CN108802640B - 用于发射高频辐射的线圈装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于发出高频辐射的线圈装置，包括设计为成面的发射线圈和设计为管状的无源的部分身体线圈。部分身体线圈在此被设计为，关于优选方向径向地包围检查体积，其中，检查体积包围患者的身体部分。此外，部分身体线圈和发射线圈在电流上解耦，同时部分身体线圈和发射线圈感性耦合。发射线圈被设计为，借助发射的第一高频辐射感性地激励部分身体线圈，以产生强制电磁振荡。在此，部分身体线圈在强制电磁振荡下发射第二高频辐射。根据本发明的线圈装置可以在没有集成高频单元的磁共振单元中使用。

Description

用于发射高频辐射的线圈装置
技术领域
本发明涉及一种用于发射高频辐射的线圈装置。
背景技术
对于磁共振成像(简称MR成像)，为了激励原子核的自旋，需要非常强的高频磁场，该高频磁场在检查体积中应该尽可能均匀，同时在检查体积之外应该尽可能弱，从而保持由于发热引起的患者的负担尽可能小。
已知为了发射高频辐射，使用全身天线(同义词是“全身线圈”，英文术语是“BodyCoil”)，其固定地集成在磁体单元中，其中，身体天线位于梯度线圈单元与检查体积之间。在此，全身天线的支承结构通常同时形成患者隧道的圆柱形的壁。由于身体天线和梯度线圈单元之间的高频磁场必须在场回流空间中返回，并且该场回流空间的大小决定了高频镜像电流的距离，由此决定了身体天线的效率，所以场回流空间不能选择为任意小(通常横截面为2cm至4cm)。由此，主磁体和梯度线圈单元必须被建造为特别大，这由于较高的材料和冷却要求而导致高成本。此外，全身天线的结构在制造中是成本密集的，因为全身天线必须以到梯度线圈单元的高频屏蔽层的精确的距离布置，但同时必须支承患者的体重。此外，利用全身天线进行大规模激励需要相对大的发射功率，这需要使用功率强大且冷却密集的高频放大器。此外，这种全身天线的高频场也非常大，特别是在检查体积之外也存在。因此，受检查的患者的大部分被加热，并且全身天线的最大功率受热负荷的边界值限制。
此外，已知使用局部高频天线，该局部高频天线包围较小的体积，例如仅包围患者的膝盖。但是为了控制这些局部高频天线，需要局部发射器输出，这对于磁共振断层成像设备的电力电子设备意味着附加的技术开销和成本。此外，对于每次检查必须用很大的开销来铺设连接导线，使得其不会由于感应发热而对患者造成危险。
在专利文献US 4,680,549 A1中描述了安装在磁体单元中的全身天线可以共振地激励局部高频天线，因此可以利用局部高频天线实现更大的场强。由此，虽然可以提高发射功率，而不会大规模地加热患者，但是仍然存在所提及的全身线圈的其它缺点。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种系统，利用该系统可以以更有利且对患者更友好的方式在检查体积中产生高频辐射。
该技术问题通过根据本发明的用于发射高频辐射的线圈装置以及通过根据本发明的线圈装置的使用来解决。在本发明中还给出有利的扩展。
下面，关于所要求保护的线圈装置以及关于所要求保护的使用，描述上述技术问题的根据本发明的解决方案。在此提到的特征、优点或者替换实施方式同样也转用于所要求保护的其它客体，反之亦然。换言之，(例如针对线圈装置的)设备也可以利用结合使用描述或者要求保护的特征来扩展。相应的功能特征或使用的特征在此通过相应的设备模块构造。
本发明涉及一种用于发射高频辐射的线圈装置，包括设计为平面的发射线圈和设计为管状的无源的部分身体线圈。部分身体线圈在此被设计为，关于优选方向径向地包围检查体积，其中，检查体积包括患者的身体部分。此外，部分身体线圈和发射线圈在电气上解耦，同时部分身体线圈和发射线圈感性地耦合。发射线圈被设计为，借助发射的第一高频辐射感性地激励部分身体线圈，以形成强制电磁振荡。在此，部分身体线圈在强制电磁振荡下发射第二高频辐射。
发明人认识到，通过使用这种线圈装置，可以取消磁共振装置的全身天线。由此，特别是主磁体和梯度线圈单元可以更靠近患者地放置，并且因此特别是可以被设计为更小。由此，对于主磁体和梯度线圈单元，可以节省导电材料，冷却剂和绝缘。同时冷却开销降低。由此可以更低成本地实现整个磁共振装置。此外，通过使用部分身体线圈和发射线圈之间的纯感性耦合，不需要借助线缆将部分身体线圈与磁共振装置连接。这使部分身体线圈的操作得到加速和简化，同时这使患者由于通过感应发热的线缆而伤害患者的风险降低。
根据本发明的另一方面，发射线圈被布置在检查体积外部。发明人认识到，通过这样的设计，检查体积可以选择为特别小，并且因此可以特别接近患者的身体部分地放置部分身体线圈。由此可以以特别简单且低成本的方式实现高场强，同时降低检查体积外部的患者的热负荷。
根据本发明的另一方面，部分身体线圈和发射线圈被设计为，被布置为使得发射线圈和部分身体线圈的耦合效率大于0.5，特别是大于0.8，特别是大于0.9，特别是大于0.99。耦合效率的英文术语是“coupling efficiency”。发明人认识到，通过这样的耦合效率，发射线圈的发射功率可以选择为尽可能小。由此使得在检查体积外部对患者的加热尽可能小。由此特别是可以在检查体积中选择更大的场强，而不会超过患者加热的边界值。
根据本发明的另一方面，发射线圈被设计为，当发射线圈和部分身体线圈被布置为，使得发射线圈和部分身体线圈的耦合效率大于0.5，特别是大于0.8，特别是大于0.9，特别是大于0.99时，在检查体积中产生与第一磁场方向平行的磁场，其中，第一磁场方向与优选方向垂直。特别地，发射线圈同样被设计为，当发射线圈和部分身体线圈被布置为，使得发射线圈和部分身体线圈的耦合效率大于0.5，特别是大于0.8，特别是大于0.9，特别是大于0.99时，在检查体积中产生与第二磁场方向平行的磁场，其中，第二磁场方向与优选方向垂直，并且其中，第二磁场方向与第一磁场方向垂直。发明人认识到，通过检查体积中的这种磁场，可以实现特别好的磁共振成像。
根据本发明的另一方面，部分身体线圈的电容和电感被设计为，使得部分身体线圈的共振频率对应于第一高频辐射的频率。共振频率的另一个词是固有频率。发明人认识到，通过这样选择共振频率，可以实现部分身体线圈和发射线圈的特别好的耦合。也就是说，在这种情况下，需要发射线圈的特别低的发射功率。
根据本发明的另一方面，当部分身体线圈布置在主磁场中，使得优选方向与主磁场的轴线平行时，部分身体线圈被设计为激励检查体积中的核自旋围绕主磁场的轴线进动。发明人认识到，通过这样设计的部分身体线圈，可以实现特别好的磁共振成像。
根据本发明的另一方面，第二高频辐射的频率对应于检查体积中的原子核关于主磁场的拉莫尔频率。特别地，第一高频辐射的频率也可以对应于该拉莫尔频率。特别地，部分身体线圈的共振频率也对应于第二高频辐射的频率，因此对应于该拉莫尔频率。原子核尤其可以是氢原子核。发明人认识到，通过选择拉莫尔频率，可以特别有效地激励检查体积中的原子核，因此可以选择尽可能小的发射线圈的发射功率和/或部分身体线圈的发射功率。
根据本发明的另一方面，第二高频辐射围绕主磁场的轴线被圆形地极化。发明人认识到，通过圆形极化，可以特别好地激励核自旋围绕主磁场的轴线进动。
根据本发明的另一方面，发射线圈被设计为患者支撑装置的一部分并且可以与患者支撑装置同时移动。发明人认识到，由此可以实现特别简单且低成本的发射线圈的线缆布置。
根据本发明的另一方面，发射线圈被构建为磁体单元的一部分，其中，发射线圈与患者支撑装置之间的相对位置是可改变的。发明人认识到，由此可以特别精确地在磁体单元的主磁场中定位发射线圈。由此，发射线圈特别地可以被布置为，使得部分身体线圈在高的耦合效率下被布置在主磁场的具有高均匀性的位置上。
根据本发明的另一方面，发射线圈被设计为环形蝴蝶线圈(Loop-Butterfly-Spule)。环形蝴蝶线圈的德文翻译为Schleifen-Schmetterlings-Spule。发明人认识到，通过相应地在部分身体线圈中使用环形蝴蝶线圈的一部分，可以产生垂直于优选方向的第一磁场和垂直于优选方向且垂直于第一磁场的第二磁场。通过这种交变磁场，可以特别好地且选择性地激励部分身体线圈，特别是使得其产生圆形极化的交变磁场。
根据本发明的另一方面，部分身体线圈被设计为鸟笼线圈(Birdcage-Spule)。鸟笼线圈的德文翻译为
Figure BDA0001649002910000041
-Spule。发明人认识到，借助鸟笼线圈，可以产生特别适合于激励核自旋的第二高频辐射。
根据本发明的另一方面，部分身体线圈还被设计为用于接收第三高频辐射。第三高频辐射尤其是激励的核自旋的弛豫辐射。发明人认识到，通过这样构建的部分身体线圈，不需要使用单独的接收线圈。因此，这比单独使用接收线圈更节省成本，此外，当通过发射线圈读取部分身体线圈时，可以节省接收线圈与磁共振单元之间的线缆连接。
根据本发明的另一方面，发射线圈还被设计为，在不与部分身体线圈感性地耦合的情况下，激励核自旋围绕主磁场的轴线进动。特别地，发射线圈还可以被设计为用于接收激励的核自旋的弛豫辐射。发明人认识到，由此可以更灵活地并且对于更多类型的检查使用所述线圈装置。
此外，本发明涉及根据本发明的线圈装置的使用或者根据本发明的线圈装置在磁共振单元中的一种扩展，用于确定检查体积的磁共振数据组。发明人认识到，通过线圈装置的使用，可以特别快速地并且因此低成本地确定磁共振数据组。
根据本发明的另一方面，部分身体线圈基于患者支撑装置的标记被放置在患者支撑装置上。发明人认识到，由此可以特别简单地实现部分身体线圈和发射线圈之间的高的耦合效率，特别是当发射线圈与患者支撑装置固定地连接时。
根据本发明的另一方面，发射线圈发射高频辐射。此外，基于发射线圈的电气参量的第一测量值和第二测量值的比较放置部分身体线圈，其中，部分身体线圈在第一测量值下相对于发射线圈具有第一位置，并且其中，部分身体线圈在第二测量值下相对于发射线圈具有第二位置。发明人认识到，通过这种方法，可以相对于发射线圈放置部分身体线圈，使得耦合效率特别高。特别地，由此发射线圈的发射功率可以选择为特别小。
当发射线圈关于一个轴线弯曲时，发射线圈也称为设计为平面的，也就是说，发射线圈尤其也可以设计为半管状的。当发射线圈关于多于一个的轴线弯曲时，发射线圈也可以称为设计为平面的。
高频辐射特别地是特别是具有3Hz和3THz(其中，“Hz”是单位Hertz(赫兹)的缩写，其在SI单位中被定义为秒的倒数)之间、特别是4MHz和4GHz之间、特别是8MHz和500MHz之间的频率、特别是具有63MHz或者123MHz的频率的电磁高频辐射。特别地，高频交变场也称为高频辐射，特别是电磁高频交变场也称为电磁高频辐射。电磁高频辐射是同时存在的电交变场和磁交变场。在此，电场和磁场的方向特别地总是正交，并且张为极化平面。电磁高频辐射尤其可以是线性或者圆形极化的。在线性极化的情况下，特别地相应的磁场的方向是恒定的，而磁场的强度随着时间而变化。在圆形极化的情况下，特别地磁场的强度是恒定的，而磁场的方向在极化平面内相同地旋转。特别地，术语高频辐射的使用不一定意味着向线圈装置外部辐射能量，特别是仅在部分身体线圈和发射线圈之间传递能量。
下面，特别是通过磁场来描述高频辐射。不言而喻，在可变磁场中也总是存在电场，但是省略对其的说明。此外，下面还将描述静磁场。这应当理解为，静磁场特别地可以是交变磁场的瞬间记录。
当第一频率与第二频率的百分比偏差小于50％，特别是小于20％，特别是小于10％，特别是小于5％，特别是小于1％，特别是小于0.1％时，第一频率与第二频率彼此对应。第一频率和第二频率的偏差特别是通过将第一频率与第二频率的差的绝对值除以第一频率来计算，或者通过将第一频率与第二频率的差的绝对值除以第二频率来计算。百分比偏差特别地是以百分比给出的偏差。
如果第一方向的第一方向矢量与第二方向的第二方向矢量之间的最小的夹角小于10°或者大于170°，特别是小于5°或者大于175°，特别是小于1°或者大于179°，则第一方向和第二方向是平行的。
两个线圈或者导体环的耦合效率η定义为，
Figure BDA0001649002910000061
其中，k是两个线圈或者导体环之间的耦合因数，其中，Q1是第一线圈或第一导体环的品质因数(Güte)，并且其中，Q2是第二线圈或第二导体环的品质因数。线圈或者导体环的品质因数Q＝XL/R被定义为线圈或者导体环的无功电抗XL与有效电阻R的商。两个线圈或者两个导体环之间的耦合因数k被定义为通过第二线圈或者第二导体环的第一线圈或者第一导体环的磁通量与第一线圈的磁通量的比。
附图说明
图1示出了作为发射线圈的环形蝴蝶线圈，
图2示出了环形蝴蝶线圈的第一磁场，
图3示出了环形蝴蝶线圈的第二磁场，
图4示出了作为部分身体线圈的鸟笼线圈的第一实施方式，
图5示出了作为部分身体线圈的鸟笼线圈的第二实施方式，
图6示出了包括发射线圈和部分身体线圈的磁共振单元，
图7示出了包括平面的发射线圈和部分身体线圈的磁共振单元，
图8示出了包括弯曲的发射线圈和部分身体线圈的磁共振单元。
具体实施方式
图1示出了作为发射线圈100的环形蝴蝶线圈。环形蝴蝶线圈包括第一导体环101和第二导体环102，其中，第一导体环101和第二导体环102被设计为用于传导电流。第一导体环101被设计为圆形的，第二导体环102被设计为8字形的。第一导体环101的中心点位于第二导体环102自身重叠的点的上方或下方。第二导体环102也可以描述为两个近似圆形的部分导体环102.1,102.2的布置，其中，第一圆形部分导体环102.1中的电流的环绕方向总是与第二圆形部分导体环102.2中的电流反向。
在所示出的实施例中，第一导体环101和第二导体环102被设计为用于传导电流，方式是其包括导电材料，特别是铜。第一导体环101和/或第二导体环102尤其可以包括依据相应的导体环101,102的形状成形的导电导线。此外，第一导体环101和/或第二导体环102可以包括导线的绝缘，该绝缘尤其可以除接触点以外完全包围导线。作为绝缘材料，已知聚乙烯(Polyethylen)、聚氨酯(Polyurethan)和聚氯乙烯(Polyvinylchlorid)。在所示出的实施例中，第一导体环101和第二导体环102被设计为用聚氨酯包裹的铜导线。
在该实施例中，第一导体环101被设计为关于第一轴线X和第三轴线Z是平面的，在该实施例中，第二导体环102同样被设计为关于第一轴线X和第三轴线Z是平面的。在此，第一轴线X与第二轴线Y和第三轴线Z形成指向右的笛卡尔坐标系。在一种替换实施例中，第二导体环102可以关于与第三轴线Z平行的轴线弯曲，第二导体环102尤其可以围绕平行于第三轴线Z的轴线以半管状的形式弯曲。
在所示出的实施例中，第一导体环101包括第一可调电容C1，第二导体环102包括第二可调电容C2104。第一可调电容和第二可调电容在所示出的实施方式中被实施为可变电容器103，104。可变电容器103，104的不同的实施方式对于本领域技术人员是已知的，在此不进一步解释。替换地，也可以设置第一恒定电容来代替第一可调电容，此外也可以设置第二恒定电容来代替第二可调电容。第一恒定电容或者第二恒定电容可以以电容器的形式实施。
第一导体环101通过其几何形状形成第一电感L1，第二导体环102通过其几何形状形成第二电感L2。对于圆形导体环的电感L，已知公式
Figure BDA0001649002910000071
其中，μ0是磁场常数，ds是导体环的直径以及dd是导线的直径。恒定电流I流过的圆形导体环关于导体环的对称轴产生磁场B，该磁场通过由毕奥-萨伐尔定律(Biot-Savart-Gesetz)作为
Figure BDA0001649002910000072
给出。在距导体环很远的距离，磁场B是偶极场。该磁场被设置为与导体环的对称轴平行或者反向平行。在所示出的实施例中，第一导体环101的对称轴与第二方向Y平行并且穿过第一导体环101的中心点。第二导体环102的第二电感L2可以在忽略自感的情况下作为第一部分导体环102.1的电感和第二部分导体环102.2的电感之和来计算。替换地，第二电感L2也可以使用毕奥-萨伐尔定律来确定。
第一导体环101的固有角频率ω1由ω1＝(L1·C1)-1/2给出，第二导体环102的固有角频率ω2由ω2＝(L2·C2)-1/2给出。在所示出的实施例中，选择C1和C2，使得ω1＝ω2。导体环的固有频率f作为ω/2π给出。作为固有频率的另一个词，还使用共振频率。在所示出的实施例中，选择C1和C2，使得固有频率f1和f2分别对应于部分身体线圈400，500的频率。
图2示出了设计为环形蝴蝶线圈的发射线圈100的第一磁场105.1的场线，图3示出了设计为环形蝴蝶线圈的发射线圈100的第二磁场105.2的场线。为了产生图2中所示的第一磁场105.1，有电流流过第一导体环101，而没有电流流过第二导体环102。为了产生图3中所示的第二磁场105.2，没有电流流过第一导体环101，而有电流流过第二导体环102。
第一导体环101被设计为，当有电流流过第一导体环时，产生与第二轴线Y平行或者反向平行的第一磁场105.1。第二导体环102的第一部分导体环102.1和第二部分导体环102.1同样被设计为，当有电流流过第二导体环时，在分别由部分导体环102.1，102.2形成的圆圈中产生与第二轴线Y平行或者反向平行的第二磁场105.2。在此，由第一部分导体环102.1形成的圆圈中的第二磁场105.2与第二轴线Y平行，而由第二部分导体环102.2形成的圆圈中的第二磁场105.2与第二轴线Y反向平行，或者由第一部分导体环102.1形成的圆圈中的第二磁场105.2与第二轴线Y反向平行，而由第二部分导体环102.2形成的圆圈中的第二磁场105.2与第二轴线Y平行。由此产生具有与第一轴线X平行或者反向平行的磁场的第一导体环101的上方的区域和下方的区域。
在图2和图3中示出了可以定位部分身体线圈400，500的区域106。当如图2所示，有电流流过第一导体环101时，在区域106中产生第一有效磁场107.1，其中，该第一有效磁场具有与第二轴线Y平行的分量。当如图3所示，有电流流过第二导体环102时，在区域106中产生第二有效磁场107.2，其中，该第二有效磁场具有与第一轴线X平行的分量。
如果在第一导体环101中流过具有第一固有频率f1的第一交流电流，并且如果在第二导体环102中流过具有第二固有频率f2＝f1的第二交流电流，其中，第一交流电流和第二交流电流具有π/2的相位偏移，则在区域106中可以产生圆形极化的有效交变磁场，其中，极化平面与第一轴线X平行并且与第二轴线Y平行。同时产生圆形极化的交变电场，使得在区域106中可以产生圆形极化的高频辐射，其中，极化平面与第一轴线X平行并且与第二轴线Y平行。交变辐射的频率对应于第一导体环101和第二导体环102的固有频率f2＝f1。
图4和图5示出了部分身体线圈400，500的两个实施例。在这两个实施例中，部分身体线圈400，500包括两个圆形导体环401.1，401.2，501.1，501.2，其通过偶数个直导体402.1，402.2，402.3，502.1，502.2，502.3连接，使得导体环401.1，401.2，501.1，501.2和直导体402.1，402.2，402.3，502.1，502.2，502.3可以被理解为圆柱体的侧表面中的直线段，其中，该圆柱体关于部分身体线圈400，500的优选方向411，511对称。在所示出的方位中，圆形导体环401.1，401.2，501.1，501.2被设计为与优选方向411，511正交，并且直导体402.1，402.2，402.3，502.1，502.2，502.3被设计为与优选方向411，511平行。在该图示中，优选方向与第三轴线Z平行。
优选方向411，511与圆形导体环401.1，501.1中的第一圆形导体环在圆形的中心点411.1，511.1相交，此外，优选方向411，511与圆形导体环401.2，501.2中的第二圆形导体环在圆形的中心点411.2，511.2相交。优选方向411,511的中心点411.3，511.3对称地位于圆形中心点411.1，411.2，511.1，511.2之间。
在图4中示出的部分身体线圈400的第一实施例中，第一导体环401.1具有多个第一电容403.1，403.2，403.3，这些电容在此被实现为电容器。在此，电容403.1，403.2，403.3中的一个在第一导体环上分别被设计在直导体402.1，402.2，402.3的两个相邻的接触点之间。类似地，第二导体环401.2具有多个第一电容404.1，404.2，404.3，这些电容在此被实现为电容器。在此，电容404.1，404.2，404.3中的一个在第一导体环上分别被设计在直导体402.1，402.2，402.3的两个相邻的接触点之间。
在图5中示出的部分身体线圈500的第二实施例中，直导体502.1，502.2，502.3分别具有电容503.1，503.2，503.4，这些电容同样被设计为电容器。
所示出的部分身体线圈400，500关于优选方向411，511径向地包围检查体积410，510，其中，优选方向411，511在此与第三轴线Z平行。在这些实施例中，检查体积410，510被设计为圆柱形的，但是替换地也可以想到其它体积作为检查体积，特别是类似于圆柱形的检查体积，其中，当与优选方向411，511正交的每个截面是圆形平面或椭圆平面或凸面时，检查体积类似于圆柱体。也就是说，在此，包围应理解为，尽管在直导体402.1，402.2，402.3，502.1，502.2，502.3之间存在间隙，所示出的部分身体线圈400，500包围检查体积410，510。
所示出的部分身体线圈400，500被设计为，在其内部产生具有与由第一轴线X和第二轴线Y张开的平面平行的取向的磁场。在图4中，例如直导体402.2和402.3与位于其间的圆形导体环401.1，401.2的部分一起形成第一有效导体环，在图5中，例如直导体502.2和502.3与位于其间的圆形导体环501.1，501.2的部分形成第一有效导体环。该第一有效导体环具有电感，其中，该电感可以根据第一有效导体环的几何形状计算。此外，第一有效导体环具有电容，其基本上由反向电容403.2和404.2或者503.2和503.3之和的倒数给出。根据第一有效导体环的电感和电容可以计算第一有效导体环的固有角频率ωBC或者固有频率fBC。当有效导体环彼此之间的相互作用小到可以忽略不计时，固有角频率ωBC或者固有频率fBC对应于部分身体线圈400，500的固有角频率中的一个或者固有频率中的一个。特别是当部分身体线圈400，500的所有有效导体环相同地构造并且具有相同的固有角频率ωBC或者固有频率fBC时，当有效导体环彼此之间的相互作用小到可以忽略不计时，固有角频率ωBC或者固有频率fBC对应于部分身体线圈400，500的固有角频率或者固有频率。如果有效导体环彼此之间的相互作用没有小到可以忽略不计，则部分身体线圈400，500的固有频率由于相互作用而偏移。
忽略圆形导体环401.1，401.2或者501.1，501.2的弯曲，第一有效导体环被设计为与第二轴线Y正交。通过激励和谐振放大，第一有效导体环可以在部分身体线圈400，500内部产生构造为与第二轴线Y平行或者反向平行的磁场。第一有效导体环尤其可以与在部分身体线圈400，500中关于优选方向411，511与其相对的有效导体环共同作用，从而产生与第二轴线Y平行或者反向平行的磁场。
所示出的部分身体线圈400，500总共包括八个有效导体环，替换地其它数量的有效导体环也是可以的。尤其已知具有16个或者32个有效导体环的部分身体线圈。下面，第二有效导体环表示第一有效导体环的两个相邻的有效导体环中的一个，并且N表示部分身体线圈中的有效导体环的数量(在所示出的部分身体线圈400中，N＝8)。第二有效导体环可以通过激励和谐振放大产生磁场，该磁场相对于第一有效导体环的磁场旋转了360°/N或者180°-(360°/N)。因此，通过合适的共振激励，部分身体线圈400，500可以在其内部产生圆形极化的电磁辐射，其中，极化平面与第一轴线X平行并且与第二轴线Y平行。
在所示出的实施例中，部分身体线圈400，500的圆形导体环401.1，401.2，501.1，501.2和直导体402.1，402.2，402.3，502.1，502.2，502.3被设计为用于传导电流，方式是其包括导电材料，特别是铜。圆形导体环401.1，401.2，501.1，501.2和/或直导体402.1，402.2，402.3，502.1，502.2，502.3尤其可以包括导电导线，其根据相应的导体环或者相应的导体的形状成形。此外，圆形导体环401.1，401.2，501.1，501.2和/或直导体402.1，402.2，402.3，502.1，502.2，502.3可以包括导线的绝缘，该绝缘特别是可以完全包围导线。作为绝缘材料，已知聚乙烯、聚氨酯和聚氯乙烯。在所示出的实施例中，圆形导体环401.1，401.2，501.1，501.2和直导体402.1，402.2，402.3，502.1，502.2，502.3被实施为用聚氨酯包裹的铜导线。
图6借助与第二轴线Y正交的截面示意性地示出了包括发射线圈100、部分身体线圈400和磁体单元601的磁共振单元600。磁体单元601包围用于容纳患者603的检查开口602。在该实施例中，检查开口602被设计为圆柱形的，并且在圆周方向上被磁体单元601空心圆柱形地包围。然而，原则上，在任何时候都可以想到与此不同的检查开口602的设计。患者603可以借助患者支撑装置604被移入检查开口602中。为此，患者支撑装置604具有被构建为在检查开口602内部可移动的患者台。磁体单元601包括用于在检查开口602内部产生强且特别均匀的主磁场606的主磁体单元605。借助壳体609向外屏蔽磁体单元601。
磁体单元601还具有用于产生磁场梯度的梯度线圈单元607，磁场梯度用于在成像期间进行位置编码。借助MR控制和分析单元610的梯度控制单元612来控制梯度线圈单元607。在所示出的实施例中，发射线圈100被布置在患者支撑装置604的下方并且不能与患者支撑装置604一起移动。发射线圈100和与发射线圈100感性耦合的部分身体线圈400由MR控制和分析单元610的高频天线控制单元611控制，并且将高频交变场至少入射到由部分身体线圈400包围的检查体积中。部分身体线圈400还设计为用于接收磁共振信号，通过感性耦合可以将磁共振信号传输到发射线圈100，因此传输到MR控制和分析单元610的高频天线控制单元611。
梯度线圈单元607尤其可以产生在第一轴线X的方向上、在第二轴线Y的方向上或者在第三轴线Z的方向上具有梯度的磁场。在该实施例中，梯度线圈单元607为此包括三个梯度线圈子单元，其分别可以产生在轴线X、Y、Z中的一个的方向上具有梯度的磁场。
为了控制和/或监视主磁体605和梯度线圈单元607，磁体单元601与MR控制和分析单元610连接。MR控制和分析单元610对磁体单元601和发射线圈100进行中央控制，例如执行预定的成像梯度回波序列。在此，通过高频天线控制单元611和梯度控制单元612进行控制。此外，MR控制和分析单元610包括未详细示出的用于分析在磁共振检查期间记录的医学图像数据的分析单元。此外，MR控制和分析单元610包括未详细示出的用户接口，该用户接口与显示单元613和输入单元614连接。可以在显示单元613上，例如在至少一个监视器上向医学操作人员显示控制信息、例如成像参数以及重建的磁共振图像。医学操作人员可以借助输入单元614在测量过程期间输入信息和/或参数。
图7示出了穿过磁共振单元600的与第三轴线Y正交的截面，其包括平面的发射线圈100和部分身体线圈400(或者500)，图8示出了穿过磁共振单元600的与第三轴线Y正交的截面，其包括弯曲的发射线圈100和部分身体线圈400(或者500)。在图7和图8中，发射线圈100都被设计为成面的
Figure BDA0001649002910000121
图7和图8的不同之处仅在于发射线圈100的弯曲，为了简化图示，两个附图都局限于示出主要的元素。
在图7和图8中，发射线圈100关于第一轴线X的延伸大于部分身体线圈400，500关于与优选方向411，511正交的轴线的延伸。特别地，发射线圈100因此可以不布置在检查体积410，510内部。
在图7和图8中，如果部分身体线圈400，500的优选方向411，511与第三轴线Z平行并且因此与主磁场606平行地取向，并且如果部分身体线圈400，500的优选方向411，511的中心点411.3，511.3关于第一轴线X和关于第三轴线Z具有相同的坐标，例如第二导体环102的自身重叠的点，则可以实现发射线圈100和部分身体线圈400，500之间的特别高的耦合效率。换言之，优选方向411，511的中心点411.3，511.3关于第二轴线位于自身重叠的点的上方。换言之，这意味着，发射线圈100关于第二轴线Y被布置在部分身体线圈400，500的上方。在该布置中，耦合强度可以随着部分身体线圈400，500到发射线圈100的距离而变化。
在图7中示出的实施例中，发射线圈100特别是可以被实施为患者支撑装置604的一部分。可选地，发射线圈然后可以与患者支撑装置604一起移动。在所示出的实施例中，发射线圈100布置在患者支撑装置604的、背向患者603的一侧。替换地，发射线圈100也可以布置在患者支撑装置604的、面向患者603的一侧，此外，发射线圈100也可以替换地布置在患者支撑装置604的内部。
在图7中示出的实施例中，患者支撑装置604还包括用于放置部分身体线圈400，500的标记，以便尽可能简单地布置部分身体线圈400，500，使得部分身体线圈400，500和发射线圈100具有尽可能大的耦合效率。标记可以是彩色对照点或者图案，替换地，患者支撑装置604也可以通过其形状形成标记，例如通过在患者支撑装置中形成凸起或者凹陷。替换地，患者支撑装置604和/或部分身体线圈400，500可以被设计为，可松开地彼此连接。
在图8中示出的实施例中，发射线圈100尤其可以作为磁体单元601的一部分布置在壳体609内部。替换地，也可以将发射线圈100在检查开口602内布置在患者支撑装置604的、背向患者603的一侧。如果如在所示出的实施例中发射线圈100被设计为弯曲的，则可以最优地使用患者支撑装置604下方的检查开口602中的可用空间，并且可以将发射线圈100设计为尽可能大。
在图8中示出的实施例中，可以实现部分身体线圈400，500和发射线圈100的布置，方式是发射线圈100发射第一高频辐射，并且患者支撑装置604与部分身体线圈400，500一起移动，并且在患者支撑装置604的多个位置，因此在部分身体线圈400，500的多个位置，测量发射线圈100的电气参量，尤其可以在部分身体线圈400，500的第一位置执行电气参量的第一测量，并且在部分身体线圈400，500的第二位置执行电气参量的第二测量。在此，电气参量的第一测量得到电气参量的第一测量值，并且电气参量的第二测量得到电气参量的第二测量值。电气参量尤其可以是发射线圈100的一个点的或者两个点之间的电流或电压的幅值。替换地，电气参量也可以涉及发射线圈100的反射系数或者阻抗。
基于电气参量的第一测量值和电气参量的第二测量值，可以定性地确定耦合效率，特别是可以确定第一位置的耦合效率是否大于、等于或者小于第二位置的耦合效率。对于线圈装置的使用，尤其可以使用耦合效率更高的位置。可选地，也可以在其它位置执行电气参量的附加测量，以获得发射线圈100和部分身体线圈400，500之间的尽可能高的耦合效率。

Claims (23)

1.一种用于发出高频辐射的线圈装置，包括：
-发射线圈，被配置为与患者台上的患者间隔开；以及
-管状的无源的部分身体线圈，被设计为关于优选方向径向地包围检查体积，检查体积被配置为包括患者的身体的一部分，管状的无源的部分身体线圈以与发射线圈相对的方式布置，
-其中，管状的无源的部分身体线圈和发射线圈在电流上解耦，并且其中，管状的无源的部分身体线圈和发射线圈感性耦合，
-其中，发射线圈被配置为发射第一高频辐射，以感性地激励管状的无源的部分身体线圈，从而产生强制电磁振荡，
-并且其中，管状的无源的部分身体线圈被配置为在强制电磁振荡下发射第二高频辐射。
2.根据权利要求1所述的线圈装置，其中，发射线圈(100)布置在检查体积(410，510)外部。
3.根据权利要求1所述的线圈装置，其中，发射线圈(100)和部分身体线圈(400，500)被设计为，被布置为使得发射线圈(100)和部分身体线圈(400，500)的耦合效率大于0.5。
4.根据权利要求1所述的线圈装置，其中，发射线圈(100)和部分身体线圈(400，500)被设计为，被布置为使得发射线圈(100)和部分身体线圈(400，500)的耦合效率大于0.8。
5.根据权利要求1所述的线圈装置，其中，发射线圈(100)和部分身体线圈(400，500)被设计为，被布置为使得发射线圈(100)和部分身体线圈(400，500)的耦合效率大于0.9。
6.根据权利要求1所述的线圈装置，其中，发射线圈(100)和部分身体线圈(400，500)被设计为，被布置为使得发射线圈(100)和部分身体线圈(400，500)的耦合效率大于0.99。
7.根据权利要求3所述的线圈装置，其中，发射线圈(100)被设计为，当发射线圈(100)和部分身体线圈(400，500)被布置为，使得发射线圈(100)和部分身体线圈(400，500)的耦合效率大于0.5时，在检查体积(410，510)中产生与第一磁场方向平行的磁场，
其中，第一磁场方向与优选方向(411，511)垂直。
8.根据权利要求4所述的线圈装置，其中，发射线圈(100)被设计为，当发射线圈(100)和部分身体线圈(400，500)被布置为，使得发射线圈(100)和部分身体线圈(400，500)的耦合效率大于0.8时，在检查体积(410，510)中产生与第一磁场方向平行的磁场，
其中，第一磁场方向与优选方向(411，511)垂直。
9.根据权利要求5所述的线圈装置，其中，发射线圈(100)被设计为，当发射线圈(100)和部分身体线圈(400，500)被布置为，使得发射线圈(100)和部分身体线圈(400，500)的耦合效率大于0.9时，在检查体积(410，510)中产生与第一磁场方向平行的磁场，
其中，第一磁场方向与优选方向(411，511)垂直。
10.根据权利要求6所述的线圈装置，其中，发射线圈(100)被设计为，当发射线圈(100)和部分身体线圈(400，500)被布置为，使得发射线圈(100)和部分身体线圈(400，500)的耦合效率大于0.99时，在检查体积(410，510)中产生与第一磁场方向平行的磁场，
其中，第一磁场方向与优选方向(411，511)垂直。
11.根据权利要求1所述的线圈装置，其中，部分身体线圈(400，500)的电容(403.1,403.2,403.3,404.1,404.2,404.3,503.1,503.2,503.3)和电感被设计为，使得部分身体线圈(400，500)的共振频率对应于第一高频辐射的频率。
12.根据权利要求1所述的线圈装置，其中，部分身体线圈(400，500)被设计为，当部分身体线圈(400，500)被布置在主磁场(606)中，使得优选方向(411，511)与主磁场(606)的轴线平行时，激励检查体积(410，510)中的核自旋围绕主磁场(606)的轴线进动。
13.根据权利要求12所述的线圈装置，其中，第二高频辐射的频率相应地对应于检查体积(410，510)中的原子核关于主磁场(606)的拉莫尔频率。
14.根据权利要求12所述的线圈装置，其中，第二高频辐射围绕主磁场(606)的轴线被圆形地极化。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的线圈装置，其中，发射线圈(100)被设计为患者支撑装置(604)的一部分并且能够与患者支撑装置(604)同时移动。
16.根据权利要求1至14中任一项所述的线圈装置，其中，发射线圈(100)被设计为磁体单元(601)的一部分，并且其中，发射线圈(100)与患者支撑装置(604)之间的相对位置能够改变。
17.根据权利要求1至14中任一项所述的线圈装置，其中，发射线圈(100)被设计为环形蝴蝶线圈。
18.根据权利要求1至14中任一项所述的线圈装置，其中，部分身体线圈(400，500)被设计为鸟笼线圈。
19.根据权利要求1至14中任一项所述的线圈装置，其中，部分身体线圈(400，500)还被设计为用于接收第三高频辐射。
20.根据权利要求1至14中任一项所述的线圈装置，其中，发射线圈(100)被设计为，在不与部分身体线圈(400，500)感性耦合的情况下，激励核自旋围绕主磁场(606)的轴线进动。
21.一种用于确定检查体积(410，510)的磁共振数据组的方法，在所述方法中在磁共振单元(600)中使用根据权利要求1至14中任一项所述的线圈装置，来确定检查体积(410，510)的磁共振数据组。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，部分身体线圈(400，500)基于患者支撑装置(604)的标记被放置在患者支撑装置(604)上。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，发射线圈(100)发出高频辐射，其中，基于发射线圈(100)的电气参量的第一测量和第二测量的比较放置部分身体线圈(400，500)，其中，部分身体线圈(400，500)在第一测量的情况下相对于发射线圈(100)具有第一位置，并且其中，部分身体线圈(400，500)在第二测量的情况下相对于发射线圈(100)具有第二位置。
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