CN111983534B - 用于磁共振设备的线圈装置和磁共振设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于磁共振设备(1)的线圈装置(10)和具有这种线圈装置(10)的磁共振设备(1)。在此，线圈装置(10)包括用于第一和第二频率的双重共振的发送共振器(14)以及分别用于两个频率之一的第一接收器(16)和第二接收器(18)。此外，线圈装置(10)具有用于实现发送共振器(14)、第一接收器(16)和第二接收器(18)之间向不同位置中的相对空间移动的执行机构(22、23)。在此，在第一位置中只有第一接收器(16)并且在第二位置中只有第二接收器(18)为了接收相应的磁共振信号而布置在由发送共振器(14)至少区域性地包围的检查空间(21)中。

Description

用于磁共振设备的线圈装置和磁共振设备
技术领域
本发明涉及一种用于磁共振设备的线圈装置或者线圈布置结构以及相应的磁共振设备或者相应的磁共振系统。
背景技术
磁共振成像(Magnetresonanzbildgebung)或者简称MR成像是当今确立的一种用于对检查对象成像的技术、例如用于医学应用。在此，产生贯穿相应的检查对象的磁场，激励检查对象中的原子核或者磁性力矩并且通过一个或多个接收器或者接收线圈检测所生成的信号，随即可以由所述信号以本身已知的方式方法重建检查对象的图像。尽管长期以来已经存在能够工作的磁共振设备，但力求进一步开发磁共振设备，以便例如实现更高的分辨率或者精度并且最终实现改善的图像质量。然而在此出现了一系列的问题和挑战，例如越来越能够察觉到的干扰效应和由此成为必要的附加的脱耦和屏蔽措施。
由此不断提高的要求和不断提高的复杂度例如导致，当尤其应该在相对较高的磁场强度和分辨率中进行成像时，必须使用不同的线圈装置，它们基于对不同类型的原子核的激励。例如传统上必须首先用第一线圈装置通过氢核或者质子激励(1H成像)拍摄第一组测量数据，随即更换线圈装置并且最终用单独的第二线圈装置例如针对X核激励、如钠核拍摄第二组测量数据。线圈装置的这种更换是耗费的并且由于附加的工作步骤以及例如由于相应的检查对象在更换线圈装置时可能移动的问题影响了临床的工作流程，由此可能不利地影响最终的图像质量。
然而，由于所述的要求和复杂度，当今不能实现的是，例如在用于产生处于不同频率的两个发送模式的混合天线中同时定位两个高通道的接收装置用于基于不同激励的成像，而不出现不能接受的干扰效应。干扰效应尤其通常随着接收通道的数量而升高。
因此在以不同的激励频率进行磁共振成像的领域还存在简化和改善的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种结构，其以简化的方式并且以相对现有技术改善的效率实现了磁共振成像。
该技术问题按本发明通过用于磁共振设备的线圈装置和具有线圈装置的磁共振设备解决。本发明的有利的设计方案和扩展设计在说明书和附图中说明。
按照本发明的线圈装置设置用于磁共振设备，也就是设置用于磁共振成像或者使用在磁共振成像、简称MR成像中。线圈装置例如可以与相应的磁共振设备连接，例如通过线缆或者插头连接在相应的磁共振设备上。线圈装置尤其可以是可移动的或者可携带的并且例如设置用于只对患者的一部分、例如只对头部或者手臂进行成像并且不用于整个身体成像。所述线圈装置例如可以具有最大50cm的直径和例如最大1m的长度。
按照本发明，线圈装置具有双重共振的发送共振器，所述发送共振器用于将至少一个第一频率的电磁信号或者电磁场和与第一频率不同的第二频率的电磁信号或者电磁场发送到由所述发送共振器至少区域性地包围的检查空间中。所述发送共振器也可以作为接收器运行并且因此同样称为发送/接收共振器。发送共振器可以是射频或者高频发送线圈，借助其可以作为两个不同的发送模式产生第一频率和第二频率。第一频率和第二频率尤其可以是发送共振器的共振频率。按照本发明，不同的频率在此应该是这样的频率，它们在频谱或者共振曲线中能够被识别为不同的、即彼此间隔的或者分开的峰并且例如不是同一个扩宽的峰的彼此差异很小的频率。例如，第一频率可以设置用于1H成像并且第二频率可以设置用于X核成像。相应地，第一频率例如可以为297MHz并且第二频率例如可以为78MHz，用于分别在B0磁场强度为7特斯拉的情况下激励质子或者钠核。检查空间可以是这样的空间区域或者容积，相应的检查对象需要在成像期间布置在其中，以便能够借助或者通过使用线圈装置拍摄检查对象的磁共振图像。检查空间可以相应于最大的成像区域或者视野(英语：Field of View，FoV)。
线圈装置按照本发明还具有用于接收与第一频率对应的信号的第一接收器和用于接收与第二频率对应的信号的第二接收器。在此，这些对应的信号或者接收信号可以处于第一或者第二频率上，但尤其可以是由于检查对象中的激励通过第一或者第二频率的信号或者场产生的响应或者回声信号。线圈装置可以用作局部线圈。第一接收器和/和第二接收器可以分别是或包括一个或多个线圈或者由多个单独的接收元件组成的接收阵列。
线圈装置按照本发明还具有执行机构，所述执行机构用于实现发送共振器、第一接收器和第二接收器之间向不同位置中的相对空间移动。执行机构布置和设置用于使发送共振器和/或第一接收器和/或第二接收器分别相对于另外的一个或两个元件移动。在此，在第一位置或者移动位置中，只有第一接收器布置在所述检查空间中以接收信号。在第二位置或者移动位置中，只有第二接收器布置在所述检查空间中以接收信号。在此，执行机构可以包括多个单独的执行器，所述执行器尤其能够彼此独立地被操作。
将接收器之一布置在检查空间中表示，这个接收器至少区域性地或者较大部分地处于发送共振器内部、即由所述发送共振器包围地布置并且因此处于由借助发送共振器产生的电磁信号尤其至少基本上均匀地贯穿或者能够贯穿的空间容积中。相反地，将接收器之一布置在检查空间外部表示，在这个接收器与发送共振器之间不进行明显的耦合或者信号传输，检查空间内部的场分布则不受这个接收器的影响或者只以对于相应的磁共振成像可忽略的方式受到影响。换而言之当线圈装置在磁共振设备上运行时规定，借助布置在检查空间外部的接收器不会检测到用于磁共振成像的信号或者场。
例如，可以针对线圈装置的第一运行模式将第一接收器布置在用于接收检查空间中的信号的测量位置中并且同时将第二接收器布置在检查空间外部的移出位置中。针对线圈装置的第二运行模式或者运行状态，可以借助执行机构相反地将第一接收器布置在检查空间外部的移出位置中并且同时将第二接收器布置在检查空间中的测量位置中。
执行机构可以为此分别直接地与相应的接收器机械地耦连或者连接。但接收器同样可以保持在相应的支架或者载体或者承载结构之上或者之处，其中，执行机构可以与一个或多个支架机械地连接或者耦连，以便使支架并且因此至少间接地也使一个或多个保持在其上的接收器移动。后一种可能性在此可以有利地实现接收器的特别好的电绝缘或者电磁绝缘，尤其在执行机构或者执行机构与一个或多个支架的连接完全或者部分地由金属材料构成的情况下。
线圈装置还可以具有其它的接收器，它们同样相对于其余的接收器或者相对于发送共振器以所述的方式、尤其单独地、能移动地被保持并且能够借助执行机构移动。
执行机构例如可以包括至少一个电动机或者伺服电机、液压系统或者气动系统或者其它的驱动器。执行机构例如同样可以包括传动机构、螺纹杆、线性驱动器、皮带驱动器、齿轮和/或齿杆驱动器和/或类似的更多装置，以便实现接收器或者发送共振器的特别可靠的移动或者可移动性。在此，最终几乎可以使用任何由机械或者驱动技术已知的驱动方案，至少在它们对于磁共振是兼容的或者设计为兼容的情况下。优选地，执行机构或者驱动器的部件或者构件应该例如是非磁性的、不导电或者导电性较弱的、至少基本上对于磁共振成像或者对于所使用的天线、尤其在1H和X核成像中是不可见的，并且不与或者只较弱地与所产生的电磁天线场相互作用。
此外，线圈装置可以包括控制装置或者控制器。所述控制装置例如可以设置用于控制或操控执行机构和/或发送共振器和/或接收器和/或发送共振器的相应电子器件和/或接收器的相应电子器件。
由于接收器能够相对彼此或者说相对于发送共振器机械地移动，发送共振器和相应的接收器可以在所述运行模式中特别高效地运行。因为借助执行机构的移动能够在线圈装置整体不运动、例如线圈装置的布置有发送共振器和接收器的壳体不运动并且相应的检查对象不运动的情况下实现，所以通过本发明可以有利地改善临床的工作流程和最终形成的图像质量。实现这种情况是因为可以取消迄今普遍和必要的线圈装置更换。
在只有例如设计用于1H成像的第一接收器布置在检查空间中的情况或者运行模式中，可以由此例如在针对临床应用最佳的信噪比中产生只相对略微地降低的发送效率和场均匀性，其中，还可以实现并行的成像并且因此实现加速。在只有例如设计用于X核成像的第二接收器布置在检查空间中的情况或者运行模式中，由此同样在临床上合乎希望的接收特性的情况下形成了只相对略微地降低的效率和场均匀性。
与之相对地，按照当前的现有技术不能在检查空间内部或者作为唯一的紧凑的线圈装置的部分——至少不能以实现可使用的磁共振图像的方式方法——来实现同时布置用于不同频率的两个接收器——至少不能同时布置两个高通道的接收器。
因为按照本发明的线圈装置可以设计或者实现为单独的、紧凑的单元、例如集成在唯一的壳体中，所以通过本发明既在工作流程和可操作性方面也在线圈装置的电气或者电磁的系数和特征方面形成了有利地改善的效率。由此，例如通过最终可实现的图像质量的改善，最终又降低了患者负荷并且有利于检查和/或治疗的成功。
在本发明的有利的设计方案中，第一接收器和第二接收器能够通过执行机构同时移动到相应的移出位置中，在所述移出位置中第一接收器和第二接收器布置在检查空间的外部。此外规定，发送共振器能够切换到接收运行中，在所述接收运行中，发送共振器用作接收器、即用于或者能够用于检测或者测量检查空间中的或者来自检查空间的信号。换而言之，在此规定第三运行模式，在所述第三运行模式中，为了对相应的检查对象进行成像或者测量，只使用发送共振器、其随即有效地成为发送和接收共振器，但不使用两个或者更多所述的接收器，所述接收器能够相对于发送共振器移动。因为两个或者所有能移动的接收器布置在检查空间外部并且因此布置在发送共振器外部，所以有利地形成了发送共振器的最佳的发送和接收效率以及最佳的场均匀性，这对于用于最佳结果和最终用于最佳图像质量的定量测量是期望的。因此例如尤其可以在X核区域中实现特别好的结果。定量测量时的最佳图像质量例如可以在准确地已知发送/接收配置的情况下实现，通常对于单通道鸟笼线圈是这种情况。在此，能够接受比在使用RX阵列时更小的信噪比。RX阵列原则上具有的缺点是，由于耦合效应可能引起发送场中的不均匀性并且在接收情况下可能具有针对元件和患者特定的照明。在传统的线圈装置或者线圈布置结构中，例如总是将接收阵列布置在检查空间中并且因此总是不利地影响图像质量和发送效率。这在此可以被有利地回避。
在本发明的其它有利的设计方案中，所述线圈装置具有壳体，在所述壳体中布置有发送共振器、接收器和执行机构，其中，发送共振器相对于壳体位置固定地保持在所述壳体之中或之上。这意味着，两个或者所有的接收器能够彼此独立地借助执行机构相对于壳体和相对于发送共振器移动。这种设计实现了线圈装置的特别紧凑和高效的结构，因为发送共振器用于所有的测量并且相应地在测量运行模式中必须总是包围用于相应检查对象的容纳装置或者支承装置。通过将发送共振器位置固定地布置在壳体中，所述容纳装置或者支承装置可以构造得特别紧凑。至少一个发送或接收元件、即发送共振器或者接收器之一的位置固定的布置的另一优点在于，针对这个元件可以固定地铺设电缆或者形成接触，它们即使在调节形成不同的位置或者运行模式时也不移动。这是特别有利和期望的，因为由此可以避免线圈装置的电气特性中的干扰因素和可变性，所述干扰因素和可变性可能由于线圈装置的可移动的金属的或者能导电的元件或者构件引起(可能不一致或者不能重复再现)。此外，如果执行机构只需要设计用于调节或者移动所述接收器并且不设计用于调节或者移动所述发送共振器，则执行机构可以构造得更紧凑和更轻和/或更稳定。
在本发明的其它有利的设计方案中，所述发送共振器、第一接收器和第二接收器以及可能还有其它所设置的接收器具有至少基本上呈柱状或者环形的构造并且彼此同中心地围绕共同的、延伸穿过检查空间的中心轴线布置。发送共振器和接收器可以设计为柱状线圈或者布置在至少假想的柱体的外周面上或者沿着至少假想的柱体的外周面布置，其中，中心轴线则相当于柱体的中心纵轴线。发送和接收元件、即发送共振器和接收器的这种同中心的布置有利地实现了线圈装置的特别紧凑的结构，同时实现了最佳的场均匀性和测量结果的一致性。在此，尤其是线圈装置横向于中心轴线的直径或者用于调节形成不同的位置或者运行模式所需的垂直于中心轴线的空间可以保持特别小。这例如可以在与以下线圈装置结构的对比中看出，在所述线圈装置结构中，发送或者接收元件例如可以侧向地翻出或者从检查空间中翻转出地布置或者保持。因此，按照本发明的线圈装置可以有利地例如使用在传统的管式磁共振检查装置的患者容纳部中。
在本发明的有利的扩展设计中，所述接收器能够借助执行机构彼此独立地在沿着中心轴线的轴向上相对于发送共振器向前和向后地运动，以便调节形成不同的位置或者运行模式。换而言之，接收器可以沿轴向从检查空间或者从发送共振器中移出或者运动出来并且相反地再移入或者运动回到检查空间或者发送共振器中。为此如上所述地例如可以使用不同类型的线性驱动器、蜗杆驱动器或者蠕变驱动器作为执行机构的部分。在此规定的具有可轴向调节的接收器的线圈装置的设计方案尤其沿直径、即沿径向、也就是沿横向于中心轴线的方向实现了特别紧凑的线圈装置结构。此外，执行机构可以由此构造得特别牢固并且可靠，例如因为分别可将完整的圆周用作执行机构或者由其驱动的连接元件之一与接收器之间的作用点或者接触点。此外，由此在沿着中心轴线的轴向上观察，执行机构、尤其是相应的驱动单元可以有利地完全布置在检查空间之后并且因此特别简单和良好地相对于检查空间电绝缘。由此可以有利地避免干扰效应，所述干扰效应否则可能以不期望的方式影响相应的测量结果或者线圈装置的电气特性。在此建议的设计方案的另一优点在于，例如为了研究目的或者特殊测量，接收器可以移动到中间位置中，在所述中间位置中，接收器只部分地布置在检查空间中，而由此不会阻碍或者影响检查对象在检查空间中的布置或者可布置性。
在本发明的有利的扩展设计中，为了使接收器运动，所述执行机构具有伸缩元件或者伸缩杆，所述伸缩元件或者伸缩杆在执行机构的驱动单元与相应的接收器之间至少基本上平行于所述中心轴线或者与中心轴线共线地延伸。在此，所述伸缩元件能够改变长度，以便使接收器在中心轴线的轴向上运动。例如，伸缩元件可以具有两个或者更多至少基本上呈管状或者杆状的带有不同直径的元件，所述元件能够滑移到彼此中或者插入彼此、即能够相对于彼此运动。这也有利地实现了特别紧凑的线圈装置结构，因为例如针对所有的位置或者运行模式，都不必设置附加的用于容纳相应于伸缩元件的刚性的且不能改变长度的连接元件的壳体空间。但在此设置的伸缩元件或者相应的伸缩式驱动器同样可以用于线圈装置的其它几何形状和/或发送和/或接收元件的布置结构。
在本发明的其它有利的设计方案中，所述第一接收器和/或第二接收器设计为接收阵列，所述接收阵列由多个分别用于一个接收通道的接收元件组成。在此特别有利地，每个接收阵列可以设置有至少32个、例如64个或者128个或者更多单独的接收元件。因此在这个意义上，在此设置的接收阵列可以称为高通道接收阵列。各个单独的接收元件本身例如可以设计为单独的线圈或者线圈匝圈(RX-Loops)。取代单独的线圈或者单通道式接收器而使用接收阵列可以有利地通过在各个单独的接收通道上的并行测量实现加速的成像。
本发明的一个特别的优点在于，两个或者所有的接收器可以设计为多通道的接收阵列并且尽管如此只通过使用按照本发明的线圈装置就可以检测基于不同的激励或者激励频率的磁共振测量数据或者图像数据，而图像质量相比分别用于一个激励频率的传统线圈装置不会由于第二接收阵列受到不利影响。
通过使用接收阵列带来了额外的挑战，因为例如所有用于各个单独的接收元件或者接收通道的单独的接口和输入线路都应该被单独地屏蔽并且例如配设有表面波抑制器(Mantelwellensperren)。由此形成的复杂性和由此产生的对于接收器所必需的金属材料或者传导性材料的量如上所述地导致按照当今的现有技术不能在检查空间中、即在发送共振器内部为了成像而同时运行两个用于不同激励频率的接收阵列。本发明以特别简单的方式解决了这个问题并且在此同时实现了特别舒适和高效的操作。
在本发明的其它有利的设计方案中，所述线圈装置针对第一接收器和/或针对第二接收器和/或针对一个、多个或者所有其它可能设置的接收器具有相应的电子器件。在此，所述一个或多个电子器件分别包括放大器、例如前置放大器，和/或用于开关或者控制相应接收器的元件或者部件的电气的或者电子的逻辑电路。这种能够通过逻辑电路开关或者控制的元件或者部件例如可以是PIN二极管或者类似器件。在此，一个或多个电子器件相对于相应的接收器位置固定地布置在所述接收器上，从而使相应的电子器件在相应的接收器移动时与所述接收器共同运动。对于接收器，其电子器件例如可以保持或者固定在相应接收器上的独有的壳体中和/或集成在接收器中。
这种设计方案具有单独的电子器件并且电子器件布置在接收器上或者作为接收器的部分，这种设计方案具有的优点是，电子器件与相应的接收器或者其接收元件可以刚性地电连接、即例如通过固定的、不能移动的导线或者线缆电连接。这又意味着，即使在相应的接收器移动时，相应的导线或者线缆也不会相对于接收器或者相对于发送共振器进行尤其是不可预见地或者不一致地、即不可重复再现地移动或者运动。由此，相对于柔性的、可移动的导线或者线缆避免了可能以不期望的方式在总体上影响线圈装置的电气特征的干扰因素和可变性。
这也在电子器件本身例如通过柔性的导线供电的情况下是特别有利的，因为为了给电子器件供电可能单独的导线就足够了，而相应接收器的各个单独的元件、例如单独的二极管或者接收元件或者接收通道必须通过相应的单独的导线连接，这相对于电子器件的单独连接导线可能导致多倍的不期望的不利影响。此外，用于为电子器件供电的连接导线可以布置成更大程度地远离检查空间，由此可以进一步减小相应的干扰效应。
按照在此描述的意义，电子器件可以设计用于对相应的接收器或者接收器的单独部件或者元件进行控制、开关和/或供电。电子器件可以相应地包括不同的部分电路、电气的或/或电子的构件和类似部件。
在本发明的其它有利的设计方案中，所述线圈装置具有控制设备、即控制装置、控制电路或者控制器并且由此具有可控的相应的匹配开关电路或者匹配电路，用于频率匹配或者接收器和/或发送共振器的调谐。控制设备在此设置用于根据接收器相对于发送共振器的相应位置、即根据线圈装置的相应地调节形成的运行模式自动地激活或者去激活所述匹配电路。在此，控制设备可以直接地控制执行机构或者与执行机构或执行机构的控制装置和/或与用于检测接收器或者发送共振器的当前位置的传感器件连接，以便检测相应的位置数据或者提供这些位置数据，所述位置数据说明发送和接收元件的相应的当前位置。
匹配电路通过控制设备以预设的方式根据接收器的位置被激活和去激活，为此例如可以在数据存储器中或者作为控制设备的运行程序的一部分保存相应的开关预设。匹配电路、也称为调谐或匹配电路(Tuning-oder Match-Schaltkreise)设置和设计用于以预设的方式调节形成相应的发送或接收元件、即发送共振器或者相应接收器的预设特征或者预设性能，即执行或者实现频率匹配或者调谐或者类似调整。由此可以在所有不同的位置或者运行模式中有利地在总体上实现线圈装置的相应最佳的效率和精度。
匹配电路例如可以是在其它位置提到的电子器件的一部分。相应地，接收器的匹配电路尤其可以优选布置在接收器上或者集成在接收器中，即在相应的接收器移动时也相对于所述接收器位置固定地布置，因此匹配电路在相应的接收器移动时与接收器共同运动。在此也可以有利地避免匹配电路与相应接收器之间的可移动的线缆或者电接触，以便避免或者降低线圈装置的电气特性中的相应的干扰因素或者可变性。
匹配电路可以分别由一个或多个电容器和/或电阻器和/或类似器件构成并且以本身由电子学已知的方式方法实现与相应载荷的适配或者调整。这可能尤其对于较大的磁场强度、例如对于用于研究目的和必要时为将来应用所设置的7T是特别有利的，以便实现足够的线圈装置效率并且最终实现特别好的图像质量。
恰恰由于接收器的可移动性，匹配电路在此可能是特别有用的，这基于以下认知，即发送或接收元件的共振频率或者共振峰值可能与接收器相对于发送共振器的相应位置相关地例如移动不超过3MHz。这例如可以通过以下方式引起或者影响，即在接收器的测量位置中(当所述接收器处于检查空间中时)，在接收器的表面上可能形成涡流，所述涡流可能影响检查空间中的场分布或者发送共振器与相应接收器之间的耦合。当接收器调节到其移出位置时、即不再处于检查空间中时，这种效应则消失。在此建议的匹配电路是按照本发明的线圈装置的基于其特殊的性能和要求的特别有利的进一步改进。
本发明的另一方面是一种磁共振设备、也简称MR设备或者MRT，其具有按照本发明的线圈装置和控制装置，所述控制装置用于控制线圈装置并且检测由线圈装置提供的测量信号。按照本发明的磁共振设备尤其可以是与按照本发明的线圈装置相关地提到的磁共振设备。相应地，按照本发明的磁共振设备可以具有与按照本发明的线圈装置相关地提到或者描述的特性或者特征。线圈装置例如可以通过线缆、接头或者接口与磁共振设备的主要部分连接。特别优选地，所述连接可以是能够可逆地拆卸的，因此线圈装置可以只在需要时、即特别灵活地与其余的磁共振设备连接。
在此，磁共振设备可以为了不带线圈装置的运行而按照已知的方式具有控制装置和电子器件、功率供应装置和操作或用户界面。这些部件随即也可以有利地在磁共振设备的使用线圈装置的运行期间使用并且因此有利地不必冗余地布置在线圈装置本身中。在此，磁共振设备的控制装置有利地布置在线圈装置外部、即线圈装置的壳体外部，由此能够有利地避免或者降低线圈装置的电磁影响或者由线圈装置提供的或者借助线圈装置检测的测量信号的电磁影响。
磁共振设备的控制装置例如可以控制线圈装置的功率供应装置并且将用于选择或者调节发送和接收元件的位置、即线圈装置的运行模式的控制信号或者指示传输至线圈装置。因此，为了特定的规定的测量或者检查，相应的使用者不需要在线圈装置本身上调节线圈装置的发送和接收元件的位置，由此在使用线圈装置时有利地实现了简化和特别高效的工作流程。
按照本发明的线圈装置和按照本发明的磁共振设备的至此和在以下说明的特性和扩展设计以及相应的优点能够分别在实质上交替地在本发明的这些方面之间交换和转用。本发明也包括按照本发明的线圈装置和按照本发明的磁共振设备的具有设计方案的扩展设计，所述设计方案在此为了避免不必要的冗余没有明确地在相应的组合中或者针对本发明的每个方面单独地描述。
附图说明
本发明的其它特征、细节和优点由以下对优选实施例的说明以及根据附图得出。在附图中：
图1示出磁共振设备的示意性侧视图，所述磁共振设备具有连接的局部线圈装置；
图2示出线圈装置的示意性的侧面剖视图；
图3示出线圈装置的示意性的正面剖视图；
图4示出线圈装置处于第一运行模式中的示意性的侧面剖视图；
图5示出线圈装置处于第二运行模式中的示意性的侧面剖视图；
图6示出线圈装置处于第三运行模式中的示意性的侧面剖视图；并且
图7示出磁共振设备和线圈装置的示意性的连接概览。
具体实施方式
以下阐述的实施例是本发明的优选实施方式。在所述实施例中，实施方式的所述部件分别是本发明的各个单独的、能够彼此独立地观察的特征，所述特征分别也彼此独立地扩展本发明并且因此也能够单独地或者以不同于所示组合的其它组合被视为本发明的组成部分。此外，所述的实施方式也能够通过本发明的其它已经描述的特征进行补充。
在附图中，相同的、功能相同的或者彼此相应的元件分别用相同的附图标记标明。
在磁共振成像中，多核高频发送线圈可以由两个相互嵌套的发送和接收结构构成。在定义的空间容积中以尽可能好的均匀性尽可能高效地生成B1场的目的在传统上例如可以通过使用所谓的鸟笼结构(BC结构)实现，其中，备选地同样可以使用已知的TEM结构。BC结构通常由两个端环构成，所述端环通过一些垂直于端环的环形面的杆、即沿纵向地相互连接。相应地期望的共振频率例如可以通过杆中的电容器(低通鸟笼)或者端环中的电容器(高通鸟笼)调节形成。通过适当的馈入点——例如四个分别沿周向具有90°的角错移的馈入点——和适当的相错移，则在运行中调节形成沿周向的正弦或者余弦形状的电流密度分布。由此最终在相应线圈、即例如相应的BC结构的中心形成循环极化的均匀的高频场。在此，所述高频场必须针对不同的图像类型以相应不同的频率产生，所述图像类型基于对不同类型的原子核的激励。这在传统上例如可以通过两个电隔离的天线结构实现或者可以使用混合天线，其中例如针对1H和X核成像，在共同使用的电气结构上形成两个相应于所需频率的发送模式。
然而在此应该防止天线结构寄生地相互耦合。为此可以使用适当的去耦措施，例如在BC结构的杆和端环中设置有源和无源的共振阻塞电路(Sperrkreise)。如果没有这些措施，则场均匀性和发送线圈的发送效率会显著变差，最终会损害所形成的图像质量。这个问题尤其出现在相比于相应检查对象的尺寸或者延伸来说较短的波长的情况下，如出现在例如用于在7特斯拉时的1H成像的297MHz的频率或者也出现在更大的频率的情况下。
在混合天线、即双重共振的发送线圈中，例如可以运行用于X核成像的接收阵列。然而，将这种接收或者接收器阵列(RX-Arrays)置入发送线圈中可能不利地导致场不均匀性、降低发送线圈的发送效率(TX-Effizienz)并且潜在地不利影响接收阵列的信噪比。即使以相对较高的技术耗费找到了用于将相应的接收阵列集成到发送线圈中的妥协方案，在考虑到这些缺点和与之相关的技术复杂性的情况下按照当前的现有技术也不能合理地将用于另外的图像模态或者激励频率的第二接收阵列附加地集成到发送线圈中。然而这恰恰尤其对于临床运行是期望的，以避免在检查期间进行迄今必要的耗费的线圈更换，在所述更换时，例如用具有用于X核成像的接收阵列(例如基于23Na核的激励)的线圈替换具有用于1H成像的接收阵列的线圈。
为了应对这个问题，例如可以使用在图1中以示意性侧视图示出的磁共振设备，在此简称MR设备1。MR设备1在此用于检查患者2、即对患者2进行成像，所述患者在此显示为躺在患者台3上。MR设备1具有在此只示意性地表明的磁性线圈4的布置结构和为了控制磁性线圈与之连接的控制设备5。控制设备5在此包括至少一个处理器6和与之连接的数据存储器7。在数据存储器7中例如可以存储有用于运行MR设备1的运行程序，所述运行程序可以由处理器6实施，以便运行、即控制MR设备1。此外，MR设备可以具有其它的、出于直观性原因在此未示出的部件或者构件，如它们本身由传统的磁共振设备已知的那样。在此还显示了显示器8，所述显示器与控制设备5连接。借助显示器8例如可以示出通过控制设备或者MR设备1的其它装置产生的磁共振图像。
在此，MR设备1还具有接口9，所述接口同样与控制设备5连接。接口9在此同样应该示意性地理解并且例如可以既用于传输电功率也用于传输测量或者数据信号以及控制信号。相应地，接口9例如可以包括多个单独的接头或者连接。
在此，为了特殊地对患者2的头部进行成像，设置有可移动的局部的线圈装置10，所述线圈装置通过具有插头12的线缆11经由接口9与MR设备1的主要部分或者主体连接。线圈装置10在此尤其是可移动的或者便携式的并且相应地可以只在需要时通过接口9连接。线圈装置10随即可以如磁性线圈4那样通过控制设备5控制并且通过MR设备1的相应装置被供应电功率。由此例如可以通过控制设备5按照由相应的使用者预设或者调节的测量序列将高频脉冲输出到线圈装置10上并且记录和分析由线圈装置检测到的所形成的响应或者测量信号，例如将其处理成磁共振图像。同样地，通过控制设备5可以预设或者调节线圈装置10的不同运行模式或者运行位置，它们将在以下详细阐述。
图2示出线圈装置10的示意性的侧面剖视图。线圈装置10在此具有壳体13。在壳体13中布置有发送共振器14、用于质子成像的1H接收器16和X核接收器18，所述发送共振器具有布置在其上或者集成在其中的发送器电子器件15，所述1H接收器具有布置在其上或者集成在其上的第一接收电子器件17，所述X核接收器具有布置在其上或者集成在其中的第二接收电子器件19。发送共振器14、1H接收器16和X核接收器18总体地也称为发送和接收元件14、16、18。在此，发送和接收元件14、16、18至少基本上设计为圆柱体或者柱状并且彼此同中心地围绕共同的中心轴线20布置。发送和接收元件14、16、18因此围成检查空间21，例如患者2的需要成像的头部可以支承在所述检查空间中。在线圈装置10的示例性的实现方式中，检查空间21沿中心轴线20的方向例如可以具有约30cm的长度或者延伸。因此，线圈装置10可以显著小于传统的磁共振设备并且因此能够特别灵活地使用和布置。
发送共振器14在此设计为用于1H和X核成像的双重共振的发送和接收线圈或者天线。1H接收器16设计为用于质子成像的多通道的接收阵列并且X核接收器18设计为用于X核成像的同样多通道的接收阵列。接收器16、18在此可以分别具有至少32个、优选高达128个或者更多单独的接收通道、即例如相应的接收器或者RX环。所有这些单独的通道或者RX环在此至少在其接收带宽内彼此脱耦并且通过相应的屏蔽件或者去耦件附加地受到保护以防发送共振器14在其它频率中的耦合输入。附加地为用于每个通道的相应输入线路或者连接线路配设单独的表面波抑制器以防耦合输入。通过这些措施，可以有利地避免通过发送共振器14产生的用于1H和X核成像的发送场的不均匀性并且由此例如避免由于RX环和输入线路导致的高频功率的不期望的聚焦。在图2示意性示出的配置中，1H接收器16和X核接收器18均在其相应的测量位置中移入发送共振器14或者检查空间21中，然而在所述配置中如上所述地按照当前的认知水平不能实现合理的成像，因为这时总共布置在发送共振器14内的材料和部件的量导致过强的不利影响。
为了应对这个问题，接收器16、18连同其电子器件17、19在此能够相对于发送共振器14和检查空间21机械地移动到相应的移出位置中，在所述移出位置中，所述接收器布置在发送共振器14和检查空间21的外部。在此，接收器16、18能够彼此独立地移动，因此在线圈装置10的相应的不同的运行模式中，两个接收器16、18均不或者可以均不布置在相应的测量位置中、即发送共振器14内部，或者只有1H接收器16布置或者可以布置在相应的测量位置中、即发送共振器14内部，或者只有X核接收器18布置或者可以布置在相应的测量位置中、即发送共振器14内部。
在此，为了使1H接收器16在沿着中心轴线20的轴向上移动、即运动，在此设置第一执行器22。为了使X核接收器18轴向地移动，设置有单独的第二执行器23。在此，执行器22、23同样容纳在壳体13内部。执行器22在此通过多个第一伸缩杆24与1H接收器16或者保持有1H接收器16的载体连接，所述第一伸缩杆均匀分布地布置在1H接收器16的周向上。第二执行器23在此示例性地通过第二伸缩杆25与X核接收器18或者其载体机械地耦连。第二伸缩杆25在此示例性地沿着中心轴线20延伸，而第一伸缩杆24平行于中心轴线地沿径向更靠外地布置。因此，接收器16、18可以彼此独立地并且例如也可以同时地或者沿相反的方向运动。
执行器22、23在此可以由线圈装置10的控制设备26控制。控制设备26在此同样可以布置在壳体13内部并且例如可以用于、即设置用于与MR设备1或者其控制设备5通信。同样地，控制设备26例如可以用于、即设置用于控制或者开关电子器件15、17、19。为此，控制设备26可以类似于控制装置5地例如包括处理器装置和存储器装置和/或硬件电路或者类似器件。
例如可以由相应的使用者通过MR设备1或者控制装置5的用户界面选择确定的运行模式、即选择使用线圈装置10的确定的部分线圈系统。控制装置5随即经由线缆11将相应的指示或者请求传输至线圈装置10。所述指示或者请求随即可以通过线圈装置10的控制设备26接收并且处理并且转换为用于执行器22、23以及必要时用于电子器件15、17、19的相应控制信号。例如可以通过控制设备26根据所选择的运行模式、即根据接收器16、18的位置激活或者去激活相应的匹配电路29(参见图7)。为了传输相应的控制信号以及同样为了将通过接收器16、18记录的测量信号回传至控制设备26或者控制装置5，接收器16、18的电气线缆或者接触装置例如可以导引穿过伸缩杆24、25或者沿着伸缩杆24、25导引。线缆在伸缩杆24或者25内部的导引可能具有的优点是，伸缩杆24、25除了其使接收器16、18运动的常规功能之外，也可以用作针对相应线缆的电磁屏蔽件。此外，在接收器16、18调节或者移动时，可以通过伸缩杆24、25限制线缆的运动，从而可以相应地降低由此产生的干扰效应。发送共振器14优选可以通过不可移动的、即位置固定的线缆或者线路连接。为此，发送共振器14的分支或者连接区域可以如在此示例性地显示的那样例如延伸至线圈装置10的与检查空间21对置的端部。
图3示出以沿着中心轴线20的观察方向观察线圈装置10的示意性的正面剖视图。在此可以看出发送和/或接收装置14、16、18围绕检查空间21和中心轴线20的圆柱形或者环形的设计方案和同中心的布置。在线圈装置10的示例性的实现方式中，检查空间21的为了容纳相应的检查对象、在此例如是患者2的部分而空出的直径例如可以具有约20cm的直径。沿径向向外连接在检查空间上的X核接收器18例如可以具有1.5cm的壁厚并且因此具有约23cm的总直径。沿径向布置在X核接收器外部的1H接收器16例如同样可以具有1.5cm的壁厚并且因此具有约26cm的总直径。沿径向布置在1H接收器16外部的发送共振器14例如可以具有3cm的壁厚并且因此具有约32cm的总直径。因为在发送共振器14的径向外部还具有壳体13，所以在这个示例性的实现方式中，整个线圈装置10可以具有例如约36cm的直径。在此说明的尺寸只用作针对可行的实现方式的例子。在此展示的线圈装置10同样可以以其它的尺寸、大小规格、大小比例和/或形状实现。
图4示出线圈装置10处于第一运行模式中的示意性的侧面剖视图。在这种运行模式中，两个接收器16、18布置在其相应的移出位置中、即布置在发送共振器14的外部。为此，通过执行器22、23使伸缩杆24、25收缩到其最小长度。在这个位置中，伸缩杆24、25例如可以在相应的容纳空间或者凹处中容纳在此处示意性地表明的执行器22、23或者其壳体中。因为在这个运行模式中没有接收阵列处于线圈装置10的视场(FoV)或者容纳区域中，所以形成了发送共振器14的最佳的发送和接收效率以及最佳的场均匀性。由此例如可以在质子成像的范围内进行特别准确的定量测量。
图5示出线圈装置10在第二运行模式中的示意性的侧面剖视图。在这个运行模式中，X核接收器18仍处于其移出位置中，而1H接收器16移动到其处于发送共振器14中的测量位置中。在此，第一伸缩杆24借助第一执行器22伸出到其最大长度。因为在这个运行模式中取代发送共振器14使用在此设计为多通道的接收阵列的1H接收器16检测用于质子成像的测量信号，所以可以有利地应用＞1的加速因数，即并行的成像。在此有利的是，所使用的发送和接收元件14、16的效率和图像质量均没有由于X核接收器18以不期望的方式受到影响，因为所述X核接收器在其移出位置中足够远地处于检查空间21外部，以便至少基本上避免干扰因素。
图6示出线圈装置10在第三运行模式中的示意性的侧面剖视图。在此，为了进行X核成像，只有X核接收器18处于其在发送共振器14中的测量位置中、即布置在检查空间21中或者包围检查空间21地布置，而1H接收器16布置在其移出位置中。在此，第二伸缩杆25伸出到其最大长度，而第一伸缩杆24收缩或者叠合到其最小长度。在此也可以有利地借助形式为X核接收器18的多通道的接收阵列测量，而此时不需要的形式为1H接收器16的第二接收阵列不会干扰测量。
图7示出示意性的概览图以说明所述部件的逻辑连接。MR设备1在此具有磁共振控制器27和由其支配或者控制的高频控制器28。控制器27、28例如可以是控制装置5的部分或者是MR设备1的单独装置。通过磁共振控制器27例如可以控制或者管理对需要使用的序列和为此所需的线圈装置运行模式的选择。高频控制器28可以控制相应的高频脉冲和类似脉冲的产生。通过控制器27、28经由线缆11传输至线圈装置10的信号可以在该处例如如上所述地通过控制设备26接收并且处理。为此，控制设备26例如可以除了执行器22、23之外还控制已经提到的匹配电路29。在此设置有第一匹配电路30、第二匹配电路31和第三匹配电路32。所述匹配电路29例如可以分别配属于线圈装置10的所述三个运行模式之一或者分别配属于发送和接收元件14、16、18之一。根据调节形成或者使用了线圈装置10的哪个运行模式或者哪个或哪些发送和接收元件14、16、18被用于相应的测量，一个或多个相应配属的匹配电路29可以通过控制设备26自动地被激活并且相应没有使用的匹配电路29自动地被去激活。
总地来说，在此以线圈装置10的形式设置一种线圈体，其具有两个能够机械地相对移动的接收线圈或者两个能够机械地相对移动的用于接收线圈的载体，所述接收线圈在此以接收器16、18的形式给出。对于在此规定的几何形状，沿径向处于内部的载体可以容纳X核接收器18的RX环、所述X核接收器的输入线路以及其电子器件19、例如包括前置放大器和/或混频器。沿径向处于外部的载体可以与之同中心地构造和布置并且容纳1H接收器16的相应构件或者部件。在此，两个载体这样保持或者支承，使得两个载体并且因此两个接收器16、18能够相对彼此沿轴向移动。在此，这种支承或者移动或者可移动性设计为，使得在相应的移动出的状态或者移出状态中不会出现相应的接收器16、18与发送共振器14的明显耦合，在所述移出状态中，相应的接收器16、18处于线圈装置10或者发送共振器14的视场外部。由此实现了具有最佳的效率的运行。在此尤其产生的优点在于，能够在临床应用中取消为了除了质子成像之外还进行X核成像的单独的第二线圈和相应线圈更换。在不更换线圈装置10的情况下既可以实现临床的质子成像也可以实现X核成像。由于分别只有所需的接收器16、18被置于其测量位置中，所以在整体上分别形成了最佳的发送效率和场均匀性或者最佳的信噪比和将＞1的加速因数用于与双重共振的高频发送线圈、在此形式为发送共振器14相结合地并行成像的可行性。
因此，所述的例子在整体上示出如何能够实现一种能够相对于现有技术以简化的方式并且以改善的效率进行磁共振成像的结构。

Claims (11)

1.一种用于磁共振设备(1)的线圈装置(10)，具有
-双重共振的发送共振器(14)，所述发送共振器(14)用于将第一频率的电磁信号和与第一频率不同的第二频率的电磁信号发送到由所述发送共振器(14)至少区域性地包围的检查空间(21)中，
-用于接收与第一频率对应的信号的第一接收器(16)，
-用于接收与第二频率对应的信号的第二接收器(18)，和
-执行机构(22、23)，所述执行机构用于实现第一接收器(16)和第二接收器(18)相对于发送共振器(14)彼此独立地向不同位置中的相对空间移动，从而使在第一位置中只有第一接收器(16)并且在第二位置中只有第二接收器(18)为了接收所述信号而布置在所述检查空间(21)中。
2.按权利要求1所述的线圈装置(10)，其特征在于，
-第一接收器(16)和第二接收器(18)能够借助执行机构(22、23)同时移动到相应的移出位置中，在所述移出位置中第一接收器和第二接收器布置在检查空间(21)的外部，并且
-发送共振器(14)随即能够切换到接收运行中。
3.按权利要求1或2所述的线圈装置(10)，其特征在于，所述线圈装置(10)具有壳体(13)，在所述壳体中布置有发送共振器(14)、接收器(16、18)和执行机构(22、23)，其中，发送共振器(14)相对于壳体(13)位置固定地保持。
4.按权利要求1或2所述的线圈装置(10)，其特征在于，所述发送共振器(14)、第一接收器(16)和第二接收器(18)具有至少基本上呈柱状的构造并且彼此同中心地围绕共同的、延伸穿过检查空间(21)的中心轴线(20)布置。
5.按权利要求4所述的线圈装置(10)，其特征在于，所述接收器(16、18)能够借助执行机构(22、23)彼此独立地在沿着中心轴线(20)的轴向上相对于发送共振器(14)向前和向后地运动，以便调节形成不同的位置。
6.按权利要求4所述的线圈装置(10)，其特征在于，为了使接收器(16、18)运动，所述执行机构(22、23)具有伸缩元件(24、25)，所述伸缩元件在执行机构(22、23)的驱动单元与相应的接收器(16、18)之间至少基本上平行于所述中心轴线(20)地延伸并且能够为了使接收器(16、18)在中心轴线(20)的轴向上运动而改变长度。
7.按权利要求1或2所述的线圈装置(10)，其特征在于，所述第一接收器(16)和/或第二接收器(18)设计为接收阵列，所述接收阵列由多个分别用于一个接收通道的接收元件组成。
8.按权利要求7所述的线圈装置(10)，其特征在于，所述接收阵列由至少32个分别用于一个接收通道的接收元件组成。
9.按权利要求1或2所述的线圈装置(10)，其特征在于，所述线圈装置(10)针对第一接收器(16)和/或第二接收器(18)具有相应的电子器件(17、19)，所述电子器件包括放大器和/或用于开关或者控制相应的接收器(16、18)的元件的逻辑电路并且相对于相应的接收器(16、18)位置固定地布置在所述接收器(16、18)上，从而使相应的电子器件(17、19)在相应的接收器(16、18)移动时与所述接收器共同运动。
10.按权利要求1或2所述的线圈装置(10)，其特征在于，所述线圈装置(10)具有控制设备(26)和能够通过所述控制设备控制的相应的匹配电路，所述匹配电路用于使接收器(16、18)和/或发送共振器(14)的频率匹配，其中，控制设备(26)设置用于根据接收器(16、18)相对于发送共振器(14)的相应位置激活或者去激活所述匹配电路。
11.一种磁共振设备(1)，具有按权利要求1至10之一所述的线圈装置(10)和控制装置(5)，所述控制装置用于控制线圈装置(10)并且检测由线圈装置(10)提供的测量信号。
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