CN104769451A - 用于磁共振成像的z分段的射频天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于将射频(RF)场应用到磁共振(MR)成像系统(110)的检查空间(116)的射频天线设备(140)，其中，所述RF天线设备(140)被提供为具有管状体，所述RF天线设备(140)在其纵向方向(154)中是分段的，并且每个段(162、164)被提供有至少一个激励端口。结果是可以个体地控制对应于激励端口的每个模式。相应地，所述感兴趣对象的在这一方向中的，即RF天线设备的纵向方向中的，不均匀性能够直接被解决。存在构建z分段的RF天线设备的不同方式。

Description

用于磁共振成像的z分段的射频天线
技术领域
本发明涉及一种用于将射频(RF)场应用到磁共振(MR)成像系统的检查空间的射频天线设备，一种采用至少一个这样的RF天线设备的MR成像系统以及用于将射频场应用到磁共振成像系统的检查空间的方法。
背景技术
在磁共振(MR)成像领域，已知尤其使用两种类型的射频(RF)线圈或天线设备来激励感兴趣对象(通常是患者)内的核自旋，并且检测来自所述核自旋的信号。鸟笼线圈以及横向电磁(TEM)线圈广泛地用于在非常高的RF带(VHF)中的MR成像并且已经被引入在商业化的3T MR成像扫描器中了。鸟笼线圈具有多个导体梯级，所述多个导体梯级被布置在平行于主磁场方向延伸的MR成像扫描器的检查区域的周围，并且连接到环形天线环。TEM线圈包括多个TEM线圈元件，每个具有细长条状部分，其中，多个TEM线圈元件被布置为使得细长条状部分基本上平行并且在一空间或体积中和/或周围被间隔开，用于向要被检查的对象进行发送或从要被检查的对象进行接收。条状部分在其纵向端部处电耦合到RF天线设备的导电屏蔽。这些线圈需要个体RF电源以提供可接受的临床图像质量，这是因为通过感兴趣对象的个体介电负载。
RF天线设备通常被提供有处于相同的幅度的固定的90°激励，所述激励是由混合耦合器提供的。这样的线圈具有两个馈送端口并且也被称为正交线圈，因为其使得能够生成两个正交磁场。正交线圈提供RF天线设备的增加的信噪比。其他RF天线设备甚至利用两通道线圈来提供针对RF匀场的幅度及相位的完全自由度，所述两通道线圈使用两个几何去耦的馈送位置。这一技术改进了场均匀性并且实现针对高磁场处的不同应用的成像。
US 7345481 B2公开了一种用于MR成像系统的RF线圈。所述RF线圈包括鸟笼部分以及TEM部分，所述鸟笼部分具有多个平行间隔的导体以及一个或多个横跨或端部导体，所述横跨或端部导体大体处于所述间隔的导体的横向，所述TEM部分具有多个平行间隔的导体以及射频屏蔽。鸟笼部分和TEM部分与对准的每个部分的平行间隔的导体相对地设置，并且定义对象接收区域。
然而，仍然有其中均匀性能够被改进的特定感兴趣对象。如对人腿的成像的一些特殊应用通常也需要至少四个通道，如能够利用针对MR成像(MRI)的多通道研究系统示出的。
这样的多通道研究系统在市场上尚不可购得，因为所述系统昂贵且复杂，这是由于线圈的生产和去耦非常复杂。由于残余耦合及患者依赖性反射，已知多通道线圈常常需要环行器以隔离用于不同通道的功率放大器。由于环行器需要非常有限的磁场，所以难以将功率放大器置于线圈附近或者甚至于线圈处。多通道研究系统的这一设计也不同于市场上可购得的MRI系统的设计。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种射频(RF)天线设备、一种包括这样的RF天线设备的磁共振(MR)成像系统、一种用于将RF场应用到MR成像系统的检查空间的方法以及一种用于升级MR成像系统的软件包，所述软件包使得能够在没有过度的RF电流的发生的情况下，以改进的SAR控制并且以改进的RF匀场选项，将均匀RF场激励用于检查空间。
在本发明的一个方面中，由一种用于将射频(RF)场应用到磁共振(MR)成像系统的检查空间的射频(RF)天线设备来实现该目的，其中，所述RF天线设备被提供为具有管状体，所述RF天线设备在其纵向方向中是分段的，并且每个段被提供有至少一个激励端口。
相应地，能够个体地控制所述RF天线设备(也被称为线圈)的每个段，使得在感兴趣对象内部的在这一方向中的，即RF天线设备的纵向方向中的，B1场的不均匀性能够直接被解决。具体而言，可以个体地控制每个段的所述激励端口。对于包括RF天线设备的管状结构，纵向方向一般被称为z方向或z轴。
利用上面描述的RF天线设备，相比于本领域中已知的RF天线设备，能够增加通道数量，因为每个段具有至少一个个体激励端口。取决于线圈的类型以及特定需求，能够以不同方式对一个或多个端口进行定位，例如，定位于所述RF天线设备的端面处或在所述RF天线设备的外圆周。然而，RF天线设备能够被提供为具有小的尺寸。可以通过电连接或感应馈送来实现每个激励端口。
所述管状体能够具有任何合适的横断面，包括圆形、椭圆形或矩形横断面，或它们的任何合适的组合。优选地，所述RF天线设备具有圆形横断面，即，所述RF天线设备具有圆柱形形状。进一步优选地，每个段具有相同的尺寸。
存在用于构建z分段的RF天线设备的不同方式。单个元件能够由TEM共振器和/或鸟笼共振器制成。下面给出了与所述RF天线设备的优选实施例相关的另外的细节。所述天线设备能够在所述纵向方向中被实施为具有两个或多个段。这些元件中的一个或多个能够由退化的元件制成。
利用具有独立段的所述RF天线设备，实现了对所述段的去耦。这实现对所述RF天线设备的容易的控制。例如，单个放大器与功率分配器一起能够在没有环行器的情况下用于在两个或四个端口处馈送发明的RF天线设备。相应地，能够通过按需要替换所述RF天线设备以及增加功率分配器和额外的放大器，来从具有常规线圈、或者简单的系统或者正交系统的、具有根据本发明的RF天线设备的MRI设备实现升级。所述MRI系统的控制单元被调整以执行对所述RF天线设备的各自的控制。取决于针对每个段的放大器及TR开关的数量，所述控制单元额外地控制所述放大器、所述TR开关及所述前置放大器中的每个。优选地，针对每个段提供并且控制一个功率放大器及前置放大器，使得两个激励端口具有有着固定的幅度和相位的馈送。备选地，独立放大器能够用于所述RF天线设备的每个段的每个激励端口。相应地，所述天线设备也能够如通过一个或两个放大器来激励的普通天线设备地被操作，使得仅一种类型的天线设备能够用于MRI系统并且能够容易地执行到两个或四个通道的升级。
优选地，所述RF天线设备被提供为在第一操作时间将所述RF场应用到所述检查空间以用于共振激励，并且还被提供为在不同于所述第一操作时间的另一操作时间，接收由所述感兴趣对象内的原子核发射的磁共振RF能量。换言之，所述RF天线设备可以被提供为充当RF发送天线以及RF接收天线。这可以允许紧凑设计并且也允许避免在所述RF发送天线与所述RF接收天线之间的交叉耦合。所述RF天线设备的另一功能是生成用于校准局部接收线圈的均匀接收敏感性，所述均匀接收敏感性实现加速的信号接收。所述RF天线设备还能够用在主磁体的低磁场内。此外，所述RF天线设备能够用于不同几何结构，例如，作为体线圈或头线圈。所述RF天线设备还能够被设计为通过使其成为多共振的而操作在两个或多个频率处。这在使用其他去耦方式的情况下更加复杂得多。
根据优选的实施例，所述RF天线设备包括：第一天线环及第二天线环，所述第一天线环及第二天线环在公共旋转轴上被间隔开，从而定义了所述管状体的顶部及底部；屏蔽元件，其被提供在所述RF天线设备的外圆周处；以及天线梯级的第一集合和第二集合，所述第一集合和第二集合两者都被布置为平行于所述屏蔽元件的内侧处的所述RF天线设备的所述纵向方向；其中，所述梯级的所述第一集合在所述梯级的端部中的一个处均电耦合到所述第一天线环，从而定义了第一段，并且所述梯级的所述第二集合在所述梯级的端部中的一个处均电耦合到所述第二天线环，从而定义了第二段，并且两个段的所述梯级在所述梯级的自由端部处均经由耦合元件电耦合到所述屏蔽元件，所述自由端部未耦合到所述天线环中的任意天线环。这一RF天线设备提供了TEM共振器和鸟笼线圈的组合，所述组合在本申请中被称为混合设计。所述RF天线设备的每个段在所述RF天线设备的中心区域中表现地如横向电磁(TEM)线圈，并且在其纵向端部处如鸟笼线圈。如果全部幅度被选择为相同的并且相位对应于所述激励端口的几何位置，则所述磁场的轮廓与常规体线圈的类似。容易地实现了对所述RF天线设备的所述段的去耦，因为由所述几何RF天线设备解决所述去耦。相应地，不需要对所述RF天线设备的调节。所述屏蔽元件被提供为具有管状结构，优选地是圆柱形结构。其在操作频率处是导通的，但通常在所述梯度场的频率处是不导通的。所述屏蔽元件能够在所述纵向方向中延伸超过所述天线环。能够根据所述RF天线设备的设计和尺寸来选择梯级的数量。优选地，梯级的数量是4的倍数，以在90°几何距离中取得对称馈送选项。所述耦合元件能够是导体或任何其他合适类型的耦合元件。所述耦合元件优选地包括电容器、电感器或它们的组合。所述梯级由导电材料制成并且能够是分段的。任选地，电容器、电感器或它们的任何组合被提供在所述梯级的所述段之间。进一步优选地，所述梯级能够包括叠层结构，所述叠层结构具有用于生成电容器的两个或多个导电层。
优选地，所述天线环具有包括多个环部分的结构，所述多个环部分一起形成所述天线环。进一步优选地，每个天线环的所述环部分可以被提供具有在彼此之间的间隙。再进一步优选地，每个环部分连接到至少一个梯级。进一步优选地，所述天线环能够包括叠层结构，所述叠层结构具有用于生成电容器的两个或多个导电层。
额外的电容器能够被置于所述梯级中以提供低通设计，或置于所述天线环中以提供高通设计，或者两者(带通设计)。所述耦合元件也能够具有额外的电容器。
根据所述RF天线设备的优选实施例，连接到所述相对的天线环的所述梯级以相邻的梯级之间的规则的距离被圆周地放置。所述梯级之间的距离取决于所述RF天线设备的尺寸以及所述梯级的数量。所述规则的间隔方便生成均匀的磁场。
根据所述RF天线设备的优选的实施例，梯级的所述第一集合和所述第二集合包括相同数量的梯级，并且所述第一集合和所述第二集合的所述梯级在圆周方向中交替地被布置。因此，每个段具有相同的设计，所述相同的设计方便生成均匀的磁场。
根据所述RF天线设备的优选实施例，所述段被提供有比所述RF天线设备的长度的一半更长的长度，使得两个段的梯级在所述RF天线设备的中心区中交叠。所述长度指的是在所述RF天线设备的纵向方向，即z方向中的延伸。在所述中心区(其指的是所述TEM共振器的区)中的交叠提供了两个段的良好的几何去耦。由于所述交叠，增加了相邻的耦合元件之间的距离并且改进了去耦。当以标准模式驱动时，这一RF天线设备表现的几乎与传统鸟笼线圈相同。
根据所述RF天线设备的优选实施例，对于具有典型的尺寸的RF天线设备而言，所述交叠约为6.4cm。正交鸟笼线圈(QBC)的典型尺寸是：屏蔽直径是68cm，线圈直径是60cm，并且线圈长度是50cm。对于所述RF天线设备的其他尺寸和/或设计，所述交叠能够具有不同值。对于对RF天线设备的每个特定设计，能够通过3D场模拟来评估理想的交叠。备选地，所述RF天线设备能够被提供具有可调节的交叠，使得能够通过测量在所述RF天线设备的所述激励端口之间的所述耦合，来优化所述交叠。
根据所述RF天线设备的优选实施例，所述两个段的所述梯级在所述梯级的自由端部处成对地电耦合到彼此。相应地，所述两个段的所述梯级在公共纵轴中成对地延伸。能够通过将所述梯级电连接来实现所述耦合。所述梯级对能够公共地耦合到所述屏蔽元件，针对每个梯级对，所述屏蔽元件具有一个耦合元件。这一实施例的所述RF天线设备也是混合RF天线设备。
根据所述RF天线设备的优选实施例，提供了梯级的至少一个中间集，所述至少一个中间集被布置为平行于所述屏蔽元件的内侧处的所述RF天线设备的所述纵向方向，从而定义至少一个中间段，所述至少一个中间段定位于所述第一段与所述第二段之间，其中，相邻的段的所述梯级在所述梯级的相邻的端部处成对地电耦合到彼此，并且相邻的段的所述梯级在所述梯级的相邻的端部处经由耦合元件电耦合到所述屏蔽元件。这实现具有在纵向方向中的多个段的鸟笼结构。
根据所述RF天线设备的优选实施例，所述RF天线设备被提供为具有屏蔽元件的横向电磁(TEM)线圈，所述屏蔽元件被提供在所述RF天线设备的外圆周处，其中，所述RF天线设备包括条状部分，所述条状部分被布置为平行于所述屏蔽元件的内侧处的所述RF天线设备的所述纵向方向，其中，所述条状部分在其纵向端部处耦合到所述屏蔽元件，并且每个条状部分利用如上面描述的至少一个耦合元件电耦合到所述屏蔽元件。这一备选的线圈设计提供了用于对所述RF天线设备的分段的另一方法。所述耦合元件通常包括具有电容器的导体。所述电容器被提供具有用于去耦的良好定义的电容。优选地，在一个耦合元件将所述RF天线设备分隔为两个段的情况下，所述耦合元件定位于所述条状部分的中心中。在多于两个的耦合元件将所述RF天线设备分隔为多于两个段的情况下，所述耦合元件能够沿所述条状部分平均间隔开。能够使用导体元件实现在所述条状部分的所述纵向端部处的所述耦合。任选地，所述导体元件包括至少一个电抗，所述至少一个电抗通常是电容器。
根据所述RF天线设备的优选实施例，所述RF天线设备在其纵向方向中被分段为两个段。总体而言，具有在纵向方向中的更高数量的段的RF天线设备也是可能的。例如，对于所述TEM线圈，能够通过增加额外的耦合元件容易地实现分段。然而，增加了所述RF天线设备以及用于操作所述段所需的电气及电子部件的复杂性，使得两个段的数量被证明为有效途径。
根据所述RF天线设备的优选实施例，所述RF天线设备的每个段被提供有两个激励端口。相应地，能够利用两个通道来操作每个段，即，每个段提供普通正交线圈的特征。利用例如所述RF天线设备的两个段的数量，能够实现总计四个通道，使得能够改进所述RF天线设备的有效性和均匀性。
根据所述RF天线设备的又一个优选实施例，所述RF天线设备的每个段被提供有多于两个的激励端口。相应地，例如当所述线圈是退化的时，能够利用多于两个的通道操作每个段。取决于所述RF天线设备的类型及设计，所述激励端口能够被提供在所述RF天线设备的不同部分。相应地，所述激励端口能够被提供在所述天线环、所述梯级、它们的组合或所述条状部分的不同元件处。
在本发明的另一方面中，由一种磁共振(MR)成像系统来实现所述目的，所述磁共振成像系统包括：主磁体，其用于生成静态磁场；磁梯度线圈系统，其用于生成梯度磁场，所述梯度磁场叠加到所述静态磁场；检查空间，其被提供为将感兴趣对象放置于其中；如上面指定的至少一个射频(RF)天线设备，其被提供用于将RF场应用到所述检查空间，以激励所述感兴趣对象的原子核；以及控制单元，其用于控制所述至少一个RF天线设备；其中，所述控制单元个体地连接到所述RF天线设备的每个段。通常经由RF放大器来实现所述连接。所述MR成像(MRI)系统使用如上面描述的天线设备来实现分段的线圈的优点。优选地，所述控制单元个体地连接到每个段的不同元件，即，所述天线环、所述梯级、它们的组合或所述条状部分。
在本发明的又一方面中，通过一种用于将射频(RF)场应用到磁共振(MR)成像系统的检查空间的方法来实现所述目的，所述方法包括以下步骤：提供如上面说明的至少一个射频天线设备；个体地控制所述RF天线设备的每个段中的每个激励端口，以生成磁场；并且公共地控制所述RF天线设备的每个段中的所述激励端口，以在所述检查空间内提供均匀的B1场。所述个体段也在所述RF天线设备的所述纵向方向中实现匀场，使得对所述磁场的生成能够被调整，以提供独立于所述感兴趣对象的均匀磁场。优选地，个体地控制每个段的步骤包括控制所述段的不同激励端口。备选地，激励端口的组能够被公共地控制。
根据所述方法的优选实施例，个体地控制所述RF天线设备的每个段中的每个激励端口以生成磁场的步骤包括调节每个段的所述激励端口的权重，并且公共地控制在所述RF天线设备的每个段中的所述激励端口以提供均匀的B1场的步骤包括根据所述权重调节所述激励。所述权重通常是复数，即幅度及相位被调节。通过调整所述权重，能够在不需要对每个段的个体激励的情况下，执行对均匀磁场的生成。优选地，也控制到所述RF天线设备的整体功率馈送。能够仅通过调节所述权重来执行匀场。优选地，所述整体RF天线设备的所述RF功率也被调节。能够在操作期间动态调节所述权重或者在安装步骤中静态调节所述权重。
在本发明的又一个方面中，通过一种用于升级磁共振(MR)成像系统的软件包来实现所述目的，其中，所述软件包包含用于控制根上面描述的方法所述的MR成像系统的指令。具体而言，所述软件包的指令在所述MR成像系统的控制单元中运行。在特定情况下，可能需要执行对所述MRI系统的额外的调整，例如调整所述放大器以及提供额外的线缆。
附图说明
本发明的这些及其他方面将根据下文描述的实施例变得显而易见并将参考下文描述的实施例得到阐述。然而，这样的实施例并不必表示本发明的完整范围，并且因此参考权利要求书及本文以解释本发明的范围。
在附图中：
图1是包括根据本发明的射频(RF)天线设备的磁共振(MR)成像系统的实施例的部分的示意性图示，
图2是根据第一实施例的RF天线设备的透视图，
图3是示出了沿根据第一实施例的RF天线设备的z轴的B1轮廓的曲线图，
图4是根据第二实施例的RF天线设备的TEM线圈元件的示意性图示，以及
图5是根据第三实施例的RF天线设备的示意性图示。
附图标记列表：
110 磁共振(MR)成像系统
112 磁共振(MR)扫描器
114 主磁体
116 RF检查空间
118 中心轴
120 感兴趣对象
122 磁梯度线圈系统
124 RF屏障
126 MR成像系统控制单元
128 监测单元
130 MR图像重建单元
132 控制线
134 RF发送单元
136 RF开关单元
138 控制线
140 射频(RF)天线设备
142 第一天线环，第一导电回路
144 第二天线环，第二导电回路
146 屏蔽元件
148 梯级的第一集合
150 梯级的第二集合
152 梯级
154 纵向方向，纵轴
156 耦合元件，导体
158电容器
162 第一段
164 第二段
166 TEM线圈元件
168 条状部分
169 导体元件
170 电容器
172 电容器
具体实施方式
图1示出了磁共振(MR)成像系统110的实施例的部分的示意性图示，所述磁共振成像系统包括MR扫描器112。MR成像系统110包括主磁体114，所述主磁体被提供用于生成静态磁场。主磁体114具有中心膛，所述中心膛提供围绕中心轴118的检查空间116，所述检查空间用于要被定位于其内的感兴趣对象120，通常是患者。在备选实施例中，使用不同类型的MR成像系统，所述不同类型的MR成像系统提供静态磁场中的检查区域。此外，MR成像系统110包括磁梯度线圈系统112，所述磁梯度线圈系统被提供用于生成叠加到静态磁场的梯度磁场。磁梯度线圈系统112同中心地布置在主磁体114的膛内，如本领域中已知的。
此外，MR成像系统110包括射频(RF)天线设备140，所述射频天线设备被设计为具有管状体的全身线圈。RF天线设备140被提供用于在用于激励感兴趣对象120的原子核的RF发送阶段期间将RF磁场应用到检查空间116。RF天线设备140还被提供为在RF接收阶段期间从被激励的原子核接收MR信号。在MR成像系统110的操作的状态中，RF发送阶段及RF接收阶段以相继的方式发生。RF天线设备140被同中心地布置在主磁体114的膛内。如本领域中已知的，圆柱形金属RF屏障124被同中心地布置在磁梯度线圈122与RF天线设备140之间。
此外，MR成像系统110包括MR图像重建单元130以及MR成像系统控制单元126，所述MR图像重建单元被提供用于从采集到的MR信号重建MR图像，所述MR成像系统控制单元具有被提供为控制MR扫描器112的功能的监测单元，如本领域中公知的。控制线132被安装在MR成像系统控制单元126与RF发送器单元134之间，所述RF发送器单元被提供为在RF发送阶段期间经由RF开关单元136将MR射频的RF功率馈送到RF天线设备140。RF开关单元136继而也受MR成像系统控制单元126控制，并且另一控制线138被安装在MR成像系统控制单元126与RF开关单元136之间以服务于这一目的。在RF接收阶段期间，在前置放大之后，RF开关单元136将MR信号从RF天线设备140引导到MR图像重建单元130。
图2示出了根据第一实施例的MR成像系统110的RF天线设备140。RF天线设备140包括第一天线环142及第二天线环144，所述第一天线环及第二天线环在公共旋转轴上间隔开，从而定义了RF天线设备140的管状体的顶部及底部。天线环142、144在这一实施例中被提供为导电回路。天线环142、144之间的距离定义了RF天线设备140的长度。屏蔽元件146被提供在RF天线设备140的外圆周处，并且在RF天线设备140的纵向方向中延伸到天线环142、144之外。屏蔽元件146在这一实施例中在操作频率处是导电的，而在由磁梯度线圈系统122生成的梯度场的频率处是不导电的。
梯级152的第一集合148以及第二集合150两者都被布置为平行于在屏蔽元件146的内侧处的RF天线设备140的纵轴方向。第一集合148的梯级152在其端部中的一个处均电耦合到第一天线环142，从而定义了第一段162，并且第二集合150的梯级152在其端部中的一个处均电耦合到第二天线环144，从而定义了第二段164。集148、150两者的梯级152由导电材料制成，并且在其自由端部(其未耦合到天线梯级142、144中的任意)处均经由耦合元件156电耦合到屏蔽元件146，所述耦合元件在这一实施例中是导体。针对3T拉莫尔频率的电容器158被置于梯级152中，提供低通设计。梯级152的第一集合148以及第二集合150均包括若干十六梯级152。第一集合148以及第二集合150的梯级152利用在相邻的梯级之间的规则地的距离被圆周地移位，并且沿圆周方向被交替地布置。
段162、164被提供为具有比RF天线设备140的长度的一半更长的长度，使得段162、164两者的梯级152在RF天线设备140的中心区中交叠。这一实施例的RF天线设备140具有大约68cm的屏障直径、大约60cm的线圈直径以及大约50cm的线圈长度。交叠约为6.4cm。
RF天线设备140在其纵轴154(也被称为z轴)中被分段为两个段162、164。RF天线设备140具有混合设计，其中，RF天线设备140的每个段162、164在RF天线设备140的中心区域中与横向电磁(TEM)线圈的特征相组合，并且在其纵向端部与鸟笼线圈的特征相组合。RF天线设备140的每个段162、164被提供为具有两个激励端口，所述激励端口未被图示在附图中。相应地，利用两个通道操作每个段162、164，即，每个段162、164提供普通正交线圈的特征。利用例如两个段162、164的数量，每个具有两个激励端口，提供了总计四个通道。在这一实施例中，单个放大器以及功率分配器，其未被图示在图中，用于对RF天线设备140进行馈送。功率分配器通过控制单元126可调节地利用用户定义的相位自由地将功率分离到RF天线设备140的两个段162、164的四个激励端口。放大器和功率分配器连接到控制单元126。在备选实施例中，独立的放大器用于对RF天线设备140的每个段162、164进行馈送。
现在将描述用于操作MRT系统110的方法，以及用于将RF场应用到检查空间116的RF天线设备140。RF天线设备140的每个段162、164由控制单元126个体地控制，以生成磁场。由于对段162、164的个体控制，对RF天线设备140中的磁场的公共控制被执行以在检查空间116内提供均匀B1场。通过评估并且调节针对每个段中的每个激励端口的激励的权重，来执行对段162的个体控制。所述权重是复值，其定义针对激励端口的幅度和相位，即，所述权重指示如何在幅度和相位中将功率分离到激励端口。通过控制功率放大器来适配B1场的绝对水平。通过调整权重来执行匀场。相应地，能够直接解决感兴趣对象120的在RF天线设备140的纵向方向154中的不均匀性。
图3示出了RF天线设备140的磁B1场。如能够看到的，两个段162、164均生成B1磁场，所述B1磁场从z方向154的轴的中心轻微移动。组合的B1磁场，其在图3中被示为与个体段162、164的激励的形状相比减小到1/2，在z轴的中心处具有其最大值。相应的，B1磁场的轮廓比常规体线圈的小。
在第二实施例中，RF天线设备140是横向电磁(TEM)线圈。除线圈的不同设计之外，使用第二实施例的RF天线设备140的MRI系统110与第一实施例的相同。RF天线设备140及MR系统110的操作也类似于第一实施例的这些的操作。
图4示出了RF天线设备140的TEM线圈元件166。屏蔽元件146被提供在RF天线设备140的外圆周处，所述外圆周定义了RF天线设备140的管状体。屏蔽元件146在这一实施例中在操作频率处是导电的，而在由磁梯度线圈系统122生成的梯度场的频率处是不导电的。TEM线圈元件166包括条状部分168，所述条状部分被布置为在屏蔽元件146的内侧平行于RF天线设备140的纵向方向154。条状部分168在其纵向端部处经由导体元件169耦合到屏蔽元件146。条状部分168由导电材料制成，并且电容器170被提供在条状部分168内。TEM线圈元件166在这一实施例中被提供有耦合元件156，所述耦合元件将条状部分168电耦合到屏蔽元件146。耦合元件156定位于导体元件169之间的中心中。耦合元件156是导电的并且包括电容器172。相应地，耦合元件156将TEM线圈元件166及整个RF天线设备140分段为两个去耦的段162、164。在不同实施例中，能够使用另一类型的耦合元件156。
图5示出了根据第三实施例的RF天线设备140。第三实施例的RF天线设备140也是类似于第一实施例的RF天线设备140的混合RF天线设备140。因此，仅描述根据第三实施例RF天线设备140与根据第一实施例的RF天线设备140之间的差异。
根据第三实施例的RF天线设备140包括第一天线环142及第二天线环144，所述第一天线环及第二天线环被提供为在RF天线设备140的相对端面处的导电回路。屏蔽元件146被提供在RF天线设备140的外圆周处。图5示出了RF天线设备140的展开的视图。
梯级152的第一集合148和第二集合150两者都被布置为平行于在屏蔽元件146的内侧处的RF天线设备140的纵向方向154。第一集合148的梯级在其端部中的一个处均电耦合到第一天线环142，从而定义了第一段162，并且第二集合150的梯级152在其端部中的一个处均电耦合到第二天线环144，从而定义了第二段164。集合148、150两者的梯级152由导电材料制成并且包括电容器，其中，梯级在其另一自由端部处彼此成对地电耦合。此外，集148、150两者的梯级152在这些自由端部处经由耦合元件156电耦合到屏蔽元件146，所述耦合元件在这一实施例中是导体。电容器158被置于梯级152中提供低通设计。相应地，第一集合148及第二集合150的梯级152在公共纵轴上成对地被布置。
RF天线设备140在其纵向方向154中被分段为两个段162、164，所述两个段是去耦的。段162、164具有RF天线设备140的长度的一半。
尽管已经在附图和前文描述中详细图示并描述了本发明，但是这样的图示和描述应被视为说明性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求书，在实践要求保护的本发明时，能够理解和实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求书中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (13)

1.一种用于将射频(RF)场应用到磁共振(MR)成像系统(110)的检查空间(116)的射频天线设备(140)，其中，
所述RF天线设备(140)被提供为具有管状体，
所述RF天线设备(140)在其纵向方向(154)中是分段的，并且
每个段(162、164)被提供有至少一个激励端口。
2.根据权利要求1所述的RF天线设备(140)，其中，
所述RF天线设备(140)包括：
第一天线环(142)和第二天线环(144)，所述第一天线环和第二天线环在公共旋转轴上被间隔开，定义所述管状体的顶部和底部，
屏蔽元件(146)，其被提供在所述RF天线设备(140)的外圆周处，以及
梯级(152)的第一集合(148)和第二集合(150)，所述第一集合和所述第二集合两者都被布置为在所述屏蔽元件(146)的内侧平行于所述RF天线设备(140)的纵向方向(154)，
其中，
所述梯级(152)的所述第一集合(148)在所述梯级的端部中的一个处均电耦合到所述第一天线环(142)，从而定义了第一段(162)，并且所述梯级(152)的所述第二集合(150)在所述梯级的端部中的一个处均电耦合到所述第二天线环(144)，从而定义了第二段(164)，并且
两个段(162、164)的所述梯级(152)在所述梯级的自由端部处均经由耦合元件(156)电耦合到所述屏蔽元件(146)，所述自由端部未耦合到所述天线环(142、144)中的任意天线环。
3.根据前述权利要求2所述的RF天线设备(140)，其中，
梯级(152)的所述第一集合(148)与所述第二集合(150)包括相同数量的梯级(152)，并且
所述第一集合(148)与所述第二集合(150)的所述梯级(152)在圆周方向中交替地被布置。
4.根据前述权利要求2或3中的任一项所述的RF天线设备(140)，其中，
所述段(162、164)被提供有比所述RF天线设备(140)的长度的一半更长的长度，使得两个段(162、164)的所述梯级(152)在所述RF天线设备(140)的中心区交叠。
5.根据权利要求4所述的RF天线设备(140)，其中，
对于具有典型的尺寸的RF天线设备(140)而言，所述交叠约为6.4cm。
6.根据权利要求2所述的RF天线设备(140)，其中，
所述两个段(162、164)的所述梯级(152)在所述梯级的自由端部处成对地电耦合到彼此。
7.根据权利要求2所述的RF天线设备(140)，其中，
提供梯级(152)的至少一个中间集合，所述至少一个中间集合被布置为在所述屏蔽元件(146)的内侧平行于所述RF天线设备(140)的所述纵向方向(154)，从而定义至少一个中间段，所述至少一个中间段定位于所述第一段(162)与所述第二段(164)之间，
其中，
相邻的段(162、164)的所述梯级在所述梯级的相邻的端部处成对地电耦合到彼此，并且
相邻的段(162、164)的所述梯级(152)在所述梯级的相邻的端部处经由耦合元件(156)电耦合到所述屏蔽元件(146)。
8.根据权利要求1所述的RF天线设备(140)，其中，
所述RF天线设备(140)被提供为具有屏蔽元件(146)的横向电磁(TEM)线圈(166)，所述屏蔽元件被提供在所述RF天线设备(140)的外圆周处，其中，
所述RF天线设备(140)包括条状部分(168)，所述条状部分被布置为在所述屏蔽元件(146)的内侧平行于所述RF天线设备(140)的所述纵向方向(154)，其中，所述条状部分(168)在其纵向端部处耦合到所述屏蔽元件(146)，并且
每个条状部分(168)利用至少一个耦合元件(156)电耦合到所述屏蔽元件(146)。
9.根据任意前述权利要求所述的RF天线设备(140)，其中，
所述RF天线设备(140)在其纵向方向(154)被分段为两个段(162、164)。
10.一种磁共振(MR)成像系统(110)，包括：
主磁体(114)，其用于生成静态磁场，
磁梯度线圈系统(122)，其用于生成叠加到所述静态磁场的梯度磁场，
检查空间(116)，其被提供为将感兴趣对象(120)放置于其中，
如权利要求1至9中的任一项所述的至少一个射频(RF)天线设备(140)，其被提供用于将RF场应用到所述检查空间(116)以激励所述感兴趣对象(120)的原子核，以及
控制单元(126)，其用于控制所述至少一个RF天线设备(140)，其中，所述控制单元(126)个体地连接到所述RF天线设备(140)的每个段(162、164)。
11.一种用于将射频(RF)场应用到磁共振(MR)成像系统(110)的检查空间(116)的方法，包括以下步骤：
提供如权利要求1至9中的任一项所述的至少一个射频天线设备(140)，
个体地控制所述RF天线设备(140)的每个段(162、164)中的每个激励端口，以生成磁场，并且
公共地控制所述RF天线设备(140)的每个段(162、164)中的所述激励端口，以在所述检查空间(116)内提供均匀的B1场。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，
个体地控制所述RF天线设备(140)的每个段(162、164)中的每个激励端口以生成磁场的所述步骤包括调节每个段(162、164)的所述激励端口的权重，并且
公共地控制所述RF天线设备(140)的每个段(162、164)中的所述激励端口以提供均匀的B1场的所述步骤包括根据所述权重来调节所述激励。
13.一种用于升级磁共振(MR)成像系统(110)的软件包，其中，所述软件包包含用于控制根据方法权利要求11或12中的任一项所述的MR成像系统(110)的指令。
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