CN105393131B - 用于mri的基于叠层设计的射频线圈单元 - Google Patents
用于mri的基于叠层设计的射频线圈单元 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105393131B CN105393131B CN201480040707.3A CN201480040707A CN105393131B CN 105393131 B CN105393131 B CN 105393131B CN 201480040707 A CN201480040707 A CN 201480040707A CN 105393131 B CN105393131 B CN 105393131B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- radio
- capacitor element
- capacitor
- frequency coil
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000013461 design Methods 0.000 title description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 175
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 64
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 4
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 19
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 125000003367 polycyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
- G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
- G01R33/341—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR comprising surface coils
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
- G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
- G01R33/34007—Manufacture of RF coils, e.g. using printed circuit board technology; additional hardware for providing mechanical support to the RF coil assembly or to part thereof, e.g. a support for moving the coil assembly relative to the remainder of the MR system
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
- G01R33/36—Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
- G01R33/3628—Tuning/matching of the transmit/receive coil
- G01R33/3635—Multi-frequency operation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
一种用于在磁共振成像系统中使用的射频线圈单元(10)，所述射频线圈单元(10)包括：‑至少一个电绝缘衬底(18)；‑至少一个射频线圈元件(12)，其被设置在所述电绝缘衬底(18)的第一侧(22)；‑第一电容器元件(26)，其被设置在所述电绝缘衬底(18)的所述第一侧(22)并且被通电连接到所述至少一个射频线圈元件(12)；‑第二电容器元件(28)，其被设置在所述电绝缘衬底(18)的第二侧(24)，所述第二侧(24)与所述第一侧(22)相反；其中，所述第一电容器元件(26)与所述第二电容器元件(28)在垂直于所述电绝缘衬底(18)的表面的方向(20)上至少部分地交叠；并且其中，所述至少一个射频线圈元件(12)、所述第一电容器元件(26)和所述第二电容器元件(28)是具有符合拉莫尔频率的共振频率的射频共振电路的部分，所述拉莫尔频率是由所述磁共振成像系统的磁场强度和所研究的核素的种类确定的。在所述衬底的所述第二侧的所述电容器结构具有集成共振回路结构，其共振性质指示由交叠的电容器元件形成的电容值。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于磁共振成像系统中的射频线圈。
背景技术
在磁共振成像领域中，已知采用射频线圈用于向受测试的核素发射射频能量用于对核素的共振激励并且用于接收由核素在激励之后生成的射频能量。所发射和接收的射频能量具有符合拉莫尔频率的频率，拉莫尔频率在本领域已知是由磁共振成像系统的局部磁场强度和被研究的核素的种类决定的。出于发射和接收的目的，射频线圈包括具有基本上被调谐到拉莫尔频率的电容器与电感器的组合的共振电路。
为了改善信噪比，在本领域已知利用能够被定位到感兴趣区域近端的局部射频线圈。
出于这些目的，合乎期望的是拥有易于制作的紧凑设计的射频线圈。
美国专利申请US2008/0143333公开了一种针对MR应用的阵列天线。已知的阵列天线具有多个导体回路的回路段，它们被电容地耦合为电路板的导体迹线。
发明内容
因此，本发明的目标是提供一种用于磁共振成像系统中的节约空间且易于制作的射频线圈单元，并且在该射频线圈单元中集成有共振回路。该目标通过如独立权利要求1中所限定的本发明的射频线圈单元得以实现。
所述射频线圈单元包括：至少一个电绝缘衬底；至少一个射频线圈元件，其被形成为被设置在所述电绝缘衬底的第一侧的导电图案，并且被配置为充当所述射频线圈单元的电感元件。
所述射频线圈单元还包括第一电容器元件，所述第一电容器元件被形成为在所述电绝缘衬底的所述第一侧的导电图案并且被通电连接到所述至少一个射频线圈元件。此外，所述射频线圈单元包括第二电容器元件，所述第二电容器元件被形成为被设置在所述电绝缘衬底的第二侧的导电图案，所述第二侧与所述第一侧相反，其中，所述第一电容器元件与所述第二电容器元件在垂直于所述电绝缘衬底的表面的方向上至少部分地交叠。
所述至少一个射频线圈元件、所述第一电容器元件和所述第二电容器元件为具有符合拉莫尔频率的共振频率的射频共振电路的部分，所述拉莫尔频率是由所述磁共振成像系统的磁场强度和被研究的核素的种类确定的。
本申请中使用的词语“射频”应当尤其被理解为在1MHz与1GHz之间的电磁波谱范围。通过举例的方式，针对频繁被研究的质子(1H)的拉莫尔频率在1T的局部磁场强度时约为42.6MHz。
以此方式，电容器元件能够容易地被连接到被设计为电绝缘衬底上的导电图案的所述射频线圈元件，以便提供被调谐到所述拉莫尔频率的射频共振电路。尤其地，经由用于连接的孔，能够在所述射频线圈单元的组件中省略被设置在所述至少一个电绝缘衬底的相反侧的导电图案。通过这样，能够提供用于磁共振成像系统中的节约空间且易于制作的射频线圈单元，这是由于至少能够减少——如现有技术中需要的——在射频线圈元件与集总电容器之间的电气连接的数目。
如本领域技术人员清楚的，所述射频线圈单元也可以包括用于将来自外部设备的射频功率提供到所述射频单元的输入端子，以及用于从所述射频线圈单元提取射频信号到外部环境以供评价的输出端子。
在一个实施例中，所述至少一个电绝缘衬底可以被成形为平面板。在另一实施例中，其可以被成形为具有平行、弯曲表面的板，其中，曲率半径被适配到感兴趣对象的外部形状。所述电绝缘衬底可以由塑料材料制成，该塑料材料可以通过被嵌入塑料材料的纤维得以增强。
在优选的实施例中，所述射频线圈元件、所述第一电容器元件、所述第二电容器元件，以及所述至少一个电绝缘衬底为叠层的。本申请中使用的词语“叠层的”应当尤其被理解为通过热、压力、焊接或粘合剂被永久性地组装。以此方式，能够提供这样的射频线圈单元，其对由在磁共振成像过程之前(例如在感兴趣对象处)布置所述射频线圈单元期间的操作造成的所述射频线圈元件、所述第一电容器元件、所述第二电容器元件与所述至少一个电绝缘衬底的相对位置的改变稳健且不敏感。
在另一优选的实施例中，所述射频单元包括印刷电路板，其中，所述至少一个电绝缘衬底由所述印刷电路板的非导电衬底形成，并且其中，所述至少一个射频线圈元件被形成为第一导电图案并且所述第一电容器元件被形成为第二导电图案，所述第一导电图案和第二导电图案被叠层到所述非导电衬底的第一侧，并且其中，所述第二电容器元件被形成为被叠层到所述非导电衬底的与所述第一侧相反的第二侧的第三导电图案。
通过这样，能够从可容易获得的材料制作所述射频线圈单元，这允许尤其容易的制作。所述印刷电路板的所述非导电衬底优选地可以包括固化酚醛树脂或固化环氧树脂，它们中的每种都可以通过纸和/或玻璃纤维来增强。
在又另一实施例中，所述射频线圈单元还包括第三电容器元件和第四电容器元件，其中，所述第三电容器元件被形成为被设置在所述电绝缘衬底的所述第二侧的导电图案，并且通过所述导电图案被通电连接到所述第二电容器元件，并且其中，所述第四电容器元件被形成为被设置在所述电绝缘衬底的所述第一侧的导电图案，并且其中，所述第三电容器元件和所述第四电容器元件被配置为充当所述射频共振电路的部分。
通过这样，两个电容器元件能够容易地以对称的方式被连接到所述射频线圈元件，这在关于电流密度的要求方面可以是有利的。
优选地，所述第三电容器元件和所述第四电容器元件在垂直于所述电绝缘衬底的表面的所述方向上至少部分地交叠，以实现所述第二电容器的宽范围的电容值，为所述共振电路提供大的设计自由度。
在再另一实施例中，所述第二电容器元件包括至少两个相互绝缘的第二电容器元件部分，并且所述第三电容器元件包括至少两个相互绝缘的第三电容器元件部分。另外，所述通电连接包括至少两个导电图案，并且所述至少两个导电图案中的每一个使所述两个相互绝缘的第二电容器元件部分中的一个与两个相互绝缘的第三电容器部分中的一个通电连接，其中，所述至少两个导电图案被设置为间隔关系。由所述第二电容器元件部分、所述第三电容器元件部分与所述桥图案形成的所述结构形成集成共振回路。值得注意的是，所述第二电容器元件部分与所述第三电容器元件部分被间隔开，从而在它们之间留有狭缝。所述桥图案沿所述狭缝延伸并且形成在各自的第二电容器元件部分与第三电容器元件部分之间的通电连接。因此，形成被集成在所述层结构(叠层或印刷电路板)中的共振回路。该集成共振回路的共振性质(例如频率、衰减和阻抗)指示所述交叠的电容器元件的局部电容值。
这种并入所述集成共振回路的设计能够实现合适的测试模式，其适用于独立于所述共振电路在操作模式中的正常功能的所述电容器元件，并且指示所述电容器元件的电容值。
在合适的实施例中，射频测试电流可以通过所述第一电容器元件、所述第二电容器元件部分、所述至少两个导电图案中的第一个、所述第三电容器元件部分、所述第四电容器元件、以及通过所述至少两个导电图案中的第二个来施加和驱动。所述电容器元件和所述至少一个射频线圈元件形成可通过所述射频测试电流激励的第二射频共振电路。对所述第二射频共振电路确定的共振频率取决于所述电容器元件的电容值，并且因此能够被用于确定独立于所述射频线圈单元的正常功能的电容值。所述射频测试电流可以通过使用开环控制电路并利用所述第二射频共振电路的阻抗的改变，或者通过使用闭环控制电路来施加，其中，所述控制电路的控制信号是对所述第二射频共振电路的阻抗的度量。一般而言，本领域技术人员看来合适的其他类型的控制电路或控制电路的组合也适用。
所述至少两个电容器元件的所述部分优选地能够被电学地串联布置，使得相互作用以比考虑中的拉莫尔频率高得多的频率发生，并且因此能够避免任何射频干扰。
在另一优选的实施例中，所述射频线圈单元还包括具有感测线圈区的感测线圈，其中，在垂直于所述电绝缘衬底的所述表面的所述方向上，所述感测线圈区至少部分地与在所述第二电容器元件与所述第三电容器元件之间的所述通电连接的所述至少还两个导电图案之间的区域交叠，并且其中，所述感测线圈可连接到射频发射器并且被配置为将来自所述射频发射器的射频功率的磁场分量耦合到在所述通电连接的所述至少两个导电图案之间的所述区域。
以此方式，能够容易地利用法拉第感应定律，通过电感耦合来施加所述射频测试电流，无需被连接到所述电容器元件的额外的电气布线。作为另一个有益效果，省略额外的布线避免了可能的电磁干扰。
在再另一实施例中，所述射频线圈单元还包括至少一个短路元件，其中，所述至少两个导电图案通过所述至少一个短路元件被通电连接。优选地，所述至少一个短路元件被形成为被设置在所述电绝缘衬底的所述第二侧的导电图案。最优选的，所述至少一个短路元件被布置在所述至少两个导电图案的中部区域。本申请中使用的词语“所述导电图案的中部区域”应当具体被理解为所述导电图案中包括所述导电图案在延伸方向上的总长度的一半的区域，其中，所述中部区域的端部与所述导电图案的端部等间距。
所公开的射频线圈单元的优点有，之前(即不应用短路元件时的)在所述两个导电图案中独立流动的两个电流，通过所述短路元件被耦合，其作用是均衡电流并降低电流密度额定要求。另外，所述至少一个短路元件提供至少另一路径供电射频电流流动，由此能够激励所述第二共振电路的至少另一独立的振荡模式。在该电路布图中，在所述第二电容器元件部分之间与在所述第三电容器元件部分之间的所述狭缝与所述短路元件相交，有效地形成被所述短路元件分开的两个狭缝。该布置支持蝴蝶状图案以及环状图案，以供电流在集成多环路结构中流动。这些各自的图案以不同方式探查所涉及的电容器。
在另一优选的实施例中，所述射频线圈单元还包括至少一个集总参数调谐电容器，所述至少一个集总参数调谐电容器被通电连接到被设置在所述电绝缘衬底的所述第一侧的两个导电图案，并且被配置用于调谐所述射频共振电路的共振频率。通过这样，能够容易地实现所述射频共振电路的共振频率到所述拉莫尔频率的总体调谐。
附图说明
本发明的这些及其他方面将从后文描述的实施例变得明显，并将参考这些实施例得以阐明。然而，这样的实施例并不必须表示本发明的完整范围，并且因此参考权利要求和本文用于解释本发明的范围。
在附图中：
图1示意性地图示了根据本发明的射频线圈单元的实施例，
图2以俯视图(上半部分)和侧视图(下半部分)示出按照图1的射频线圈单元的细节，
图3图示按照图2的射频线圈单元中的射频电流在给定时刻在操作模式中的路径，
图4以俯视图(上半部分)和侧视图(下半部分)图示根据本发明的射频线圈单元的另一实施例的细节，
图5图示根据本发明的射频线圈单元的又另一实施例的细节，
图6以俯视图(上半部分)和侧视图(下半部分)图示根据本发明的射频线圈单元的再另一实施例的细节，
图7描绘按照图6的射频线圈单元中的射频测试电流的可能路径，
图8为按照图4和图5的射频线圈单元对测试电流的频率响应，
图9为按照图6和图7的射频线圈单元对测试电流的频率响应，以及
图10为在增加了集总参数调谐电容器之后，按照图6和图7的射频线圈单元对测试电流的频率响应。
附图标记表：
110、210、310、410 射频线圈单元
112、212、312、412 射频线圈元件
114、214、314、414 第一端
116、216、316、416 第二端
118、418 电绝缘衬底
120、420 方向
122、422 第一侧
124、424 第二侧
126、226、326、426 第一电容器元件
128、228、328、428 第二电容器元件
130、230、330、430 第三电容器元件
132、232、332、432 第四电容器元件
2341、2342、3341、3342、4341、4342 第二电容器元件部分
2361、2362、3361、3362、4361、4362 第三电容器元件部分
2381、2382、3381、3382、4381、4382 导电桥图案
340 感测线圈
342 感测线圈区
244、344、444 槽
446 短路元件
48 射频发射器单元
50 发射/接收切换单元
52 信号处理单元
454 集总电容器
具体实施方式
在下文中，公开了根据本发明的射频线圈单元的几个实施例。个体实施例是参考特定附图来描述的，并且通过特定实施例的前缀编号来识别。功能在全部实施例中都相同或基本上相同的特征通过由其涉及的实施例的前缀编号继之以该特征的编号构成的附图标记来识别。如果实施例的特征未在对应的附图描绘中得到描述，或者在附图描绘中提到的附图标记未被示于该附图自身中，则应当参考对前面的实施例的描述。
图1示意性地示出了用于磁共振成像系统中的射频线圈单元110的第一实施例。射频线圈单元110被设计为局部射频线圈，其被提供用于在磁共振成像系统的射频发射期期间施加射频磁场以激励感兴趣对象内的核素。射频线圈单元110也被提供为在射频接收期期间从所激励的核素接收磁共振信号。为此，磁共振成像系统包括射频发射器单元48，以及连接磁共振成像系统的射频线圈单元110与信号处理单元52的发射/接收切换单元50。在射频发射期期间，发射/接收切换单元50被配置为将射频发射器单元48连接到频率线圈单元110，并且断开信号处理单元52。在射频接收期期间，发射/接收切换单元50被配置为连接射频线圈单元110与信号处理单元52，并且断开射频发射器单元48。在磁共振成像系统的操作状态中，射频发射期与射频接收期以相继的方式发生。这些在本领域都是周知的。
总体上，如对本领域技术人员将变得显而易见的，本发明也适用于磁共振成像系统中使用的其他射频线圈单元。
射频线圈单元110包括由纤维增强环氧树脂制成的板形电绝缘衬底118。电绝缘衬底118的每一侧122、124的表面起初已被覆盖有薄铜片，并且电绝缘衬底118、电绝缘衬底118的第一侧122上的铜片以及电绝缘衬底118的第二侧124上的铜片的集合已被叠层。被用于制作射频线圈单元110的材料是可商业上获得的，并且被称作FR-4(双侧)覆铜叠层板。
以此方式，电绝缘衬底118由印刷电路板的非导电衬底形成。在射频线圈单元110的制作过程中，被叠层到非导电衬底110的两个表面的铜层已被部分刻蚀，以创建用于各种目的的导电图案，如将在下文中描述的。
被设置在电绝缘衬底118的第一侧122的射频线圈元件112被形成为第一导电图案。射频线圈元件112被配置为充当射频线圈单元110的射频共振电路的电感元件。在图2的上半部分，部分地示出了形成射频线圈元件112的环状铜片条带图案的第一端114和第二端116。
在图2的左边所示的被通电连接到射频线圈元件112的第一端114的是第一电容器元件126，其被形成为被设置在电绝缘衬底118的第一侧122的第二导电图案。
被形成为第三导电图案的第二电容器元件128被设置在电绝缘衬底118的与第一侧122相反的第二侧124。第二电容器元件128被定位为使得第一电容器元件126与第二电容器元件128在垂直于电绝缘衬底118的表面的方向120上部分交叠。
射频线圈单元110还包括第三电容器元件130和第四电容器元件132。第三电容器元件130被形成为被设置在电绝缘衬底118的第二侧124的第四导电图案。第三电容器元件130通过导电桥图案138被通电连接到第二电容器元件128。第四电容器元件132被形成为被设置在电绝缘衬底118的第一侧122的第五导电图案。第四电容器元件132被定位为使得第四电容器元件132与第三电容器元件134在垂直于电绝缘衬底118的表面的方向120上部分交叠。
射频线圈元件110、第一电容器元件126、第二电容器元件128、第三电容器元件130以及第四电容器元件132被配置为充当射频共振电路的部分，该射频共振电路具有接近在128MHz的拉莫尔频率±2％的范围内的共振频率，该128MHz的拉莫尔频率是由3T的磁共振成像系统的磁场强度以及被研究的核素的种类(其在该实施例中为质子(氢核素1H))来确定的。在射频线圈单元110的操作状态中，射频电流在给定时刻在从射频线圈元件112的第一端114通过第一电容器元件126(图3)、第二电容器元件128、导电桥图案138、第三电容器元件130、第四电容器元件132以及射频线圈元件112的第二端116的方向上流动，这表明，射频线圈元件112与电容器元件126、128、130、132被电学地串联连接。
对射频线圈单元的以下备选的或另外的详尽实施例的描述被限制到相对于按照图1至图3的射频线圈单元110的实施例的差异。
在图4中示意性地示出射频线圈单元210的另一实施例的细节。在其中，第二电容器元件228包括两个相互绝缘的第二电容器元件部分2341、2342。第三电容器元件230包括两个相互绝缘的第三电容器元件部分2361、2362。第二电容器元件228与第三电容器元件230之间的通电连接包括两个导电桥图案2381、2382。两个导电图案2381、2382中的每个使两个相互绝缘的第二电容器元件部分2341、2342中的一个与两个相互绝缘的第三电容器元件部分2361、2362中的一个通电连接。两个导电桥图案2381、2382被平行对齐并且以间隔的关系被设置，使得由第一电容器元件226、第三电容器元件230以及两个导电桥图案2381、2382的边缘形成槽244。
尽管未详细示出，但对本领域技术人员而言显而易见的是，在射频线圈单元220的操作模式中，射频电流在给定时刻在从射频线圈元件212的第一端214通过第一电容器元件226的方向上流动，在第一电容器226中，射频电流被分裂为继续到两个第二电容器元件部分2341、2342。射频电流然后以两个独立的部分电流沿两个导电桥图案2381、2382流动到两个相互绝缘的第三电容器元件部分2361、2362，在这里其在第四电容器元件232中重新结合，并沿射频线圈元件212的第二端216继续。以此方式，第一电容器元件226和第二电容器元件部分2341、2342被电气串联连接到射频线圈元件，其中，两个第二电容器元件部分2341、2342电气并联连接。以类似的方式，第三电容器元件部分2361、2362和第四电容器元件232被电气串联连接到射频线圈元件212，其中，两个第三电容器元件部分2361、2362电气并联连接。
图5图示射频线圈单元310的又另一实施例的细节。在该实施例中，射频线圈单元310与按照图4中的一个的实施例相比还包括具有感测线圈区342的感测线圈340，其中，在垂直于电绝缘衬底的表面的方向上，感测线圈区342部分地与在通电连接在第二电容器元件328与第三电容器元件330之间的两个导电桥3381、3382图案之间的区域交叠。感测线圈340可连接到射频发射器(未示出)并且被配置为将来自射频发射器的射频功率的磁场分量耦合到在通电连接的至少两个导电桥图案3381、3382之间的区域。这通过由在垂直于电绝缘衬底的方向上部分交叠的铜片形成的槽344得以便利地实现，使得来自射频发射器的射频功率的磁场分量能够经由槽穿透电绝缘衬底。
根据法拉第感应定律，来自射频发射器的射频功率的磁场分量感生测试电流，感生测试电流在给定时刻被驱动通过第一电容器元件326、第二电容器元件部分3341、3342中的第一个3341、两个导电桥图案3381、3382中的第一个3381、第三电容器元件部分3361、3362中的第一个3361、第四电容器元件332、第三电容器元件部分中的第二个，通过两个导电图案中的第二个、第二电容器元件部分3341、3342中的第二个3342，并回到第一电容器元件326。电容器元件326、3341、3342、3361、3362、332和射频线圈元件312形成可由射频测试电流激励的第二射频共振电路。对第二射频共振电路确定的共振频率取决于电容器元件326、3341、3342、3361、3362、332的电容值，并且因此能够被用于确定它们的电容值，不依赖射频线圈单元310在操作模式中的正常功能。由于第一电容器元件326，第二电容器元件的两个部分3341、3342，第三电容器元件的两个部分3361、3362，以及第四电容器元件332全部关于射频测试电流串联连接，因此第二射频工作电路的共振频率要比射频线圈单元310在操作模式中的共振频率高得多。因此，当在射频线圈单元310的正常操作期间施加射频测试电流时，不必预期射频干扰。
感测线圈340包括输入/输出引线(为了清楚的原因未在图5中示出)，用于连接到射频发射器，并且用于传输指示第二射频共振电路对射频测试电流的响应(尤其指示射频功率、阻抗和/或电压降)的任何信号。以此方式，这些信号能够被传递到射频线圈单元310外部，并通过本领域已知的任意合适的设备(包括滤波器、放大器、FFT设备、它们的组合、或者本领域技术人员看来合适的其他设备)被评价。
通过施加包括合适频带的频率的射频测试电流，或者备选地通过以摆动模式连续施加包括不同射频的射频测试电流((扫掠))，能够获得第二工作电路对射频测试电流的响应。
图8为以所描述的方式确定的第二工作电路的频率响应，其图示在为约383MHz的频率处的共振。
图6图示射频线圈单元410的又另一实施例的细节。在该实施例中，射频线圈单元410还包括短路元件446，其由被设置在电绝缘衬底418的第二侧424的额外的导电图案形成。额外的导电图案通电连接被布置在两个相互绝缘的第二电容器元件部分4341、4342与两个相互绝缘的第三电容器元件部分4361、4362之间的两个导电桥图案4381、4382，如在按照图4和图5的实施例的标号中所描述的。额外的导电图案被布置在两个导电桥图案4381、4382的中部区域中。
如在图7中指示的，短路元件446允许通过施加射频测试电流，激励与按照图4和图5的实施例中描述的不同的本征模。该本征模的特征为两个部分射频电流的同时流动。
两个部分射频电流中的一个在给定时刻的路径从短路元件446流动到两个导电桥图案4381、4382中的第一个4381、两个第二电容器元件部分4341、4342中的第一个4341，到第一电容器元件426、两个第二电容器元件部分4341、4342中的第二个4342、两个导电桥图案4381、4382中的第二个4382，并回到短路元件446。
两个部分射频电流中的另一个在给定时刻的路径从短路元件446流动到两个导电桥图案4381、4382中的第一个4381、两个第三电容器元件部分4361、4362中的第一个4361，到第四电容器元件432、两个第三电容器元件部分4361、4362中的第二个4362、两个导电桥图案4381、4382中的第二个4382，并且回到短路元件446。
额外的本征模频率在图9中所示的频率响应中清楚地可见为在为约288MHz的频率处的另一共振。
如图6和图7中所示，射频线圈单元410还包括集总参数调谐电容器454，其一端被通电连接到第一电容器元件426，并且其另一端被通电连接到第四电容器元件432，两个电容器元件426、432被形成为被设置在并且被叠层到电绝缘衬底418的第一侧422的导电图案。集总参数调谐电容器454被配置用于调谐射频线圈单元410的射频共振电路的共振频率。
图10表示频率响应，示出集总参数调谐电容器454对第二射频共振电路的本征模频率的作用。由于对称的原因，第二本征模的共振频率保持不变，而第一本征模的共振频率被下调约50MHz。
尽管已在附图和前文的描述中详细图示和描述了本发明，但要将张的图示和描述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。本领域技术人员在实践要求保护的发明时，从研究附图、公开内容和权利要求，能够理解并实现对所公开实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”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。权利要求中的任何附图标记均不应当被解释为对范围的限制。
Claims (6)
1.一种用于在磁共振成像系统中使用的射频线圈单元，所述射频线圈单元包括：
-至少一个电绝缘衬底；
-至少一个射频线圈元件，其被形成为被设置在所述电绝缘衬底的第一侧的导电图案，并且被配置为充当所述射频线圈单元的电感元件；
-第一电容器元件，其被形成为被设置在所述电绝缘衬底的所述第一侧的导电图案，并且被通电连接到所述至少一个射频线圈元件；
-第二电容器元件，其被形成为被设置在所述电绝缘衬底的第二侧的导电图案，所述第二侧与所述第一侧相反；其中，
所述第一电容器元件与所述第二电容器元件在垂直于所述电绝缘衬底的表面的方向上至少部分地交叠；
还包括第三电容器元件和第四电容器元件，其中，所述第三电容器元件被形成为被设置在所述电绝缘衬底的所述第二侧的导电图案，并且通过导电桥图案被通电连接到所述第二电容器元件，并且其中，所述第四电容器元件被形成为被设置在所述电绝缘衬底的所述第一侧的导电图案，并且其中，所述第三电容器元件和所述第四电容器元件被配置为充当射频共振电路的部分，
其中，所述第三电容器元件与所述第四电容器元件在垂直于所述电绝缘衬底的表面的所述方向上至少部分地交叠，
其中，所述第二电容器元件包括至少两个相互绝缘的第二电容器元件部分，所述第三电容器元件包括至少两个相互绝缘的第三电容器元件部分，并且其中，所述通电连接包括至少两个导电桥图案，所述至少两个导电桥图案中的每一个使所述两个相互绝缘的第二电容器元件部分中的一个与两个相互绝缘的第三电容器元件部分中的一个通电连接，其中，所述至少两个导电桥图案以间隔的关系被设置，
并且其中，
所述至少一个射频线圈元件、所述第一电容器元件和所述第二电容器元件为具有符合拉莫尔频率的共振频率的射频共振电路的部分，所述拉莫尔频率是由所述磁共振成像系统的磁场强度和被研究的核素的种类确定的，还包括具有感测线圈区的感测线圈，其中，在垂直于所述电绝缘衬底的所述表面的所述方向上，所述感测线圈区至少部分地与在所述第二电容器元件与所述第三电容器元件之间的所述通电连接的所述至少两个导电桥图案之间的区域交叠，并且其中，所述感测线圈能连接到射频发射器并且被配置为将来自所述射频发射器的射频功率的磁场分量耦合到在所述通电连接的所述至少两个导电桥图案之间的所述区域，并且由所述第二电容器元件部分、所述第三电容器元件部分和所述桥图案形成的结构形成第二射频共振电路。
2.如权利要求1所述的射频线圈单元，其中，所述射频线圈元件、所述第一电容器元件、所述第二电容器元件与所述至少一个电绝缘衬底为叠层的。
3.如权利要求1或2所述的射频线圈单元，包括印刷电路板，其中，所述至少一个电绝缘衬底是由所述印刷电路板的非导电衬底形成的，并且其中，所述至少一个射频线圈元件被形成为第一导电图案并且所述第一电容器元件被形成为第二导电图案，所述第一导电图案与所述第二导电图案被叠层到所述非导电衬底的所述第一侧，并且其中，所述第二电容器元件被形成为被叠层到所述非导电衬底的与所述第一侧相反的第二侧的第三导电图案。
4.如权利要求1所述的射频线圈单元，其中，所述第二射频共振电路的共振频率高于所述射频线圈单元在操作模式中的共振频率。
5.如权利要求1或4所述的射频线圈单元，还包括至少一个短路元件，其中，所述至少两个导电桥图案通过所述至少一个短路元件被通电连接。
6.如权利要求1、2和4中的任一项所述的射频线圈单元，还包括至少一个集总参数调谐电容器，所述至少一个集总参数调谐电容器被通电连接到被设置在所述电绝缘衬底的所述第一侧的两个导电图案并且被配置用于调谐所述射频共振电路的共振频率。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP13176969 | 2013-07-18 | ||
| EP13176969.7 | 2013-07-18 | ||
| PCT/EP2014/065060 WO2015007695A1 (en) | 2013-07-18 | 2014-07-15 | Laminate design-based radio frequency coil unit for mri |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105393131A CN105393131A (zh) | 2016-03-09 |
| CN105393131B true CN105393131B (zh) | 2019-11-19 |
Family
ID=48874798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201480040707.3A Active CN105393131B (zh) | 2013-07-18 | 2014-07-15 | 用于mri的基于叠层设计的射频线圈单元 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10401446B2 (zh) |
| EP (1) | EP3022571B1 (zh) |
| CN (1) | CN105393131B (zh) |
| WO (1) | WO2015007695A1 (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015007695A1 (en) * | 2013-07-18 | 2015-01-22 | Koninklijke Philips N.V. | Laminate design-based radio frequency coil unit for mri |
| LU92957B1 (en) * | 2016-01-25 | 2017-08-07 | Iee Sa | Capacitive occupant classification sensor with load-dependent antenna area |
| CN108226834B (zh) * | 2018-04-09 | 2024-01-19 | 安徽大学 | 一种用于低场核磁共振成像仪器的磁信号增强器件及其制作方法 |
| EP3623831A1 (en) * | 2018-09-11 | 2020-03-18 | Koninklijke Philips N.V. | Magnetic resonace receive coil with detune circuit and energy harvesting circuit |
| WO2021072039A1 (en) * | 2019-10-08 | 2021-04-15 | Xin Zhang | Nonlinear and smart metamaterials useful to change resonance frequencies |
| CN113422614B (zh) * | 2021-05-13 | 2022-12-09 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 射频耦合装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4783641A (en) * | 1987-08-13 | 1988-11-08 | General Electric Company | NMR radio frequecny field coil with distributed current |
| US4881034A (en) * | 1988-01-19 | 1989-11-14 | The Regents Of The University Of California | Switchable MRI RF coil array with individual coils having different and overlapping fields of view |
| CN2221939Y (zh) * | 1995-06-05 | 1996-03-13 | 深圳安科高技术有限公司 | 一种用于磁共振成像系统的射频线圈装置 |
| CN1969194A (zh) * | 2004-06-18 | 2007-05-23 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 低局部sar鸟笼射频线圈 |
| JP2008289603A (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | Ｒｆコイルおよびｍｒｉ装置 |
| CN103116146A (zh) * | 2013-02-26 | 2013-05-22 | 江苏美时医疗技术有限公司 | 一种用于磁共振成像系统的头部射频线圈 |
Family Cites Families (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4620155A (en) * | 1984-08-16 | 1986-10-28 | General Electric Company | Nuclear magnetic resonance imaging antenna subsystem having a plurality of non-orthogonal surface coils |
| US5168233A (en) * | 1990-09-14 | 1992-12-01 | General Electric Company | Antenna joint for surface coils provided with a strain relief flexture joint |
| US5256971A (en) * | 1992-05-18 | 1993-10-26 | Medical Advances, Inc. | Multiple loop coil with improved decoupling |
| US6054858A (en) * | 1997-01-27 | 2000-04-25 | General Electric Company | Method to automatically tune MRI RF coils |
| CA2373526A1 (en) * | 1999-05-21 | 2000-11-30 | The General Hospital Corporation | Tem resonator for magnetic resonance imaging |
| US6535084B1 (en) * | 2000-01-15 | 2003-03-18 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Method and apparatus for designing an RF coil assembly |
| US6771070B2 (en) * | 2001-03-30 | 2004-08-03 | Johns Hopkins University | Apparatus for magnetic resonance imaging having a planar strip array antenna including systems and methods related thereto |
| US6661229B2 (en) * | 2001-04-30 | 2003-12-09 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | RF birdcage coil with reduced acoustic noise |
| AU2002353183A1 (en) * | 2001-12-31 | 2003-07-24 | The Johns Hopkins University School Of Medicine | Mri tunable antenna and system |
| WO2004048987A2 (en) * | 2002-11-27 | 2004-06-10 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Degenerate birdcage coil and transmit/receive apparatus and method for same |
| JP2004235208A (ja) | 2003-01-28 | 2004-08-19 | Kyocera Corp | 複合電子部品及びその特性調整方法 |
| US7230425B2 (en) | 2003-08-15 | 2007-06-12 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | MRI system with wireless identification capability |
| US7642781B2 (en) * | 2005-04-15 | 2010-01-05 | Cornell Research Foundation, Inc. | High-pass two-dimensional ladder network resonator |
| US7714581B2 (en) * | 2006-04-19 | 2010-05-11 | Wisconsin Alumni Research Foundation | RF coil assembly for magnetic resonance imaging and spectroscopy systems |
| DE102006059137B3 (de) * | 2006-12-14 | 2008-07-31 | Siemens Ag | Arrayantenne für Magnetresonanzanwendungen |
| KR100849791B1 (ko) * | 2007-03-12 | 2008-07-31 | 삼성전기주식회사 | 캐패시터 내장형 인쇄회로기판 |
| US7733627B2 (en) * | 2007-09-24 | 2010-06-08 | Wan-Ling Yu | Structure of embedded capacitor |
| DE502007006948D1 (de) * | 2007-09-28 | 2011-05-26 | Max Planck Gesellschaft | Streifenleiter-Antenne und Antennenanordnung für ein Magnetresonanzgerät |
| US8164336B1 (en) * | 2007-11-10 | 2012-04-24 | Murphree Jr Dennis Haaga | Transmission line probe for NMR |
| US8193811B2 (en) * | 2009-05-29 | 2012-06-05 | General Electric Company | Dual-frequency coil array for a magnetic resonance imaging (MRI) system |
| US9864032B2 (en) * | 2010-01-05 | 2018-01-09 | National Health Research Institutes | Magnetic resonance imaging system |
| JP5609968B2 (ja) * | 2010-03-18 | 2014-10-22 | 株式会社村田製作所 | 高周波積層部品および積層型高周波フィルタ |
| EP2447732A1 (en) * | 2010-10-26 | 2012-05-02 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | RF antenna arrangement including a decoupling circuit especially for an MR imaging system |
| US9201127B2 (en) * | 2010-11-26 | 2015-12-01 | General Electric Company | Apparatus for automatically testing and tuning radio frequency coil |
| DE102011006157B4 (de) * | 2011-03-25 | 2016-06-16 | Bruker Biospin Ag | Doppelt abgestimmter HF-Resonator |
| US9535142B2 (en) * | 2011-04-21 | 2017-01-03 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Multichannel RF volume resonator for MRI |
| DE102011083599B3 (de) * | 2011-09-28 | 2013-03-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Erfassung von Kalibrierdaten für ein Magnetresonanzsystem |
| EP2618171A1 (en) * | 2012-01-17 | 2013-07-24 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Multi-resonant T/R antenna for MR image generation |
| KR101424976B1 (ko) * | 2012-11-08 | 2014-08-13 | 삼성전자주식회사 | 위상 배열형 고주파 코일 및 이를 채용한 자기공명영상 장치 |
| WO2015007695A1 (en) * | 2013-07-18 | 2015-01-22 | Koninklijke Philips N.V. | Laminate design-based radio frequency coil unit for mri |
| JP6532885B2 (ja) * | 2014-03-24 | 2019-06-19 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 磁気共鳴画像化ｒｆアンテナ |
| US9933501B2 (en) * | 2014-08-04 | 2018-04-03 | Quality Electrodynamics, Llc | Magnetic resonance imaging (MRI) coil with integrated decoupling |
| EP3353564A1 (en) * | 2015-09-25 | 2018-08-01 | Koninklijke Philips N.V. | Radio frequency antenna assembly for magnetic resonance image guided therapy |
| US10353028B2 (en) * | 2015-11-20 | 2019-07-16 | Quality Electrodynamics, Llc | Current magnitude control at different sections in one coil |
-
2014
- 2014-07-15 WO PCT/EP2014/065060 patent/WO2015007695A1/en active Application Filing
- 2014-07-15 US US14/905,322 patent/US10401446B2/en active Active
- 2014-07-15 CN CN201480040707.3A patent/CN105393131B/zh active Active
- 2014-07-15 EP EP14741834.7A patent/EP3022571B1/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4783641A (en) * | 1987-08-13 | 1988-11-08 | General Electric Company | NMR radio frequecny field coil with distributed current |
| US4881034A (en) * | 1988-01-19 | 1989-11-14 | The Regents Of The University Of California | Switchable MRI RF coil array with individual coils having different and overlapping fields of view |
| CN2221939Y (zh) * | 1995-06-05 | 1996-03-13 | 深圳安科高技术有限公司 | 一种用于磁共振成像系统的射频线圈装置 |
| CN1969194A (zh) * | 2004-06-18 | 2007-05-23 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 低局部sar鸟笼射频线圈 |
| JP2008289603A (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | Ｒｆコイルおよびｍｒｉ装置 |
| CN103116146A (zh) * | 2013-02-26 | 2013-05-22 | 江苏美时医疗技术有限公司 | 一种用于磁共振成像系统的头部射频线圈 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2015007695A1 (en) | 2015-01-22 |
| CN105393131A (zh) | 2016-03-09 |
| EP3022571B1 (en) | 2022-06-22 |
| US20160169990A1 (en) | 2016-06-16 |
| US10401446B2 (en) | 2019-09-03 |
| EP3022571A1 (en) | 2016-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105393131B (zh) | 用于mri的基于叠层设计的射频线圈单元 | |
| US6081120A (en) | Universal-multi-layered, multi-tuned RF probe for MRI and MRS | |
| US8581588B2 (en) | Stripline antenna and antenna array for a magnetic resonance device | |
| US4694255A (en) | Radio frequency field coil for NMR | |
| JP5498593B2 (ja) | 磁気共鳴無線周波数コイルのための多電流素子 | |
| RU98106937A (ru) | Устройство для формирования изображения с помощью магнитного резонанса | |
| CN101501521B (zh) | 用于磁感应层析术具有降低的互线圈耦合的传感器线圈阵列 | |
| US7915992B2 (en) | Planar, high voltage embedded transformer for analog and digital data transmission | |
| US7414402B2 (en) | Coil apparatus and nuclear magnetic resonance apparatus using the same | |
| US10690736B2 (en) | Local coil for magnetic resonance tomography system | |
| US20070181683A1 (en) | Wireless Sensing System Using Open-Circuit, Electrically-Conductive Spiral-Trace Sensor | |
| GB2151791A (en) | RF Field coils for NMR apparatus | |
| CN1969194A (zh) | 低局部sar鸟笼射频线圈 | |
| US20160033594A1 (en) | Magnetic Resonance Imaging (MRI) Coil With Integrated Decoupling | |
| JP4898592B2 (ja) | 電流・電圧検出器 | |
| JP4477550B2 (ja) | 多周波電力回路および同回路を備えたプローブおよびｎｍｒスペクトロメータ | |
| CN101221196A (zh) | 一种电压电流传感器 | |
| CN109804260B (zh) | 共面的射频线圈馈电 | |
| US20120153955A1 (en) | MRI Short Coils | |
| JP4995683B2 (ja) | 電流・電圧検出用プリント基板および電流・電圧検出器 | |
| WO2010018479A1 (en) | Magnetic resonance rf coil | |
| US9411028B2 (en) | Multiple resonance sample coil for magic angle spinning NMR probe | |
| CN1616984B (zh) | 磁共振装置 | |
| US20170219667A1 (en) | Planar Standing Wave Trap for a Magnetic Resonance Tomograph | |
| JP4995681B2 (ja) | 電流・電圧検出器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |