CN110869789B - 用于针对tx模式和rx模式对rf天线设备的场均化的无源rf匀场共振器 - Google Patents

用于针对tx模式和rx模式对rf天线设备的场均化的无源rf匀场共振器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于对由磁共振(MR)成像系统(110)的RF天线设备(140)发射的RF场的场均化的无源射频(RF)匀场共振器(144)，其中，所述无源RF匀场共振器(144)具有第一共振能力和第二共振能力，并且所述无源RF匀场共振器(144)包括切换设备，其中，所述切换设备适于根据由所述MR成像系统(110)的所述RF天线设备(140)发射的所述RF场的TX模式和RX模式在所述第一共振能力与所述第二共振能力之间切换。本发明还提供一种用于在磁共振成像(MRI)系统(110)中使用的患者病床(142)或患者床垫，其中，所述患者病床(142)或所述患者床垫包括上述无源RF匀场共振器(144)。本发明还提供一种用于生成和/或接收用于在MRI系统(110)中使用的RF场的RF天线设备，其中，所述RF天线设备(140)包括线圈壳体和上述无源RF匀场共振器(144)，其中，所述无源RF匀场共振器(144)被定位在所述线圈壳体内。本发明还提供了一种磁共振(MR)成像系统(110)，其包括上述患者病床(142)或患者床垫或至少一个上述RF天线设备(140)。

Description

用于针对TX模式和RX模式对RF天线设备的场均化的无源RF匀 场共振器
技术领域
本发明涉及磁共振(MR)成像系统领域，尤其涉及由MR成像系统的RF天线设备发射的RF场的场均化的技术领域。
本发明尤其涉及一种用于使由磁共振(MR)成像系统的RF天线设备发射的RF场的场均化的无源射频(RF)匀场共振器。
本发明还涉及用于在磁共振成像(MRI)系统中使用的患者病床或患者床垫。
本发明还涉及一种用于生成和/或接收用于在磁共振成像(MRI)系统中使用的RF场的射频(RF)天线设备，其中，所述RF天线设备包括线圈壳体和上述的用于对由RF天线发射的RF场的场均化的无源射频(RF)匀场共振器。
本发明还涉及一种磁共振(MR)成像系统，其包括：用于生成静磁场的主磁体；用于生成叠加到所述静磁场的梯度磁场的磁梯度线圈系统；以及用于生成RF场的至少一个射频(RF)天线设备。
本发明还尤其涉及一种磁共振(MR)成像系统，其包括：用于生成静磁场的主磁体；用于生成叠加到所述静磁场的梯度磁场的磁梯度线圈系统；以及用于生成RF场的至少一个射频(RF)天线设备。
本发明还尤其涉及一种用于改善由磁共振(MR)成像系统的RF天线设备发射的RF场的场均化的方法。
背景技术
在高场磁共振成像(MRI)中，图像质量通常遭受因RF场的波传播效应而导致的差的B1场均匀性。因此，在当今的高场磁共振(MR)检查系统中，尤其是对于具有3T或7T的强磁场的最新MR检查系统，场不均匀性仍然是主要挑战。在被设计用于解决该问题的各种RF线圈之中，已经引入具有在与RF线圈的纵向方向相比非线性的方向上延伸的梯级的鸟笼线圈，以改善MRI成像的场均匀性。
为了克服上述问题并改善电磁场的均匀性，对该问题的一种非常实用、简单且廉价的解决方案是使用电介质衬垫，该电介质衬垫对发射场具有平滑作用。与电介质衬垫相比，本地无源共振器可以以类似的方式起作用。因此，这种人造电介质和/或窄带可渗透材料可以进一步用于MRI中，以改善场均匀性并降低患者特异性SAR。
这些已知方法的缺点是这些材料具有不同的最佳形状以实现最大的发射和接收性能。因此，对TX和RX模式的影响可能不同，即，对TX模式中的电磁场的有益影响可能对RX模式具有负面影响，反之亦然。这在线圈设计的情况下更为如此，其中天线的梯级不在RF线圈的纵向方向上延伸。相反，可以提供独立的梯级结构，该结构对于TX模式和RX模式是优化的。在这种情况下，与标准的鸟笼线圈相比，标准的RF线圈对称性被打破，因为对于RF线圈的梯级导体的非线性延伸而言通常存在两个取向。
美国专利申请US2013/0165768涉及具有HF校正线圈元件的胸部线圈。在磁共振记录期间(即，在接收模式下)，HF校正元件影响局部B1场以使B1场尽可能均匀。
用于针对发射和接收性能对RF场的同时优化的单个共振器是不可能的。
发明内容
本发明的目的是提供：一种用于对由磁共振(MR)成像系统的RF天线设备发射的RF场的场均化的无源射频(RF)匀场共振器；一种用于在磁共振成像(MRI)系统中使用的患者病床或患者床垫；一种用于生成和/或接收用于在磁共振成像(MRI)系统中使用的RF场的射频(RF)天线设备；一种磁共振(MR)成像系统；一种用于改善对由磁共振(MR)成像系统的RF天线设备发射的RF场的场均化的方法，其实现具有针对RX和TX模式优化的RF场的MR成像。
该目的通过一种用于对由磁共振(MR)成像系统的RF天线设备发射的RF场的场均化的无源射频(RF)匀场共振器(144)实现，其中，所述无源RF匀场共振器具有第一共振能力和第二共振能力，并且所述无源RF匀场共振器包括切换设备，其中，所述切换设备适于根据由所述MR成像系统的所述RF天线设备发射的所述RF场的TX模式和RX模式在所述第一共振能力与所述第二共振能力之间切换。
该目的还通过一种用于在磁共振成像(MRI)系统中使用的患者病床或患者床垫实现，其中，所述患者病床或所述患者床垫包括上述的用于对由MR成像系统的RF天线设备发射的RF场的场均化的无源射频(RF)匀场共振器。
该目的还通过一种用于生成和/或接收用于在磁共振成像(MRI)系统中使用的RF场的射频(RF)天线设备实现，其中，所述RF天线设备包括线圈壳体和上述的用于对由所述RF天线设备发射的RF场的场均化的无源射频(RF)匀场共振器，其中，所述无源RF匀场共振器被定位在所述线圈壳体内。
该目的还通过一种磁共振(MR)成像系统实现，该系统包括用于生成静磁场的主磁体，用于生成叠加到所述静磁场的梯度磁场的磁梯度线圈系统，以及用于生成RF场的至少一个射频(RF)天线设备，其中，所述磁共振(MR)成像系统还包括上述患者病床或患者床垫。
该目的还通过一种磁共振(MR)成像系统实现，该系统包括：用于生成静磁场的主磁体，用于生成叠加到所述静磁场的梯度磁场的磁梯度线圈系统，以及用于生成RF场的至少一个射频(RF)天线设备，其中，所述至少一个RF天线设备是上述RF天线设备。
该目的还通过一种用于改善对由磁共振(MR)成像系统的RF天线设备发射的RF场的场均化的方法实现，包括以下方法步骤：提供根据所述RF天线设备的TX模式和RX模式具有第一共振能力和第二共振能力的无源RF匀场共振器，确定所述MR成像系统的所述RF天线设备的TX模式和RX模式，并且根据由所述MR成像系统的所述RF天线设备发射的所述RF场的所述TX模式和所述RX模式使所述无源RF匀场共振器在所述第一共振能力与所述第二共振能力之间切换。
因此，当根据MR成像系统的相应操作模式使无源RF匀场共振器在TX模式或发射模式与RX模式或接收模式之间切换时，能够实现针对发射模式和接收模式两者的最佳配置。这是可能的，因为在MRI中，发射和接收是顺序执行的。使用切换设备，能够选择无源RF匀场共振器的适当配置，以在每种情况下改善MR成像系统的性能。为了提供不同的共振能力，可以应用不同的方法，例如，独立地或至少部分地使用相同的结构来提供共振功能。因此，通过执行切换操作，无源RF匀场共振器整体上能够适应不同的应用。在这种背景下，优选地，根据由MR成像系统的RF天线设备发射的RF场的TX模式和RX模式来提供第一共振能力和第二共振能力。因此，无源RF匀场共振器能够在发射状态与接收状态之间切换，分别针对对应的旋转场分量进行优化。无源RF匀场共振器能够被实施在MR成像系统的不同部件(例如，患者病床、线圈壳体或患者床垫)中。无源RF匀场共振器能够单独提供或与至少一个陶瓷电介质衬垫组合提供。因此，能够实现针对MR成像系统的发射模式和接收模式两者的最佳配置。对于发射模式，B1+均匀性和SAR得到优化，而在接收模式下，最佳地增加了B1-均匀性和SNR。能够减少由RF天线(即，MRI系统的发射线圈)发射的RF场的空间变化。
切换设备是指单独的切换单元的集合，其被切换以共同实现由MR成像系统的RF天线设备发射的RF场的场均化。然而，切换设备可以仅包括单个切换单元。
根据修改的实施例，所述无源RF匀场共振器包括单个或多个电磁耦合的共振环路，所述切换设备包括布置在所述单个或多个电磁耦合的共振环路中的至少一个切换单元，并且所述切换设备被操作使得所述至少一个切换单元切换所述单个或多个电磁耦合的共振环路，以使用所述单个或多个电磁耦合的共振环路来提供所述第一共振能力和所述第二共振能力。因此，取决于RF线圈的TX模式或RX模式，至少一个切换单元能够用于根据需要选择和激活共振环路。针对TX模式和RX模式的共振环路可以共享它们的环路的至少一部分。备选地，针对TX模式和RX模式的共振环路可以是单独的共振环路。
根据修改的实施例，所述无源RF匀场共振器包括多个电磁耦合的共振环路，所述共振环路以2D或3D网格结构来布置，以形成人造电介质，所述切换设备包括布置在所述多个电磁耦合的共振环路中的多个切换单元，并且所述切换单元切换所述单个或多个电磁耦合的共振环路，以使用所述单个或多个电磁耦合的共振环路来提供所述第一共振能力和所述第二共振能力。基于共振环路的网格结构，能够提供均匀的无源RF匀场共振器。这促进对无源RF匀场共振器的制造。此外，网格结构促进对MR成像系统的RF场的优化，因为能够容易地在所有坐标轴上控制RF场。取决于要实现的共振环路的期望形状，能够将切换单元提供在网格结构的分支中。
根据修改的实施例，所述共振环路被布置在将所述网格结构的连接点相互连接的分支中。因此，能够通过将网格结构的分支相互连接来形成和激活共振环路。因此，取决于TX模式或Rx模式，不同组的分支能够被连接以形成共振环路。针对TX模式的共振环路和针对RX模式的共振环路能够与彼此独立。然而，针对TX模式的共振环路和针对RX模式的共振环路也能够至少部分地共享网格结构的分支。此外，可能根本不使用这些分支中的一些分支。这些分支可以具有失谐部件或电路，使得能够根据需要激活具有相应失谐能力的相应分支。
根据修改的实施例，所述无源RF匀场共振器包括单个或多个电磁耦合的传输线，所述切换设备包括布置在所述单个或多个电磁耦合的传输线中的至少一个切换单元，并且所述切换设备被操作使得所述至少一个切换单元切换所述单个或多个电磁耦合的传输线，以使用所述单个或多个电磁耦合的传输线来提供所述第一共振能力和所述第二共振能力。传输线可以包括由诸如PIN二极管、肖特基二极管或晶体管的电子部件形成的不同种类的切换单元。例如，PIN二极管能够针对重大的感应电压而接通传输线。能够执行切换操作以针对发射阶段和接收阶段调整传输线的行为。能够以反并联配置来布置两个切换单元，以实现对两个方向的完全控制。此外，切换单元可以被提供在子分支中的分支内，该子分支与另一子分支平行布置。因此，能够例如在发射阶段关闭分支，并且能够在接收阶段激活分支。
根据修改的实施例，所述无源RF匀场共振器包括单个或多个耦合的电介质共振器，所述切换设备包括布置在所述单个或多个耦合的电介质共振器中的至少一个切换单元，并且所述切换设备被操作使得所述至少一个切换单元切换所述单个或多个耦合的电介质共振器，以使用所述单个或多个耦合的电介质共振器来提供所述第一共振能力和所述第二共振能力。因此，能够提供一个电介质共振器或多个耦合的电介质共振器，以便根据由MR成像系统的RF天线设备发射的RF场的TX模式和RX模式来提供第一共振能力和第二共振能力。
根据修改的实施例，所述切换设备包括至少一个可切换的共振电路。所述共振电路能够用于根据TX模式或RX模式来调整共振频率。共振电路可以包括任何种类的合适的切换单元，以使共振电路在不同的共振频率之间切换，这实现RF场均化和/或优化。由于共振能力，即共振电路的共振频率，无源RF匀场共振器的行为能够被修改以根据由MR成像系统的RF天线设备发射的RF场的TX模式和RX模式在第一共振能力与第二共振能力之间切换。对无源RF匀场共振器的切换能够借助于包括诸如PIN二极管、肖特基二极管或晶体管的电子部件的切换单元来执行。
根据修改的实施例，所述切换设备是主动可控的切换设备，所述无源RF匀场共振器包括控制单元，其中，所述控制单元适于根据由所述MR成像系统的所述RF天线设备发射的所述RF场的TX模式和RX模式使所述切换设备在所述第一共振能力与所述第二共振能力之间主动切换。因此，能够执行对切换设备的控制以根据RF场的TX模式和RX模式来切换无源RF匀场共振器。主动切换所述切换设备实现了操作切换单元的高自由度。控制单元优选地与对MR成像系统的TX模式和RX模式的控制同步。切换单元可以是例如PIN二极管、肖特基二极管或晶体管，其由控制单元主动控制。能够经由晶体管的控制引脚来主动控制晶体管，而能够例如通过在二极管的接触引脚之间提供切换电压来主动控制二极管。
根据修改的实施例，所述切换设备是无源切换设备，并且所述切换设备根据由所述MR成像系统的所述RF天线设备发射的所述RF场的TX模式和RX模式在所述第一共振能力与所述第二共振能力之间被动切换。因此，B1发射场能够用于切换所述切换单元。这能够以本领域中已知的类似方式完成，例如，用于切换本地接收线圈。因此，B1发射场能够用于例如切换共振器的一部分。对无源RF匀场共振器的切换能够借助于电子部件(例如PIN二极管、肖特基二极管或晶体管)来执行。
根据修改的实施例，所述第一共振能力适于实现针对所述RF线圈的发射场的场优化，而所述第二共振能力适于实现针对所述RF线圈的接收场的场均化，或反之亦然。
附图说明
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得到阐明。然而，这样的实施例不一定代表本发明的全部范围，因此参考权利要求书并在本文中用于解释本发明的范围。
在附图中：
图1是磁共振(MR)成像系统的第一优选实施例的一部分的示意图，
图2是根据第二实施例的具有无源射频匀场共振器和支撑在其上的感兴趣对象的患者病床的示意性侧视图，
图3是图2所示的具有无源RF匀场共振器的患者病床的示意性顶视图，
图4是根据第三实施例的用于在无源RF匀场共振器中使用的无源偶极天线的示意性顶视图，
图5是根据第四实施例的无源偶极天线以及用于在无源RF匀场共振器中使用的共振环路的组合的示意性顶视图，
图6是根据第五实施例的以二维结构形成无源RF匀场共振器的多个共振器环路的布置的示意性顶视图，
图7是根据第六实施例的具有控制引脚的单个共振环路的详细顶视图，
图8是根据第七实施例的以二维网格结构的无源RF匀场共振器的示意性顶视图，
图9是根据第八实施例的以三维网格结构的无源RF匀场共振器的示意性透视图，
图10是根据第九实施例的具有以堆叠布置提供在彼此顶部的三个共振环路的无源RF匀场共振器的示意性侧视图，
图11a是根据第十实施例的具有第一内部结构的无源RF匀场共振器的示意性侧视图，
图11b是根据第十一实施例的具有第二内部结构的无源RF匀场共振器的示意性侧视图，
图12是被定位在根据任何前述实施例的具有无源RF匀场共振器的患者病床上的感兴趣对象的示意图，其中在MR图像生成时形成了暗点，并且
图13是根据图12的指示针对MR成像系统的TX模式和RX模式在MR图像生成时形成的不同暗点的形成的示意图。
附图标记列表
110 磁共振(MR)成像系统
112 磁共振(MR)扫描器
114 主磁体
116 RF检查空间
118 中心轴
120 感兴趣对象
122 磁梯度线圈系统
124 RF屏蔽设备
126 MR成像系统控制单元
128 监视器单元
130 MR图像重建单元
132 控制线
134 RF发射器单元
136 RF切换单元
138 控制线
140 射频(RF)天线设备
142 患者病床
144 无源RF匀场共振器
146 共振环路
148 控制单元
150 共振环路组
152 耦合电容器
154 PIN二极管，切换单元
156 控制端口
158 偶极天线
160 天线布置
162 调谐电容器
164 传输线
166 人造电介质
170 分支
172 连接点
174 共振电路
176 分支电容器
178 分支电感器
180 黑点
具体实施方式
图1示出了根据第一优选实施例的包括MR扫描器112的磁共振(MR)成像系统110的一部分的示意图。本文一般性地将第一实施例的MR成像系统110描述为所有讨论的实施例的基础。
MR成像系统110包括被提供用于生成静磁场的主磁体114。主磁体114具有中心膛，该中心膛提供围绕中心轴118的检查空间116，以将感兴趣对象120(通常是患者)放置在其内。感兴趣对象120通常躺在患者病床142上。因此，在该实施例中，主磁体114的中心膛以及因此的静磁场具有根据中心轴118和患者病床142的水平取向。在备选实施例中，主磁体114的取向可以是不同的，例如以提供具有垂直方向的静磁场。此外，MR成像系统110包括磁梯度线圈系统122，其被提供以用于生成叠加到静磁场的梯度磁场。如本领域中已知的，磁梯度线圈系统122同心地布置在主磁体114的膛内。
此外，MR成像系统110包括被设计为具有管状主体的全身线圈的射频(RF)天线设备140。RF天线设备140有时也被称为RF线圈设备。在备选实施例中，RF天线设备140被设计为用于在MR成像系统110中使用的头部线圈或任何其他合适的线圈类型。RF天线设备140被提供用于在RF发射阶段(即，MR成像系统110的TX模式)期间向检查空间116施加RF磁场，以激励感兴趣对象120的核，其应被MR图像覆盖。还提供了RF天线设备140，以在RF接收阶段(即，MR成像系统110的RX模式)期间从所激励的核接收MR信号。在MR成像系统110的操作状态下，RF发射阶段和RF接收阶段是以连续方式发生的。RF天线设备140同心地布置在主磁体114的膛内。圆柱形RF屏蔽设备124同心地布置在磁梯度线圈系统122与RF天线设备140之间。因此，RF屏蔽设备124同轴地包围RF天线设备140。在一些实施例中，RF天线设备140和RF屏蔽设备124一体地提供。
此外，MR成像系统110包括MR图像重建单元130和MR成像系统控制单元126，该MR图像重建单元被提供用于根据所采集的MR信号来重建MR图像，该MR成像系统控制单元具有被提供以控制MR扫描器112的功能的监视器单元128，如本领域中公知的。控制线138被安装在MR成像系统控制单元126与RF发射器单元134之间，该RF发射器单元被提供以在RF发射阶段期间经由RF切换单元136将MR射频的RF功率馈送到RF天线设备140。RF切换单元136转而由MR成像系统控制单元126控制，并且另一控制线132被安装在MR成像系统控制单元126与RF切换单元136之间以实现该目的。在RF接收阶段期间，RF切换单元136在预放大之后将MR信号从RF天线设备140引导到MR图像重建单元130。
图2和图3涉及根据第二实施例的患者病床142。患者病床142可以与第一实施例的MR成像系统110一起使用。
第二实施例的患者病床142包括用于对由RF天线设备140发射的RF场的场均化的无源射频(RF)匀场共振器144。如上所述，可以将感兴趣对象120放置在患者病床142上。
无源RF匀场共振器144包括多个电磁耦合的共振环路146和控制单元148。共振环路146以线性布置提供有共振环路146的三个组150，其中，每组150包括同心布置的两个共振环路146。
每个共振环路146包括多个耦合电容器152和PIN二极管154作为切换单元。每个PIN二极管154被提供在控制端口156之间。控制端口156连接到控制单元148，该控制单元经由控制端口156主动控制PIN二极管154上的电压以使PIN二极管154导通或不导通。因此，控制单元148执行对所有PIN二极管154的控制，其中，PIN二极管154通常被认为是切换设备。控制端口156到控制单元148的连接未在图2和图3中明确示出。因此，在PIN二极管154导通的情况下，相应的共振环路146变得导通，即，环电流能够流过相应的共振环路146。当PIN二极管154不导通时，相应的共振环路146被中断，由此中断通过相应的共振环路146的环电流。
控制单元148根据由MR成像系统110的RF天线设备140发射的RF场的TX模式和RX模式来操作PIN二极管154以切换电磁耦合的共振环路146，从而提供第一共振能力和第二共振能力。
根据由MR成像系统110的RF天线设备140发射的RF场的TX模式和RX模式来提供第一共振能力和第二共振能力。因此，能够使无源RF匀场共振器144在发射模式与接收模式之间切换，针对对应的旋转RF场优化第一共振能力和第二共振能力。对于发射模式，优化B1+均匀性和SAR，使得能够减少由RF天线设备140发射的RF场(即，MRI系统110的发射线圈)的空间变化。此外，在接收模式下，能够增加B1-均匀性和SNR。
图4涉及根据第三实施例的用于在无源RF匀场共振器144中使用的无源偶极天线158。根据第三实施例的无源偶极天线158和无源RF匀场共振器144可以与第一实施例的MR成像系统110一起使用。如上所述，第二实施例的无源RF匀场共振器144的一般原理也适用于第三实施例的无源偶极天线158和无源RF匀场共振器144。
如图4中可以看出，无源偶极天线158包括两个单独的传输线164，它们被电磁耦合。每个传输线164被提供有PIN二极管154。根据第二实施例，每个PIN二极管154被提供在控制端口156之间，该控制端口连接到控制单元148，该控制单元经由控制端口156主动控制PIN二极管154上的电压以使PIN二极管154导通或不导通。在图4中未明确示出控制单元148。因此，在PIN二极管154导通的情况下，相应的传输线164变得激活，即，偶极天线158被激活。当PIN二极管154未导通时，相应的传输线164被中断。
第三实施例的无源RF匀场共振器144包括多个无源偶极天线158，其通常布置在患者病床142的平面中。
图5涉及根据第四实施例的用于在无源RF匀场共振器144中使用的天线布置160。可以将根据第四实施例的用于在无源RF匀场共振器144中使用的天线布置160与第一实施例的MR成像系统110一起使用。如上所述，第二实施例和/或第三实施例的无源RF匀场共振器144的一般原理也适用于第四实施例的天线布置160和无源RF匀场共振器144。
如图5中可以看出，第四实施例的天线布置160包括根据第三实施例的无源偶极天线158和根据第二实施例的共振环路146。共振环路146被无源偶极天线158的传输线164围绕。如上所述，第三实施例的无源偶极天线158和第二实施例的共振环路146的细节适用。
无源偶极天线158的控制端口156和共振环路146被连接到控制单元148，该控制单元经由控制端口156主动控制所有PIN二极管154上的电压，以使每个PIN二极管154导通或不导通。在图5中未明确示出控制单元148。根据由MR成像系统110的RF天线设备140发射的RF场的TX模式和RX模式，控制相应的共振环路146和无源偶极天线158以提供第一共振能力和第二共振能力。
图6涉及根据第五实施例的无源RF匀场共振器144。根据第五实施例的无源RF匀场共振器144可以与第一实施例的MR成像系统110一起使用。如上所述，第二实施例至第四实施例的无源RF匀场共振器144的一般原理也适用于第五实施例的天线布置160和无源RF匀场共振器144。
如图6中可以看出，第五实施例的无源RF匀场共振器144包括布置在平面中的多个共振环路146，其中两个共振环路146在横向方向上彼此并排定位，并且三个共振环路146在垂直方向上位于彼此上方。共振环路146的这种布置仅作为示例示出。
在备选实施例中，共振环路146中的至少一些被第四实施例的天线布置160和/或第三实施例的无源偶极天线158代替。
图7涉及根据第六实施例的共振环路146和无源RF匀场共振器144。根据第六实施例的无源RF匀场共振器144可以与第一实施例的MR成像系统110一起使用。如上所述，先前实施例的无源RF匀场共振器144的一般原理也适用于第六实施例的无源RF匀场共振器144。
通常，根据第二实施例的无源RF匀场共振器144来提供第六实施例的无源RF匀场共振器144。如下所述，无源RF匀场共振器144可以包括多个电磁耦合的共振环路146。
共振环路146包括两个耦合电容器152。调谐电容器162并联连接到每个耦合电容器152。PIN二极管154被提供为与每个调谐电容器162串联的切换单元。每个PIN二极管154被提供在控制端口156之间。控制端口156连接到控制单元148，该控制单元经由控制端口156主动控制PIN二极管154上的电压，以使PIN二极管154导通或阻塞。在图7中未明确示出控制单元148。
因此，在PIN二极管154导通的情况下，由于由相应的耦合电容器152的电容和相应的调谐电容器162的电容之和形成耦合电容，因此相应的共振环路146被不同地调谐。在PIN二极管154处于阻塞模式时，耦合电容仅包括耦合电容器152的电容。
控制单元148根据由MR成像系统110的RF天线设备140发射的RF场的TX模式和RX模式来操作PIN二极管154以切换共振环路146，从而提供第一共振能力和第二共振能力。
图8示出了根据第七实施例的以二维网格结构的无源RF匀场共振器144，其形成了人造电介质166。根据第七实施例的无源RF匀场共振器144可以与第一实施例的MR成像系统110一起使用。如上所述，先前实施例的无源RF匀场共振器144的一般原理也适用于第七实施例的天线布置160和无源RF匀场共振器144。
第七实施例的无源RF匀场共振器144包括具有多个分支170的二维网格结构，多个分支在分支170的每个交叉点处的连接点172处相互连接。每个分支170可以包括共振电路174。因此，每个分支170可以由分支电容器176或分支电感器178加载，以根据由MR成像系统110的RF天线设备140发射的RF场的TX模式和RX模式执行针对独立的B+和B-均匀化的调谐。
因此，如在图8中进一步可见的，分支170中的每个分支都被提供有以反并联配置的一对切换单元154。如图8所示，可以使用具有不同配置的分支170，以便根据由MR成像系统110的RF天线设备140发射的RF场的TX模式和RX模式提供第一共振能力和第二共振能力。分支170可以被连接以形成例如无源RF匀场共振器144内的共振环路146。
图9示出了根据第八实施例的以三维网格结构的无源RF匀场共振器144，其提供了人造电介质166。第七实施例的二维无源RF匀场共振器144的原理适用。
图10示出了根据第九实施例的具有以堆叠布置提供在彼此顶部的三个共振环路146的无源RF匀场共振器144。三个共振环路146可以与前述实施例中的任何一个的那些相同。备选地，可以通过分别切换根据第八实施例的具有三维网格结构的无源RF匀场共振器144来形成三个共振环路146。
图11a和图11b涉及根据第十实施例和第十一实施例的具有第一内部结构和第二内部结构的无源RF匀场共振器144。如图11a和图11b所示，第十实施例和第十一实施例的无源RF匀场共振器144被提供具有二维或三维网格结构的不同图案，它们的波长适合于MRI频率和身体尺寸。此外，可以提供分支电感器176或分支电容器174与本地E屏蔽或陶瓷电介质固体或液体结构组合的集成。
图12和图13涉及具有患者病床142的无源RF匀场共振器144和无源RF匀场共振器144，感兴趣对象120(即，在该示例中为人)被放置在患者病床142上以进行检查。如图12和图13所示，可以施加在不同旋转方向上的B场，从而导致黑点180。对于RF天线设备140的TX模式和RX模式，这些黑点180被不同地定位。
虽然已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但是这样的说明和描述应被认为是说明性或示例性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、说明书和所附权利要求书，本领域技术人员在实践要求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的仅有事实并不意味着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都不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种用于对由磁共振(MR)成像系统(110)的RF天线设备(140)发射的RF场的场均化的无源射频(RF)匀场共振器(144)，其中，
所述无源RF匀场共振器(144)具有第一共振能力和第二共振能力，并且
所述无源RF匀场共振器(144)包括切换设备，其中，所述切换设备适于在所述第一共振能力与所述第二共振能力之间切换，其特征在于，
根据发射(TX)模式和接收(RX)模式来调谐所述无源RF匀场共振器，用于分别对由所述MR成像系统(110)的所述RF天线设备(140)发射的所述RF场的顺时针和逆时针旋转的圆极化磁场分量(B1 ±)的独立均化。
2.根据前述权利要求1所述的无源射频(RF)匀场共振器(144)，其中，
所述无源RF匀场共振器(144)包括单个或多个电磁耦合的共振环路(146)，并且
所述切换设备包括布置在所述单个或多个电磁耦合的共振环路(146)中的至少一个切换单元(154)，并且
所述切换设备被操作使得所述至少一个切换单元(154)切换所述单个或多个电磁耦合的共振环路(146)，以使用所述单个或多个电磁耦合的共振环路(146)来提供所述第一共振能力和所述第二共振能力。
3.根据前述权利要求2所述的无源射频(RF)匀场共振器(144)，其中，
所述无源RF匀场共振器(144)包括多个电磁耦合的共振环路(146)，
所述共振环路(146)以2D或3D网格结构来布置，以形成人造电介质(166)，
所述切换设备包括布置在所述多个电磁耦合的共振环路(146)中的多个切换单元(154)，并且
所述切换单元(154)切换所述单个或多个电磁耦合的共振环路(146)，以使用所述单个或多个电磁耦合的共振环路(146)来提供所述第一共振能力和所述第二共振能力。
4.根据前述权利要求3所述的无源射频(RF)匀场共振器(144)，其中，
所述共振环路(146)以将所述网格结构的连接点(172)相互连接的分支(170)来布置。
5.根据权利要求1所述的无源射频(RF)匀场共振器(144)，其中，
所述无源RF匀场共振器(144)包括单个或多个电磁耦合的传输线(164)，
所述切换设备包括布置在所述单个或多个电磁耦合的传输线(164)中的至少一个切换单元(154)，并且
所述切换设备被操作使得所述至少一个切换单元(154)切换所述单个或多个电磁耦合的传输线(164)，以使用所述单个或多个电磁耦合的传输线(164)来提供所述第一共振能力和所述第二共振能力。
6.根据权利要求1所述的无源射频(RF)匀场共振器(144)，其中，
所述无源RF匀场共振器(144)包括单个或多个耦合的电介质共振器，
所述切换设备包括布置在所述单个或多个耦合的电介质共振器中的至少一个切换单元(154)，并且
所述切换设备被操作使得所述至少一个切换单元(154)切换所述单个或多个耦合的电介质共振器，以使用所述单个或多个耦合的电介质共振器来提供所述第一共振能力和所述第二共振能力。
7.根据前述权利要求2至6中的任一项所述的无源射频(RF)匀场共振器(144)，其中，
所述切换设备包括至少一个可切换的共振电路(174)。
8.根据权利要求1-6中的任一项所述的无源射频(RF)匀场共振器(144)，其中，
所述切换设备是主动可控的切换设备，
所述无源RF匀场共振器(144)包括控制单元(148)，其中，
所述控制单元(148)适于根据由所述MR成像系统(110)的所述RF天线设备(140)发射的所述RF场的TX模式和RX模式使所述切换设备在所述第一共振能力与所述第二共振能力之间主动切换。
9.根据权利要求1-6中的任一项所述的无源射频(RF)匀场共振器(144)，其中，
所述切换设备是无源切换设备，并且
所述切换设备根据由所述MR成像系统(110)的所述RF天线设备(140)发射的所述RF场的TX模式和RX模式在所述第一共振能力与所述第二共振能力之间被动切换。
10.根据权利要求1-6中的任一项所述的无源射频(RF)匀场共振器(144)，其中，
所述第一共振能力适于实现针对所述RF天线设备(140)的发射场的场优化，并且所述第二共振能力适于实现针对所述RF天线设备(140)的接收场的场优化，或反之亦然。
11.一种用于在磁共振成像(MRI)系统(110)中使用的患者病床(142)或患者床垫，其中，
所述患者病床(142)或所述患者床垫包括根据前述权利要求1至10中任一项所述的用于对由MR成像系统(110)的RF天线设备(140)发射的RF场的场均化的无源射频(RF)匀场共振器(144)。
12.一种用于生成和/或接收用于在磁共振成像(MRI)系统(110)中使用的RF场的射频(RF)天线设备，其中，
所述RF天线设备(140)包括线圈壳体和根据前述权利要求1至10中任一项所述的用于对由RF天线设备(140)发射的RF场的场均化的无源射频(RF)匀场共振器(144)，其中，
所述无源RF匀场共振器(144)被定位在所述线圈壳体内。
13.一种磁共振(MR)成像系统(110)，包括：
用于生成静磁场的主磁体(114)，
用于生成叠加到所述静磁场的梯度磁场的磁梯度线圈系统(122)，以及
用于生成RF场的至少一个射频(RF)天线设备(140)，其中，
所述磁共振(MR)成像系统(110)还包括根据前述权利要求11所述的患者病床(142)或患者床垫。
14.一种磁共振(MR)成像系统(110)，包括：
用于生成静磁场的主磁体(114)，
用于生成叠加到所述静磁场的梯度磁场的磁梯度线圈系统(122)，以及
用于生成RF场的至少一个射频(RF)天线设备(140)，其中，
所述至少一个RF天线设备(140)是根据前述权利要求12所述的RF天线设备(140)。
15.一种用于改善对由磁共振(MR)成像系统(110)的RF天线设备(140)发射的RF场的场均化的方法，包括以下方法步骤：
提供根据所述RF天线设备(140)的TX模式和RX模式具有第一共振能力和第二共振能力的无源RF匀场共振器(144)，
确定所述MR成像系统(110)的所述RF天线设备(140)的TX模式和RX模式，并且
根据TX模式和RX模式，使所述无源RF匀场共振器(144)在所述第一共振能力与所述第二共振能力之间切换，以调谐所述无源RF匀场共振器(144)，用于分别对由所述MR成像系统(110)的所述RF天线设备(140)发射的所述RF场的顺时针和逆时针旋转的圆极化磁场分量(B1 ±)的独立均化。
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