

对于射频体线圈，带状元件之间的足够的电感耦合是必要的。较大的相互电感耦合可以使所有模式的谐振频率间隔更大且更容易区分开。通常可以采用如下的几种方法来保持元件之间足够的耦合并使B1场匀场：

(1)增加带状元件的数量；

(2)改变每个带状元件的形状以减少带状元件之间的间隙，图4示出了一种具有扇形的带状元件的体线圈，其通过增加每个带状元件的宽度以减少元件间隙；

(3)选择带状元件与RF屏蔽之间的距离以控制相互耦合。

第二实施方式：具有相互解耦合的带状元件的射频体线圈

根据本发明的射频体线圈的盘形片中沿径向放置的各个带状元件之间彼此相互解耦合。这可以通过几种方式来更好地实现：1)增大带状元件彼此之间间隙；2)减小每个带状元件的长度，即，使得它们在圆心侧形成的圆的半径比较大；3)在每两个带状元件靠近圆心侧的端侧之间连接电感或电容器；4)上述几种方式的任意组合。

图5示出了根据本发明的第二实施方式的射频体线圈中的盘形片的结构的一个实施例，其中每个盘形片包括基板和沿径向方向放置了8个带状元件。如图5中右下方的小图所示，每个带状元件包括放置在基板上部的带状导体111、对应地放置在基板下部的接地平面，即RF屏蔽112，每个带状导体的两端与接地平面的两端通过电容器C1和C2串联连接，而且每两个相邻的带状元件的靠近圆心端侧通过电容器C_d相互连接，以最小化它们相互之间的电感，从而更好地实现解耦合。所述电容C_d可以表示为(见B.Wu等人在MagneticResonanceEngineering.31B(2007)116-126上发表的“interconnectingL/Ccomponentsfordecouplinganditsapplicationtolow-fieldopenMRIarray”，具体见P119上的公式(18))：

$C_d=\frac{1}{{\mathrm{L\ω}}^2}\·\frac{{(1+k)}^{2}m}{k^2(1-m^2)-2\mathrm{km}(1+m)}---\left(3\right)$

其中k＝C₂/C₁，C₁是设置在C_d与RF屏蔽之间的旁路电容，C₂代表在所述带状元件上与C₁串联的等价电容。m是被定义为M/L的耦合系数(L和M分别是每个带状元件的自感应系数和相互感应系数)。

可选地，每个带状导体可以是由调节电容连接的两段带状导体部分，如图6所示。可选地，每个盘形片中相邻的两个带状导体靠近圆心一侧的两个端点之间可以不通过电容器C_d连接。

在根据本发明的上述任何一种实施方式的射频体线圈中，其中的盘形片中的带状导体的形状不限于直线形状，还可以根据需要采用其它的形状，例如曲线形状，图8示出了具有风扇叶片形状的带状导体的盘形片。另外，盘形片中的带状导体还可以采用不同的布置方式，例如，图7示出了具有涡轮状布置方式的带状导体的盘形片。根据本发明的上述任何实施方式的射频体线圈都可以应用于开放式MRI系统中。如图9所示，MRI系统包括主磁场磁体单元102、梯度线圈单元106、RF(射频)线圈单元108、平台驱动器120、梯度驱动器130、RF驱动器140、数据采集单元150、控制器160、数据处理器170、显示单元180、及操作单元190。

主磁场磁体单元102用于产生高强度磁场，称为B₀磁场。

梯度线圈单元106，用于产生叠加在B₀磁场上的梯度磁场，其至少产生一个梯度磁场，优选地，产生三个梯度磁场。

RF线圈单元108，用于发射RF脉冲，以激发被扫描对象内的氢原子核的自旋，并接收所激发的自旋产生的磁共振信号。所述RF线圈单元108可由同一线圈或分立的线圈执行发射和接收。

梯度驱动器130，连接于梯度线圈单元106，用于为梯度线圈单元106提供驱动信号以产生梯度磁场。

RF驱动器140，连接于RF线圈单元108，用于为RF线圈单元108提供驱动信号以发射RF脉冲。

数据采集单元150，连接于RF线圈单元108，用于通过采样来接收或捕获由RF线圈单元108接收的信号，并收集或采集同样的信号作为数字数据。

控制器160，与平台驱动器120、梯度驱动器130、RF驱动器140、数据采集单元150连接，用于分别对这些部件进行控制以执行摄像或成像。

数据处理器170连接于数据采集单元150的输出侧，存储并处理数据采集单元150采集的数据，生成对扫描对象的重建图像等。

显示单元180与操作单元190连接到数据处理器170。显示单元180显示从数据处理器170输出的重建图像和各种信息。操作单元190由操作者操作，并输入各种命令和信息等到数据处理器170。操作者能够通过显示单元180和操作单元190在交互式的基础上控制本装置。

其中的射频线圈单元108可以采用根据本发明的前面所述的射频体线圈，其可以根据需要选择采用带状元件之间耦合的射频体线圈或者带状元件之间解耦合的射频体线圈。下面分别对采用两种不同实施方式的射频体线圈的MRI系统进行描述。

当图9所示的射频线圈单元108采用图2所示的带状元件之间相互耦合的射频体线圈时，如图10所示，MRI系统还包括位于射频驱动器140与射频体线圈的盘形片之间的二级混合电路，用于将来自射频驱动器140的射频信号T_X经所述二级混合电路传送至射频体线圈的盘形片中相应的带状元件或者将来自相应带状元件的输出信号传送至射频驱动器140。二级混合电路中的第一级混合电路包括一个混合电路11。二级混合电路中的第二级混合电路包括两个混合电路12和13，其中混合电路12的输出端分别连接于顶部盘形片的位于0°和90°位置的带状导体；混合电路13的输出端分别连接于底部盘形片的位于180°和270°位置的带状导体。图10中仅示出了顶部盘形片，而未示出混合电路13的输出端所连接的底部盘形片，但其与顶部盘形片相同。当该射频体线圈用于发射线圈时，混合电路11用于将射频信号T_X分解成两路信号T_Xtop、T_Xbottom，混合电路12将T_Xtop分解成信号T_Xtop1和T_Xtop2，T_Xbottom进行3/2π延迟后由混合电路13分解成信号T_Xbottom1和T_Xbottom2。其中T_Xtop1连接到顶部盘形片中位于0°位置的带状元件的外侧端点，用于激发顶部盘形片中位于0°位置的带状元件；T_Xtop2连接到顶部盘形片中位于90°位置的带状元件的外侧端点，用于激发顶部盘形片中位于90°位置的带状元件；T_Xbottom1连接到底部盘形片中位于180°位置的带状元件的外侧端点，用于激发底部盘形片中位于180°位置的带状元件；T_Xbottom2连接到底部盘形片中位于270°位置的带状元件的外侧端点，用于激发底部盘形片中位于270°位置的带状元件。当图10中所示的射频体线圈用作接收线圈时，来自顶部和底部盘形片的输出信号分别经混合电路12、13合成，之后，混合电路13的输出经过3/2π的延迟后与混合电路12的输出合成，然后输入至混合电路11，经混合电路11合成R_X后输出至数据采集单元150。

图10所示的射频体线圈是从两个点进行激发和接收的，如果从两个以上的点进行激发和接收的话，混合电路12、13可以分别将T_Xtop、T_Xbottom分解成更多路信号。

图10所示的射频体线圈既可以用作发射线圈也可以用作接收线圈。因此，为了限制发射线圈和接收线圈之间的电感耦合，当射频体线圈用作接收线圈时，发射线圈必须被解调谐。图10采用跨接在左侧旁路电容器C1两端的一PIN二极管来实现对发射线圈的解调谐。为了解调谐体线圈，PIN二极管被前向偏置，从而使带状导体短路；当PIN二极管被反向偏置时，用电压调谐体线圈。

当图10所示的体线圈用作接收线圈时，在顶部盘形片中带状元件之间感应耦合产生的电流经位于0°和90°位置的带状元件返回到混合电路12、在底部盘形片中带状元件之间感应耦合产生的电流经位于180°和270°位置的带状元件返回到混合电路13。经混合电路12合成的信号、与经混合电路13合成的信号延迟3/2π后经混合电路11合成为接收信号R_X。

为了得到更均匀的磁场，图10中所示的每个盘形片也可以从功率相位间隔为90°的、分别位于0°、90°、180°、和270°的四个带状元件进行激发和接收，当然也可以根据需要从更多点进行激发和接收。

图10示出了具有圆极化的射频体线圈，但本发明不限于此，图10、图2和图3中的射频体线圈也可以设计成线极化的，即射频体线圈中的上、下两个盘形片均可以只从一个信号接入点即只从一个带状元件激发和接收。

当图9所示的射频线圈单元108采用带状元件之间解耦合的射频体线圈时，如图11所示，所述射频体线圈中每个盘形片包括8个沿径向均匀分布的相同的带状元件，该射频体线圈与图5的射频体线圈的差别在于相邻带状导体靠近圆心的端侧之间没有用电容连接。在采取这样的射频体线圈的情况下，MRI系统还包括位于射频驱动器140与射频体线圈的盘形片之间的功率放大器20、功率分配器21、相移器22、输入侧T/R开关23、以及输出侧T/R开关24、16路前置放大器。在相移器22和输入侧T/R开关23之间每一路信号上根据需要可以放置一功率放大器。

当图11中的射频体线圈用作发射线圈时，输入侧T/R开关23和输出侧T/R开关24切换至发射侧以使整个阵列处于发射状态，来自射频驱动器140的射频信号Tx经过功率放大器20适当放大后，通过功率分配器21分解成16路信号，然后经移相器22、输入侧T/R开关23分别输送到射频体线圈的顶部和底部盘形片中的8个带状元件。当图11中的射频体线圈用作接收线圈时，输入侧T/R开关23和输出侧T/R开关24切换至接收侧以使整个阵列处于接收状态，这时将射频体线圈中的带状元件中感应产生的信号通过输出侧T/R开关24、经16路前置放大器放大后输出至数据采集单元150进行处理。

为了使B1场在成像体积内尽可能地均匀分布、而在成像体积外快速下降，本发明可以采用如下方式：

(1)选择图2-8中所示的每个盘形片中带状元件所形成的内侧圆的半径r，以控制成像体积中心中B1场的幅度；

(2)选择不同的带状导体与RF屏蔽之间的间隙；

(3)选择不同的带状导体长度；

(4)通过调制带状发射阵列中每个元件中的功率信号的相位/幅度。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明精神的前提下，可以作出若干改进、修改、和变形，这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (19)

1.一种用于MRI系统的射频体线圈，其包括平行设置以彼此镜面对称的两个盘形片，每个盘形片包括基板和沿径向均匀布置的多个相同的带状元件，每个带状元件包括放置在基板上部的带状导体以及对应地放置在基板下部的接地平面，每个带状导体两端分别与对应的接地平面两端连接。

2.根据权利要求1所述的射频体线圈，还包括连接在每个带状导体端侧与对应接地平面的端侧之间的旁路电容器，用于调谐该射频体线圈的频率。

3.根据权利要求1所述的射频体线圈，所述基板由低损耗绝缘体材料制作。

4.根据权利要求1所述的射频体线圈，所述带状导体为均匀的直线形状或者曲线形状。

5.根据权利要求1所述的射频体线圈，所述多个带状导体以涡轮形状布置于盘形片中。

6.根据权利要求1-5中任何一个所述的射频体线圈，所述每个盘形片中放置的多个带状元件之间相互耦合。

7.根据权利要求6所述的射频体线圈，还包括连接于带状导体与接地平面之间的PIN二极管，用于解调谐该射频体线圈。

8.根据权利要求6所述的射频体线圈，所述多个带状元件为扇形形状。

9.根据权利要求6所述的射频体线圈，该射频体线圈是圆极化的。

10.根据权利要求9所述的射频体线圈，所述带状元件为16个。

11.根据权利要求7-10中之一所述的射频体线圈，其适用于发射线圈和/或接收线圈。

12.根据权利要求7-10中之一所述的射频体线圈，所述射频体线圈从每个盘形片中角度相差90°的2个带状元件来驱动。

13.根据权利要求7-10中之一所述的射频体线圈，所述射频体线圈从每个盘形片中相位均匀间隔的多个带状元件来驱动。

14.根据权利要求1-5中任何一个所述的射频体线圈，所述每个盘形片中放置的多个带状元件之间相互解耦合。

15.根据权利要求14所述的射频体线圈，所述多个带状导体中每两个相邻带状导体靠近盘形片圆心的端侧通过电容器相互连接。

16.根据权利要求14所述的射频体线圈，所述多个带状元件为8个。

17.一种开放式MRI系统，包括：

主磁场磁体单元，用于产生高强度磁场，称为B₀磁场；

梯度线圈单元，用于产生叠加在B₀磁场上的梯度磁场；

射频体线圈单元，用于发射RF脉冲；

梯度驱动器，连接于梯度线圈单元，用于为梯度线圈单元提供驱动信号以产生梯度磁场；

射频驱动器，连接于射频体线圈单元，用于为射频体线圈单元提供驱动信号以发射RF脉冲；

数据采集单元，连接于射频体线圈单元，用于通过采样来接收或捕获由射频体线圈单元接收的信号，并收集或采集同样的信号作为数字数据；

控制器，与梯度驱动器、射频驱动器、数据采集单元连接，用于对这些部件进行控制以执行摄像或成像；

其中所述射频体线圈单元为如权利要求1-16中任何一个所述的射频体线圈。

18.根据权利要求17所述的MRI系统，当所述射频体线圈单元为如权利要求6-13中任何一个所述的射频体线圈时，还包括两级混合电路，一级混合电路包括一个混合电路，用于将一路信号分解成两路信号以及将两路信号合成为一路信号；二级混合电路包括两个混合电路，分别连接于顶部盘形片和底部盘形片，所述二级混合电路的每一个用于根据每个盘形片中将被驱动的带状元件的数目而将其输入信号分成相应数目的多路信号以及将所述被驱动的带状元件产生的多路信号合成为一路信号。

19.根据权利要求18所述的MRI系统，当所述射频体线圈单元为如权利要求14-16中任何一个所述的射频体线圈时，在该射频体线圈的输入侧还设置有功率分配器、移相器、T/R开关，用于T/R开关转换至发射状态时，将来自射频驱动器的信号依次经过功率分配器分成相应的多路通道信号、经移相器移动相位、经T/R开关分别连接至盘形片上被驱动的带状元件上；在该射频体线圈的输出侧还设置有T/R开关、前置放大器，用于在T/R开关转换至接收状态时，前置放大器对从射频体线圈中输出的信号进行放大并输出至数据采集单元。