CN110554337B - 用于射频线圈组件的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明题为“用于射频线圈组件的方法和系统”。本发明提供了用于磁共振成像(MRI)的射频(RF)线圈的各种方法和系统。在一个实施方案中,用于MRI系统的RF线圈组件包括后端,所述后端包括第一组柔性RF线圈;前端,所述前端包括第二组柔性RF线圈;中心部分,所述中心部分在所述后端和所述前端之间延伸,其中所述后端和所述前端能够弯曲到所述中心部分。所述第一组柔性RF线圈和所述第二组柔性RF线圈中的每个柔性RF线圈包括环部分,所述环部分包括耦合电子器件部分和由电介质材料封装和分离的至少两个平行的分布式电容线导体。
Description
技术领域
本文所公开的主题的实施方案涉及医学诊断成像,并且更具体地讲,涉及用于磁共振成像的系统。
背景技术
磁共振成像(MRI)是一种医学成像模态,其可以在没有X射线辐射或其他类型的电离辐射的情况下产生患者内部的图像。MRI系统为利用超导磁体在指定区域内(例如,在被成形为接收患者的通道内)产生强且均匀的静磁场的医学成像设备。当患者身体(或患者身体的一部分)定位在磁场内时,与形成患者组织内的水的氢核相关联的核自旋变得极化。与这些自旋相关联的磁矩沿磁场方向对准并且在磁场方向上产生小的净组织磁化。MRI系统附加地包括磁梯度线圈,其相对于由超导磁体产生的均匀磁场的量值产生更小量值的空间变化磁场。空间变化磁场被配置为彼此正交,以便通过产生患者体内的不同位置处的氢核的特征共振频率来对该区域进行空间编码。然后使用射频(RF)线圈组件在氢核的共振频率下或其附近产生RF能量的脉冲。RF能量的脉冲被氢核吸收,由此向核自旋系统添加能量并且将氢核从静止状态调节到激发状态。当氢核从激发状态弛豫回到静止状态时,它们以RF信号的形式释放所吸收的能量。该信号由MRI系统检测并且由计算机使用已知的重建算法来转变成图像。
为了检测由患者的身体发出的RF信号,通常将RF线圈组件定位成邻近待由MRI系统成像的解剖结构。由MRI系统产生的图像的图像质量受RF线圈组件紧密适形于患者身体轮廓的能力影响。
发明内容
在一个实施方案中,用于磁共振成像(MRI)系统的射频(RF)线圈组件包括后端,该后端包括第一组柔性RF线圈;前端,该前端包括第二组柔性RF线圈;中心部分,该中心部分在后端和前端之间延伸,其中后端和前端能够弯曲到中心部分;第一组柔性RF线圈和第二组柔性RF线圈的每个柔性RF线圈包括环部分,该环部分包括耦合电子器件部分和由电介质材料封装和分离的至少两个平行的分布式电容线导体。
应当理解,提供上面的简要描述以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征,该主题范围由具体实施方式后的权利要求唯一地限定。此外,所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述,将会更好地理解本发明,其中:
图1示意性地示出了根据实施方案包括至少一个RF线圈的MRI系统。
图2示出了MRI系统的RF线圈组件的外侧的视图。
图3示出了图2的RF线圈组件的内侧的视图。
图4示出了穿戴图2至图3的RF线圈组件的患者的前视图。
图5示出了穿戴图2至图3的RF线圈组件的图3的患者的后视图。
图6示出了穿戴图2至图3的RF线圈组件的图4至图5的患者的放大透视图。
图7示意性地示出了耦接到控制器单元的RF线圈阵列的示例性RF线圈。
图8示出了RF线圈阵列的第一示例性RF线圈和相关联的耦合电子器件。
图9示出了RF线圈阵列的第二示例性RF线圈和相关联的耦合电子器件。
图10示意性地示出了示例性RF线圈阵列接口电缆,其包括位于MRI系统的处理系统与RF线圈阵列之间的多个连续和/或邻接的共模陷阱。
图11和图12示意性地示出了示例性RF线圈阵列接口电缆,其包括多个连续和/或邻接共模陷波器。
图13示出了MRI系统的第二RF线圈组件的外侧。
图2至图6和图13按比例显示,但如果需要,可使用其他相对尺寸。
具体实施方式
以下描述涉及用于磁共振成像(MRI)的射频(RF)线圈组件的系统和方法的各种实施方案。MRI系统诸如图1所示的MRI系统,包括柔性RF线圈组件诸如图2至图3所示的RF线圈组件。RF线圈组件包括后端、前端和从后端延伸到前端的多个RF线圈。后端和前端可定位在患者的相对侧,如图4至图6所示,以便经由MRI系统对患者进行成像。在后端和前端之间延伸的RF线圈可定位为靠近患者的腹股沟。在一些示例中,诸如图13所示的示例,RF线圈组件可仅包括后端处的RF线圈和前端处的RF线圈。如参考图7至图12所述,RF线圈配置有耦合电子器件和分布式电容线导体,使得每个RF线圈对每个其他RF线圈透明。这样,RF线圈组件的端部可抵靠患者的身体定位并且环绕患者,以便对刚性RF线圈组件难以成像的身体部分诸如前列腺成像。因为RF线圈包括耦合电子器件和分布式电容线导体,所以RF线圈组件的区段可相对于彼此移动和/或重叠,而不会降低由RF线圈传输到MRI系统的MR信号。
现在转向图1,其示出了磁共振成像(MRI)装置10。MRI装置10包括超导场磁体单元12、梯度线圈单元13、RF线圈单元14(在本文中可称为RF线圈组件)、RF主体或体积线圈单元15、发射/接收(T/R)开关20、RF驱动器单元22、梯度线圈驱动器单元23、数据获取单元24、控制器单元25、患者台或床26、数据处理单元31、操作控制台单元32和显示单元33。在一个示例中,RF线圈单元14是表面线圈,其是局部线圈,通常被放置在对象16(例如,患者)感兴趣的解剖结构附近。在本文中,射频体线圈单元15是传输射频信号的传输线圈,并且局部表面射频线圈单元14接收MR信号。这样,传输体线圈(例如,射频体线圈单元15)和表面接收线圈(例如,射频线圈单元14)是独立但电磁耦合的结构。MRI设备10将电磁脉冲信号传输到放置在成像空间18中的对象16,其中形成静态磁场以执行扫描,用于获得来自对象16的磁共振信号,以基于通过扫描获得的磁共振信号重建对象16的切片的图像。
超导磁体单元12包括例如环形超导磁体,其安装在环形真空容器内。磁体限定了围绕对象16的圆柱形空间,并沿着圆柱形空间的Z方向产生恒定、强大、均匀的静磁场。
MRI设备10还包括梯度线圈单元13,该梯度线圈单元在成像空间18中产生梯度磁场,以便为射频线圈单元14接收的磁共振信号提供三维位置信息。梯度线圈单元13包括三个梯度线圈系统,每个梯度线圈系统产生梯度磁场(该梯度磁场向彼此垂直的三个空间轴线中的一个空间轴线倾斜),并且根据成像条件在频率编码方向、相位编码方向和切片选择方向中的每一个方向上产生梯度磁场。更具体地,梯度线圈单元13在对象16的切片选择方向上应用梯度磁场,以选择切片;并且射频体线圈单元15将射频信号传输到对象16的所选切片并激发它。梯度线圈单元13还在对象16的相位编码方向上应用梯度场,以对来自由射频信号激发的切片的磁共振信号进行相位编码。然后梯度线圈单元13在对象16的频率编码方向上应用梯度磁场,以对来自由射频信号激发的切片的磁共振信号进行频率编码。
RF线圈单元14被设置成例如包封要对受检者16成像的区域。在一些示例中,射频线圈单元14可以被称为表面线圈或接收线圈。在由超导磁体单元12形成静磁场的静磁场空间或成像空间18中,RF线圈单元14基于来自控制器单元25的控制信号将作为电磁波的RF信号传输到对象16,从而产生高频磁场。这激发了对象16待成像的切片中的质子自旋。RF线圈单元14以磁共振信号的形式接收由此在要对受检者16成像的切片中激励的质子自旋恢复到与初始磁化矢量对齐时产生的电磁波。射频线圈单元14可以使用相同的射频线圈传输和接收射频信号。
RF体线圈单元15被设置为例如封闭成像空间18,并且产生RF磁场脉冲,该RF磁场脉冲与主磁场正交,该主磁场由成像空间18内的超导场磁体单元12产生,以激发核。RF线圈单元14可从MR装置10断开并更换为另一个RF线圈单元,相比之下,RF体线圈单元15固定地附接和连接到MRI装置10。此外,尽管局部线圈诸如包括RF线圈单元14的那些可以从对象16的局部区域传输信号或从其接收信号,但是RF体线圈单元15通常具有更大的覆盖区域。例如,射频体线圈单元15可用于向对象16的整个身体传输或接收信号。使用仅接收局部线圈和传输体线圈提供了均匀的RF激发和良好的图像均匀性,沉积在对象体内的相对高RF功率作为回报。对于发射-接收局部线圈而言,局部线圈向感兴趣区域提供RF激励并且接收MR信号,从而降低受检者中沉积的RF功率。应当理解,射频线圈单元14和/或射频体线圈单元15的特定用途取决于成像应用。
当在接收模式下操作时,T/R开关20可以选择性地将射频体线圈单元15电连接到数据获取单元24,并且当在传输模式下操作时,该T/R开关可以选择性地电连接到射频驱动器单元22。类似地,当射频线圈单元14以接收模式操作时,T/R开关20可以选择性地将射频线圈单元14电连接到数据获取单元24,并且当以发送模式操作时,该T/R开关可以选择性地将该射频线圈单元电连接到射频驱动器单元22。当射频线圈单元14和射频体线圈单元15两者都用于单次扫描时,例如,如果射频线圈单元14被配置为接收MR信号并且射频体线圈单元15被配置为传输射频信号,则T/R开关20可以将来自射频驱动器单元22的控制信号引导到射频体线圈单元15,同时将所接收的MR信号从射频线圈单元14引导到数据获取单元24。射频体线圈单元15的线圈可以被配置为以仅传输模式、仅接收模式或传输-接收模式操作。局部射频线圈单元14的线圈可以被配置为以传输-接收模式或仅接收模式操作。
射频驱动器单元22包括栅极调制器(未示出)、射频功率放大器(未示出)和射频振荡器(未示出),用于驱动射频线圈单元14并在成像空间18中形成高频磁场。RF驱动器单元22基于来自控制器单元25的控制信号并使用门调制器将从RF振荡器接收到的RF信号调制成具有预定包络的预定定时信号。由栅极调制器调制的射频信号由射频功率放大器放大,然后输出到射频线圈单元14。
梯度线圈驱动器单元23基于来自控制器单元25的控制信号驱动梯度线圈单元13,从而在成像空间18中产生梯度磁场。梯度线圈驱动器单元23包括三个驱动器电路系统(未示出),该驱动器电路系统与梯度线圈单元13中包括的三个梯度线圈系统对应。
数据获取单元24包括前置放大器(未示出)、相位检测器(未示出)和用于获取由射频线圈单元14接收的磁共振信号的模拟/数字转换器(未示出)。在数据获取单元24中,相位检测器使用来自RF驱动器单元22的RF振荡器的输出作为参考信号来对从RF线圈单元14接收并由前置放大器放大的磁共振信号进行相位检测,并且将相位检测的模拟磁共振信号输出到模拟/数字转换器以便转换为数字信号。由此获得的数字信号被输出到数据处理单元31。
MRI装置10包括用于将受检者16置于其上的检查台26。通过基于来自控制器单元25的控制信号移动桌子26,可以使对象16在成像空间18的内部和外部移动。
控制器单元25包括计算机和记录介质,在该记录介质上记录了要由计算机执行的程序。该程序在由计算机执行时引起该装置的各个部分执行对应于预定扫描的操作。记录介质可包括例如ROM、软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM或非易失性存储器。控制器单元25连接到操作控制台单元32并处理输入到操作控制台单元32的操作信号,而且通过向它们输出控制信号来控制检查台26、RF驱动器单元22、梯度线圈驱动器单元23和数据获取单元24。控制器单元25还基于从操作控制台单元32接收的操作信号来控制数据处理单元31和显示单元33,以获得期望图像。
操作控制台单元32包括用户输入设备,诸如触摸屏、键盘和鼠标。操作者使用操作控制台单元32,例如,输入作为成像协议的数据,并设置待执行成像序列的区域。将关于成像协议和成像序列执行区域的数据输出到控制器单元25。
数据处理单元31包括计算机和记录介质,在该记录介质上记录由计算机执行以执行预先确定数据处理的程序。数据处理单元31连接到控制器单元25,并基于从控制器单元25接收的控制信号执行数据处理。数据处理单元31还连接到数据获取单元24,并通过对从数据获取单元24输出的磁共振信号应用各种图像处理操作来生成光谱数据。
显示单元33包括显示设备,并基于从控制器单元25接收的控制信号在显示设备的显示屏幕上显示图像。显示单元33显示例如关于操作者从操作控制台单元32输入操作数据的输入项目的图像。显示单元33还显示由数据处理单元31生成的对象16的切片图像或三维(3D)图像。
在扫描期间,RF线圈接口电缆可用于在RF线圈(例如,RF线圈单元14和RF体线圈单元15)与处理系统的其他方面(例如,数据获取单元24、控制器单元25等)之间传输信号,例如以控制RF线圈和/或从RF线圈接收信息。如前所述,RF体线圈单元15是传输RF信号的传输线圈,并且局部表面RF线圈14接收MR信号。更一般地,射频线圈用于传输射频激发信号(“传输线圈”),并接收由成像对象(“接收线圈”)发射的MR信号。在示例中,传输和接收线圈是单个机械和电气结构或结构阵列,其中传输/接收模式可由辅助电路切换。在其他示例中,发射体线圈(例如,RF体线圈单元15)和表面接收线圈(例如,RF线圈单元14)可以是彼此经由数据获取单元或其他处理单元物理地耦合的独立结构。然而,为了提高图像质量,可能需要提供与传输线圈机械和电隔离的接收线圈。在此类情况下,希望接收线圈在其接收模式中电磁耦合到由传输线圈激励的射频“回波”并与之共振。然而,在传输模式期间,可能期望在射频信号的实际传输期间接收线圈与传输线圈电磁去耦并因此不与传输线圈共振。当接收线圈耦接到RF信号的全功率时,此类去耦降低了辅助电路内产生的噪声的可能性。下文将描述关于接收射频线圈的去耦的附加细节。
常规的RF线圈可包括印刷电路板(PCB)上的酸蚀刻铜迹线(环),其具有集总电子部件(例如,电容器、电感器、平衡-不平衡转换器、电阻器等)、匹配电路、去耦电路和前置放大器。这种构型通常很庞大、沉重且呈刚性,并且需要线圈在阵列(例如,组)中相对于彼此相对严格地放置以防止线圈元件之间的耦合相互作用,这些耦合相互作用可降低图像质量。这样,常规RF线圈和RF线圈阵列缺乏柔韧性,因此可能不符合患者的解剖结构、降低了成像质量和患者舒适度。
因此,根据本文所公开的实施方案,RF线圈组件(诸如RF线圈单元14)可包括分布式电容线导体,而非具有集总电子部件的PCB上的铜迹线。因此,RF线圈组件可为轻质且柔性的,从而允许放置在低成本、轻质、防水和/或阻燃的织物或材料中。与RF线圈(例如,分布式电容线)的环部分耦接的耦合电子器件部分可被微型化,并利用用于高源阻抗优化(例如,因阻抗匹配电路引起)的低输入阻抗前置放大器,并且允许RF线圈阵列(例如,RF线圈组)中的线圈元件之间的柔性重叠。此外,RF线圈与系统处理部件之间的RF线圈接口电缆可为柔性的,并且包括分布式平衡-不平衡变换器形式的集成透明性功能,这允许刚性电子部件得以避免并且有助于热负荷的扩散。
本文所述的RF线圈组件可被构造用于对患者的特定解剖特征进行成像,这些特征通常难以用刚性(例如,非柔性)RF线圈阵列成像。具体地讲,本公开的RF线圈组件(例如,在图2至图6和图13中示出)包括后端、前端,以及将后端连接到前端的中心部分。后端、前端和中心部分各自由柔性材料形成,并且可各自包括至少一个RF线圈(例如,类似于下文参考图2至图6描述的示例)。后端、前端和中心部分的RF线圈电耦接至公共输出(例如,单线圈接口电缆或电缆束),该公共输出可与MRI装置10电耦接。后端、前端和中心部分中的每一者都可环绕感兴趣的解剖特征,以便由MRI装置10成像。具体地讲,RF线圈组件可在患者的腹股沟附近耦接到患者,其中前端定位在患者的前侧,后端定位在患者的后侧,并且中心部分定位在患者的会阴处。在该位置,RF线圈组件可用于对患者的前列腺和/或周围解剖结构成像。
由于解剖结构的尺寸和/或曲率因患者而异,对具有常规刚性RF线圈阵列的患者而言,对前列腺和/或周围解剖结构进行成像通常是困难和/或不舒服的。常规的刚性RF线圈阵列可能无法紧密适形于患者的解剖结构。然而,本文公开的柔性RF线圈组件可适合于各种不同尺寸(例如,重量、高度等)的患者。此外,由于RF线圈组件的区段环绕患者的解剖结构的能力,因此本文所公开的RF线圈组件可增加MRI装置10相对于常规RF线圈产生的图像的信噪比(SNR),使得RF线圈能够更靠近患者的身体定位。RF线圈组件适合多种患者的能力可降低MRI装置10的成像成本(例如,通过减少用于经由MRI装置10对患者进行成像的多个不同RF线圈组件),并且可增加MRI装置10的成像质量(例如,通过増加SNR)。此外,通过将中心部分配置为位于患者会阴处并包括至少一个RF线圈,可提高MRI装置10在利用RF线圈组件对患者前列腺成像的条件期间的成像质量。
现在转向图2,其示出了RF线圈组件200的第一视图。RF线圈组件200(其在本文中可称为可穿戴RF线圈组件)可类似于上文参考图1所述的RF线圈单元14。例如,RF线圈组件200可与MRI装置(例如,图1和上述的MRI装置10)电耦接,以用于对患者的一个或多个解剖特征进行成像。在一个示例中,可利用RF线圈组件200来对患者的前列腺进行成像(例如,类似于上文参考RF线圈单元14所述的示例)。又如,RF线圈组件200可用于对邻近患者腹股沟的其他解剖特征(例如,生殖器)进行成像。
RF线圈组件200为可在多个不同方向上变形(例如,弯曲、扭绞等)的柔性RF线圈组件。RF线圈组件200包括后端258和前端260,其中后端258被配置为耦接到(例如,环绕)患者的后侧(例如,背面),并且前端260被配置为耦接到(例如,环绕)患者的前侧(例如,正面)。下文进一步描述的RF线圈组件200的中心部分280被配置为在RF线圈组件200耦接到患者并且包括用于对会阴区域成像的至少一个RF线圈的条件期间沿患者的会阴在患者的后侧和前侧之间延伸。后端258、前端260和中心部分280各自可相对于彼此移动(例如,可枢转和/或可弯曲)。例如,后端258和前端260可相对于中心部分280弯曲到其中后端258和前端260大致垂直于中心部分280的位置。通过以这种方式将RF线圈组件200配置为柔性的,后端258和前端260可弯曲到中心部分280。然而,在图2所示的视图中,RF线圈组件200处于扁平构型,其中RF线圈组件200未耦接到患者。在扁平构型中,后端258、前端260和中心部分280中的每一者为相对平坦的(例如,相对于彼此不移动、弯曲等)和平面的(例如,沿同一平面彼此平行定位)。后端258、前端260和中心部分280在本文中可统称为RF线圈组件200的主体,并且可由患者穿戴以经由MRI系统对患者进行成像。
图2所示的RF线圈组件200的扁平构型示出了包括多个外表面(诸如外表面295)的RF线圈组件200的外侧。RF线圈组件200的外侧是在RF线圈组件200耦接到患者(例如,由患者穿戴)的条件期间不与患者身体直接接触的一侧。此外,在RF线圈组件200耦接到患者的条件期间,外表面诸如外表面295不与患者的身体直接接触。RF线圈组件200还包括内侧(由图3示出并且为了清楚起见从图2中移除),该内侧被配置为在RF线圈组件200耦接到患者(例如,用于经由MRI系统成像)的条件期间与患者的身体直接接触(例如,面部共享接触,没有定位在其间的其他部件)。在一些示例中,内侧可包括一个或多个内表面(例如,图3所示的内表面298),所述内表面包括被定位成在RF线圈组件200耦接到患者的条件期间增加患者舒适度的垫、衬垫等(例如,垫297)。这样,RF线圈组件200的RF线圈(下文更详细地描述)可夹在至少两个材料层(例如,外表面和内表面)之间。
在所示的示例中,后端258包括九个RF线圈(例如,第一RF线圈206、第二RF线圈208、第三RF线圈210、第四RF线圈212、第五RF线圈214、第六RF线圈216、第七RF线圈218、第八RF线圈220和第九RF线圈222),中心部分280包括两个RF线圈(例如,第十RF线圈224和第十一RF线圈226),并且前端260包括五个RF线圈(例如,第十二RF线圈228、第十三RF线圈230、第十四RF线圈232、第十五RF线圈234和第十六RF线圈236)。总共,RF线圈组件200包括十六个RF线圈。本文所述的RF线圈可被称为RF线圈元件。后端258的九个RF线圈被布置成三个单独的行,并且在本文中可统称为RF线圈阵列(例如,RF线圈组),其中距中心部分280最远定位的第一行包括沿轴201居中的四个线圈,与第一行相邻的第二行包括沿轴203居中的三个线圈,并且最靠近中心部分280定位的第三行包括沿轴205居中的两个线圈。具体地讲,后端258的第一RF线圈206、第二RF线圈208、第三RF线圈210和第四RF线圈212各自沿轴201定位并且被轴201对分,第五RF线圈214、第六RF线圈216和第七RF线圈218各自沿轴203定位并且被轴203对分,第八RF线圈220和第九RF线圈222各自沿轴205定位并且被轴205对分。第八RF线圈220和第九RF线圈222中的每一个的边缘沿轴282定位,并且第十二RF线圈228和第十三RF线圈230的边缘沿轴284定位。后端258由轴282和后边缘202界定,并且前端260由轴284和前边缘204界定。后边缘202在本文中可被称为后端258的终止边缘(例如,限定后端258的边界的边缘),并且前边缘204在本文中可被称为前端260的终止边缘(例如,限定前端260的边界的边缘)。
后端258的第二行的RF线圈可与后端258的第一行(例如,最靠近后边缘202定位的RF线圈的行)的RF线圈和后端258的第三行(例如,距后边缘202最远定位的后端258的RF线圈的行)的RF线圈重叠。第二行的RF线圈位于后端258的第一行的RF线圈和第三行的RF线圈之间。具体地讲,如图2所示,后端258的第二行的第五RF线圈214与后端258的第一行的第一RF线圈206和第三行的第八RF线圈220重叠,第六RF线圈216除了后端258的第三行的第八RF线圈220和第九RF线圈222之外还与后端258的第一行的第二RF线圈208和第三RF线圈210重叠,并且第七RF线圈218除了后端258的第三行的第九RF线圈222之外还与后端258的第一行的第三RF线圈210和第四RF线圈212重叠。如本文所述,重叠的RF线圈指的是RF线圈的环绕和/或直接接触另一RF线圈的环部分中的至少一些的环部分。例如,如图2所示,第一RF线圈206与第二RF线圈208和第五RF线圈214重叠。然而,第一RF线圈206不与第三RF线圈210、第四RF线圈212、第六RF线圈216、第七RF线圈218、第八RF线圈220、第九RF线圈222或中心部分280和前端260的任何RF线圈重叠。此外,后端258的RF线圈中没有一个与前端260的任何RF线圈重叠(例如,后端258通过中心部分280与前端260间隔开,使得后端258的RF线圈不与前端260的RF线圈重叠)。
前端260的五个RF线圈被布置成两个单独的行,并且在本文中可被统称为RF线圈阵列(例如,RF线圈组),其中距中心部分280最远定位的第一行包括沿轴209居中的三个线圈,并且最靠近中心部分280定位的第二行包括沿轴207居中的两个线圈。具体地讲,前端260的第十二RF线圈228和第十三RF线圈230沿轴207定位并且被轴207对分,前端260的第十四RF线圈232、第十五RF线圈234和第十六RF线圈236沿轴209定位并且被轴209对分。前端260的第一行的RF线圈可与前端260的第二行的RF线圈重叠。具体地讲,如图2所示,第十二RF线圈228与第十三RF线圈230、第十四RF线圈232和第十五RF线圈234重叠,并且第十三RF线圈230与第十二RF线圈228、第十五RF线圈234和第十六RF线圈236重叠。前端260的第一行的RF线圈定位成比前端260的第二行的RF线圈更靠近前边缘204。
中心部分280由轴282和轴284界定,其中第十RF线圈224的一部分延伸到后端258中以与后端258的RF线圈的至少一个对应RF线圈重叠,并且第十一RF线圈226的一部分延伸到前端260中以与前端260的RF线圈的至少一个对应RF线圈重叠。具体地讲,第十RF线圈224与第八RF线圈220和第九RF线圈222重叠,并且第十一RF线圈226与第十二RF线圈228和第十三RF线圈230重叠。此外,第十RF线圈224和第十一RF线圈226彼此重叠。第十RF线圈224和第十一RF线圈226在本文中可统称为RF线圈阵列(例如,RF线圈组)。第十RF线圈224和第十一RF线圈226中的每一个沿RF线圈组件200的中心轴254居中,中心轴254在后端258处的后边缘202和前端260处的前边缘204之间延伸。在RF线圈组件200处于扁平构型的条件期间(例如,如图2所示),中心轴254将后边缘202和前边缘204中的每一者平分。
在图2所示的示例中,RF线圈组件200在后端258处的RF线圈与RF线圈组件200在前端260处的RF线圈具有相同的直径和相同的偏心率。然而,中心部分280处的RF线圈相对于后端258和前端260处的RF线圈具有不同的偏心率。在一个示例中,后端258和前端260的RF线圈的偏心率为0(例如,后端258和前端260处的RF线圈具有圆形形状),并且中心部分280的RF线圈(例如,第十RF线圈224和第十一RF线圈226)的偏心率為0.75(例如,中心部分280处的RF线圈具有椭圆形状)。在其他示例中,中心部分280的RF线圈的偏心率可以是不同的值(例如,0.5、0.6等),并且/或者中心部分280的RF线圈的偏心率可与后端258和/或前端260的一个或多个RF线圈的偏心率相同。
在一些示例中,RF线圈组件200的RF线圈中的一个或多个可具有与RF线圈组件200的其他RF线圈不同的直径。例如,中心部分280的RF线圈可具有与后端258和/或前端260R的RF线圈相比不同的直径(例如,较小的直径)。作为一个示例,中心部分280的RF线圈中的一者或两者的直径可为9厘米,并且后端258和前端260的RF线圈的直径可为11厘米。附加地或另选地,第十RF线圈224可相对于第十一RF线圈226具有不同的直径和/或偏心率。在另一个示例中,后端258的RF线圈可具有与前端260的RF线圈不同的直径。在又一个示例中,后端258的RF线圈中的一个或多个可相对于后端258的其他RF线圈具有不同的直径,并且前端260的一个或多个RF线圈可具有相对于前端260的其他RF线圈的不同直径。
作为一个具体示例,后端258的第一行的RF线圈(例如,第一RF线圈206、第二RF线圈208、第三RF线圈210和第四RF线圈212)可具有较大的第一直径(例如,11厘米),后端258的第二行的RF线圈(例如,第五RF线圈214、第六RF线圈216和第七RF线圈218)可具有较小的第二直径(例如,10厘米),并且后端258的第三行的RF线圈(例如,第八RF线圈220和第九RF线圈222)可具有甚至更小的第三直径(例如,9厘米)。作为另一个具体示例,前端260的第一行的RF线圈(例如,第十四RF线圈232、第十五RF线圈234和第十六RF线圈236)可具有较大的直径(例如,11厘米),并且前端260的第二行的RF线圈(例如,第十二RF线圈228和第十三RF线圈230)可具有较小的直径(例如,10厘米)。其他示例是可能的。
通过将后端258和/或前端260的RF线圈配置成具有如上所述的不同直径,可降低RF线圈组件200的成本并且/或者可增加RF线圈组件200的成像质量(例如,由MRI系统经由从RF线圈组件200接收的信号产生的图像质量)。例如,RF线圈组件200可被配置成如上所述对患者的前列腺进行成像。当前列腺与RF线圈组件200的示例性RF线圈之间的距离增加时,示例性RF线圈的成像质量可降低。因此,由于前列腺在患者体内深处的位置,相对于前列腺定位在不同距离处的具有相同直径的RF线圈在对前列腺成像时可具有不同的相应成像质量。作为一个示例,中心部分280的RF线圈被配置成比后端258和前端260的RF线圈更靠近前列腺(例如,在会阴处)定位。中心部分280的RF线圈可具有小于后端258和/或前端260的RF线圈的直径,同时由于中心部分280的RF线圈更靠近前列腺而具有与后端258和/或前端260的RF线圈相同的成像质量。这样,中心部分280的RF线圈可相对于后端258和/或前端260的RF线圈具有减小的尺寸,并且可减小RF线圈组件200的成本而不降低RF线圈组件200的成像质量。
此外,由于前列腺与后端258的每个RF线圈之间的距离不同,后端258的一些RF线圈的尺寸(例如,直径)可相对于后端258的其他RF线圈减小,同时提供相同的成像质量(例如,不降低RF线圈组件200的成像质量)。例如,后端258的第一行的RF线圈(例如,第一RF线圈206、第二RF线圈208、第三RF线圈210和第四RF线圈212)可在RF线圈组件200耦接到患者(例如,由患者穿戴以对前列腺成像)的条件期间定位成比后端258的第三行的RF线圈(例如,第八RF线圈220和第九RF线圈222)距前列腺更远的距离。因此,后端258的第三行的RF线圈可相对于后端258的第一行的RF线圈减小尺寸(例如,直径),同时提供与后端258的第一行的RF线圈相同的成像质量(例如,不降低RF线圈组件200的成像质量),并且可降低RF线圈组件200的成本(例如,通过减小RF线圈的尺寸)。类似地,前端260的第一行的RF线圈(例如,第十四RF线圈232、第十五RF线圈234和第十六RF线圈236)可在RF线圈组件200耦接到患者的条件期间定位成比前端260的第二行的RF线圈(例如,第十二RF线圈228和第十三RF线圈230)距前列腺更大的距离。因此,前端260的第二行的RF线圈可相对于前端260的第一行的RF线圈减小尺寸(例如,直径),同时提供与前端260的第一行的RF线圈相同的成像质量,并且可降低RF线圈组件200的成本。
另外,通过将中心部分280的RF线圈(例如,第十RF线圈224和第十一RF线圈226)配置成相对于RF线圈组件200的其他RF线圈具有不同的偏心率,中心部分280可包括减少数量的RF线圈,以便在患者的会阴处提供成像,并且相对于不包括具有不同偏心率的RF线圈的RF线圈组件,可降低RF线圈组件200的成本。具体地讲,因为中心部分280的RF线圈被成形为椭圆形而不是圆形(例如,具有大于0且小于1的偏心率),所以与其中中心部分280不包括非圆形RF线圈(例如,具有椭圆形状的RF线圈)的示例相比,中心部分280在中心轴254的方向上的长度290可通过更少数量的RF线圈成像。具体地讲,第十RF线圈224和第十一RF线圈226在中心轴254(例如,平行于中心轴254)的方向上的尺寸(例如,长度)大于第十RF线圈224和第十一RF线圈226在与中心轴254不平行(例如,垂直于中心轴254)的方向上的尺寸(例如,宽度)。在该构型中,第十RF线圈224和第十一RF线圈226可比圆形RF线圈覆盖更多中心部分280的长度290,同时在垂直于中心轴254的方向上保持相对窄的轮廓,这可提高患者舒适度。
例如,在图2所示的构型中,中心部分280的长度290被两个非圆形RF线圈(例如,第十RF线圈224和第十一RF线圈226)覆盖(例如,与之接触),而在不包括非圆形RF线圈的其他构型中,相同长度290可被三个或更多个圆形RF线圈覆盖。通过包括非圆形RF线圈,可通过用更少的RF线圈覆盖中心部分280的长度290来降低RF线圈组件200的成本。应当指出的是,尽管第十RF线圈224和第十一RF线圈226被示出为非圆形RF线圈(例如,具有大于0的偏心率)并且在本文中如此描述,但在一些示例中,第十RF线圈224和第十一RF线圈226可形成为圆形RF线圈,并且可被压缩成图2所示的椭圆形状。具体地讲,因为RF线圈组件200的RF线圈是柔性RF线圈,所以第十RF线圈224和第十一RF线圈226可以是圆形RF线圈,其变形(例如,弯曲)成图2所示的非圆形形状。然而,在其他示例中,第十RF线圈224和第十一RF线圈226可形成为非圆形RF线圈。
在一些示例中,RF线圈组件200可包括相对于上文所述示例的不同数量的RF线圈。例如,后端258可包括与九个RF线圈不同数量的RF线圈(例如,七个RF线圈、八个RF线圈、十个RF线圈等),前端260可包括与五个RF线圈不同数量的RF线圈(例如,三个RF线圈、四个RF线圈、六个RF线圈等),并且/或者中心部分280可包括与两个RF线圈不同数量的RF线圈(例如,一个RF线圈、三个RF线圈等)。另外,在一些示例中,RF线圈组件200所包括的RF线圈的总数可以不同。作为一个示例,RF线圈组件200可包括总共十五个RF线圈。作为另一个示例,RF线圈组件200可包括总共十二个RF线圈。其他示例是可能的。
在一些示例中,RF线圈组件200可包括相对于图2所示的示例的不同布置的RF线圈。作为一个示例,后端258、前端260和/或中心部分280的RF线圈可不以行布置。例如,第一RF线圈206、第二RF线圈208、第三RF线圈210和第四RF线圈212可不沿轴201布置。相反,第一RF线圈206、第二RF线圈208、第三RF线圈210和第四RF线圈212中的一者或多者可相对于第一RF线圈206、第二RF线圈208、第三RF线圈210和第四RF线圈212的至少一个其他RF线圈从轴201偏离不同的量。例如,第一RF线圈206和第四RF线圈212可沿轴201居中,并且第二RF线圈208和第三RF线圈210可在中心轴254的方向上偏离轴201(例如,朝向或远离中心部分280偏离)。类似地,第五RF线圈214、第六RF线圈216和第七RF线圈218可不沿轴203对准(例如,居中),第八RF线圈220和第九RF线圈222可不沿轴205对准,第十RF线圈224和第十一RF线圈226可不沿中心轴254对准,第十二RF线圈228和第十三RF线圈230可不沿轴207对准,并且第十四RF线圈232、第十五RF线圈234和第十六RF线圈236可不沿轴209对准。
通过将后端258配置为包括比前端260更多数量的RF线圈,可在RF线圈组件200耦接到患者以对患者前列腺成像的条件期间增加RF线圈组件200的成像质量。例如,由于前列腺在患者体内的位置,前端260处的附加RF线圈(例如,除了第十二RF线圈228、第十三RF线圈230、第十四RF线圈232、第十五RF线圈234和第十六RF线圈236之外)可在RF线圈组件200耦接到患者以对患者前列腺成像的条件期间不增加RF线圈组件200的成像质量(例如,SNR)。然而,相对于前端260处的RF线圈的数量增加后端258处的RF线圈的数量可增加RF线圈组件200相对于包括位于患者每侧(例如,后侧和前侧)的相同数量的RF线圈的RF线圈组件的成像质量(例如,SNR)。例如,增加的成像质量可使MRI系统和RF线圈组件200的操作者能够更容易地识别相对于由MRI系统产生的图像中的周围解剖结构的前列腺。
为了耦接到患者,RF线圈组件200包括若干延伸部,所述延伸部被配置为环绕患者的身体并保持RF线圈组件200相对于患者身体的位置。例如,RF线圈组件200包括位于RF线圈组件200的后端258处的第一延伸部270和第二延伸部272,以及位于RF线圈组件200的前端260处的第三延伸部274和第四延伸部276。每个延伸部在远离中心轴254并垂直于中心轴254的方向上延伸。第一延伸部270相对于中心轴254与第二延伸部272相对地定位(例如,横跨中心轴并且远离第二延伸部272),并且第三延伸部274相对于中心轴254与第四延伸部276相对地定位(例如,横跨中心轴254并且远离第四延伸部276)。在图2所示的扁平构型中,第一延伸部270和第二延伸部272可各自与垂直于中心轴254并位于后端258处的轴292相交。类似地,图3示出了RF线圈组件200的内侧,其中RF线圈组件200处于扁平构型。如图3所示,第三延伸部274和第四延伸部276可各自与垂直于中心轴254并位于前端260处的轴294相交(其中轴294平行于轴292)。
每个延伸部(例如,第一延伸部270、第二延伸部272、第三延伸部274和第四延伸部276)可包括一个或多个紧固件,所述一个或多个紧固件适于将延伸部可移除地彼此耦接并且将RF线圈组件200保持在相对于患者身体的位置。例如,将延伸部可移除地彼此耦接可包括以非永久的方式将延伸部扣合、扣紧或以其他方式紧固到彼此,使得延伸部保持彼此接合但是可(例如,由MRI系统的操作者)通过解开、解扣、松开等使延伸部脱离(例如,分离、移除等)。后端258和前端260经由延伸部可移除地彼此耦接。例如,第一延伸部270包括紧固件240,该紧固件被配置为与第三延伸部274的配对紧固件244(如图3所示)耦接,并且第二延伸部272包括紧固件242,该紧固件被配置为与第四延伸部276的配对紧固件246(如
图3所示)耦接。在该构型中,第一延伸部270可移除地与第三延伸部274耦接,并且第二延伸部272可移除地与第四延伸部276耦接(例如,第一延伸部270和第三延伸部274可经由紧固件240和配对紧固件244相对于彼此耦接和/或分离,并且第二延伸部272和第四延伸部276可经由紧固件242和配对紧固件246相对于彼此耦接和/或分离)。在一个示例中,上述紧固件和配对紧固件可以是钩-环紧固件(例如,具有包括多个钩的紧固件240,并且具有包括适于与多个钩耦接的多个环的紧固件244)。在其他示例中,紧固件和配对紧固件可不同于上述示例(例如,紧固件240和242可包括被配置成分别与配对紧固件244和246的配对狭槽接合的按钮)。
在一些示例中,紧固件240和242和/或配对紧固件244和246中的一者或多者可相对于其他紧固件和/或配对紧固件定位在RF线圈组件200的不同侧。例如,如图2所示,紧固件240和242定位在RF线圈组件200的外侧,并且如图3所示,配对紧固件244和246定位在RF线圈组件200的内侧(例如,RF线圈组件200的包括内表面的侧面被配置为与患者身体诸如内表面298直接接触)。定位在RF线圈组件200外侧的紧固件被配置为与定位在RF线圈组件200内侧的配对紧固件244接合。在其他示例中,紧固件和配对紧固件可定位在RF线圈组件200的同一侧(例如,外侧或内侧)。
虽然图2和图4至图5示出了RF线圈组件200的RF线圈,但应当指出的是,RF线圈可嵌入RF线圈组件200的材料内并且可对观察者(例如,MRI系统的患者或操作者)不可见。图2至图5示出了RF线圈,以示出RF线圈相对于后端258、前端260和中心部分280的相对定位和布置。例如,后端258、前端260和中心部分280(例如,RF线圈组件200的主体)中的每一者可由对RF信号透明的柔性材料形成,诸如一层或多层间位芳纶材料(例如,织物)。在一些示例中,后端258、前端260和/或中心部分280的RF线圈可嵌入柔性材料内(例如,由一层或多层柔性材料完全包围)。在其他示例中,RF线圈可固定地耦接至RF线圈组件。例如,后端258的RF线圈可以缝合或以其他方式固定(例如,安装、胶合、紧固等)到后端258的材料,前端260的RF线圈可以缝合或以其他方式固定到前端260的材料,并且/或者中心部分280的RF线圈可以缝合或以其他方式固定到中心部分280的材料。因为RF线圈组件200的主体(例如,后端258、前端260和中心部分280)由柔性材料形成,所以主体可被配置为环绕待成像对象(例如,患者)的髋部。例如,在RF线圈组件200耦接到患者以对患者成像(例如,如图6所示)的条件期间,后端258和前端260中的每一者的部分可横跨患者的髋部重叠。
此外,每个RF线圈耦接到对应的耦合电子器件(例如,耦接到第一RF线圈206的耦合电子器件部分238),并且对应的耦合电子器件(以及耦接到耦合电子器件和/或RF线圈的电线)可连同RF线圈一起嵌入柔性材料内。例如,第一RF线圈206的耦合电子器件部分238可嵌入后端258的材料内。在其他示例中,RF线圈、耦合电子器件和/或电线可耦接(例如,安装)到RF线圈组件200(例如,安装到后端258、中心部分280和/或前端260)。RF线圈可与柔性材料一起弯曲和/或变形而不会降低与RF线圈相关联的信号(例如,RF信号)(例如,用于使用MRI系统经由RF线圈组件对患者成像的信号,如上所述)。
后端258、前端260和中心部分280的RF线圈电耦接至单个输出(例如,单线圈接口电缆或电缆束),该公共输出可与MRI系统电耦接。例如,图2示出了线圈接口电缆250,其具有适于耦接到MRI系统的输出连接器252,以便将电信号从RF线圈组件200的RF线圈传输到MRI系统。每个RF线圈可经由耦合电子器件与线圈接口电缆250和输出连接器252电耦接。具体地讲,每个RF线圈(例如,后端258、前端260和中心部分280的RF线圈)的耦合电子器件可经由电线电耦接到接口板285,并且接口板285可经由线圈接口电缆250与输出连接器252电耦接。例如,第一RF线圈206经由耦合电子器件部分238电耦接到接口板285。耦合电子器件部分238可经由一条或多条电线(例如,电线286)电耦接到接口板285,并且接口板285可经由线圈接口电缆250将信号(例如,电信号)从耦合电子器件部分238传输到输出连接器252。在一些示例中,电线可嵌入RF线圈组件200的材料内,并且可朝向接口板285延伸,以便将每个RF线圈的耦合电子器件与接口板285电耦接。尽管图2示出了从耦合电子器件延伸的电线,但是出于说明的目的,这些电线可以从其他图中省略。
线圈接口电缆250可经由端口248(例如,开口)电耦接到接口板285。例如,线圈接口电缆250可包括适于将电信号从接口板285传输至输出连接器252的多条电线。在一个示例中,线圈接口电缆250和接口板285可集成在一起成为单件,其中接口板285嵌入在RF线圈组件200的材料内,并且其中线圈接口电缆250从RF线圈组件200向外延伸。在其他示例中,端口248可包括连接器,该连接器适于使线圈接口电缆250能够与接口板285可移除地耦接。例如,线圈接口电缆250可包括输入连接器,该输入连接器被成形为在端口248处与连接器耦接。在这种配置中,在RF线圈组件200用于经由MRI系统对患者成像的条件期间,线圈接口电缆250可耦接到接口板285(例如,经由端口248处的连接器),并且线圈接口电缆250可从接口板285分离(例如,从RF线圈组件200移除),以用于替换、维护等。
在一些示例中,端口248和/或接口板285可定位在中心部分280的中心处并且与中心轴254相交。此外,端口248和/或接口板285可与位于轴282和轴284中间的轴256相交。中心部分280的中心位于中心轴254和轴256的交汇处。轴256相对于中心轴254垂直定位并且相对于轴282和轴284平行。轴256与轴282和轴284中的每一个等距,使得中心部分280在中心轴254的方向上的长度290被轴256平分。在其他示例中,如图2所示,端口248和/或接口板285可相对于中心部分280的中心偏离(例如,沿中心轴254、轴256或沿不同方向偏离)。
线圈接口电缆250从端口248和接口板285沿向外方向(例如,远离RF线圈组件200外侧的外表面诸如外表面295的方向)延伸,其中RF线圈组件200的每个RF线圈经由线圈接口电缆250(例如,如上所述经由耦合电子器件和接口板285)电耦接到输出连接器252。端口248可在RF线圈组件200的外侧(例如,图2所示的一侧)打开,并且可在RF线圈组件200的内侧(例如,图3所示的一侧)关闭。在一些示例中,端口248可被第十RF线圈224和第十一RF线圈226中的每一个包围。作为一个示例,第十RF线圈224和第十一RF线圈226可如图2所示和如上所述彼此重叠,并且端口248可位于第十RF线圈224和第十一RF线圈226的重叠区域内。
在RF线圈组件200耦接到患者(例如,由患者穿戴)的条件期间,线圈接口电缆250可在患者腿部之间沿从RF线圈组件200向外的方向延伸,如图4至图5所示。图4示出了患者300的前视图,并且图5示出了患者300的后视图。图4示出了患者300的胸部302,并且图5示出了患者300的背部400。RF线圈组件200由患者300佩戴,并且线圈接口线缆250可从RF线圈组件200远离胸部302和背部400向外并且在患者300的右腿402和左腿404之间延伸,并且端口248(由图2示出)可定位在右腿402和左腿404之间。在该位置中,线圈接口电缆250可更容易地耦接到MRI系统,以用于对患者300进行成像。此外,通过将线圈接口电缆250配置成在RF线圈组件200的中心部分280处从端口248和接口板285(图2所示)向外延伸,输出连接器252可更容易地与RF线圈组件200的RF线圈电耦接(例如,由于线圈接口电缆250的居中位置,可减小从每个RF线圈的耦合电子器件部分延伸到线圈接口电缆250的电线的长度)。然而,在其他示例中,端口248和线圈接口电缆250可定位在相对于中心部分280的不同位置处。例如,端口248和线圈接口电缆250可定位在RF线圈组件200的前端260或后端258处。
在一些示例中,RF线圈组件200可包括不止一个线圈接口电缆。例如,RF线圈组件200可包括类似于线圈接口电缆250的两个线圈接口电缆,其中第一线圈接口电缆电耦接到前端260的RF线圈,并且其中第二线圈接口电缆电耦接到后端258的RF线圈。此外,第一线圈接口电缆或第二线圈接口电缆中的一者可电耦接到中心部分280的RF线圈。第一线圈接口电缆和第二线圈接口电缆可各自经由RF线圈组件200的单独端口从RF线圈组件200向外延伸。作为一个示例,RF线圈组件200可包括第一端口和第二端口,它们各自类似于端口248,其中第一线圈接口电缆从第一端口向外延伸,并且其中第二线圈接口电缆从第二端口向外延伸。第一端口和第二端口可彼此偏离(例如,彼此间隔开RF线圈组件200的长度)。在一个示例中,第一端口和第二端口各自位于中心部分280处。在另一个示例中,第一端口和第二端口中的一者或两者可位于前端260或后端258处(例如,第一端口可位于后端258处,并且第二端口可位于前端260处)。作为另一个示例,第一端口可位于中心部分280,并且第二端口可位于前端260或后端258。其他示例是可能的。
在一个示例中,第一线圈接口线缆和第二线圈接口线缆可各自电耦接到同一接口板(例如,接口板285)。在另一个示例中,第一线圈接口线缆可电耦接到第一接口板(例如,类似于接口板285),并且第二线圈接口线缆可电耦接到第二接口板。第一接口板可位于第一端口处,并且第二接口板可位于第二端口处。在一些示例中,第一线圈接口电缆和第一接口板可集成在一起成为单件,其中第一接口板嵌入在RF线圈组件200的材料内,并且其中第一线圈接口电缆电耦接到第一接口板并从RF线圈组件200的第一端口向外延伸。类似地,第二线圈接口电缆和第二接口板可集成在一起成为单件,其中第二接口板嵌入在RF线圈组件200的材料内,并且其中第二线圈接口电缆电耦接到第二接口板并从RF线圈组件200的第二端口向外延伸。在其他示例中,第一端口可包括适于使第一线圈接口电缆能够与第一接口板可移除地耦接的连接器,并且/或者第二端口可包括适于使第二线圈接口电缆能够与第二接口板可移除地耦接的连接器,类似于上述线圈接口电缆250和接口板285的示例。
在又一个示例中,RF线圈组件可包括三个线圈接口电缆,第一线圈接口电缆电耦接到前端260的RF线圈,第二线圈接口电缆电耦接到后端258的RF线圈,并且第三线圈接口电缆电耦接到中心部分280的RF线圈。第一线圈接口电缆可从RF线圈组件200的第一端口(例如,类似于端口248)向外延伸并可电耦接到第一接口板(例如,接口板285),第二线圈接口电缆可从RF线圈组件200的第二端口向外延伸并可电耦接到第二接口板,并且第三线圈接口电缆可从RF线圈组件200的第三端口向外延伸并可电耦接到第三接口板。类似于上述示例,在一些示例中,两个或更多个线圈接口电缆可电耦接到相同的接口板,并且/或者一个或多个端口可与RF线圈组件200的一个或多个其他端口相比位于RF线圈组件200的不同位置处(例如,前端260、后端258或中心部分280)。其他示例是可能的。
图6示出了患者300的一部分的放大透视图,其中RF线圈组件200耦接到患者300。为了进行示意性的说明,图6未示出线圈接口电缆250。在图6中,第三延伸部274被示为耦接到第一延伸部270,以便保持RF线圈组件200相对于患者300的身体的位置。具体地讲,紧固件240耦接到配对紧固件246(图3所示,图6未示出),以便保持第三延伸部274与第一延伸部270的接合。第三延伸部274和第一延伸部270跨越患者300的左腿404彼此重叠。第二延伸部272和第四延伸部276(由图2至图3示出)以类似的方式跨越患者300的右腿402彼此重叠(图6未示出)。
轴700显示为当RF线圈组件200耦接到患者300时与RF线圈组件200的最低部分相切。具体地讲,当RF线圈组件200耦接到患者300时,轴700在RF线圈组件200的最低垂直位置处(例如,相对于从患者300的脚延伸到患者300的头部的患者300的垂直轴320)与中心部分280的一部分(由图2至图3示出)相切。在一个示例中,在RF线圈组件200与患者300耦接的条件期间,端口248(如图2所示)可与轴700处于相同的垂直位置(例如,沿垂直轴320的相同位置)。在这种配置中,当患者300穿戴RF线圈组件200时,线圈接口电缆250从RF线圈组件200的最低部分(例如,沿垂直轴320的最底部分)向外延伸,位于患者300的右腿402和左腿404之间的轴700处。
在上面参考图2至图6描述的配置中,RF线圈组件200可增加SNR,适合更宽范围的患者,就好像专门为他们定制的一样,并且允许对前列腺、腹股沟和/或周围解剖结构进行困难的扫描,以产生更清晰的图像。RF线圈组件200的重量也可比常规RF线圈组件轻,并且在不使用时可更容易存储。
暂时转向图13,其示出了第二RF线圈组件1500。RF线圈组件1500(其在本文中可称为可穿戴RF线圈组件)可类似于上文参考图1所述的RF线圈单元14。图13示出了RF线圈组件1500的外侧,类似于图2所示的RF线圈组件200的外侧的视图。RF线圈组件1500另外包括内侧,该内侧可类似于图3所示的RF线圈组件200的内侧。例如,RF线圈组件1500的内侧可包括类似于垫297的一个或多个垫和/或适于与定位在RF线圈组件1500的外侧的RF线圈组件1500的紧固件接合的配对紧固件(例如,紧固件1540和/或紧固件1542)。
RF线圈组件1500可包括与上文结合RF线圈组件200所述的那些部件类似的若干部件。具体地讲,RF线圈组件1500包括后边缘1502、前边缘1504、外表面1595、第一延伸部1570、第二延伸部1572、第三延伸部1574、第四延伸部1576、接口板1585、线圈接口电缆1550、连接器1552、紧固件1540、紧固件1542和端口1548,类似于后边缘202、前边缘204、外表面295、第一延伸部270、第二延伸部272、第三延伸部274、第四延伸部276、接口板285、线圈接口电缆250、连接器252、紧固件240、紧固件242和端口248,分别如上文参考RF线圈组件200所述。另外,RF线圈组件1500的中心轴1554可类似于RF线圈组件200的中心轴254。RF线圈组件1500包括多个柔性RF线圈,其类似于下文参考图7至图12所述的RF线圈。RF线圈组件1500的RF线圈中的一个或多个可类似于RF线圈组件200的RF线圈。例如,RF线圈组件1500的一个或多个RF线圈的直径可类似于RF线圈组件200的一个或多个RF线圈的直径(例如,10厘米、11厘米等)。此外,RF线圈组件1500的一个或多个RF线圈的偏心率可类似于RF线圈组件200的一个或多个RF线圈的偏心率(例如,类似于第一RF线圈206、第十RF线圈224等,如图2所示)。RF线圈组件1500的每个RF线圈包括耦合电子器件(例如,耦合电子器件1538),类似于上文参考RF线圈组件200描述的耦合电子器件238。
类似于上文参考RF线圈组件200描述的RF线圈的布置,RF线圈组件1500的RF线圈可被布置成不同的行。RF线圈组件1500包括总共十五个RF线圈。在RF线圈组件1500的后端1558处将九个RF线圈布置成第一RF线圈阵列(其在本文中可称为RF线圈组),其中第一RF线圈组包括第一RF线圈1506、第二RF线圈1508、第三RF线圈1510、第四RF线圈1512、第五RF线圈1514、第六RF线圈1516、第七RF线圈1518、第八RF线圈1520和第九RF线圈1522。
第一RF线圈组的RF线圈可被布置为形成若干行RF线圈。具体地讲,第一RF线圈1506、第二RF线圈1508、第三RF线圈1510和第四RF线圈1512可在后端1558处形成第一行RF线圈,第五RF线圈1514、第六RF线圈1516和第七RF线圈1518可在后端1558处形成第二行RF线圈,并且第八RF线圈1520和第九RF线圈1522可在后端1558处形成第三行RF线圈。第一行RF线圈可沿轴1501居中,第二行RF线圈可沿轴1503居中,并且第三行RF线圈可沿轴1505居中。轴1501、轴1503和轴1505可相对于图2所示的轴201、轴203和轴205处于类似的布置中(例如,彼此偏离相同量的长度并且彼此平行定位)。例如,轴1501和后边缘1502之间在垂直于轴1501的方向上的长度可以是与轴201和后边缘202之间在垂直于轴201的方向上的长度相同量的长度。
在其他示例中,后端1558处的RF线圈可处于不同的布置(例如,不布置成行)。类似于上文参考RF线圈组件200的后端258描述的示例,RF线圈组件1500的后端1558被配置为在RF线圈组件1500耦接到患者以经由MRI系统(例如,上文参考图1描述的MRI装置)对患者进行成像的条件期间定位在患者的后侧。
RF线圈组件1500的前端1560包括六个RF线圈,形成第二RF线圈阵列(其在本文中可称为RF线圈组)。具体地讲,前端1560包括第十RF线圈1526、第十一RF线圈1528、第十二RF线圈1530、第十三RF线圈1532、第十四RF线圈1534和第十五RF线圈1536。前端1560的RF线圈可被布置成多行。例如,第十三RF线圈1532、第十四RF线圈1534和第十五RF线圈1536可形成前端1560的第一行RF线圈,第十一RF线圈1528和第十二RF线圈1530可形成前端1560的第二行RF线圈,并且第十RF线圈1526可形成前端1560的第三行RF线圈。前端1560处的第一行RF线圈可沿轴1509居中,前端1560处的第二行RF线圈可沿轴1507居中,并且前端1560处的第三行RF线圈可沿轴1584居中。在一个示例中,轴1509和轴1507可相对于图2所示和上文所述的轴209和轴207处于类似的布置中(例如,彼此偏离相同量的长度并且彼此平行定位)。例如,轴1509和前边缘1504之间在垂直于轴1509的方向上的长度可以是与轴209和前边缘204之间在垂直于轴209的方向上的长度相同量的长度。
RF线圈组件1500不包括位于RF线圈组件1500的中心部分1590内的RF线圈。具体地讲,中心部分1590是在前端1560和后端1558之间的RF线圈组件1500的不包括任何RF线圈的一部分。后端1558由轴1582和后边缘1502界定,并且前端1560由轴1556和前边缘1504界定。后边缘1502在本文中可被称为后端1558的终止边缘(例如,限定后端1558的边界的边缘),并且前边缘1504在本文中可被称为前端1560的终止边缘(例如,限定前端1560的边界的边缘)。中心部分1590由轴1582和轴1556界定。类似于上文参考RF线圈组件200描述的RF线圈,RF线圈组件1500的一个或多个RF线圈可具有相对于RF线圈组件1500的一个或多个其他RF线圈的不同尺寸(例如,直径)或偏心率。
在一些示例中,RF线圈组件1500可包括不止一个线圈接口电缆。例如,RF线圈组件1500可包括类似于线圈接口电缆1550的两个线圈接口电缆,其中第一线圈接口电缆电耦接到前端1560的RF线圈,并且其中第二线圈接口电缆电耦接到后端1558的RF线圈。第一线圈接口电缆和第二线圈接口电缆可各自经由RF线圈组件1500的单独端口从RF线圈组件1500向外延伸。作为一个示例,RF线圈组件1500可包括第一端口和第二端口,它们各自类似于端口1548,其中第一线圈接口电缆从第一端口向外延伸,并且其中第二线圈接口电缆从第二端口向外延伸。第一端口和第二端口可彼此偏离(例如,彼此间隔开RF线圈组件1500的长度)。在一个示例中,第一端口和第二端口中的一者或两者可位于前端1560或后端1558处。作为另一个示例,第一端口可位于后端1558,并且第二端口可位于前端1560。作为另一个示例,第一端口和/或第二端口可位于中心部分1590处。其他示例是可能的。
将RF线圈组件1500配置为包括十五个RF线圈可相对于包括更多数量的RF线圈的RF线圈组件降低RF线圈组件1500的成本。此外,通过在后端1558处包括九个RF线圈并且在前端1560处包括六个RF线圈,可提高RF线圈组件1500的成像质量(例如,在RF线圈组件1500耦接到患者以对患者的身体成像的条件期间由MRI系统产生的图像质量)。例如,将后端1558配置为包括比前端1560更多数量的RF线圈,可使MRI系统的操作者能够在RF线圈组件1500耦接到患者以对患者成像的条件期间更容易地对患者的前列腺成像。
现在转向图7,其示出了RF线圈802的示意图,该RF线圈包括环部分801,该环部分经由耦合电子器件部分803和线圈接口电缆812耦接到控制器单元810。在一个示例中,射频线圈可以是表面接收线圈,该表面接收线圈可以是单通道或多通道。RF线圈802是图1的RF线圈单元14所包括的RF线圈的一个非限制性示例(例如,类似于上述RF线圈组件200所包括的RF线圈)并且因此可在MRI装置10等中的一个或多个频率下操作。线圈接口电缆812可以是在电子器件部分803与RF线圈阵列(例如,RF线圈组)的接口连接器之间延伸的线圈接口电缆,或者是在RF线圈阵列的接口连接器与MRI系统控制器单元810之间延伸的RF线圈阵列接口电缆(例如,RF线圈组接口电缆)。控制器单元810可与图1中的数据处理单元31或控制器单元25相关联,和/或可为图1中的数据处理单元31或控制器单元25的非限制性示例。
本公开的RF线圈包括比常规RF线圈中的使用的显著更少量的铜、印刷电路板(PCB)材料和电子部件,并且包括由介电材料封装并隔开的平行细长线导体,从而形成线圈元件。这些平行导线形成低电抗结构,而不需要分立电容器。最小导体的尺寸可以保持容许损耗,消除线圈环之间的大部分电容,并减少了电场耦合。通过与大采样阻抗接口,电流减小并且磁场耦合最小化。使电子器件在尺寸和容量方面最小化,以保持质量和重量较低并且防止与所需场的过度相互作用。此时封装可极有柔性,这允许适形于解剖结构,从而优化信噪比(SNR)和成像加速度。
用于MR的常规RF接收线圈包括通过电容器在它们之间接合的若干导电间隔。通过调节电容器的值,可使RF线圈的阻抗达到其最小值(通常由低电阻表征)。在共振频率下,所存储的磁能和电能周期性地交替。每个导电间隔由于其长度和宽度,具有一定的自电容,其中电能周期性地存储为静电。该电的分布在大约5-15cm的整个导电间隔长度内发生,从而引起类似范围的电偶极场。在较大介电负荷的附近,间隔的自电容改变,从而使线圈失谐。在有损耗电介质的情况下,偶极电场引起焦耳耗散,其特征在于线圈观察到的总电阻增加。
相比之下,本公开的射频线圈表示几乎理想的磁偶极天线,因为其共模电流沿其周边的相位和幅度是均匀的。射频线圈的电容建立在沿着环周边的两根导线之间。保守电场严格限制在两条平行导线和介电填充材料的小横截面内。在两个RF线圈环重叠的情况下,与常规RF线圈的两个重叠铜迹线相比,交叉处的寄生电容大大地减小。与两个常规的基于迹线的线圈环相比,RF线圈薄的横截面允许更好的磁去耦并减少或消除两个环之间的重叠。
耦合电子器件部分803可耦接到RF线圈802的环部分。在本文中,耦合电子器件部分803可包括去耦电路804、阻抗逆变器电路806和前置放大器808。去耦电路804可在传输操作期间有效地去耦RF线圈。通常,RF线圈802在其接收模式下可耦接到待由MR装置成像的对象的身体以便接收在发射模式期间发射的RF信号的回波。如果RF线圈802不用于传输,则可在RF体线圈传输RF信号时将RF线圈802与RF体线圈去耦。可以使用谐振电路和PIN二极管、微机电系统(MEMS)开关或其他类型的开关电路实现接收线圈与传输线圈的去耦。在本文中,开关电路可以激活可操作地连接到RF线圈802的解谐电路。
阻抗逆变器电路806可形成RF线圈802与前置放大器808之间的阻抗匹配网络。阻抗逆变器电路806被配置为将RF线圈802的线圈阻抗变换成前置放大器808的最佳源阻抗。阻抗逆变器电路806可包括阻抗匹配网络和输入平衡-不平衡变换器。前置放大器808接收来自对应RF线圈802的MR信号并放大所接收的MR信号。在一个示例中,前置放大器可具有被配置为适应相对较高的阻塞或源阻抗的低输入阻抗。下面将结合图8和图9更详细地解释有关RF线圈和相关联的耦合电子器件部分的更多细节。耦合电子器件部分803可封装在尺寸为大约2cm2或更小的极小PCB中。可使用保形涂层或封装树脂来保护PCB。
线圈接口电缆812诸如RF线圈阵列接口电缆可用于在RF线圈与处理系统的其他方面之间传输信号,例如以控制RF线圈和/或从RF线圈处接收信息。射频线圈阵列接口电缆可以设置在MR装置(诸如图1的MRI设备10)的孔洞或成像空间内,并且经受由MRI装置产生和使用的电磁场。在MRI系统中,线圈接口电缆(诸如线圈接口电缆812)可以支持发射器驱动的共模电流,这可能继而又产生了场失真和/或部件的不可预测的加热。通常,使用平衡-不平衡转换器会阻止共模电流。平衡-不平衡变换器或共模陷波器提供高共模阻抗,继而减少了发射器驱动的电流的效应。
因此,线圈接口电缆812可包括一个或多个平衡-不平衡转换器。在常规的线圈接口电缆中,平衡-不平衡变换器以相对较高的密度定位,因为如果平衡-不平衡变换器密度太低或如果平衡-不平衡变换器定位在不适当的位置,则可形成高耗散/电压。然而,这种密集的放置可能会对柔韧性、成本和性能产生不利影响。这样,线圈接口电缆中的一个或多个平衡-不平衡转换器可以是连续的平衡-不平衡转换器,以确保没有高电流或驻波,而与定位无关。连续的平衡-不平衡转换器可以是分布式的、颤动的和/或蝴蝶式的平衡-不平衡转换器。下面将结合图10至图12给出有关线圈接口电缆和平衡-不平衡变换器的更多细节。
图8是根据一个实施方案形成的具有分段导体的RF线圈901的示意图。RF线圈901是图7的RF线圈802的非限制性示例,因此包括RF线圈802的环部分801和耦合电子器件部分803。当由数据获取单元24(图1所示)驱动时,耦合电子器件部分允许RF线圈发射和/或接收RF信号。在例示的实施方案中,RF线圈901包括第一导体900和第二导体902。第一导体和第二导体900、902可以被分段,使得导体形成开放电路(例如,形成单极)。导体900、902的区段可以具有不同的长度,如下所述。可以改变第一导体和第二导体900、902的长度以实现选择的分布式电容,并因此实现选择的共振频率。
第一导体900包括第一区段904和第二区段906。第一区段904包括终止于耦合电子器件部分803的接口处的从动端912,这将在下面更详细描述。第一区段904还包括浮动端914,该浮动端与参考地分离,从而保持浮动状态。第二区段906包括终止于耦合电子器件部分的接口处的从动端916以及与参考分离的浮动端918。
第二导体902包括第一区段908和第二区段910。第一区段908包括接口处的从动端920。第一区段908还包括浮动端922,该浮动端与参考地分离,从而保持浮动状态。第二区段910包括接口处的从动端924以及与参考地分离的浮动端926。从动端924可终止于接口处,使得端924仅通过分布式电容耦接到第一导体。在导体之间的环周围示出的电容器代表导线之间的电容。
第一导体900具有基于第一区段和第二区段904、906的长度而增长的分布式电容。第二导体902具有基于第一区段和第二区段908、910的长度而增长的分布式电容。第一区段904、908可以具有与第二区段906、910不同的长度。第一区段904、908与第二区段906、910之间的长度的相对差异可用于产生具有期望中心频率的共振频率的有效LC电路。例如,通过相对于第二区段906、910的长度改变第一区段904、908的长度,可以改变集成的分布式电容。
在例示的实施方案中,第一导体和第二导体900、902成形为环部分,该环部分终止于接口。但是在其他实施方案中,其他形状也是可能的。例如,环部分可以是多边形,其形状符合表面(例如,壳体)的轮廓和/或等。环部分限定了沿第一导体和第二导体的导电通路。第一导体和第二导体沿着导电通路的整个长度没有任何分立或集总的电容或电感元件。环部分还可包括不同规格的绞合或实心导线的环,具有不同长度的第一导体和第二导体900、902的不同直径的环和/或在第一导体与第二导体之间具有变化间距的环。例如,第一导体和第二导体中的每一个可以沿着导电通路在各个位置处没有切口或间隙(没有分段导体)或一个或多个切口或间隙(分段导体)。
如本文所用,分布式电容(DCAP)表示导体之间表现出的电容,其沿着导体的长度均匀且一致地增大并且没有分立或集总电容部件以及分立或集总电感部件。在本文的示例中,电容可以沿着第一导体和第二导体900、902的长度以均匀的方式生长。
介电材料903封装并隔开第一导体和第二导体900、902。可选择性地选择介电材料903以实现选择分布式电容。介电材料903可基于所需的介电常数∈,以改变环部分的有效电容。例如,介电材料903可以是空气、橡胶、塑料或任何其他介电材料。在一个示例中,介电材料可以是聚四氟乙烯(pTFE)。例如,介电材料903可以是围绕第一导体和第二导体900、902的平行导电元件的绝缘材料。另选地,第一导体和第二导体900、902可以彼此扭绞成双绞线电缆。又如,介电材料903可以是塑料材料。第一导体和第二导体900、902可以形成同轴结构,其中塑料介电材料903将第一导体和第二导体分开。又如,第一导体和第二导体可以被配置为平面条带。
耦合电子器件803可操作地且通信地耦接到RF驱动器单元22、数据获取单元24、控制器单元25和/或数据处理单元31,以允许RF线圈802发射和/或接收RF信号。在例示的实施方案中,耦合电子器件803包括被配置为发射和接收RF信号的信号接口958。
如上文结合图7所解释,耦合电子器件803包括去耦电路、阻抗逆变器电路和前置放大器。如图8所示,去耦电路包括去耦二极管960。可以为去耦二极管960提供来自MC_BIAS的电压,例如,以便使去耦二极管960接通。当接通时,去耦二极管960使导体900与导体902短路,从而导致线圈偏共振并因此例如在传输操作期间使线圈去耦。
阻抗逆变器电路包括多个电感器,包括第一电感器970a、第二电感器970b和第三电感器970c;多个电容器,包括第一电容器972a、第二电容器972b、第三电容器972c和第四电容器972d;以及二极管974。阻抗逆变器电路包括匹配电路和输入平衡-不平衡变换器。如图所示,输入平衡-不平衡转换器是晶格平衡-不平衡转换器,其包括第一电感器970a、第二电感器970b、第一电容器972a和第二电容器972b。在一个示例中,二极管974限制电流的方向,以阻止RF接收信号进入去耦偏置分支(MC_BIAS)。
在一个示例中,RF、GND和MC_BIAS连接是单根电缆的一部分。例如,电缆可以是具有中心导体和两个周围屏蔽件的三轴电缆。中心导体可电传导RF信号和前置放大器控制,第一屏蔽件可以是GND连接(例如,接地),并且第二最外侧的屏蔽件可以是MC_BIAS连接(例如,用于二极管去耦控制的多线圈偏置)。电缆可连接到接口板(连同RF线圈的一根或多根其他电缆),其中接口板的连接器将电缆电耦接至MRI系统。
前置放大器962可以是低输入阻抗前置放大器,其通过阻抗匹配电路针对高源阻抗进行了优化。前置放大器可以具有低噪声反射系数γ和低噪声电阻Rn。在一个示例中,除了低噪声系数之外,前置放大器可以具有基本上等于0.0的源反射系数γ和基本上等于0.0的Rn的归一化噪声电阻。然而,也可以考虑γ值基本上等于或小于0.1并且Rn值基本上等于或小于0.2。利用具有适当的γ和Rn值的前置放大器,前置放大器为RF线圈901提供了阻塞阻抗,同时还在史密斯圆图的背景下提供了大的噪声圆。这样,RF线圈901中的电流被最小化,前置放大器与RF线圈901输出阻抗有效地噪声匹配。具有大的噪声环,前置放大器在各种RF线圈阻抗上产生有效的SNR,同时对RF线圈901产生高阻塞阻抗。
在一些示例中,前置放大器962可包括阻抗变换器,其包括电容器和电感器。阻抗变换器可以被配置为改变前置放大器的阻抗,以有效地抵消前置放大器的电抗,诸如由寄生电容效应引起的电容。寄生电容效应可以由例如前置放大器的PCB布局或由前置放大器的栅极引起。此外,此类电抗通常会随着频率的增加而增加。然而,有利地,配置前置放大器的阻抗变换器以消除或至少最小化电抗保持对RF线圈901的高阻抗(例如,阻塞阻抗)和有效SNR,而不会对前置放大器的噪声系数产生实质性影响。上述晶格平衡-不平衡转换器可以是阻抗变换器的非限制性示例。
在示例中,本文描述的前置放大器可以是低输入前置放大器。例如,在一些实施方案中,前置放大器的“相对低”输入阻抗在共振频率下小于约5欧姆。RF线圈901的线圈阻抗可以具有任何值,其可以取决于线圈负载、线圈尺寸、场强度等。RF线圈901的线圈阻抗的示例包括但不限于在1.5T磁场强度下介于约2欧姆至约10欧姆之间等。阻抗逆变器电路被配置为将RF线圈901的线圈阻抗变换成相对较高的源阻抗。例如,在一些实施方案中,“相对高”的源阻抗至少为约100欧姆并且可以大于150欧姆。
阻抗变换器还可以向RF线圈901提供阻塞阻抗。将RF线圈901的线圈阻抗转换为相对高的源阻抗可以使阻抗变换器能够向RF线圈901提供更高的阻塞阻抗。此类较高的阻塞阻抗的示例性值包括例如至少500欧姆以及至少1000欧姆的阻塞阻抗。
图9是根据另一个实施方案的RF线圈1001和耦合电子器件803的示意图。图10的RF线圈是图7的RF线圈和耦合电子器件的非限制性示例,因此包括环部分801和耦合电子器件部分803。耦合电子器件允许RF线圈在由数据获取单元24(图1中示出)驱动时传输和/或接收RF信号。RF线圈1001包括与第二导体1002平行的第一导体1000。第一导体和第二导体1000、1002中的至少一个是细长并且连续的。
在例示的实施方案中,第一导体和第二导体1000、1002成形为环部分,该环部分终止于接口。但是在其他实施方案中,其他形状也是可能的。例如,环部分可以是多边形,其形状符合表面(例如,壳体)的轮廓和/或等。环部分限定了沿第一导体和第二导体1000、1002的导电通路。第一导体和第二导体1000、1002沿着导电通路的整个长度没有任何分立或集总的电容或电感部件。第一导体和第二导体1000、1002沿着环部分的整个长度不间断并且连续。环部分还可包括不同规格的绞合或实心导线的环,具有不同长度的第一导体和第二导体1000、1002的不同直径的环和/或在第一导体与第二导体之间具有变化间距的环。例如,第一导体和第二导体中的每一个可以沿着导电通路在各个位置处没有切口或间隙(没有分段导体)或一个或多个切口或间隙(分段导体)。
第一导体和第二导体1000、1002沿着环部分的长度(例如,沿着第一导体和第二导体1000、1002的长度)具有分布式电容。第一导体和第二导体1000、1002沿着环部分的整个长度呈现出基本相等并且均匀的电容。如本文所用,分布式电容(DCAP)表示导体之间表现出的电容,其沿着导体的长度均匀且一致地增大并且没有分立或集总电容部件以及分立或集总电感部件。在本文的示例中,电容可以沿着第一导体和第二导体1000、1002的长度以均匀的方式生长。第一导体和第二导体1000、1002中的至少一个是细长并且连续的。在例示的实施方案中,第一导体和第二导体1000、1002两者是细长并且连续的。但是在其他实施方案中,第一导体或第二导体1000、1002中的仅一个可以是细长并且连续的。第一导体和第二导体1000、1002形成连续的分布式电容器。电容沿着导体1000、1002的长度以基本恒定的速率增长。在例示的实施方案中,第一导体和第二导体1000、1002形成细长的连续导体,其沿第一导体和第二导体1000、1002的长度呈现DCAP。第一导体和第二导体1000、1002在第一导体与第二导体1000、1002的终端端部之间沿着连续导体的整个长度没有任何分立的电容和电感元件。例如,第一导体和第二导体1000、1002不包括任何分立电容器,也不包括沿环部分长度的任何电感器。
介电材料1003分隔第一导体和第二导体1000、1002。可选择性地选择介电材料1003以实现选择分布式电容。介电材料1003可基于所需的介电常数∈,以改变环部分的有效电容。例如,介电材料1003可以是空气、橡胶、塑料或任何其他介电材料。在一个示例中,介电材料可以是聚四氟乙烯(pTFE)。例如,介电材料1003可以是围绕第一导体和第二导体1000、1002的平行导电元件的绝缘材料。另选地,第一导体和第二导体1000、1002可以彼此扭绞成双绞线电缆。又如,介电材料1003可以是塑料材料。第一导体和第二导体1000、1002可以形成同轴结构,其中塑料介电材料1003将第一导体和第二导体1000、1002分开。又如,第一导体和第二导体1000、1002可以被配置为平面条带。
第一导体1000包括终止于接口处的第一终端端部1012和第二终端端部1016。第一终端端部1012耦接到耦合电子器件803。第一终端端部1012在本文也可以称为“驱动端”。第二终端端部1016在本文也称为“第二驱动端”。
第二导体1002包括终止于接口处的第一终端端部1020和第二终端端部1024。第一终端端部1020耦接到耦合电子器件803。第一终端端部1020在本文也可以称为“驱动端”。第二终端端部1024在本文也称为“第二驱动端”。
RF线圈1001的环部分801耦接到耦合电子器件803。耦合电子器件803可为上文结合图7和图8所述的相同耦合电子器件,从而为类似的部件给以类似的附图标记并且省却了进一步的描述。
通过图8和图9可以认识到,包括RF线圈的环部分的两个平行导体可各自为连续导体(如图9所示),或这些导体中的一者或两者可为非连续的(如图8所示)。例如,图8中所示的两个导体可以包括切口,这导致每个导体由两个区段组成。介于导体区段之间的所得空间可以填充有封装和包围导体的介电材料。这两个切口可定位在不同位置,例如,一个切口处于135°并且另一个切口处于225°(相对于环部分与耦合电子器件对接的地方)。通过包括不连续导体,可以相对于包括连续导体的线圈调节线圈的共振频率。在一个示例中,RF线圈包括由介电质封装并隔开的两个连续平行导体,共振频率可为较小的第一共振频率。如果该射频线圈包括一个不连续导体(例如,其中一个导体被切割并填充有介电材料)和一个连续导体,则在所有其他参数(例如,导体线规、环直径、导体之间的间隔、介电材料)相同的情况下,射频线圈的共振频率可以是更大的第二共振频率。以这种方式,可以调节环部分的参数,包括线规、环直径、线导体之间的间隔、介电材料选择和/或厚度以及导体段数和长度,以将RF线圈调谐到期望共振频率。
可以利用以上关于图7至图9呈现的RF线圈,以便在MR成像会话期间接收MR信号。这样,图7至图9的RF线圈可以是图1的RF线圈单元14所包括的RF线圈的非限制性示例(并且可类似于上文描述的RF线圈组件200所包括的RF线圈),并且可被配置为耦接到MRI系统的下游部件,诸如处理系统。图7至图9的RF线圈可存在于具有各种构型的RF线圈阵列(例如,组)中。如下所述,与上文参考图7至图9描述的RF线圈类似的RF线圈和伴随的线圈接口电缆的各种构型可以是可能的。
包括与上述线圈类似的RF线圈的RF线圈阵列(例如,RF线圈组)可包括线圈环和耦接到每个线圈的电子单元,以及连接到每个耦合电子单元并从每个耦合电子单元延伸的线圈接口线缆。因此,RF线圈阵列可包括(例如)四个线圈环、四个电子单元和四个线圈接口电缆。不同的第二RF线圈阵列可包括用于每个线圈环的单独的电子单元,每个电子单元耦接到相应的线圈接口电缆。第二RF线圈阵列可包括(例如)四个线圈环、四个电子单元和四个线圈接口电缆,它们在一组四个线圈接口电缆中捆绑在一起,并且可以称为集成的平衡-不平衡转换器电缆束。耦接到相应电子单元的每个线圈接口电缆可组合成一根整体线圈接口电缆,也称为电缆组件。
在一些示例中,各个耦合电子单元可以容纳在共同的电子器件壳体中。线圈阵列的每个线圈环可具有容纳在壳体中的相应的耦合电子单元(例如,去耦电路、阻抗逆变器电路和前置放大器)。在一些示例中,共用电子器件壳体可以从线圈环或射频线圈阵列拆下。在一个示例中,电子器件可被放置在可分离的组件中并且与RF线圈阵列断开连接。连接器接口可以放置在介于例如导体环部分(例如,上述驱动端)与用于每个单独的耦合电子单元的耦合电子器件之间的连接处。
在RF线圈或RF线圈阵列中使用的线导体和线圈环可以任何合适的方式制造,以获得期望RF线圈应用的期望共振频率。所需的线规,诸如28或30美国线规(AWG)或任何其他所需的线规可以与相同规格的平行导线配对,并且使用挤出工艺或三维(3D)印刷或添加制造工艺用介电材料封装。该制造工艺可以是环境友好的,具有低浪费和低成本。
因此,本文所述的RF线圈包括双引线导体环,该双引线导体环封装在pTFE介电质中,在这两个平行线导体的至少一者中可没有切口或具有至少一个切口;以及耦接到每个线圈环的微型化耦合电子器件PCB(例如,尺寸大约为2cm2或更小的极小耦合电子器件PCB)。可使用保形涂层或封装树脂来保护PCB。这样做时,消除了常规元件,并且电容“内置”在集成电容器(INCA)线圈环中。减少或消除了线圈元件之间的交互作用。通过改变所用导线的规格、导线之间的间距、环直径、环形以及导线中切口的数量和位置,线圈环适用于宽范围的MR工作频率。
线圈环在PET/MR应用中是透明的,有助于剂量管理和信噪比(SNR)。小型化耦合电子PCB包括去耦电路、具有阻抗匹配电路的阻抗反相器电路和输入平衡-不平衡转换器以及前置放大器。前置放大器为线圈阵列应用设置新标准,以实现最低噪声、稳健性和透明度。前置放大器提供有源噪声消除,以降低电流噪声,提高线性度,并提高对变化线圈负载条件的容忍度。另外,如下文更详细地解释的,可以提供具有平衡-不平衡转换器的电缆束,用于将每个小型化的耦合电子器件PCB耦接到与MRI系统接口的射频线圈阵列连接器。
相对于常规RF线圈,本文所述的RF线圈是特别轻的。作为一个非限制性示例,根据本发明的16通道RF线圈阵列可以重量小于0.5kg。本文描述的RF线圈非常柔性和耐用,因为线圈非常简单,具有非常少的刚性部件会损坏并且允许浮动重叠。本文描述的RF线圈特别低成本(例如,比常规RF线圈减少十倍以上)。作为一个非限制性示例,16通道RF线圈阵列可以由少于50美元的部件和材料组成。本文描述的RF线圈不排除当前封装或新兴技术,并且可以在不被封装或附接到线圈架的RF线圈阵列中实现,或者可以在作为柔性RF线圈阵列附接到柔性线圈架或作为刚性RF线圈阵列附接到刚性线圈架的RF线圈阵列中实现。
INCA线圈环和相关联的耦合电子器件的组合是单个线圈元件,其在功能上独立并且不受其周围环境或相邻线圈元件的电免疫。因此,本文描述的RF线圈在低密度和高密度线圈阵列应用中同样表现好。线圈元件之间的异常隔离允许线圈元件之间的重叠最大化而不会降低线圈元件之间的性能。与常规的RF线圈阵列设计相比,这允许更高密度的线圈元件。
在一些示例中,由RF线圈组件200包括的RF线圈(如上所述)可以不同于图2至图6所示布置的相对布置定位。例如,RF线圈组件200所包括的RF线圈可作为RF线圈的一个或多个组(例如,子阵列)电耦接在一起,并且一个或多个组可包括以相对于图2至图6所示布置的各种不同布置定位的RF线圈。
图10示出了根据各种实施方案形成的连续共模陷波器组件1200的方框示意图。共模陷波器组件1200可被配置为传输电缆1201,该传输电缆被配置用于在MRI系统的处理系统1250和RF线圈阵列(例如,RF线圈组)(例如,RF线圈组件200的RF线圈阵列,诸如后端258的RF线圈、前端260的RF线圈以及中心部分280的RF线圈,或者RF线圈组件1500的RF线圈阵列)之间传输信号。传输电缆1201是RF线圈阵列接口电缆812的非限制性示例,处理系统1250是控制器单元810的非限制性示例,RF线圈阵列1260是图7的多个RF线圈802和耦合电子803的非限制性示例。
在所示实施方案中,传输电缆1201(或RF线圈阵列接口电缆)包括中心导体1210和多个共模陷波器1212、1214、1216。可以注意到,虽然共模陷波器1212、1214和1216被描绘为不同于中心导体1210,但在一些实施方案中,共模陷波器1212、1214、1216可与中心导体1210一体地形成或形成为该中心导体的一部分。
例示的实施方案中的中心导体1210具有长度1204,并且被配置为在RF线圈阵列1260与MRI系统的至少一个处理器(例如,处理系统1250)之间传输信号。例如,中心导体1210可以包括带状导体、导线或同轴电缆束中的一者或多者。所描绘的中心导体1210的长度1204从中心导体1210的第一端部(其耦接到处理系统1250)延伸到中心导体1210的第二端部(其耦接到RF线圈阵列1260)。在一些实施方案中,中心导体可穿过共模陷波器1212、1214、1216的中心开口。
从图10中可以看出,所描绘的共模陷波器1212、1214、1216(其可被理解为共同形成共模陷波器单元1218)沿着中心导体1210的长度1204的至少一部分延伸。在所示实施方案中,共模陷波器1212、1214、1216不沿着整个长度1204延伸。然而,在其他实施方案中,共模陷波器1212、1214、1216可沿着整个长度1204或基本上沿着整个长度1204(例如,除了被配置为耦合到例如处理器或RF线圈阵列的末端处的部分之外,沿着整个长度1204)延伸。共模陷波器1212、1214、1216邻接地设置。从图10中可以看出,共模陷波器1212、1214、1216中的每一者与共模陷波器1212、1214、1216中的至少另一者邻接地设置。如本文所用,邻接可以被理解为包括紧邻彼此或彼此接触的部件或方面。例如,邻接的部件可以彼此邻接。应当指出,在实践中,在一些实施方案中,小的或非实质的间隙可以在邻接的部件之间。在一些实施方案中,非实质间隙(或导体长度)可以被理解为小于自由空间中的发射频率的波长的1/40。在一些实施方案中,非实质间隙(或导体长度)可以理解为两厘米或更小。例如,邻接共模陷波器之间没有(或具有非实质性)居间间隙或导体,这可易于从磁场感应出电流,而无需共模陷波器提供的抑制。
例如,如图10所描绘,共模陷波器1212与共模陷波器1214邻接,共模陷波器1214与共模陷波器1212和共模陷波器1216邻接(并且插置在共模陷波器1212与共模陷波器1216之间),并且共模陷波器1216与共模陷波器1214邻接。共模陷波器1212、1214、1216中的每一者被配置为向MRI系统的接收发射器驱动的电流提供阻抗。共模陷波器1212、1214、1216在各种实施方案中提供高共模阻抗。每个共模陷波器1212、1214、1216例如可包括共振电路和/或一个或多个共振部件以在所需频率处或附近或者在目标频率范围内提供所需阻抗。可以注意到,共模陷波器1212、1214、1216和/或共模陷波器单元1218也可被本领域技术人员称为扼流圈或平衡-不平衡变换器。
与具有其间有空间的分隔分立共模陷波器的系统截然不同,各种实施方案(例如,共模陷波器组件1200)具有共模陷波器连续地和/或邻接地延伸的一部分,因此沿着该部分没有未提供共模陷波器的位置。因此,可使选择或实现共模陷波器的特定布置位置的难度降低或消除,因为所有感兴趣位置可包括在连续和/或邻接共模陷波器内。在各种实施方案中,连续陷波器部分(例如,共模陷波器单元1218)可沿着传输电缆的长度或其一部分延伸。
连续模式陷波器部分可由邻接地接合的单独共模陷波器或陷波器区段(例如,共模陷波器1212、1214、1216)形成。此外,邻接共模陷波器在各种实施方案中可用于以下至少一种情况:降低与线圈元件的相互作用,在较大面积内散发热量(例如,以防止热点),或帮助确保阻塞位于所需或所要求的位置。此外,邻接共模陷波器在各种实施方案中可用于帮助在较大面积内分配电压。另外,连续和/或邻接共模陷波器在各种实施方案中提供柔性。例如,在一些实施方案中,共模陷波器可使用导体的连续长度(例如,包裹在中心导体周围的外部导体)来形成,或以其他方式组织为一体形成的邻接区段。在各种实施方案中,邻接和/或连续共模陷波器(例如,以圆柱体的形式形成)的使用提供了这样的柔性范围,在该柔性范围内,该组件的挠曲不会实质性地改变该结构的共振频率或者该组件在挠曲时保持接通频率。
可以注意到,单独的共模陷波器或区段(例如,共模陷波器1212、1214、1216)在各种实施方案中可彼此大致类似地构造或形成(例如,每个陷波器可为渐缩缠绕线圈的长度的区段),但每个单独的陷波器或区段可以以与其他陷波器或区段略微不同的方式配置。例如,在一些实施方案中,独立地调谐每个共模陷波器1212、1214、1216。因此,每个共模陷波器1212、1214、1216的共振频率可不同于相同共模陷波器组件1200的其他共模陷波器。
另选地或除此之外,可调谐每个共模陷波器以具有MRI系统的操作频率附近的共振频率。如本文所用,当共振频率限定或对应于包括操作频率的频带时,或者当共振频率足够接近操作频率以提供接通频率阻塞或提供操作频率下的阻塞阻抗时,共模陷波器可被理解为具有操作频率附近的共振频率。
进一步除此之外或另选地,可调谐每个共模陷波器以具有低于MRI系统的操作频率的共振频率(或可调谐每个共模陷波器以具有高于MRI系统的操作频率的共振频率)。在每个陷波器具有低于操作频率的频率的情况下(或另选地,在每个陷波器具有高于操作频率的频率的情况下),可消除或降低这些陷波器中的任何一者彼此抵消(例如,由于一个陷波器具有高于操作频率的频率,而另一个陷波器具有低于操作频率的频率)的风险。作为另一个示例,可将每个共模陷波器调谐到特定频带以提供宽带共模陷波器组件。
在各种实施方案中,共模陷波器可具有二维(2D)或三维(3D)蝶形构型以抵消磁场耦合和/或局部畸变。
图11是根据本公开的一个实施方案的包括多个连续和/或邻接共模陷波器的RF线圈阵列接口电缆1300的透视图。RF线圈阵列接口电缆1300包括外套管或屏蔽层1303、介电间隔部1304、内套管1305、第一共模陷波器导体1307和第二共模陷波器导体1309。
第一共模陷波器导体1307以螺旋方式缠绕在介电间隔部1304周围,或者沿第一方向1308以螺旋方式缠绕在离设置在RF线圈阵列接口电缆1300的孔1318内的中心导体(未示出)的渐缩距离处。此外,第二共模陷波器导体1309以螺旋方式缠绕在介电间隔部1304周围,或者沿与第一方向1308相反的第二方向1310以螺旋方式缠绕在离设置在孔1318内的中心导体的渐缩距离处。在例示的实施方案中,第一方向1308是顺时针方向,第二方向1310是逆时针方向。
RF线圈阵列接口电缆1300的导体1307和1309可以包括导电材料(例如,金属),并且可以成形为例如带、导线和/或电缆。在一些实施方案中,反绕或外导体1307和1309可以用作通过中心导体的电流的返回路径。此外,在各种实施方案中,反向缠绕导体1307和1309可彼此正交地交叉(例如,当这些共模陷波器导体的路径交叉时,由第一共模陷波器导体1307限定的中心线或路径垂直于由第二共模陷波器导体1309限定的中心线或路径)以消除、最小化或减小这些共模陷波器导体之间的耦合。
还可以注意到,在各种实施方案中,第一共模陷波器导体1307和第二共模陷波器导体1309松散地缠绕在介电间隔部1304周围以提供柔性和/或在使RF线圈阵列接口电缆1300弯曲或挠曲时减少任何约束、耦合或电感变化。可以注意到,反向缠绕外部导体的松度或紧度可因应用而异(例如,基于导体和介电间隔物的相对尺寸、共模陷波器所需的弯曲或挠曲的量等等)。一般来讲,外部或反绕导体可足够紧密,以使它们保持在围绕介电间隔部1304的相同的总体取向,但是在RF线圈阵列接口电缆1300的弯折或弯曲期间足够松动,以允许足够量的松弛或移动,从而避免、最小化或减少反绕外导体的耦合或结合。
在例示的实施方案中,外屏蔽件1303在RF线圈阵列接口电缆1300的中间是不连续的,以暴露介电间隔部1304的一部分,在一些实施方案中,该介电间隔部沿RF线圈阵列接口电缆1300的整个长度设置。作为非限制性示例,介电间隔部1304可包括特氟隆或另一种介电材料。介电间隔部1304用作电容器,因此可以被调谐或配置为提供期望的共振。应当理解,用于向RF线圈阵列接口电缆1300提供电容的其他构型是可能的,并且所示构型是示例性并且非限制性的。例如,可以另选地将分立电容器提供给RF线圈阵列接口电缆1300。
此外,RF线圈阵列接口电缆1300包括第一柱1313和第二柱(未示出),第一共模陷波器导体1307和第二共模陷波器导体1309固定到这些柱上。为此,第一柱1313和第二柱定位在共模陷波器的相对两端,并且固定到外部屏蔽层1303。第一柱1313和第二柱确保第一共模陷波器导体1307和第二共模陷波器导体1309被定位成在RF线圈阵列接口电缆1300的两端靠近外部屏蔽层1303,从而提供反向缠绕导体的渐缩蝶形构型,如本文进一步描述。
渐缩蝶形构型包括由第一共模陷波器导体1307形成的第一环和由第二共模陷波器导体1309形成的第二环,其被布置成使得第一环1307中的感应电流(由于磁场感应的电流)和第二环1309中的感应电流彼此抵消。例如,如果场是均匀的并且第一环1307和第二环1309具有相等的面积,则得到的净电流将为零。环1307和1309的渐缩圆柱体布置相对于共模陷波器中常规使用的二维布置提供改善的柔性和挠曲期间共振频率的一致性。
一般来讲,本文使用的锥形蝶形结构可用于指代通量消除的导体构型,例如,包括至少两个相似尺寸的相对的环,它们围绕至少一个轴对称设置,并且布置成使得通过磁场在每个环(或环组)中感应的电流趋于抵消在至少一个其他环(或环组)中感应的电流。例如,参照图10,在一些实施方案中,反向缠绕导体(例如,以相反螺旋方向缠绕在中心构件和/或轴周围的导体)可在径向上与中心导体1210隔开一定距离以形成共模陷波器1212、1214、1216。如图11所描绘,径向距离可朝向共模陷波器的末端渐缩以减少或完全消除边缘效应。这样,共模陷波器1212、1214、1216可连续地或邻接地定位,而其间没有实质性的间隙。
当多个共模陷波器导体邻接地设置在共模陷波器组件中时,上文所述的共模陷波器导体的渐缩螺旋构型特别有利。作为例示性示例,图12是RF线圈阵列接口电缆1450的透视图,包括将RF线圈1470耦接到处理系统1460的多个连续和/或邻接的共模陷波器。RF线圈阵列接口电缆1450包括彼此相邻地定位在中心导体1452上的第一共模陷波器1480和第二共模陷波器1490。
第一共模陷波器1480包括以渐缩螺旋构型反向缠绕的第一共模陷波器导体1482和第二共模陷波器导体1484。为此,第一导体1482和第二导体1484固定到柱1486和1488。应当注意,柱1486和1488在共模陷波器1480的相同侧面上对齐。
类似地,第二共模陷波器1490包括以渐缩螺旋构型反向缠绕并固定到柱1496和1498的第三共模陷波器导体1492和第四共模陷波器导体1494。应当注意,柱1496和1498在共模陷波器1490的相同侧面上对齐。
如图所描绘,共模陷波器1480和1490隔开一定距离,从而在这些共模陷波器之间的间隙1454中暴露中心导体1452。由于共模陷波器的共模陷波器导体呈渐缩螺旋构型,因此可最小化或完全消除间隙1454以便增加共模陷波器组件中的共模陷波器的密度而不失去共模陷波器的阻抗功能。即,考虑到呈渐缩螺旋构型,可使该距离任意小,使得这些共模陷波器接触。
应当理解,虽然RF线圈阵列接口电缆1450包括两个共模陷波器1480和1490,但在实践中,RF线圈阵列接口电缆可包括超过两个共模陷波器。
此外,RF线圈阵列接口电缆1450的共模陷波器1480和1490对齐,使得柱1486、1488、1496和1498在RF线圈阵列接口电缆的相同侧面上对齐。然而,在这些共模陷波器之间可能有串扰的示例中,例如如果反向缠绕导体的渐缩更剧烈或更陡,则这些共模陷波器可相对于彼此旋转以进一步减少这些陷波器之间的边缘效应和/或串扰。
另外,其他共模陷波器或平衡-不平衡变换器构型是可能的。例如,可修整每个共模陷波器的外部屏蔽层,使得这些共模陷波器可重叠或交织,从而增加这些共模陷波器的密度。
在一些示例中,上文参考图7至图12描述的RF线圈可具有多个不同共振频率中的一个,并且/或者上文所述RF线圈阵列的一个或多个RF线圈可相对于一个或多个其他RF线圈具有不同的共振频率。在一个示例中,RF线圈的环部分的规格、RF线圈的导线之间的间距、环部分的直径和/或RF线圈的导线中的切口的数量和/或布置可改变RF线圈的共振频率。可为各种MRI系统(例如,静态磁场具有指定量值的系统,例如1.5特斯拉、3特斯拉、7特斯拉等)选择具有适当共振频率的RF线圈,并且/或者可根据由MRI系统成像的解剖特征选择具有适当共振频率的RF线圈(例如,用于对患者后部成像的RF线圈可具有与用于对患者前部成像的RF线圈不同的共振频率)。
图2至图6示出了具有各种部件的相对定位的示例性构型。如果被示为直接彼此接触或直接耦合,则此类元件可以至少在一个示例中分别被称为直接接触或直接耦合。类似地,至少在一个示例中,被示为彼此邻接或相邻的元件可以分别彼此邻接或彼此相邻。作为示例,彼此处于面共享接触的部件可以被称为面共享接触。作为另一个示例,在至少一个示例中,其间仅有空间而没有其他部件的彼此分开定位的元件可以这样引用。作为又一个示例,被示为彼此上/下、彼此相对、或彼此左/右的元件可以相对于彼此这样引用。此外,如图所示,在至少一个示例中,最顶部的元件或元件点可以被称为部件的“顶部”,并且最底部的元件或元件点可以被称为部件的“底部”。如本文所使用的,顶部/底部、上/下、上方/下方可以相对于附图的垂直轴线并且用于描述附图的元件相对于彼此的定位。这样,在一个示例中,被示为在其他元件上方的元件垂直地定位在其他元件的上方。作为又一个示例,图内描绘的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如,诸如圆形、直线形、平面形、弯曲形、圆形、倒角形、成角形等)。此外,在至少一个示例中,被示为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。更进一步地,在一个示例中,被示为在另一元件内或被示为在另一元件外的元件可以这样引用。
通过将RF线圈组件配置为包括各自接合到中心部分的后端和前端,RF线圈组件可以更容易地耦接到患者的身体。柔性的后端、前端和中心部分可单独地弯曲、扭绞或以其他方式变形,以使得RF线圈组件适合于难以用常规刚性RF线圈成像的解剖特征(诸如腹股沟、会阴、前列腺和生殖器的区域)。因此,可增加SNR和患者舒适度。此外,通过将中心部分定位在患者腿部之间,并将线圈接口电缆配置为从中心部分向外远离患者延伸,MRI系统的操作者可更容易地接近线圈接口电缆,以便将线圈接口电缆耦接到MRI系统,并且患者可抵靠MRI系统的支撑表面或工作台而平坦地定位,而不会使线圈接口电缆退化。
将RF线圈组件配置为包括后端、前端和接合到后端和前端的中心部分的技术效果是使RF线圈组件能够对患者的前列腺及周围解剖结构成像。
在一个实施方案中,用于磁共振成像(MRI)系统的射频(RF)线圈组件包括后端,该后端包括第一柔性RF线圈;前端,该前端可移除地与后端耦接,并且包括第二柔性RF线圈;中心部分,该中心部分在后端和前端之间延伸并且包括第三柔性RF线圈;并且其中每个柔性RF线圈包括环部分,该环部分包括耦合电子器件部分和由电介质材料封装和分离的至少两个平行的分布式电容线导体。在RF线圈组件的第一示例中,第一柔性RF线圈为后端的九个柔性RF线圈中的一个。RF线圈组件的第二示例任选地包括第一示例,并且还包括其中后端的九个柔性RF线圈布置成三行,三行中的第一行包括四个柔性RF线圈,三行中的第二行包括三个柔性RF线圈,并且三行中的第三行包括两个柔性RF线圈。RF线圈组件的第三示例任选地包括第一示例和第二示例中的一者或两者,并且还包括其中第二行与第一行和第三行中的每一行重叠,第一行定位成比第二行更靠近后端的终止边缘,并且第三行定位成比第二行更远离第一行。RF线圈组件的第四示例任选地包括第一至第三示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第一行的每个柔性RF线圈的直径大于第二行和第三行的每个柔性RF线圈的直径。RF线圈组件的第五示例任选地包括第一至第四示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第二柔性RF线圈为中心部分的两个柔性RF线圈中的一个柔性RF线圈。RF线圈组件的第六示例任选地包括第一至第五示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中中心部分的两个柔性RF线圈中的每一个的直径小于RF线圈组件的每个其他柔性RF线圈的直径。RF线圈组件的第七示例任选地包括第一至第六示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中中心部分的两个柔性RF线圈中的每一个的偏心率不同于RF线圈组件的每个其他柔性RF线圈的偏心率。RF线圈组件的第八示例任选地包括第一至第七示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第二柔性RF线圈与第一柔性RF线圈或第三柔性RF线圈中的一个重叠,并且其中中心部分的两个柔性RF线圈彼此重叠。RF线圈组件的第九示例任选地包括第一至第八示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第三柔性RF线圈为前部分的五个柔性RF线圈中的一个柔性RF线圈。RF线圈组件的第十示例任选地包括第一至第九示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中前端的五个柔性RF线圈布置成两行,两行中的第一行包括三个柔性RF线圈,并且两行中的第二行包括两个柔性RF线圈。RF线圈组件的第十一示例任选地包括第一至第十示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第一行与第二行重叠,第一行定位成比第二行更靠近前端的终止边缘。RF线圈组件的第十二示例任选地包括第一至第十一示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第一行的每个柔性RF线圈的直径大于第二行的每个柔性RF线圈的直径。RF线圈组件的第十三示例任选地包括第一至第十二示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中后端包括第一延伸部和第二延伸部,前端包括第三延伸部和第四延伸部,前端经由第一延伸部和第三延伸部的紧固件与第二延伸部和第四延伸部的相应配对紧固件的接合可移除地与后端耦接。RF线圈组件的第十四示例任选地包括第一至第十三示例中的一者或多者或每一者,并且还包括从RF线圈组件的端口向外延伸的线圈接口线缆。RF线圈组件的第十五示例任选地包括第一至第十四示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中端口位于中心部分的中心并且在RF线圈组件的外侧打开,当RF线圈组件耦接到对象时,端口和线圈接口电缆定位在待成像的对象的腿之间。在另一个示例中,该端口偏离中心部分的中心。
在另一个实施方案中,用于磁共振成像(MRI)系统的射频(RF)线圈组件包括:后端,该后端包括第一组柔性RF线圈;前端,该前端可移除地与后端耦接,并且包括第二组柔性RF线圈;中心部分,该中心部分在后端和前端之间延伸并且包括第三组柔性RF线圈;并且其中第一组、第二组和第三组柔性RF线圈的每个柔性RF线圈包括环部分,该环部分包括耦合电子器件部分和由电介质材料封装和分离的至少两个平行的分布式电容线导体。在RF线圈组件的第一示例中,第一组柔性RF线圈包括九个柔性RF线圈。RF线圈组件的第二示例任选地包括第一示例,并且还包括其中第一组柔性RF线圈的九个柔性RF线圈布置成三行,三行中的第一行包括四个柔性RF线圈,三行中的第二行包括三个柔性RF线圈,并且三行中的第三行包括两个柔性RF线圈。RF线圈组件的第三示例任选地包括第一示例和第二示例中的一者或两者,并且还包括其中第二行与第一行和第三行中的每一行重叠,第一行定位成比第二行更靠近后端的终止边缘,并且第三行定位成比第二行更远离第一行。RF线圈组件的第四示例任选地包括第一至第三示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第一行的每个柔性RF线圈的直径大于第二行和第三行的每个柔性RF线圈的直径。RF线圈组件的第五示例任选地包括第一至第四示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第三组柔性RF线圈包括两个柔性RF线圈。RF线圈组件的第六示例任选地包括第一至第五示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第三组柔性RF线圈中的两个柔性RF线圈中的每一个的直径小于RF线圈组件的每个其他柔性RF线圈的直径。RF线圈组件的第七示例任选地包括第一至第六示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第三组柔性RF线圈中的两个柔性RF线圈中的每一个的偏心率不同于RF线圈组件的每个其他柔性RF线圈的偏心率。RF线圈组件的第八示例任选地包括第一至第七示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第三组柔性RF线圈中的两个柔性RF线圈包括与第一组或第二组柔性RF线圈中的对应柔性RF线圈重叠的第一柔性RF线圈,并且其中第三组柔性RF线圈中的两个柔性RF线圈彼此重叠。RF线圈组件的第九示例任选地包括第一至第八示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第二组柔性RF线圈包括五个柔性RF线圈。RF线圈组件的第十示例任选地包括第一至第九示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中前端的五个柔性RF线圈布置成两行,两行中的第一行包括三个柔性RF线圈,并且两行中的第二行包括两个柔性RF线圈。RF线圈组件的第十一示例任选地包括第一至第十示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第一行与第二行重叠,第一行定位成比第二行更靠近前端的终止边缘。RF线圈组件的第十二示例任选地包括第一至第十一示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第一行的每个柔性RF线圈的直径大于第二行的每个柔性RF线圈的直径。RF线圈组件的第十三示例任选地包括第一至第十二示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中后端包括第一延伸部和第二延伸部,前端包括第三延伸部和第四延伸部,前端经由第一延伸部和第三延伸部的紧固件与第二延伸部和第四延伸部的相应配对紧固件的接合可移除地与后端耦接。RF线圈组件的第十四示例任选地包括第一至第十三示例中的一者或多者或每一者,并且还包括从RF线圈组件的端口向外延伸的线圈接口线缆。RF线圈组件的第十五示例任选地包括第一至第十四示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中端口在RF线圈组件的外侧打开。
在另一个实施方案中,用于磁共振成像(MRI)系统的射频(RF)线圈组件包括:后端,该后端包括第一RF线圈组,该第一RF线圈组包括第一多个RF线圈元件;前端,该前端包括第二RF线圈组,该第二RF线圈组包括第二多个RF线圈元件;以及中心部分,该中心部分在后端和前端之间延伸并且包括第三RF线圈组,该第三RF线圈组包括第三多个RF线圈元件,第一多个RF线圈元件包括比第二多个RF线圈元件更多的RF线圈元件,并且第二多个RF线圈元件包括比第三多个RF线圈元件更多的RF线圈元件,每个RF线圈元件包括环部分,该环部分包括耦合电子器件部分和由电介质材料封装和分离的至少两个平行的分布式电容线导体。在RF线圈组件的第一示例中,第一RF线圈组包括恰好九个RF线圈元件而没有其他RF线圈元件,第二RF线圈组包括恰好五个RF线圈元件而没有其他RF线圈元件,第三RF线圈组包括恰好两个RF线圈元件而没有其他RF线圈元件,并且第一RF线圈组的RF线圈元件中没有一个与第二RF线圈组的RF线圈元件重叠。
在另一个实施方案中,用于磁共振成像(MRI)系统的射频(RF)线圈组件包括:后端,该后端包括第一RF线圈组,该第一RF线圈组包括布置成三行的九个RF线圈元件;前端,该前端包括第二RF线圈组,该第二RF线圈组包括布置成两行的五个RF线圈元件;中心部分,该中心部分在后端和前端之间延伸并且包括两个RF线圈元件,每个RF线圈元件包括环部分,该环部分包括耦合电子器件部分和由电介质材料封装和分离的至少两个平行的分布式电容线导体;以及线圈接口电缆,该线圈接口电缆从位于中心部分中心的端口向外延伸,该线圈接口电缆被配置为将每个耦合电子器件部分耦接到MRI系统的控制单元。在RF线圈组件的第一示例中,中心部分的两个RF线圈元件的第一RF线圈元件与第一RF线圈组的九个RF线圈元件中的至少一个RF线圈元件重叠,中心部分的两个RF线圈元件的第二RF线圈元件与第二RF线圈组的五个RF线圈元件中的至少一个RF线圈元件重叠,并且端口由第一RF线圈元件和第二RF线圈元件中的每一者包围。在另一个示例中,该端口偏离中心部分的中心。
在另一个实施方案中,用于磁共振成像(MRI)系统的射频(RF)线圈组件包括:后端,该后端包括第一组柔性RF线圈;前端,该前端包括第二组柔性RF线圈;中心部分,该中心部分在后端和前端之间延伸,其中后端和前端能够弯曲到中心部分;并且其中第一组柔性RF线圈和第二组柔性RF线圈中的每个柔性RF线圈包括环部分,该环部分包括耦合电子器件部分和由电介质材料封装和分离的至少两个平行的分布式电容线导体。在RF线圈组件的第一示例中,第一组柔性RF线圈包括九个柔性RF线圈。RF线圈组件的第二示例任选地包括第一示例,并且还包括其中第一组柔性RF线圈中的九个柔性RF线圈布置成三行,三行中的第一行包括四个柔性RF线圈,三行中的第二行包括三个柔性RF线圈,并且三行中的第三行包括两个柔性RF线圈。RF线圈组件的第三示例任选地包括第一示例和第二示例中的一者或两者,并且还包括其中第二行与第一行和第三行中的每一行重叠,第一行定位成比第二行更靠近后端的终止边缘,并且第三行定位成比第二行更远离第一行。RF线圈组件的第四示例任选地包括第一至第三示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第一行的每个柔性RF线圈的直径大于第二行和第三行的每个柔性RF线圈的直径。RF线圈组件的第五示例任选地包括第一至第四示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中中心部分包括第三组柔性RF线圈,并且第三组柔性RF线圈包括两个柔性RF线圈,每个柔性RF线圈包括环部分,该环部分包括耦合电子器件部分和由电介质材料封装和分离的至少两个平行的分布式电容线导体。RF线圈组件的第六示例任选地包括第一至第五示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第三组柔性RF线圈中的两个柔性RF线圈中的每一个的直径小于第一组RF线圈和第二组RF线圈中的每个柔性RF线圈的直径。RF线圈组件的第七示例任选地包括第一至第六示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第三组柔性RF线圈中的两个柔性RF线圈中的每一个的偏心率不同于第一组和第二组RF线圈中的每个柔性RF线圈的偏心率。RF线圈组件的第八示例任选地包括第一至第七示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第三组柔性RF线圈中的两个柔性RF线圈包括与第一组或第二组柔性RF线圈中的对应柔性RF线圈重叠的第一柔性RF线圈,并且其中第三组柔性RF线圈中的两个柔性RF线圈彼此重叠。RF线圈组件的第九示例任选地包括第一至第八示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第二组柔性RF线圈包括五个柔性RF线圈。RF线圈组件的第十示例任选地包括第一至第九示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中前端的五个柔性RF线圈布置成两行,两行中的第一行包括三个柔性RF线圈,并且两行中的第二行包括两个柔性RF线圈。RF线圈组件的第十一示例任选地包括第一至第十示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第一行与第二行重叠,第一行定位成比第二行更靠近前端的终止边缘。RF线圈组件的第十二示例任选地包括第一至第十一示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中第一行的每个柔性RF线圈的直径大于第二行的每个柔性RF线圈的直径。RF线圈组件的第十三示例任选地包括第一至第十二示例中的一者或多者或每一者,并且还包括从RF线圈组件的端口向外延伸的线圈接口线缆,其中该电缆电连接到第一组和第二组RF线圈。RF线圈组件的第十四示例任选地包括第一至第十三示例中的一者或多者或每一者,并且还包括从RF线圈组件的两个端口延伸的两根线圈接口线缆,其中一根电缆电连接到第一组RF线圈,并且另一根电缆电连接到第二组RF线圈。
在另一个实施方案中,用于磁共振成像(MRI)系统的可穿戴射频(RF)线圈组件包括:主体,该主体被配置为由扫描对象穿着,该主体包括:后端,该后端包括第一组柔性RF线圈,其中该后端被配置为环绕对象的后侧;前端,该前端包括第二组柔性RF线圈,其中该前端被配置为环绕对象的前侧;和中心部分,该中心部分在后端和前端之间延伸,其中第一组和第二组柔性RF线圈中的每个RF线圈元件包括环部分,该环部分包括耦合电子器件部分和由电介质材料封装和分离的至少两个平行的分布式电容线导体。在可穿戴RF线圈组件的第一示例中,第一组柔性RF线圈由九个RF线圈元件组成,第二组柔性RF线圈由五个RF线圈元件组成,并且中心部分包括第三组柔性RF线圈,该第三组柔性RF线圈由两个RF线圈元件组成。可穿戴RF线圈组件的第二示例任选地包括第一示例,并且还包括其中主体由对RF信号透明的柔性材料形成,并且第一组和第二组柔性RF线圈嵌入柔性材料内。RF线圈组件的第三示例任选地包括第一或第二示例中的一者或两者,并且还包括其中柔性材料包括一层或多层间位芳纶材料。RF线圈组件的第四示例任选地包括第一至第三示例中的一者或多者或每一者,并且还包括其中主体被配置为环绕对象的髋部。
如本文所用,以单数形式叙述且以词语“一”或“一个”开头的元件或步骤应被理解为不排除多个所述元件或步骤,除非明确地说明这种排除。此外,对本发明的“一个实施方案”的引用并非旨在被解释为排除也包含所叙述的特征的其他实施方案的存在。此外,除非明确地相反说明,否则“包含”、“包括”或“具有”一个元件或具有特定属性的多个元件的实施方案可包括不具有该属性的其他这类元件。术语“包括”和“在…中”用作相应术语“包含”和“其中”的通俗语言等同物。此外,术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记,而不旨在对其对象施加数字要求或特定的位置顺序。
该书面描述使用示例来公开本发明,包括最佳模式,并且还使相关领域的普通技术人员能够实践本发明,包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包含的方法。本发明可取得专利权的范围由权利要求限定,并且可包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果此类其它示例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元素,或者如果它们包括与权利要求的字面语言具有微小差别的等效结构元素,则此类其它示例旨在落入权利要求的范围内。
Claims (14)
1.一种用于磁共振成像(MRI)系统的射频RF线圈组件,包括:
后端,所述后端包括第一组柔性RF线圈;
前端,所述前端包括第二组柔性RF线圈;
中心部分,所述中心部分在操作期间在所述后端和所述前端之间延伸一长度,其中所述后端和所述前端能够弯曲到所述中心部分;并且
其中所述第一组柔性RF线圈和所述第二组柔性RF线圈中的每个柔性RF线圈包括环部分,所述环部分包括耦合电子器件部分和由电介质材料封装和分离的至少两个平行的分布式电容线导体,其中所述分布式电容线导体中的每一个包括第一终端端部和第二终端端部;
其中所述耦合电子器件部分包括前置放大器、去耦二极管和阻抗逆变器电路,并且其中所述去耦二极管直接连接在两个分布式电容线导体的两个第一终端端部之间;
其中至少两个所述分布式电容线导体沿着所述环部分的整个长度是连续的;
其中所述阻抗逆变器电路包括阻抗匹配网络和输入平衡-不平衡变换器,所述输入平衡-不平衡变换器具有两个输入端和两个输出端,其中所述前置放大器包括通过阻抗匹配电路针对高源阻抗进行了优化的低输入阻抗前置放大器,并且其中所述阻抗匹配网络提供所述高源阻抗;
其中所述输入平衡-不平衡变换器连接在所述去耦二极管和所述阻抗匹配网络之间并且其中所述两个分布式电容线导体中的一个的所述第二终端端部直接连接到所述输入平衡-不平衡变换器的一个输入端;并且
其中所述中心部分不包括RF线圈。
2.根据权利要求1所述的RF线圈组件,其中所述第一组柔性RF线圈包括九个柔性RF线圈。
3.根据权利要求2所述的RF线圈组件,其中所述第一组柔性RF线圈中的所述九个柔性RF线圈被布置成三行,所述三行中的第一行包括四个柔性RF线圈,所述三行中的第二行包括三个柔性RF线圈,并且所述三行中的第三行包括两个柔性RF线圈。
4.根据权利要求3所述的RF线圈组件,其中所述第二行与所述第一行和所述第三行中的每一行重叠,所述第一行定位成比所述第二行更靠近所述后端的终止边缘,并且所述第三行定位成比所述第二行更远离所述第一行。
5.根据权利要求4所述的RF线圈组件,其中所述第一行的每个柔性RF线圈的直径大于所述第二行和所述第三行的每个柔性RF线圈的直径。
6.根据权利要求1所述的RF线圈组件,其中所述前端的所述五个柔性RF线圈被布置成两行,所述两行中的第一行包括三个柔性RF线圈,并且所述两行中的第二行包括两个柔性RF线圈。
7.根据权利要求6所述的RF线圈组件,其中所述第一行与所述第二行重叠,所述第一行定位成比所述第二行更靠近所述前端的终止边缘。
8.根据权利要求7所述的RF线圈组件,其中所述第一行的每个柔性RF线圈的直径大于所述第二行的每个柔性RF线圈的直径。
9.根据权利要求1所述的RF线圈组件,还包括从所述RF线圈组件的端口向外延伸的线圈接口电缆,其中所述电缆电连接到所述第一组RF线圈和所述第二组RF线圈。
10.根据权利要求1所述的RF线圈组件,还包括从所述RF线圈组件的两个端口延伸的两根线圈接口电缆,其中一根电缆电连接到所述第一组RF线圈,并且另一根电缆电连接到所述第二组RF线圈。
11.一种用于磁共振成像(MRI)系统的可穿戴射频RF线圈组件,包括:
主体,所述主体被配置为由扫描对象穿着,所述主体包括:
后端,所述后端包括第一组柔性RF线圈,其中所述后端被配置为环绕所述对象的后侧;
前端,所述前端包括第二组柔性RF线圈,其中所述前端被配置为环绕所述对象的前侧;和
中心部分,所述中心部分在操作期间在所述后端和所述前端之间延伸一长度,
其中所述第一组柔性RF线圈和所述第二组柔性RF线圈中的每个RF线圈元件包括环部分,所述环部分包括耦合电子器件部分和由电介质材料封装和分离的至少两个平行的分布式电容线导体,其中两个分布式电容线导体中的每一个包括第一终端端部和第二终端端部;
其中所述耦合电子器件部分包括前置放大器、去耦二极管和阻抗逆变器电路,并且其中所述去耦二极管直接连接在所述两个分布式电容线导体的两个第一终端端部之间;
其中至少两个所述分布式电容线导体沿着所述环部分的整个长度是连续的;
其中所述阻抗逆变器电路包括阻抗匹配网络和输入平衡-不平衡变换器,所述输入平衡-不平衡变换器具有两个输入端和两个输出端,其中所述前置放大器包括通过阻抗匹配电路针对高源阻抗进行了优化的低输入阻抗前置放大器,并且其中所述阻抗匹配网络提供所述高源阻抗;并且
其中所述输入平衡-不平衡变换器连接在所述去耦二极管和所述阻抗匹配网络之间并且其中所述两个分布式电容线导体中的一个的所述第二终端端部直接连接到所述输入平衡-不平衡变换器的一个输入端;并且
其中所述中心部分不包括RF线圈。
12.根据权利要求11所述的可穿戴RF线圈组件,其中所述主体由对RF信号透明的柔性材料形成,并且所述第一组柔性RF线圈和所述第二组柔性RF线圈嵌入所述柔性材料内。
13.根据权利要求12所述的可穿戴RF线圈组件,其中所述柔性材料包括一层或多层间位芳纶材料。
14.根据权利要求11所述的可穿戴RF线圈组件,其中所述主体被配置为环绕所述对象的髋部。
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