CN103208671A - 用于磁共振成像系统的弹性天线系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于磁共振成像系统（1）的天线系统（10），具有多个天线元件（20）。在此所述天线元件布置在载体元件（30）之中/之处或之上。所述载体元件不可拉伸地构造并且具有恒定的表面尺寸。相邻的载体元件（30）通过可拉伸的连接元件（40）相连，其中连接元件的尺寸可通过拉伸改变。

Description

用于磁共振成像系统的弹性天线系统

技术领域

本发明涉及一种具有多个天线元件的用于磁共振成像系统的天线系统、一种磁共振成像系统以及一种用于获取磁共振信号的方法。

背景技术

现代的磁共振成像系统的发展重点是，改善磁共振信号的信噪比，以及特别是用于并行采集磁共振信号的可能性。例如，为此将用于均匀地基本对齐检查对象的磁双极子的主磁场或者说基本磁场的强度设置为数个特斯拉的强度。改善磁共振信号的信噪比和由此改善磁共振拍摄的成像质量的另一种可能性在于，用于初始化或用于接收磁共振信号的、磁共振成像系统的发射或接收天线系统（也称为发射或接收线圈）的有利构造和布置。通过优化发射或接收线圈的位置可以改善天线系统的所谓的填充系数，该填充系数说明了检查对象的体积与由天线系统采集的总体积之比。为了改善可以假定为与信噪比的平方成比例的填充系数，有利的是，将发射或接收线圈作为所谓的局部线圈尽可能布置在检查对象的近邻，特别是紧靠检查对象的表面。

但是，在检查对象的表面的复杂形状的片段的情况下，对表面的接近受到了限制。对于人体的磁共振成像，例如公知不同的局部线圈，所述局部线圈取身体片段的形状，例如膝盖或手的形状。为了避免必须存有多个不同的局部线圈，例如特殊的弹性天线元件可以用于该身体片段的磁共振成像，所述天线元件与类似长袜或手套的载体相连，所述载体紧紧地靠近并且可拉伸地包围检查对象。在此，天线元件这样跟随载体的形变，使得形变的天线元件的可靠运行需要大量的补偿措施。特别地，通过发射或接收线圈的形变例如其电容或电感改变，从而该改变的补偿对于其共振频率的可靠设定是绝对必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种天线系统或磁共振成像系统以及一种用于获取磁共振信号的方法，其在此实现了一种补救。

该技术问题是借助于按照本发明的天线系统、按照本发明的磁共振成像系统以及按照本发明的方法解决的。

按照本发明，提出了一种具有多个天线元件的用于磁共振成像系统的天线系统，其中，天线元件与对应于各个天线元件的载体元件相连，所述载体元件是不可拉伸地构造的，从而其具有基本上恒定的表面尺寸（即

面积单位），该表面尺寸例如在柔性形变期间也保持载体元件。“基本上恒定”就此而论意味着，表面尺寸的改变限于热改变、老化引起的材料改变，等等。此外，相邻的天线元件按照本发明通过可拉伸的连接元件连接载体元件，其中连接元件的尺寸通过拉伸可以改变。特别地，载体元件互相的间隔可以通过拉伸连接元件来改变。连接元件可以分别构造为在各个载体元件之间的分开的部分。但是原则上也可以如后面还要解释的那样，将多个载体元件经过一个连接元件相连或者将载体元件和连接元件集成地实现。

借助本发明可以直接跟随检查对象的表面形状来构造天线系统。例如可以利用天线系统紧靠地包围膝盖或手并且将发射或接收特征最佳地与检查对象匹配。特别地，可以关键性地改善本文开头描述的信噪比。如同样本文开头所示出的那样，可以实现特别有利的填充系数。但是载体元件的表面尺寸和由此天线元件的所谓的“环大小”（即由天线元件的一个导体环包围的面积，其形成有效天线面积）不改变，从而省略了大量的调谐措施，这些调谐措施由天线元件的尺寸改变而导致。例如不需要或特别简单进行对天线元件的电感或电容改变的补偿。由此，天线元件的运行开销特别小。

天线系统特别地既可以是发射线圈也可以是接收线圈。优选地也可以考虑作为发射和接收线圈系统的组合构造。特别地，在天线系统中一个或多个天线元件既可以用于发射也可以用于接收。

此外，按照本发明提出了一种磁共振成像系统，其除了具有通常的一般公知的组件，如基本场磁体、梯度系统、必要时固定安装的全身天线等，还具有前面描述的按照本发明的天线系统。

本发明还涉及一种用于获取磁共振信号的方法，其中发射HF信号并且接收检查对象的磁共振信号。在此，使用天线系统用于发射HF信号和/或用于接收磁共振信号，所述天线系统如上所述具有多个天线元件，其中天线元件与分开的载体元件相连，所述载体元件具有基本上恒定的表面尺寸。在相邻的天线元件之间布置可拉伸的连接元件，其中连接元件的尺寸可以通过拉伸来改变，特别是为了将天线元件布置在检查对象或患者或受检者上而从初始位置或静止位置改变。

在此，初始位置或静止位置相应于在被安装到检查对象上之前，即，在可拉伸的连接元件的松弛状态时天线系统的配置。

此外，本发明特别有利的构造和扩展从从属权利要求以及以下的描述得出，其中一种权利要求类别的独立权利要求也可以类似于另一种权利要求类别的从属权利要求来扩展。

优选地，载体元件柔性可变形，并且特别是可弯曲地构造。在此，载体元件的表面尺寸不会由于弯曲而改变，尽管载体元件的表面形状是可改变的。与不同的检查对象的匹配可能性由此可以极大提高。在这种情况下天线元件可以柔性构造，从而其跟随载体元件的形变。在此，特别地环大小在载体元件柔性形变情况下也基本上保持恒定。“基本上恒定”在此被理解为，形成天线元件的环或线圈的导体段的长度，除了热效应（或在类似数量级的改变）之外保持不变。由此，前面描述的补偿开销不变。

优选地，连接元件包括可拉伸的薄膜或通过可拉伸的薄膜构成。借助薄膜可以平地、可拉伸地和可弯曲地实现连接元件。替换地也可以使用可拉伸的织物。

在本发明的一种扩展中，借助多个连接元件形成天线元件的至少二维关联的

网络。可以借助天线系统大面积地至少部分地紧靠地，优选以天线阵列的形式包围检查对象。

在此，通过可拉伸的区域的面积与具有恒定的表面尺寸的区域的面积之比来确定天线系统的柔性。后面提到的面积基本上通过载体元件的面积或通过天线元件的数量来确定。特别地，天线元件的大小按照后面将更详细描述的用于实现最佳的信噪比的思路来确定。

在此，膝盖线圈（Knee Coil）的载体元件的优选数量可以是8至15，肩部线圈（Shoulder Coil）是8至16，腿部线圈（PAA线圈）是8至36，踝关节线圈（FootAnkle Coil）是8，手臂线圈（Arm Coil）是18，腕关节线圈（Wrist Coil）是12，身体线圈（Body Coil）是18和脊柱线圈（Spine Coil）是32，它们实现了优秀的信噪比。

为了保证天线系统的最佳柔性，连接元件的可拉伸性在连接元件的拉伸方向上达到直至相连的天线元件的尺寸的50%。

该网络或阵列特别地可以包括多个同样构造的载体元件和/或同样构造的天线元件。

特别优选地，按照一种规则布置载体或天线元件，特别是它们可以与互相相同构造的连接元件相连。载体元件和连接元件可以串联也可以按照矩阵形的结构有规律地、即按照特定的格栅尺寸（Rastermaβ）来布置。该规律性特别地涉及在将天线元件安装到检查对象中或上之前（也就是在所提到的初始位置）天线元件的布置。此外，天线元件可以包括不同的载体元件或天线元件的多个组，它们优选分别按照规则布置。

特别优选地，天线系统包括基本上平地构造的载体元件，从而载体元件例如可以构造为直接紧靠检查对象，并且在此实现了天线元件与检查对象的表面的小的距离。由此可以实现如下的天线系统：该天线系统不会离检查对象太远，从而检查对象的定位在磁共振成像系统中不受天线系统的粗大形状限制。

“基本上平的”在此被理解为，载体元件的尺寸在天线平面中至少是在与之正交的空间方向上的两倍大。优选地，天线平面在天线系统的运行中平行于检查对象的表面取向。在此要强调的是，基本上平地构造的载体元件也可以被可弯曲地构造。

载体元件或天线元件例如也可以被看作是在平面中相连，从而天线元件例如具有平的矩形的基本形状。特别地，天线系统可以类似于手帕地构造，其中特别地由于连接元件的可拉伸性而给出与检查对象的表面形状的优秀的匹配。

此外，在本发明的一种扩展中，天线元件可以具有如提到的载体元件，它们基本上跟随要利用天线系统包围的对象（检查对象）的片段的表面形状。特别地，载体元件可以这样构造，使得其已经在天线系统的初始位置就逐片段地跟随检查对象的表面形状，从而可以更好地跟随检查对象的表面来布置天线系统。

优选地，天线系统具有在初始位置弯曲，特别是逐片段地弯曲的载体元件，其例如逐片段地模仿检查对象的形状，例如膝盖的、脚跟的或腕关节的形状或逐片段地跟随该形状。在这种情况下又要强调，这样的弯曲的载体元件也可以是可弯曲地构造的，也就是在天线系统的运行中可以偏离弯曲的初始形状。

借助弯曲的载体元件可以模仿检查对象的一部分的表面形状或类似构造的检查对象，例如手、脚等的组的表面形状，从而可以进一步改善天线元件在检查对象上的保持、匹配可能性以及从中得出的信噪比。

为了支持与检查对象的形状的匹配，天线系统可以具有形状固定元件，特别是可改变的拉伸和/或压紧元件。例如可以是具有扣紧件的皮带，其实现天线元件的包围检查对象的布置。由此，例如连接元件的拉伸在天线系统的运行中是可以设定的或者可以实现天线系统的柔性。

拉伸或压紧元件优选地可以构造为闭锁装置，其定义了一系列优选位置。这些优选位置特别地可以涉及相邻的天线元件的距离。

在一种扩展中，天线元件和/或天线系统被构造为用于无电缆或无线运行，特别是用于从磁共振成像系统无线接收信息和/或能量，或者也用于无线发射信息到磁共振成像系统。即，天线系统具有天线接线，从而天线元件可以无电缆地运行。由此不必将连接电缆经过天线系统的可拉伸的片段引导，其电气长度否则又必须以相应的开销在天线系统的运行中来补偿。

例如，在无线传输的情况下，多个天线元件可以感应地为了能量接收而与磁共振成像系统的另一个发射天线装置、优选固定安装在断层造影仪中的全身天线（Body Coil）耦合地构造。天线元件在这种情况下可以接收磁共振成像系统的发射天线装置的HF发射信号并且又向检查对象发射并且特别是放大或修改发射场。优选地，为此每个天线元件具有至少一个调谐元件，特别是可调谐的电容器。

此外，天线元件在无线传输的情况下也可以在共振频率中被动地失谐地构造，从而又相应地可以取消连接电缆。“被动失谐”在这种情况下意味着，用于控制为了各个天线元件的共振频率的调谐或失谐而优选使用的Pin二极管的能量从磁共振成像系统的发射天线装置的HF发射场中获得。

此外，为了无线传输在天线系统中分别对于天线元件不仅配置局部前置放大器，而且优选地天线系统还具有局部的，即在局部线圈中或上的至少一个模拟数字转换器、调制器和发射器，其中，这些组件然后总体上构造为用于无线传输从磁共振信号中导出的信息。

天线系统或天线元件在这种情况下也可以包括发射控制装置，其构造为无线地接收信息，从而基于所接收的信息又控制要利用小的开销运行的发射线圈系统。

特别优选地，天线系统包括天线元件，所述天线元件在初始位置具有与相邻的天线元件的距离，以下也称为“缝隙”。结合可拉伸的连接元件可以实现磁共振成像系统的运行中各个天线元件的特别安全的退耦，从而例如在所谓的“欠采样的”磁共振拍摄情况下可以实现图像质量的改善。特别地，优化的信噪比在此是重要的。通过该“缝隙”布置确保了最小退耦；信号产生或分析对于线圈可以更好地分离，从而例如接收的信号可以很好地对应于各个线圈。特别优选地，天线系统的相邻的天线元件具有最小间隔，该最小间隔不应低于天线元件的线圈直径的大约20%，以便确保所描述类型的退耦。

然而，通过本发明思路不排除天线元件的重叠的布置。例如所定义的重叠位置特别地通过闭锁装置来确定，所述闭锁装置实现天线元件的预定的残余耦合或退耦，其中但是得出与检查对象的表面形状的灵活匹配。重叠位置此外例如可以这样改变，使得通过天线元件包围的面积的直到20%重叠。此外，重叠位置可以在格栅中按照5mm（例如对于腕关节线圈）和10mm（例如对于身体线圈）之间的步长，优选借助闭锁装置来设定。闭锁装置例如可以在连接元件中或连接元件上或通过连接元件实现，所述连接元件在空间方向上具有例如通过一系列闭锁鼻（Rasternasen）的拉伸限制。

优选地，这样构造天线系统，使得其在待检查的患者或受检者躺到患者卧榻上之前可以与患者或受检者相连或布置。结果是磁共振成像系统的特别有效的运行，因为例如在利用磁共振成像系统拍摄患者或受检者期间，一个或多个其它患者或受检者已经可以具有相应的天线系统。

附图说明

以下借助附图结合实施例详细解释本发明。在此，在不同的附图中相同的组件具有相同的附图标记。其中，

图1示出了磁共振成像系统的示意图，

图2示出了按照本发明的实施例的天线系统的示意图，

图3示出了按照缝隙设计的天线系统的俯视图，

图4示出了图3的天线系统的横截面，

图5示出了图3和4的实施例的一种扩展，

图6示出了按照重叠设计的天线系统的俯视图，

图7示出了图6的天线系统的横截面，

图8示出了天线系统的另一个实施例，

图9示出了具有弯曲的载体表面的天线系统，

图10示出了构造为用于无线运行的天线系统，和

图11以截面图示出了图10的实施例的一种扩展。

在此要明确指出的是，图中的图示，特别是具有载体元件的、通过可拉伸的连接元件的连接的天线系统，仅仅是示意性的并且不是按照比例的。

具体实施方式

图1示出了磁共振系统1的简单的原理框图，其具有根据图2至11详细描述的天线系统10。该磁共振系统1的核心部件是通用的断层造影仪300，也称为扫描仪300，在所述扫描仪中（未示出的）患者在卧榻305上被定位于圆柱形的测量空间304中。在断层造影仪300内部具有固定安装的全身天线装置302，其在该实施例中被构造为用于发射磁共振激励信号或必要时也用于接收磁共振信号的鸟笼天线。

在该实施例中构造为局部线圈10的天线系统10包括多个天线元件20。局部线圈10如后面还要解释的那样与磁共振系统1的传输信号接收组件303无线连接。同样如图1示出的那样，局部线圈10被布置在磁共振系统1的断层造影仪300的测量空间304中，而传输信号接收组件303作为磁共振系统1的运行控制装置306中的原始数据获取接口309的部分实现。

替换地或组合地，还可以考虑，天线系统10与运行控制装置306经过电缆连接的通信路径相连，如通过同样在图1中示出的通过虚线表示的通信路径。

在此，MR信号处理装置308也是该运行控制装置306或原始数据获取接口309的部分。在此要明确地指出，系统是可以任意缩放的，即，在天线系统10的相应构造的情况下可以操作MR信号处理装置308的任意数量的物理输入端。

运行控制装置306也控制断层造影仪300。在运行控制装置306上经过终端接口307连接终端395（或操作控制台），经过所述终端，操作者可以操作运行控制装置306并且由此可以操作断层造影仪300。运行控制装置306又经过断层造影仪控制接口317与断层造影仪300相连，以便合适地控制断层造影仪300的不同组件，例如基本场磁体、梯度系统、具有全身天线装置302的固定嵌入的高频发射系统、患者卧榻305等。这通过传输导线315表示。经过断层造影仪控制接口317，经过序列控制单元310基于扫描协议将合适的控制命令输出到断层造影仪300，由此发射期望的脉冲序列，即，高频脉冲和对于（未示出的）梯度线圈的用于产生期望的磁场梯度的梯度脉冲。

运行控制装置306此外还具有存储器320，在该存储器中例如可以存储产生的图像数据并且可以存储测量协议。

另一个接口330用于连接到通信网络200，该通信网络例如与图像信息系统（PACS，Picture Archiving and Communication System，图像存档和通信系统）相连或者提供用于外部的数据存储器的连接可能性。

经过在此如所述的那样还具有传输信号接收组件303的原始数据获取接口309获取原始数据，即读出所接收的MR接收信号。然后，在MR信号处理装置308中进一步处理所接收的信号并且传输到图像重建单元350，所述图像重建单元以通常的方式从中产生期望的磁共振图像数据。这些磁共振图像数据例如可以存储在存储器320中或者至少部分地在终端395上输出或者经过通信网络200传输到其它组件，如诊断站或大容量存储器。

运行控制装置306以及终端395都可以同样是断层造影仪300的集成的组成部分。整个磁共振系统1此外还具有这样的系统的所有其它通常的组件或特征，但是由于清楚起见在图1中没有示出。

因为局部线圈10在实施例中与运行控制装置6无线地通信，所以在断层造影仪控制接口317上在此还连接指令发射装置360，其向局部线圈装置11无线地传输指令或控制信号。

此外，在断层造影仪接口317上连接了第一能量发射天线370，其无线地将能量发射到局部线圈10的能量接收天线355，以便向其提供能量。所接收的能量例如可以进一步被传导到局部线圈控制装置322。

此外，具有天线元件20的局部线圈10还连接到接收无线发射的指令的指令接收装置329。指令例如同样被传输到局部线圈控制装置322。局部线圈控制装置322向天线元件20提供能量并且控制后者。由局部线圈10所接收的MR接收信号由局部线圈控制装置322以准备的形式（例如以数字化的形式）作为MR传输信号传输到局部线圈发射装置324，所述MR传输信号从该局部线圈发射装置经过局部线圈发射天线326被发射到磁共振系统1的接收天线380。由接收天线380所以接收的MR传输信号通过接收器390被分析并且被传输到传输信号接收组件303。

以下详细描述在图1中作为接收天线系统构造的天线系统10的实施例。但是首先指出，以下所描述的天线系统10也可以是发射天线系统10或是具有提到的功能的组合的天线系统10。为此，如后面还要根据实施例示出的那样，局部线圈10必须设置具有切换组件，以便将其从无线的接收模式转换到无线的发射模式。

按照第一实施例，在图2中详细示出的天线系统10被构造为具有由多个相同的天线元件20组成的阵列的局部线圈10。

局部线圈10还包括多个相同构造的载体元件30（在这种情况下是平的载体板），其基本上具有矩形的形状（具有倒角）并且优选具有在5mm和20mm之间的垂直于载体板的平面的厚度。在每个载体板上在此分别布置一个天线元件20，其构造为具有带有容性元件（通过在导体环的每一侧上的中断表示）的导体环以及具有用于量取所接收的磁共振信号和用于相对于所使用的磁共振频率对固有频率进行调谐或失谐的布线组件（Beschaltungskomponenten）。容性元件和布线元件为了清楚起见没有示出。

天线元件20的导体环布置在载体元件30的平面的上面或下面并且仅稍微错开地相对于载体元件30的限制边缘跟随载体元件30的基本上矩形的形状。

在这种情况下，天线元件20的导体环大约取载体元件30的尺寸。尺寸的该一致或载体元件30的平面的外部轮廓的和导体环的仅微小偏差产生最佳的灵活性和局部线圈与检查对象的匹配性，即使载体元件30如在这种情况下那样作为载体板刚性构造。在此特别要指出的是，与检查对象的表面形状的匹配可以改善磁共振信号的信噪比。

在该实施例中，具有各自的载体板的天线元件20的导体环形成片，该片可以实现天线元件20的受保护的布置。

例如还可以考虑，载体元件30构造为平的人造树脂元件（按照刚性的板型或作为薄的薄膜），在该人造树脂内例如浇注了天线元件20。在任何情况下，天线元件20的导体环具有恒定的“环大小”，也就是通过导体环包围的面积基本上恒定。

载体板例如可以由Kapton或类似的柔性（导体）板材料或由优选具有直到0.5mm厚度的厚度的薄的FR4材料（第四类阻滞剂）制成，从而得出与天线元件的长久连接，以便保证保持相同的信号质量。

在一种替换实施方式中，同样可以考虑，载体元件30可以构造为不可拉伸的织物结构。天线元件20的导体环例如可以“被织入”到织物结构中，即，其在天线元件的过程中多次渗入到组织中。由此可以实现特别简单的制造，其中各自的天线元件20也受保护地布置。

作为用于织物结构的材料例如可以考虑拉伸材料、即具有弹性成分（弹性线）的有限柔性织物。

如从图2还可以看出的，载体元件30和由此天线元件20按照链或链形布置通过可拉伸的连接元件40（在这种情况下是连接薄膜）互相连接。

连接薄膜的一种可拉伸性可以通过如下实现，即，连接薄膜低于载体板的厚度。

优选地，载体板和连接元件40这样布置，使得天线系统10形成近似光滑关联的面积，其面向检查对象。

连接薄膜例如可以由橡胶、乳胶或类似柔性的薄膜制成，以便实现所期望的弹性并且特别是可靠地复原到初始位置。

在另一个实施方式中，连接元件40也可以通过织物材料形成，其是柔性的和可拉伸的并且同样具有连接薄膜的优点。作为织物材料例如考虑拉伸材料、即具有弹性成分（弹性线）的有限可拉伸纺织织物，和/或Dorlastan。

在图2的实施例中借助可拉伸的连接元件40形成具有多个分别固定在刚性的载体元件30上的天线元件20的关于其总长度可拉伸的带或可拉伸的链。在此，可拉伸的连接薄膜从一个载体元件30延伸到分别相邻的或在链中的下一个载体元件30。载体元件30的一个侧面积基本上沿着矩形的一个侧面的总的限制边缘，形成与连接元件30的连接面。

在此要指出的是，在图2的示意图之外，链在此优选可以包括至少四个，特别优选至少八个天线元件20。

该带例如可以围绕腿、手臂、肩膀或类似的复杂检查对象放置，其中实现了与检查对象的解剖结构的灵活匹配。

如同样从图2中可以看出的那样，带在该实施例中分别在载体元件30和连接元件40的链的末端单元上包括延长带，其设置为具有扣紧件，从而可以紧靠并且可靠包围检查对象。延长带由此用作形状固定元件60，其中天线元件20的形状与检查对象的形状的匹配在将天线系统10放置和然后固定在检查对象上的情况下通过形状固定元件60来进行。

结合连接薄膜的可拉伸性，可以设定拉应力，所述拉应力可靠防止在后面的成像之前或之中天线系统10的滑动。

图3以剖面图示出了图2的天线系统10的一种扩展，其中天线系统10与图2的实施例相反具有载体薄膜作为载体元件30。

垂直于载体薄膜的平面确定的连接薄膜的厚度可以达到载体薄膜的厚度，从而天线系统10总体上形成近似平滑的关联的面积，从而可以特别简单地操作天线系统10。所产生的灵活性和可拉伸性在以下还要详细解释。

如同样从图3可以看出的那样，接收线圈的链的长度尺寸的改变仅经过连接元件40的拉伸进行。在各个天线元件20之间的距离45可以在初始位置I中的最小距离和在最大位置II中的最大距离之间改变。

通过在初始位置I中在相邻的天线元件20之间的定义的距离45或气隙或缝隙，得到天线元件20的互相的最小退耦。在这样的“缝隙设计”局部线圈10的情况下在初始位置I中的距离优选为天线元件20的各自的导体环的平均直径的至少20%。对于具有基本上矩形的导体环（即例如具有倒角的近似矩形的导体环）的天线元件20，平均的直径R_m通过

$R_m=D\·\frac{1}{\sqrt{5}}\·\frac{1}{\sqrt{(n^2+1)\·0.7826}}$

来确定，其中D是矩形的对角线并且n是矩形的长宽比。

此外，连接元件30的可拉伸性也可以是有限的，从而优选得出平均的线圈直径的50%的最大距离。由此确保通过天线元件20对检查对象的最小覆盖。

作为“缝隙设计”具有在各个接收线圈之间的距离的接收线圈阵列的构造具有特别的优点。缝隙设计线圈由于其通过在相邻的天线元件20之间的距离引起的小的“环大小”而在所谓的“入射深度”上受限制。在此，入射深度是天线元件20的有效范围的度量，该有效范围也确定了信噪比。但是缝隙设计的天线元件20的相对“小的”导体环另一方面实现了局部线圈10与检查对象的表面形状的特别好的匹配，从而使得填充系数极大上升。例如与（后面还要解释的）所谓的“重叠线圈”相比更小的入射深度的缺陷，可以通过提高填充系数来补偿，并且通过缝隙设计而降低的（丢失的）信噪比又可以相同或根据线圈类型的不同甚至提高。按照协同的方式由此得到天线系统作为缝隙设计的构造的特别的优点。

该优点在以下再次以具体的例子来说明。在图2中所示出的天线系统例如可以作为局部的接收线圈阵列包围地固定在膝盖上，也就是形成所谓的“膝盖线圈”。在优化设定在膝盖线圈的情况下通过线圈横截面积与膝盖横截面积之比得出的填充系数的情况下，例如可以实现在10-16cm膝盖直径的情况下直到1.5倍的信噪比的改变余量。

在这种情况下，可以对于期望的入射深度z通过（根据Arne Reykowski的博士论文“Theory and Design of Synthesis Array Coilsfor Magnetic ResonanceImaging”submitted12/1996,Texas A&M University的）公式

$R=z/\sqrt{5}$

来确定最佳的平均线圈直径R。由此，例如对于4.4cm的线圈直径（其对于在横向平面中大约10cm厚的膝盖是最佳的）得出大约2.2的填充系数。信噪比与填充系数的根成比例，从而由于填充系数而纯计算地得到变化带宽和由此相对于通过线圈的另外的系数给出的信噪比1.5的信噪比的改善潜力。

此外，通过对于并行成像方法的天线系统的改善后的有效性，得到了缝隙设计天线系统的另外的优点。

在所描述的膝盖线圈的例子中，在根据上面的公式计算的4.4cm的最佳接收线圈直径和接收线圈的距离为线圈直径的大约25%时，对于上面所描述的膝盖直径需要沿着膝盖的周长线布置6个互相跟随的独立的天线元件20。由于缝隙设计的独立的天线元件20的好的退耦，可以进行经过六个独立的天线元件20的并行磁共振数据获取。并行数据获取在此通过所谓的“PAT系数”或简称“PAT”描述，所述“PAT”在这种情况下可以达到六个。

局部线圈的固有特征是，线圈特性在空间中在磁共振信号的数值和相位上不是恒定映射。这通过所谓的“几何系数”或简称g系数来描述。缝隙设计天线系统的特征在于，特别低的几何系数并且由此注定用于并行成像的方法。相对于顺序的图像获取的信噪比（SNRs）在并行图像获取情况下降低的信噪比（SNRp）可以通过公式

$\mathrm{SNRp}=\frac{\mathrm{SNRs}}{g\·\sqrt{\mathrm{PAT}}}$

来描述。本发明由此提供如下可能性，即，在可接受的信噪比（SNRp）的情况下加速了并行图像数据获取（提高PAT系数）。

此外，利用按照“缝隙设计”的天线系统也可以改善所谓的“Artifact-Power，伪影力”特性。相邻的天线元件的发射或接收特性然后明显分离并且通过折叠引起的模糊伪影可以被容易地避免。

借助接收线圈阵列的作为载体元件和连接元件的组合的所描述的构造，该构造有利地按照缝隙设计而得到，由此提供了一系列未料到的优点。

如上面所解释的那样，在该实施例中连接薄膜是可拉伸的并且作为薄的载体薄膜构造的载体元件30是不可拉伸的，但是同样是可弯曲地构造。这意味着，载体薄膜在弯曲时不改变其表面尺寸大小，从而周长尺寸，特别是矩形的外周，与连接薄膜相反不改变并且是恒定的。由此，在可弯曲的天线元件20的情况下也达到各自的、与载体薄膜对应的天线元件20的确定的发射或接收特征。由此实现了具有最佳的信噪比的可靠运行。特别地天线元件20在其各自的载体元件30弯曲的情况下几乎不改变其环大小，也就是环大小是基本上恒定的。

在图3的实施例中，载体薄膜和连接薄膜的材料不同，从而连接薄膜的可拉伸性可以是连接薄膜的固有材料特征，该材料特征是载体薄膜例如所不具有的。连接薄膜为此优选滴具有在0.1mm和0.2mm之间的厚度。相应的载体薄膜在这种情况下则优选具有在0.1mm和0.2mm之间的厚度，其中，载体薄膜附加地与既包围天线元件20又包围载体元件30的泡沫材料平地相连。

此外或替换地，载体薄膜和连接薄膜可以由相同的材料形成。优选地在这种情况下或者一般地，载体薄膜可以具有限制元件，从而防止拉伸。例如限制元件可以是由抗拉伸的纤维等组成的环形加强环，其例如与载体薄膜相连。载体元件30和连接元件40就此而言也可以一体地是由一个薄膜构成，并且仅通过限制元件将载体元件30与连接元件40分离或区分。

在图3的图示之外，垂直于拉伸方向，也就是在图3中在z方向上（该方向在此相应于断层造影仪的基本磁场B0的方向）可以布置多排天线元件20。这些排可以具有天线元件20，所述天线元件垂直于拉伸方向分别与相邻排的天线元件20重叠地布置。在此，可以固定地规定在z方向上的重叠。在天线元件的有利的拉伸性的情况下，可以通过天线元件在z方向上的密集布置来进一步改善填充系数。具有可变的重叠的替换实施方式在后面例如根据图6还要详细解释。

在图4中按照横截面示出了图3的局部线圈10的拉伸。在初始位置I以及在最大位置II，天线元件10在面向检查对象的侧面（图4中是底面）形成近似贯穿的面积。连接薄膜与载体元件30的面向检查对象的侧面齐平地布置。通过连接薄膜从初始位置I拉伸到最大位置II保持该布置。

与示出了多个连接元件40的图4的实施例不同，载体元件30也可以布置在唯一一个可拉伸的贯穿的连接元件40上，其形成贯穿的、面向检查对象的平滑面积。在此，载体元件例如可以与背向检查对象的面积全面地粘接，或者嵌入、特别是浇注到贯穿的连接元件40中。

图5示出了定义地设定在相邻的天线元件20之间的距离的可能性。借助作为肋形铰链构造的闭锁装置48，在载体元件30上布置的闭锁鼻49可以噬合于该闭锁装置中，确定用于连接元件40的拉伸的一排优选位置。这些优选位置分别相应于天线元件20互相的确定距离，该距离无需大量匹配措施简化了天线元件10的运行。

特别地，如图6所示，这也可以对于如下的天线元件20是有用的：这些天线元件互相重叠地布置，也就是与前面描述的实施例相反实现天线元件的所谓的“重叠设计”。在这种情况下借助天线元件20互相的距离的优选位置通过相邻的天线元件20的导体环的确定的重叠位置实现了这些天线元件20的退耦，从而与检查对象的表面形状的匹配措施产生确定的信号质量并且保证了天线系统的简单运行。

图7示出了具有“重叠设计”的这样的天线系统10的片段的横截面。在初始位置I中在基本上跟随检查对象的表面的“对象平面”O中布置多个载体元件30。通过重叠的这些载体元件30，天线系统10的其它载体元件30相对于对象平面偏移地布置。重叠设计也实现了对于各个相邻的天线元件20的链形连接，然而所述连接在初始位置I中经过在多个平面中相邻地布置的载体元件30进行。在重叠设计的情况下连接元件30在初始位置I中从第一对象平面O延伸到稍微远离检查对象布置的第二平面E。这些平面O、E在现实中优选互相紧紧地重叠地布置，从而载体元件30与位于之间的连接元件40直接上下地布置。如同样在图7中可以看出的，连接元件40不是仅仅布置在载体元件30的限制边缘上。在实施例中这仅符合对象平面O的载体元件30。

在最大位置II中连接元件40可以这样拉伸，使得所有的载体元件30或天线元件20布置在对象平面O中并且具有互相的距离45，也就是相应于缝隙设计。由此天线系统10从“重叠设计”转换到“缝隙设计”。

对于至少部分使用天线系统10作为接收线圈的情况，所涉及的天线元件20的退耦也可以关键地通过前置放大器退耦来确定。因此，优选的是，如后面还要详细解释的那样，相邻的天线元件20分别对应于用于放大接收的检查对象的磁共振信号的单独的前置放大器。特别地该对应既对于按照“重叠设计”的也对于按照“缝隙设计”的天线系统实现了相邻的天线元件20的有利退耦，从而如上面所描述的可以由此实现在提到的设计变形之间的非复杂的过渡。

替换地，也可以设置限制装置，该限制装置这样限制连接元件40的拉伸，使得天线元件20在最大位置II中也以最小量重叠，从而排除了，天线系统10可以从“重叠设计”改变到“缝隙设计”。

图8示出了本发明的另一个实施例。在该情况中，天线系统10被构造为在图3中已经描述的、在载体薄膜上布置的天线元件20的矩阵形的布置。连接元件30（如同样已经描述的那样）被构造为可拉伸的连接薄膜。与图3的实施例相反，连接薄膜此时这样布置在相邻的天线元件20之间，使得在平面中形成关联的二维结构，其在该情况中矩形地构造并且例如可以像床罩一样置于检查对象上。就此而论也可以说是“天线元件的二维布置”。在此，天线元件20在平面中按照多排地、在初始位置中基本上互相以均匀的格栅或以相同的格栅尺寸间隔地布置。分别在天线元件20的排或载体薄膜的排之间也具有连接薄膜，从而在一个载体膜上布置多个连接薄膜。多个连接薄膜分别布置在载体薄膜的窄的侧面和长的侧面上并且实现了在互相正交的空间方向上的拉伸。

在图8的图示之外，还可以这样构造矩阵形的布置，使得形成隧道形、长袜形、手套形或肩膀形的天线系统10。例如这样可以将腿、手臂、脚、手或类似的复杂形状的检查对象无需大的努力利用天线系统10紧靠地包围。矩阵形的二维布置在实施例中形成天线元件20的关联的网络，其可以包围三维的身体。

为了改善对天线系统10的固定或操作，天线系统10优选地可以具有（未示出的）拉伸或压紧元件。为此，例如在接收线圈阵列的面向检查对象的一侧上固定皮带或类似物，其对接收线圈阵列或连接薄膜的拉伸进行限制、张紧和/或加预应力。

类似于图2的实施例，皮带例如可以在所提到的隧道形或管道形的天线系统10的圆周方向上延伸，其例如可以紧靠地完全包围腿或手臂。借助皮带例如可以超出多个载体元件来确定连接元件的拉伸，从而例如局部线圈可以紧靠地处于膝窝中。

图9示出了图8的载体元件30的另一个实施方式。载体薄膜在该实施例中弯曲地构造，即，载体薄膜在初始位置具有弯曲的表面片段。该表面片段模仿检查对象的形状并且这样实现天线系统10到该表面形状的最佳匹配。例如在此可以是脚跟片段、手片段、膝盖片段、肩膀片段或类似的复杂形状的检查对象的片段。

在图9的实施例中，手臂或腿片段通过载体薄膜的形状来模仿。局部线圈包括多个载体元件30，所述载体元件模仿圆柱形片段或圆锥外表面的一部分，从而特别地局部线圈的所有的载体元件30具有弯曲的表面片段。连接元件40以连接薄膜的形状作为在多排载体薄膜之间的窄的接片实施并且平行于虚拟的圆柱形或确定载体薄膜的形状的圆锥的纵轴布置。在实施例中由此得出与近似的圆柱形或圆锥形的检查对象例如手臂或腿的特别好的匹配。例如围绕平行于z方向取向的腿布置，该方向相应于磁共振成像系统的基本磁场B₀的磁场方向，在天线系统10中多个天线元件在z方向上互相跟随。也就是天线系统10利用所谓的“z阶梯（z-Staffelung）”构建。

独立于单个连接元件40和载体元件30的具体构造（即，独立于元件是预定型的还是平的、并排的或重叠地构造的），天线系统10的尺寸在（优选相应于待检查的患者的身体轴的）z方向上优选地在初始位置为磁共振成像系统的基本磁场B₀的均衡性体积的在z方向上的尺寸的至少5%，优选为至少10%并且进一步特别优选为20%。优选地在z方向上的均匀性体积的尺寸不被天线系统超过。在所描述的限制中可以实现特别有效的并行成像，其中此时同时实现所需的灵活性。以相同方式也这样构建天线系统10，使得根据患者的定位，即使在x或y方向上的最大拉伸的情况下，其中这些方向互相正交并且分别与z方向正交地取向，天线系统可以完全布置在断层造影仪的均匀性体积内部，从而实现成像的最大并行性。

如图8或9中所示，由关联的天线元件20或载体薄膜30组成的网络可以作为相同的载体元件30和天线元件20的有规律的布置。这一点实现了天线系统10的特别有效的运行和用于将局部线圈10与检查对象匹配的最小的补偿开销。此外，也可以实现局部线圈10的制造中的成本优点。

然而，本发明不限于相同的天线元件20或载体元件30。在这样的矩阵形的布置中不同类型的天线元件20和/或载体元件30也可以互相关联。天线元件20在此可以具有不同的尺寸，也可以考虑不同的基本形状。

例如，可以是专门的接收天线元件和专门的发射天线元件的组合，其中包括，在该情况中专门的接收天线元件可以分别互相相同地和/或专门的发射天线元件也可以互相相同地构造。

天线系统10在该情况中具有多组相同的天线元件20，它们优选可以分别分开地接通或运行。

图10示出了按照本发明的局部线圈10的另一个实施例，其又构造为接收线圈阵列并且基本上相应于图8的实施例。

在此，接收线圈阵列被构造为用于无电缆的运行，即，与阵列的每个天线元件20的连接导线可以取消或其数量可以减少，从而避免了用于补偿通过天线系统10的总体上可拉伸的实施引起的改变的电气长度的大量措施。

如仅示意性示出的那样，天线系统10对应于前置放大器110、模拟数字转换器120或调制器130，其总体上可以与发射器相连以用于无线的信息传输，以便能够无线地将信息传输到磁共振成像系统1的接收单元（参见图1）。所有这些组件可以是关于图1在前面所描述的局部线圈发射装置324或局部线圈控制装置322的组成部分。在此，在该实施例中每个天线元件20分别对应于一个前置放大器110。就此而论，要明确指出，所描述的组件也可以多重存在，特别是分别与一个天线元件20对应或对于多组的天线元件20。

优选地，天线元件20被构造为用于无线地控制其调谐，从而单个天线元件20的或天线元件的组的共振频率可以无线地激活（即，天线元件的固有频率被调谐到磁共振频率）或失谐。特别优选地，设置了天线元件20的固有共振频率的被动失谐，即，用于Pin二极管（所述Pin二极管用于调谐固有共振频率）的失谐的能量从磁共振成像系统1的HF发射场中获取。

替换地或组合地，以类似方式也可以构造用于无电缆的运行的发射线圈阵列。如图10中虚线示出的，一组天线元件20或全部的天线系统10与构造为用于无线运行的发射控制装置140相连，其控制天线系统10的发射线圈。

在这种情况中，可以如在图11的实施例中所示出的那样，发射线圈在发射模式期间感应地与结合图1前面所描述的并且仅示意性示出的发射天线装置302耦合。为此发射线圈具有调谐元件22，优选是可调谐的电容器或电容器的可调谐的布置，其实现了发射线圈与发射线圈装置302的所定义的耦合。借助于该耦合，所确定的发射能量可以被传输到局部线圈，该局部线圈然后又将所述发射能量以其固有频率辐射到检查对象。由此可以取消用于发射运行的到单个天线元件20的单独的传输导线。

发射或接收线圈的无电缆或无线运行特别地实现了，在天线系统10的运行中电气长度可以保持恒定，从而可以取消用于天线系统的运行的大量的调谐措施。这一点因此特别是有利的，因为天线系统10的部分的可拉伸性看起来是首先排除恒定的电气长度。

从前面描述中可以看出，本发明有意义地提供如下可能性，即，明显改进天线系统与检查对象的表面形状的匹配以及磁共振成像的信噪比，特别是在并行的数据获取情况下，其中天线系统此外在运行中是可以简单地操作的。

在此还要指出的是，全部的实施例的特征或图中所公开的扩展能够以任意的组合被使用。最后同样要指出的是，前面详细描述的磁共振成像系统或天线系统仅是实施例，其可以由专业人员以不同的方式修改，而不脱离本发明的范围。此外不定冠词“一“或“一个”的使用不排除所涉及的特征也可以多重地存在。

附图标记列表

1   MR系统

10  天线系统/局部线圈

20  天线元件

22  调谐元件

30  载体元件

40  连接元件

45  缝隙

48  闭锁装置

49  闭锁鼻

60  形状固定元件

110 前置放大器

120 模拟-数字转换器

130 调制器

140 发射控制装置

200 通信网络

300 扫描仪

303 传输信号接收组件

304 测量空间

305 卧榻

306 运行控制装置

307 终端接口

308 MR信号处理装置

309 原始数据获取接口

310 序列控制单元

315 传输导线

317 断层造影仪控制接口

320 存储器

322 局部线圈控制装置

324 局部线圈发射装置

326 局部线圈发射天线

329 指令接收装置

350 图像重建单元

355 能量接收天线

360 指令发射装置

370 能量发射天线

380 接收线

390 接收器

395 终端

z   方向

E   第二平面

O   对象平面

Claims (14)

1.一种用于磁共振成像系统的天线系统（10），具有多个天线元件（20），所述天线元件与载体元件（30）相连，所述载体元件分别具有恒定的表面尺寸，其中，相邻的载体元件（30）通过可拉伸的连接元件（40）相连。

2.根据权利要求1所述的天线系统（10），其特征在于，所述载体元件（30）被构造为柔性可形变的，特别是可弯曲的。

3.根据权利要求1所述的天线系统（10），其特征在于，所述连接元件（40）包括可拉伸的薄膜。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的天线系统（10），其特征在于，借助多个连接元件（40）形成天线元件（20）的至少二维关联的网络。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线系统（10），其特征在于，所述天线系统（10）包括基本上平地构造的载体元件（30），其中，优选所述天线系统（10）的所有载体元件（30）被基本上平地构造。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的天线系统（10），其特征在于，所述天线系统（10）包括如下的载体元件（30）：所述载体元件被构造为基本上跟随检查对象的片段的表面形状，并且优选地具有逐片段弯曲的表面。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的天线系统（10），其特征在于，所述天线系统（10）具有形状固定元件，后者构造为用于改变和/或固定该天线元件（10）的拉伸。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的天线系统（10），其特征在于，在所述天线系统（10）的初始状态中天线元件（20）被互相按照最小距离布置。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的天线系统（10），其特征在于，在所述天线系统（10）的初始状态中天线元件（20）被互相重叠地布置。

10.一种磁共振成像系统（1），具有按照权利要求1至9中任一项所述的天线系统。

11.根据权利要求10所述的磁共振成像系统（1），其特征在于天线线路，使得所述天线元件（20）能够被无电缆地运行。

12.根据权利要求11所述的磁共振成像系统（1），其特征在于，多个天线元件（20）感性地与该磁共振系统（1）的发射天线装置耦合。

13.一种用于借助磁共振成像系统（1）获取磁共振信号的方法，其中，发射HF信号并且接收检查对象的磁共振信号，并且在此为了发射HF信号和/或接收磁共振信号使用按照权利要求1至12中任一项所述的天线系统（10）。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在将患者或受检者定位于该磁共振成像系统（1）的卧榻板上之前，将所述天线系统（20）与患者或受检者相连。

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