CN103105598A

CN103105598A - 局部线圈

Info

Publication number: CN103105598A
Application number: CN2012104358524A
Authority: CN
Inventors: D.德莱梅尔; H.格雷姆; S.沃尔夫
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Medical Ag
Priority date: 2011-11-14
Filing date: 2012-11-05
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2032-11-05
Also published as: US9274190B2; CN103105598B; US20130119988A1; DE102011086285B4; DE102011086285A1

Abstract

本发明涉及一种用于磁共振断层成像设备（101）的局部线圈（106），所述局部线圈（106）具有多个天线元件（1至5），其中，天线元件（1至5）分别具有两个布置在绝缘体（10）的相互对置的侧（O，U）上的导线线路（7），并且所述导线线路（7）以穿过绝缘体（10）的穿孔（9）相互导电连接，其中，在其内至少两个天线元件（图4中的3、5和1）的导线线路（7）交叉的区域（c）中，所述天线元件（图4中的3、5和1）中的至少一个仅在绝缘体（10）的一侧（O；U）上具有导线线路（7）。

Description

局部线圈

技术领域

本发明涉及用于MRT系统的局部线圈。

背景技术

例如在DE10314215B4中描述了用于通过磁共振断层成像（MRT、MRI）检查物体或患者的磁共振断层成像设备。

在核自旋断层成像中，使用了用于接收交变磁场的HF线圈（局部线圈）。为了总是获得良好的信噪比，将用于不同的身体区域的HF线圈在几何形状和接收轮廓上进行匹配，并且尽可能靠近地定位在患者的身体上。对于快速的并行的成像（SENSE，GRAPPA），使用由多个（单独）线圈（天线）组成的高通道的所谓的阵列线圈。随着单独线圈的数量的提高，在预先给定的几何形状中，单独线圈的尺寸总是在变小。在线圈缩小时，在患者上的耦合也变小，使得线圈的空载品质更重要。耦合通过空载品质与负载品质之间的比值限定。比值越高，则线圈的SNR越高。为了改进信噪比（SNR），线圈的空载品质应具有尽可能高的值，和/或将线圈的相互影响最小化。线圈的铜层的高度（h）的增加从大约趋肤深度的大约五倍起不再保证改进。同样，铜层的扩宽从w=pi*D的宽度起也不保证空载品质的明显提高。在相邻的线圈的交叉点上产生了电损失，所述电损失很依赖于线圈的相互距离。

带有很高的品质的线圈根据至少内部已知的构造由带有大约1mm的直径的镀银的、圆形的铜线构成。线圈通过几何重叠感性解耦，其中在单独线圈的交叉点上，距离随着跳线（Drahtbrücke）而增大。在带有对于电品质正常要求的线圈中，天线元件由单侧覆铜电路板（塑料载体）实现（图1）。交叉点可通过电路板侧的交替而简单地构造。距离的增加可通过中间插入塑料件实现。

发明内容

本发明的任务是，进一步优化用于磁共振断层成像设备的局部线圈。该任务有效地并且人机工程学地通过独立的权利要求的特点解决。有利的扩展在从属权利要求中给出。

附图说明

本发明的可能的构造的另外的特征和优点由从本发明的从属权利要求和随后的根据附图的实施例的描述得到。各图为：

图1按照横截面示出了带有单侧覆铜的塑料载体的局部线圈的天线元件的电路板，

图2按照横截面示出了带有作为导线线路之间的绝缘体的具有双侧（铜）导线线路的塑料载体的局部线圈的天线元件的电路板，

图3按照俯视图示出了五个天线元件，带有在其交叉区域内走向的天线元件的导线线路，

图4按照俯视图示出了交叉区域的部分，带有三个天线元件的三个（为简化起见透视地图示的）在交叉区域内走向的导线线路，

图5示意性地并且简化地示出了MRT系统。

具体实施方式

图5示出了（特别地也部分地作为背景）处在屏蔽空间或法拉第笼F内的成像磁共振设备MRT 101，其带有全身线圈102，所述全身线圈102带有在此为管形的空间103，带有例如检查物体105（例如，患者）的身体的患者卧榻104（带有或不带有局部线圈装置106）在箭头z的方向上可驶入所述空间103，以便通过成像方法生成患者105的照片。在此，在（可以用带子固定的）患者身上布置了（例如用相同的或另外的带子固定的）局部线圈106，利用所述局部线圈106在MRT的局部区域（也称为视野或FOV）内可在FOV内生成身体105的部分区域的MRT照片。局部线圈装置106的信号可由例如通过同轴电缆或通过无线电（167）等可连接到局部线圈装置106上的MRT 101的评估装置（168、115、117、119、120、121等）评估（例如，转化为图像，存储或显示）。

为使用磁共振设备MRT 101通过磁共振成像检查物体105（检查对象或患者），将其时间和空间特征上最精确地相互协调的不同的磁场输入到物体105上。在此，带有通道形开口103的测量柜内的强磁体（经常为低温磁体 107）产生强的静磁场B₀，其例如为0.2至3特斯拉或更高。支承在患者卧榻104上的待检查的物体105被送入到在观察区域FoV（“field of view”）内大致均匀的主磁场B0的区域内。物体105的原子核的核自旋的激励通过磁高频激励脉冲B1（x,y，z,t）实现，后者通过在此作为（例如，多个部分的=108a、108b、108c）体线圈108的很简化地图示的高频天线（和/或必要时的局部线圈装置）射入。高频激励脉冲例如由通过脉冲序列控制单元110控制的脉冲生成单元109产生。在通过高频放大器111放大之后，所述高频激励脉冲被传递到高频天线108。在此所示的高频系统仅示意性地给出。在磁共振设备101内，经常使用超过一个的脉冲生成单元109、超过一个的高频放大器111和多个高频天线108a、108b、108c。

此外，磁共振设备101具有梯度线圈112x、112y、112z，使用所述梯度线圈在测量时射入梯度磁场以用于选择的层激励并且用于测量信号的位置编码。梯度线圈112x、112y、112z由梯度线圈控制单元114控制，后者也如同脉冲生成单元109一样与脉冲序列控制单元110连接。

从（在检查对象内的原子核的）被激励的核自旋所发出的信号被体线圈108和/或至少一个局部线圈装置106接收，通过相关的高频前置放大器116放大并且被接收单元117继续处理并数字化。所记录的测量数据被数字化并且作为复数值存储在k空间矩阵内。从被赋值的k空间矩阵借助于多维傅里叶变换可重建所属的MR图像。

对于既能以发送模式又能以接收模式运行的线圈，例如体线圈108或局部线圈106，正确的信号传递通过前接的发送-接收转换器118调节。

图像处理单元119从测量数据中产生图像，所述图像通过操作台120被显示给使用者和/或在存储器单元121内存储。中央计算单元122控制单独的设备部件。

在MR断层成像中，目前通常利用所谓的局部线圈装置（Coils，LocalCoils）拍摄带有高信噪比（SNR）的图像。所述局部线圈装置是紧靠地安装在物体105上（前）或下（后）或安装在物体105上或内的天线系统。在MR测量中，被激励的核在局部线圈的单独的天线内感应了电压，所述电压然后以低噪声前置放大器（例如，LNA，Preamp）被放大并且最后被传递到接收电子器件上。为了改进信噪比，也在高分辨率图像中使用所谓的高场设备（1.5T并且更高）。如果在MR接收系统上可以可连接比存在的接收器更多的单独的天线，则在接收天线和接收器之间安装例如开关矩阵（在此称为RCCS）。该开关矩阵将当前激活的接收通道（通常是正处于磁体视野中的接收通道）路由到现有的接收器。因此使得可连接比存在的接收器更多的线圈元件，因为在全身覆盖时，仅需读取处于磁体的FoV（视野）或均匀性体积内的线圈。

例如，作为局部线圈装置106一般地表示例如可由一个天线元件形成的或作为阵列线圈可由多个天线元件（特别是线圈元件）形成的天线系统。这些单独的天线元件例如构造为环形天线（Loops）、蝶形天线、柔性线圈（Flexspulen）或鞍形线圈。局部线圈装置例如包括线圈元件，前置放大器，另外的电子器件（外罩波陷波器（Mantelwellensperren），等），壳体，支架和至少一个带有插头的电缆，通过所述插头将局部线圈装置连接在MRT设备上。安装在设备侧的接收器168将由局部线圈106例如通过无线电等接收的信号滤波并数字化，并且将数据传输到数字信号处理装置，所述数字信号处理装置通常从通过测量所获得的数据中导出图像或谱，并且所述图像或谱供使用者例如用于随后通过其进行诊断和/或被存储。

在下文中根据图1至图4更详细地描述根据本发明的MRT局部线圈106、局部线圈106的局部线圈天线元件1-5（在下文中也称为“线圈”或“天线元件”）和带有导线线路的印刷电路板的实施例。

图1按照横截面示出了局部线圈106的（具有电路板10、电路板10上的导线线路8、连接件等的）天线元件1的形成为（不导电的）绝缘体的电路板10，所述电路板10带有厚度为d的（例如覆铜的）塑料载体10，所述塑料载体在一侧（上侧）上单侧地具有高度为h的例如由铜制成的单侧导线线路8。

图2按照横截面示出了局部线圈106的天线元件1的电路板10，所述电路板10带有双侧地（在上侧O和下侧U上）布置在由例如塑料的绝缘体制成的电路板10上的（铜）导线线路7，所述导线线路7通过穿孔9穿过电绝缘的电路板10相互导电地连接。

在图2中，两个铜导线线路7（在此在其中导线线路不与另外的天线元件2、3、4、5等的导线线路在俯视图中部分地重叠和/或交叉（c）的区域B内）相互平行地走向，并且相互通过具有塑料制成的电路板10的形式的绝缘体分开。

具有由塑料制成的电路板10的形式的绝缘体可同时用作载体材料（图2）。

载体材料的厚度（d）和导线线路的高度（h）应在此分别至少为（导线线路7）的导体材料的趋肤深度的二倍，例如对于由铜制成的导线线路7，在120MHz的MRT激励频率下因此至少为2×7微米（μm）。

例如，至少在其上在电路板10内插入了用于实现谐振频率的电容器的位置处，至少两个平行的铜线路7（在天线1的电路板10上的上侧（O）和下侧（U））借助于通过电路板的穿孔接触9相互连接。

图3示出了带有四个与其（1）相邻的天线元件2至5的天线元件1。在天线元件的交叉区域c中，（不同的天线元件1至5的）导线线路7相互交叉（在重叠的平面内不接触地交叉）。在图4中，例如天线元件3、5的导线线路7（在上侧O）在天线元件1的导体7（在下侧U）的上方（z）图示为交叉，而在图3中，天线元件2、3、4、5的导体7（在上侧O）在天线元件1的导体7（在下侧U）的上方（z）图示为交叉。

天线元件的交叉（或其导线线路的相互交叉）意味着例如，（在理论上穿过电路板观察时）一个天线元件1的至少一个导线线路7在另外的天线元件3的导线线路7上方或下方垂直或倾斜交叉地与后者导线线路7走向（而与后者导线线路7无电接触），因此例如天线元件1的（至少一个）导线线路7在电路板10下方（U）走向，并且另外的天线元件3和/或5的（至少一个）导线线路7在相同的或另外的电路板上方（O）与所述天线元件1的导线线路7垂直或倾斜地交叉地走向（而与天线元件1的导线线路7无电接触）。

在交叉点c上（特别是仅在此处），铜线路7在此全部或一些仅在（电路板的）单侧不间断地走向，即在此在天线1的电路板仅上侧（O）或仅下侧（U）走向，使得在其中至少两个天线元件的导线线路7交叉（在此，在图4中两个导线线路3、5在电路电路板1之上交叉）的区域c中，后者天线元件（在图4中的3、5和1）分别仅在绝缘体（10）的一侧（O；U）上具有连贯的导线线路7。在图3中，在图示的电路板的上侧O的视图中，天线元件1的导线线路7中断（带有间隙），并且天线元件2、3、4、5的导线线路7连贯；在图3中未图示的电路板的下侧U中，例如天线元件1的导线线路7可以是不间断的，并且天线元件2、3、4、5的导线线路7是中断的。

此外，在图3和图4中示出了天线元件1至5的区域c，在所述区域c中天线元件1至5和/或天线元件1至5的导线线路7相互相邻，即相互最靠近。在图3中，例如天线元件3、5的导线线路7在区域（相邻区域）c中最靠近（在此相互具有距离而不接触地碰到），并且天线元件3、5的导线线路7在区域c（在此，大致在其缝隙6处）内平行地并且在此在相同的平面内走向（因此，在其电路板的上侧（O）或下侧（U））。

在区域c内，在此导线线路7被通过缝隙6开缝，其中开缝的导线线路在开缝处的外部的导线线路宽度在此保持恒定（例如，见图4）。

如在图4中示例地示出，在天线3的导线线路7内的（各）缝隙6可设置为（轴）对称于与天线3相邻的天线5的导线线路7内的缝隙6。在与天线3的导线线路7对置的另外的天线5的导线线路7内感应的涡电流因此被最小化，并且因此降低了感性耦合损失。通过缝隙6，可以降低在天线3、5的相邻区域c内的相互相邻的线圈或天线3、5之间的否则可能要求的间距。

在另一种的实施方式中，在天线元件1的内侧上走向的缝隙6的（各）片f可比与该片f对置的（在缝隙6上的）片e更宽。由于邻近效应，在线圈导体或导线线路的内侧上的电流密度高于外侧上的电流密度。

在一种实施方式中，线圈导体7可构造在超过两个位置中。因此，例如在三层电路板的情况中，也可使导线线路双侧地存在于交叉点上。

根据本发明的构造的空载品质可对应于以铜线构造的线圈的空载品质，并且带有廉价的和很好地可重复的天线结构。

Claims

1.一种用于磁共振断层成像设备（101）的局部线圈（106），所述局部线圈（106）具有多个天线元件（1至5），

其中，天线元件（1至5）分别具有两个布置在绝缘体（10）的相互对置的侧（O，U）上的导线线路（7），并且所述导线线路（7）以穿过绝缘体（10）的穿孔（9）相互导电连接，

其中，在其内至少两个天线元件（图4中的3，5和1）的导线线路（7）交叉的至少一个区域（c）中，所述天线元件（图4中的3，5和1）中的至少一个仅在绝缘体（10）的一侧（O；U）上具有导线线路（7）。

2.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，

仅分别在其中至少两个天线元件（1至5）的导线线路（7）相互交叉的至少两个天线元件（3在1上，5在1上）的交叉区域（c）内，所述天线元件中的至少一个（1）仅单侧地在绝缘体（10）的下侧（U）上具有连贯的导线线路（7），

并且所述天线元件中的至少另一个（3和5）仅单侧地在绝缘体（10）的上侧（O）上具有连贯的导线线路（7）。

3.根据前述权利要求中任一项所述的局部线圈，其特征在于，

在交叉区域（c）内，超过两个天线元件（图4中的3，5和1）的导线线路（7）交叉。

4.根据前述权利要求中任一项所述的局部线圈，其特征在于，

多个天线元件（图4中的3，5和1）的交叉（c）的导线线路（7）相互无电接触地分开。

5.根据前述权利要求中任一项所述的局部线圈，其特征在于，

天线元件（1至5）分别具有两个至少在区域（B）内相互平行地走向的导线线路（7）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的局部线圈，其特征在于，

天线元件（1至5）的绝缘体（10）的厚度（d）和/或天线元件（1至5）的导线线路（7）的高度（h）分别至少是制成导线线路（7）的材料的趋肤深度的二倍。

7.根据前述权利要求中任一项所述的局部线圈，其特征在于，

导线线路（7）完全地或至少主要地由铜制成。

8.根据前述权利要求中任一项所述的局部线圈，其特征在于，

至少在其处将电容器插入在局部线圈内的区域内，和/或在导线线路交叉的区域（c）内，各自天线元件（3）的导线线路（7）分别通过穿孔接触（9）相互连接。

9.根据前述权利要求中任一项所述的局部线圈，其特征在于，

在其中两个天线元件（3，5，图4）相互最靠近而不交叉的区域（c，6）内，所述天线元件（3，5，图4）的导线线路（7）相互在绝缘体（10）的相同侧（O，U）上大致地或精确地平行地走向。

10.根据前述权利要求中任一项所述的局部线圈，其特征在于，

在一个或多个其中至少两个天线元件（3，5）的导线线路（7）相互平行地在绝缘体（10）的相同侧（O，U）上走向的区域（c）内，所述天线元件（3，5）的导线线路（7）被通过缝隙（6）开缝，所述导线线路（7）特别地具有相对其未开缝的区域不变的外部导线线路宽度（见图3）。

11.根据前述权利要求中任一项所述的局部线圈，其特征在于，

导线线路（7）具有缝隙（6），所述缝隙（6）分别与另外的天线元件（1至5）的导线线路（7）的缝隙（6）对称地放置。

12.根据前述权利要求中任一项所述的局部线圈，其特征在于，

在天线元件的一个或多个导线线路（7）的一个或多个缝隙（6）上，在导线线路（7）的内侧上走向的缝隙（6）的片（f）比与之对置的在导线线路（7）的外侧上走向的缝隙（6）的片（e）更宽，

其中，优选地天线元件的导线线路（7）的内侧是朝向其中点的侧，而天线元件的导线线路（7）的外侧是背离其中点的侧。

13.根据前述权利要求中任一项所述的局部线圈，其特征在于，

天线元件（1至5）具有至少三个重叠（z）的导线线路（7）的层。

14.根据前述权利要求中任一项所述的局部线圈，其特征在于，

包含多个天线元件的导线线路的交叉，使得天线元件（1）的至少一个导线线路（7）与至少一个另外的天线元件（3，5）的至少一个导线线路（7）垂直或倾斜地交叉地走向，特别地与该导线线路（7）无电接触。

15.根据前述权利要求中任一项所述的局部线圈，其特征在于，

在其中至少两个天线元件（图4中的3，5和1）的导线线路（7）交叉的区域（c）中，所述天线元件（图4中的3，5和1）的至少一个特别地仅在绝缘体（10）的一侧（O；U）上具有导线线路（7），

该天线元件的导线线路（7）在该区域（c）内在绝缘体（10）的另一侧（U；O）上中断。

16.根据前述权利要求中任一项所述的局部线圈，其特征在于，

所述绝缘体（10）是载体材料和/或电路板（图2）。