CN104181478A - 具有全身发射阵列的磁共振设备 - Google Patents

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Abstract

一种磁共振设备，具有基本磁体，其径向环绕磁共振设备的圆柱形的、定义了纵轴的检查体积。基本磁体在检查体积内生成时间上恒定空间上至少基本均匀的基本磁场。磁共振设备具有发射结构，借助其可以在检查体积内生成高频激励场，借助该高频激励场可以激励位于检查体积内的检查对象发射出磁共振信号。用于给检查体积施加高频激励场的发射结构至少包括第一和第二发射天线。第一发射天线在可穿过检查体积输送的患者卧榻中被布置在患者卧榻的卧榻平面下方。第二发射天线是自身稳定的，其可拆卸地固定在患者卧榻上和/或径向环绕检查体积的管道壁上，并且在给检查体积施加高频激励场期间，按照定义的位置和指向布置在检查对象上方。

Description

具有全身发射阵列的磁共振设备
技术领域
本发明涉及一种磁共振设备，
-其中，所述磁共振设备具有基本磁体；
-其中，所述基本磁体径向环绕磁共振设备的圆柱形的、定义了纵轴的检查体积；
-其中，借助所述基本磁体在检查体积内生成时间上恒定空间上至少基本均匀的基本磁场；
-其中，所述磁共振设备具有发射结构，借助其可以在检查体积内生成高频激励场，借助该高频激励场可以激励位于检查体积内的检查对象发射出磁共振信号；
-其中，用于给检查体积施加高频激励场的发射结构至少包括第一和第二发射天线。
背景技术
这样的磁共振设备是普遍公知的。
在相对小的基本磁场场强下，例如在磁场强度是1.5特斯拉的情况下，在现有技术中通常使用全身发射天线，以便利用高频激励场均匀地或近似均匀地照射整个检查体积。通常的全身发射天线的例子是所谓的鸟笼谐振器。在基本磁场场强例如是1.5特斯拉的情况下，这种方式是没有问题的。相反地，在更高的基本磁场场强下，例如在磁场强度是7特斯拉的情况下，由于激励场的短波长(特别是在质子成像的情况下)存在发射谐振器低效的问题。特别是功率需求随着场强并由此随着拉莫尔频率平方增长。另外，拉莫尔频率越大，则发射天线的作用半径越小。因此，在更大的基本磁场场强下，难以在更大范围内生成均匀的高频激励场场分布。此外，基本磁体的建造方式复杂并成本昂贵。应该产生的基本磁场越大，则这些缺点越明显。出于这些原因，基本磁体的内径通常是900mm或更小。在该内径中必须另外布置梯度线圈。由此，在检查体积(＝检查管道)内的空间比例是相对狭窄的。大部分不能给可能的全身发射天线提供充足的建造空间。
可以考虑直接在检查对象(通常是人)上固定发射天线。但是，利用这样的发射天线只能照射检查体积的一部分。因此，全身照射需要多个发射天线。
原则上可以在同时运行多个发射天线的情况下确定合成的激励场场强。但是，这以发射天线的布置和构造已知为先决条件。在直接将发射天线布置在检查对象上的情况下，仍然未定义发射天线的定位。然而由于预先未定义的发射天线的定位，难以甚至几乎不可能预先确定各个发射天线的共同作用。然而，这样的确定是绝对需要的，以便排除高频激励场的潜在危险的局部过高。所述的问题更多的暴露出来，如果发射天线是像这样灵活的，使得不仅是发射天线的布置而且还有发射天线的构造也是可变的。在现有技术中，因此很难或甚至不可能进行多个这样的发射天线同时协作运行。
因此在现有技术中，在更高的基本磁场场强下，例如在磁场强度是7特斯拉的情况下，通常使用只能部分照射检查体积的发射天线。因此例如在研究机构中公知了用于采集心脏的特殊的发射/接收线圈。与之相反，用于具有更高基本磁场场强的磁共振设备的全身覆盖方案是未知的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，实现以下可能性，借助其可以实现利用高频激励场完全或至少大体积并基本均匀地照射检查体积。
该技术问题通过具有本发明特征的磁共振设备得以解决。根据本发明的磁共振设备的优选构造也是本发明的内容。
根据本发明如下地构造开头所述类型的磁共振设备：
-第一发射天线在可穿过检查体积输送的患者卧榻内被布置在患者卧榻的卧榻平面下方；以及
-第二发射天线是自身稳定的，其被可拆卸地固定在患者卧榻上和/或固定在径向环绕检查体积的管道壁上，并且在给检查体积施加高频激励场期间，按照定义的位置和指向布置在检查对象上方。
由于将第一发射天线在患者卧榻内布置在卧榻平面下方，可以实现第一发射天线的布置和构造相对于患者卧榻固定并且因此可以已知。另外，因为患者卧榻通常位置调节地穿过检查管道移动，第一发射天线关于磁共振设备的布置也可以作为整体被自动确定。由于第二发射天线的自身稳定性，第二发射天线的构造也是固定的，并且可以因此是已知的。由于固定在定义的位置和指向，第二发射天线关于患者卧榻和/或磁共振设备的布置也可以作为整体是已知的。因此，尽管使用了多个发射天线，但是在根据本发明的磁共振设备中也可以在同时运行多个发射天线的情况下确定合成的激励场场强。
第二发射天线在垂直方向上的位置优选彼此互相独立地设定。由此可以使第二发射天线个别地从上方尽可能近地靠近检查对象。由此使填充系数最大化并随之使有效照射最大化。
第一发射天线优选地与用于液态制冷剂的冷却循环相连，借助其冷却第一发射天线。由此可以使第一发射天线以更高的发射功率运行。
在根据本发明的特别优选的构造中，用于给检查体积施加高频激励场的发射结构附加包括第三发射天线。在该情况下，第三发射天线类似于第二发射天线是自身稳定的，其被可拆卸地固定在患者卧榻上和/或管道壁上。在给检查体积施加高频激励场期间，其以定义的位置和指向布置在检查对象侧面。由此可以使对检查对象的照射更进一步优化。
可行的是，借助所述发射结构可以给整个检查体积施加激励场。替代地可行的是，借助所述发射结构可以只给检查体积的一部分施加激励场。在该情况下，所述检查体积的部分关于检查体积的横截面优选是侧向布置。
优选在发射结构内径向布置局部线圈，借助其接收由检查对象发射出的磁共振信号。由此可以优化信噪比(SNR＝signal noise ratio)。
当基本磁场强时，即具有至少3.0特斯拉的场强时，根据本发明构造的磁共振设备展示出其全部实力。
附图说明
以上描述的本发明的特性、特征和优点以及如何实现的方式，结合以下对实施例的描述将变得更明确并更清楚理解，其中结合附图详细解释了该实施例。在此，在示意图中示出了：
图1从侧面截面中示出了磁共振设备；
图2从正面示出了图1的磁共振设备；
图3从侧面示出了图1的磁共振设备的患者卧榻；
图4从正面示出了图1的磁共振设备的另外示图；
图5从正面示出了带有修正的发射结构的图1的磁共振设备的示图。
具体实施方式
根据图1和图2，磁共振设备具有基本磁体1。基本磁体1径向环绕磁共振设备的圆柱形的检查体积2。检查体积2由于其构造而定义了纵轴3。基本磁体1在检查体积2内生成基本磁场B0。基本磁场B0时间上恒定并且在检查体积2内部空间上均匀或者至少基本均匀。它通常具有至少3.0特斯拉的强度，优选甚至更高的强度，例如7.0特斯拉。磁共振设备还具有梯度系统。然而，梯度系统在本发明的范围内只具有次要意义，因此在附图中未示出。
磁共振设备还具有发射结构4。发射结构4至少包括第一发射天线5和第二发射天线6，并且在一些情况下还附加包括第三发射天线7。通常存在多个第一发射天线5和多个第二发射天线6。如果存在第三发射天线7，则可以按照需要确定第三发射天线7的数量。每个发射天线5、6、7可以由多个独立元件构成，其可以彼此互相独立地被控制(阵列天线)。
第一发射天线5被布置在患者卧榻8内，并且更确切说是布置在患者卧榻8的卧榻平面9下方。患者卧榻8用于安置检查对象10(通常是人10)。患者卧榻8(包括位于其上的检查对象10)可以在输送方向x上穿过检查体积2输送。通常为了达到该目的而具有(未示出的)位置调节的驱动装置。然而必要时替代地足够的是，自动采集患者卧榻8在输送方向x上的位置并将其传输给磁共振设备的控制装置11。由于第一发射天线5被布置在卧榻平面9下方的情况，可以如此地将第一发射天线5固定在患者卧榻8内，使得该第一发射天线具有定义的形状并且相对于患者卧榻8位置固定。第一发射天线5可以根据图1和图2所示与用于液态制冷剂(例如水)的冷却循环12相连。在该情况下，第一发射天线5可以借助液态制冷剂被有效地冷却，并且由此以更高的功率运行。
第二发射天线6是自身稳定的。它也就是具有固定的、预先确定的形状。第二发射天线6可以被固定在患者卧榻8上。替代地，第二发射天线6也可以固定在管道壁13上。管道壁13径向环绕检查体积2。该管道壁一侧布置在基本磁体1与梯度系统之间，并且另一侧布置在基本磁体1与检查体积2之间。如果检查体积2具有相对小的直径d，则在管道壁13上的布置可能是特别有意义的。还可以将第二发射天线6的一部分固定在患者卧榻8上，并且将第二发射天线6的其它部分固定在管道壁13上。但是，第二发射天线与固定位置无关地可拆卸固定。因此可以移除第二发射天线6，并且通过其它同样自身稳定的第二发射天线6来代替。由此可以使第二发射天线6与检查对象10以及其构造(例如大小)匹配。
根据图1和图2，第二发射天线6布置在检查对象10上方，并且更确切说是按照定义的位置和指向。但是，可以彼此互相独立地设定第二发射天线6在垂直方向的位置。由此可以特别优化填充系数。然而，在该情况下也必须定义位置。为此，例如可以自动采集位置并且传输给控制装置11。另外，优选可以只固定在特定的垂直位置，例如以掣爪(Rastung)的形式。
对于第三发射天线7(如果存在)类似适用于以上对于第二发射天线6所涉及的说明。唯一的区别在于，第三发射天线7不是布置在检查对象10的上方，而是侧面。
借助发射结构4在检查体积2内生成高频激励场B1。为了该目的，借助第一发射天线5和第二发射天线6(必要时也附加借助第三发射天线7)给检查体积2施加高频激励场B1。因此，由控制装置11相应地控制发射天线5、6以及必要时的7。通常由控制装置11在特定时间点同时控制多个发射天线5、6、7，经常甚至同时控制全部发射天线5、6、7。借助高频激励场B1应当激励检查对象10发射磁共振信号。因此，激励场B1的频率对应于待激励的原子核(例如质子)的拉莫尔频率。但是，也可以激励其它原子核，例如F-17或P-31。
第一发射天线5如所述被布置在患者卧榻8内卧榻平面9的下方。因此，第一发射天线5的位置彼此相对地与患者卧榻8在输送方向x上的定位无关。关于固定在患者卧榻8上的第二发射天线6，其位置彼此相对地并且相对于第一发射天线5同样与患者卧榻8在输送方向x上的定位无关。关于固定在管道壁13上的第二发射天线6，其位置彼此相对地与患者卧榻8在输送方向x上的定位无关。它的位置相对于第一发射天线5和相对于固定在患者卧榻8上的第二发射天线6与患者卧榻在输送方向x上的定位有关。但是，由于患者卧榻8在输送方向x上的定位对于控制装置11已知的情况，控制装置11也可以关于固定在管道壁13上的第二发射天线6分别确定其相对于第一发射天线5和相对于固定在患者卧榻8上的第二发射天线6的位置。类似说明适用于第三发射天线7。
由于这些情况，即结果既关于第一发射天线5又关于第二发射天线6以及(如果存在的)第三发射天线7及其构造和位置彼此相对地对于控制装置11任意时间是已知的，控制装置11可以始终确定得到哪个合成的激励场B1。这与单独控制哪个发射天线5、6、7以及施加给发射天线5、6、7的发射信号单独具有哪种相位关系和振幅关系无关。相位关系和振幅关系仅必须对于控制装置11已知。因此，可以如下地确定发射信号，即借助发射结构4给整个检查体积2均匀地(或至少近似均匀地)施加(“照射”)激励场B1。
在个别情况下，例如在肩部检查的情况下，根据在图5所示使用仅一侧覆盖检查对象10的第二发射天线6可能是有意义的。在该情况下，借助发射结构4可以只给检查体积2的一部分施加激励场B1。检查体积2的可施加的部分在该情况下按照图5关于检查体积2的横截面(即与纵轴3正交地)侧向布置。
如上所述，可以从患者卧榻8或管道壁13中移除第二发射天线6和必要时的第三发射天线7，并且通过其它的第二和第三发射天线6、7来代替。必要时也可以在不同的垂直位置进行定位。但是，控制装置11必须在任意时间已知使用了哪个第二发射天线6和必要时的第三发射天线7以及它们是如何被定位的。可以由磁共振设备的使用者14手动将相应的信息预先给出到控制装置11。然而，关于对所使用的第二发射天线6和必要时的第三发射天线7的识别优选进行自动识别，例如通过相应编码的插拔连接器。这样的插拔连接器本身是公知的，例如用于为接收目的而使用的磁共振设备的局部线圈。对分别的第二发射天线6或第三发射天线7的识别也可以被传输到控制装置11。关于所使用的第二发射天线6和必要时的第三发射天线的定位如上所述同样可以进行位置的自动采集。甚至也可以自动设定位置(特别是垂直位置)。这样的方式同样自身公知，例如用于为接收目的而使用的磁共振设备的局部线圈。
在运行根据本发明的磁共振设备的范围内，发射结构4可以既用于激励磁共振信号(即用于发射出激励场B1)又用于接收所激励的磁共振信号。然而，优选根据图3中所示在发射结构4内径向布置局部线圈15，借助其接收由检查对象10发射出的磁共振信号。发射结构4优选仅仅发射激励场B1，但是不再被用于接收所激励的磁共振信号。
本发明具有许多优点。特别是尽管具有相对低的功率的高的基本磁场B0，但是可以利用激励场B1大体积地(在一些情况下甚至完全地)照射检查体积2。另外，可以通过仅运行单独的或一少部分的发射天线5、6、7利用激励场B1照射检查体积2的针对性的特定区域。通过使用局部线圈15可以达到更高的SNR。这得到更好地照射检查对象10的身体躯干，特别是也在身体边缘区域，例如肾脏、臀部或肩部。
尽管在细节上通过优选实施例详细图解和描述了本发明，但是本发明不限于公开的示例，并且技术人员可以由此推导出其它变型，而不脱离本发明的保护范围。
附图标记列表
1    基本磁体
2    检查体积
3    纵轴
4    发射结构
5    第一发射天线
6    第二发射天线
7    第三发射天线
8    患者卧榻
9    卧榻平面
10   检查对象
11   控制装置
12   冷却循环
13   管道壁
14   使用者
15   局部线圈
B0   基本磁场
B1   激励场
d    直径
x    输送方向

Claims (8)

1.一种磁共振设备，
-其中，所述磁共振设备具有基本磁体(1)；
-其中，所述基本磁体(1)径向环绕磁共振设备的圆柱形的、定义了纵轴(3)的检查体积(2)；
-其中，借助所述基本磁体(1)在所述检查体积(2)内生成时间上恒定空间上至少基本均匀的基本磁场(B0)；
-其中，所述磁共振设备具有发射结构(4)，借助其能够在所述检查体积(2)内生成高频激励场(B1)，借助该高频激励场能够激励位于检查体积(2)内的检查对象(10)发射出磁共振信号；
-其中，用于给检查体积(2)施加所述高频激励场(B1)的所述发射结构(4)至少包括第一和第二发射天线(5、6)，
其特征在于：
-所述第一发射天线(5)在能够穿过所述检查体积(2)输送的患者卧榻(8)内被布置在所述患者卧榻(8)的卧榻平面(9)下方；以及
-所述第二发射天线(6)是自身稳定的，其被可拆卸地固定在所述患者卧榻(8)上和/或固定在径向环绕所述检查体积(2)的管道壁(13)上，并且在给所述检查体积(2)施加所述高频激励场(B1)期间，按照定义的位置和指向布置在所述检查对象(10)上方。
2.按照权利要求1所述的磁共振设备，其特征在于，所述第二发射天线(6)在垂直方向上的位置彼此互相独立地设定。
3.按照权利要求1或2所述的磁共振设备，其特征在于，所述第一发射天线(5)与用于液态制冷剂的冷却循环(12)相连，借助其冷却第一发射天线(5)。
4.按照权利要求1、2或3所述的磁共振设备，其特征在于，用于给所述检查体积(2)施加高频激励场(B1)的所述发射结构(4)附加包括第三发射天线(7)；所述第三发射天线(7)是自身稳定的，其被可拆卸地固定在所述患者卧榻(8)上和/或所述管道壁(13)上，并且在给所述检查体积(2)施加所述高频激励场(B1)期间，按照定义的位置和指向布置在所述检查对象(10)侧面。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的磁共振设备，其特征在于，借助所述发射结构(4)能够给整个检查体积(2)施加激励场(B1)。
6.按照权利要求1至4中任一项所述的磁共振设备，其特征在于，借助所述发射结构(4)能够只给检查体积(2)的一部分施加激励场(B1)，并且检查体积(2)的所述部分关于检查体积(2)的横截面侧向布置。
7.按照上述权利要求中任一项所述的磁共振设备，其特征在于，在所述发射结构(4)内径向布置了局部线圈(15)，借助所述局部线圈能够接收从所述检查对象(10)发射出的磁共振信号。
8.按照上述权利要求中任一项所述的磁共振设备，其特征在于，所述基本磁场(B0)具有至少3.0特斯拉的强度。
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