CN116449275A - 用于磁共振成像的接收线圈装置和磁共振成像系统 - Google Patents

用于磁共振成像的接收线圈装置和磁共振成像系统 Download PDF

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CN116449275A CN202310116305.8A CN202310116305A CN116449275A CN 116449275 A CN116449275 A CN 116449275A CN 202310116305 A CN202310116305 A CN 202310116305A CN 116449275 A CN116449275 A CN 116449275A
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Abstract

本申请涉及用于磁共振成像的接收线圈装置和磁共振成像系统，包括：共同限定圆柱表面的至少一部分的第一端部导体和第二端部导体；将第一端部导体分为多个第一环段的多个第一电容和将第二端部导体分为多个第二环段的多个第二电容；多个去耦电路，其分别在圆柱表面的周向方向上交替地并联于相应一个电容；以及在圆柱表面的周向方向上依次排列的多组中间导体，每组中间导体包括第一端连接至相应一个第一环段且第二端连接至相应一个第二环段以形成电回路的第一中间导体和第二中间导体，第一中间导体电绝缘地相交于第二中间导体，以使得电回路限定面积相等的第一区域和第二区域。本申请提供的装置和系统从结构上实现去耦且提高磁场的均匀性。

Description

用于磁共振成像的接收线圈装置和磁共振成像系统
技术领域
本申请涉及磁共振成像技术领域，更具体地，本申请涉及用于磁共振成像的接收线圈装置和磁共振成像系统。
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系统利用超导磁体在成像区域内(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B0，当患者身体或患者身体的一部分、例如头部、膝盖、以及躯干等定位在该静磁场B0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。与这些核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，以便通过产生针对于患者体内的被关注的身体部位处的氢核的特征共振频率来对该部位进行空间编码。然后，MRI系统使用射频(RF)线圈设备以基本上与氢核的特征共振频率相对应的频率发射RF脉冲，以生成RF磁场B1。RF脉冲的能量被氢核吸收，由此向核自旋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，氢核又以电磁波、即磁共振(MR)信号的形式释放所吸收的能量。该MR信号可以由RF线圈设备检测到并且由计算机使用已知的重建算法来转变成图像。
通常，RF线圈设备通过发射线圈装置来发射RF脉冲且通过接收线圈装置来检测由患者身体发出的MR信号，而在现有技术中，作为接收线圈装置的至少一部分的鸟笼线圈需要使用数量众多的电子元器件来在需要的情况下去除接收线圈装置与发射线圈装置之间的电磁耦合，这样的电子元器件包括具有PIN二极管的去耦电路，其中，PIN二极管的开关速度需要足够块且需要承受较大的电流，去耦电路需要谐振到MRI系统的工作频率、即氢核的特征共振频率，并且数量过多的去耦电路会降低接收线圈装置的Q值，从而降低图像质量。
发明内容
本申请的一个目的是提供一种用于磁共振成像的接收线圈装置和磁共振成像系统，其结构巧妙且可以显著提高由磁共振成像系统生成的图像的质量。
根据本申请的一个方面，提供一种用于磁共振成像的接收线圈装置，包括：第一端部导体和与第一端部导体相对的第二端部导体，第一端部导体和第二端部导体共同限定圆柱表面的至少一部分；多个第一电容和多个第二电容，所述多个第一电容将第一端部导体分为多个第一环段，且所述多个第二电容将第二端部导体分为多个第二环段；多个去耦电路，所述多个去耦电路分别在圆柱表面的周向方向上交替地并联于所述多个第一电容和所述多个第二电容中的相应一个电容；以及在圆柱表面的周向方向上依次排列的多组中间导体，每组中间导体包括第一中间导体和第二中间导体，第一中间导体和第二中间导体均包括第一端和第二端，第一中间导体和第二中间导体的第一端连接至相应一个第一环段，第一中间导体和第二中间导体的第二端连接至与相应一个第一环段相对应的相应一个第二环段，以使得每组中间导体与相应一个第一环段和相应一个第二环段一起形成电回路，其中，第一中间导体电绝缘地相交于第二中间导体，以使得电回路限定面积相等的第一区域和第二区域。
可选地，每组中间导体的第一中间导体和第二中间导体均包括第一节段、第二节段以及连接第一节段和第二节段的第三节段，第一中间导体的第一节段和第二节段平行于圆柱表面的母线延伸，并且第二中间导体的第一节段和第二节段平行于圆柱表面的母线延伸，第一中间导体的第三节段与第二中间导体的第三节段电绝缘地相交。
可选地，每组中间导体的第一中间导体和第二中间导体均包括第一节段、第二节段以及连接第一节段和第二节段的第三节段，第一中间导体的第一节段和第二节段相对于圆柱表面的母线呈第一螺旋角地延伸，并且第二中间导体的第一节段和第二节段相对于圆柱表面的母线呈第二螺旋角地延伸，第一中间导体的第三节段与第二中间导体的第三节段电绝缘地相交。
可选地，第一螺旋角和第二螺旋角的范围为20°至45°，且第一螺旋角和第二螺旋角是相同的或不同的。
可选地，第一中间导体的第三节段的一部分与第二中间导体的第三节段的一部分在圆柱表面的径向方向上重叠，其中，第一中间导体的第三节段的所述一部分的宽度小于第一中间导体的其余部分的宽度，且第二中间导体的第三节段的所述一部分的宽度小于第二中间导体的其余部分的宽度；和/或其中，第一中间导体的第三节段的所述一部分的厚度小于第一中间导体的其余部分的厚度，且第二中间导体的第三节段的所述一部分的厚度小于第二中间导体的其余部分的厚度。
可选地，第一中间导体的第三节段的所述一部分与第二中间导体的第三节段的所述一部分被磁共振兼容电绝缘材料在圆柱表面的径向方向上隔开。
可选地，第一中间导体与第二中间导体电绝缘地相交的角度为90度。
可选地，在每组中间导体的第一中间导体和第二中间导体的第一端之间将第一附加电容设置在相应一个第一环段上，且在每组中间导体的第一中间导体和第二中间导体的第二端之间将第二附加电容设置在相应一个第二环段上。
可选地，第一端部导体、第二端部导体、所述多个第一电容、所述多个第二电容、所述多个去耦电路、以及所述多组中间导体被一起设置在由磁共振兼容电绝缘材料制成的一个第一拱形片体上，其中，第一端部导体和第二端部导体共同限定圆柱表面的一部分；或其中，第一端部导体、第二端部导体、所述多个第一电容、所述多个第二电容、所述多个去耦电路、以及所述多组中间导体被一起设置在由磁共振兼容电绝缘材料制成且形状互补的至少两个第二拱形片体上，所述至少两个第二拱形片体借助于卡扣结构可拆卸地接合，其中，第一端部导体和第二端部导体共同限定一个完整的圆柱表面。
根据本申请的另一方面，提供一种磁共振成像系统，包括：数据获取装置；和射频线圈设备，其包括上述接收线圈装置且被配置为在接收模式下操作，其中，射频线圈设备还包括发射线圈装置，发射线圈装置包括第一接口线缆，当射频线圈设备在接收模式下操作时，接收线圈装置将接收到的磁共振信号通过电磁互感传递至发射线圈装置，且发射线圈装置通过第一接口线缆电连接至数据获取装置，以将从接收线圈装置接收到的磁共振信号和发射线圈装置本身直接接收到的磁共振信号传递至数据获取装置；或其中，接收线圈装置还包括第二接口线缆，当射频线圈设备在接收模式下操作时，接收线圈装置通过第二接口线缆电连接至数据获取装置，以将接收线圈装置接收到的磁共振信号传递至数据获取装置。
本申请提供的用于磁共振成像的接收线圈装置和磁共振成像系统从结构上去除接收线圈装置与发射线圈装置的电磁耦合且显著减少需要使用的电子元器件、尤其是去耦电路的数量，并且无需关注去耦电路是否谐振到MRI系统的工作频率以及无需关注PIN二极管的开关速度。更重要的是，本申请提供的接收线圈装置和磁共振成像系统具有两个重要功能，即，当射频线圈设备在发射模式下操作时去除接收线圈装置与发射线圈装置之间的电磁耦合和当射频线圈设备在接收模式下操作时提高接收线圈装置所产生的射频磁场的均匀性，从而提高由磁共振成像系统生成的图像的质量。而且，本申请提供的用于磁共振成像的接收线圈装置和磁共振成像系统可以通过使得每组中间导体螺旋化而加长每组中间导体的长度，以使得接收线圈装置的电感增加且电容降低，从而降低去除接收线圈装置与发射线圈装置之间的电磁耦合的难度，且改善图像亮度的均匀性。
通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本申请的实施例，并且连同说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是示例性MRI系统的示意图。
图2是根据本申请的一个实施方式的用于MRI的接收线圈装置的示意性立体图。
图3是图2的接收线圈装置在圆柱表面的周向方向上展平后的示意性平面图。
图4是根据本申请的另一实施方式的用于MRI的接收线圈装置的示意性立体图。
图5是图4的接收线圈装置在圆柱表面的周向方向上展平后的示意性平面图。
图6是图2的接收线圈装置在圆柱表面的周向方向上展平后的另一示意性平面图，以示出当RF线圈设备在发射模式下操作时接收线圈装置的电回路中的电流状态。
图7是图2的接收线圈装置在圆柱表面的周向方向上展平后的另一示意性平面图，以示出当RF线圈设备在接收模式下操作时接收线圈装置的电回路中的电流状态。
图8是根据本申请的又另一实施方式的用于MRI的接收线圈装置在圆柱表面的周向方向上展平后的示意性平面图。
图9是根据本申请的又另一实施方式的用于MRI的接收线圈装置的示意性立体图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。
对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
参照图1，图1总体示出了示例性MRI系统10。MRI系统10包括超导场磁体装置12、梯度线圈装置13、包括接收线圈装置14和发射线圈装置15的RF线圈设备、发射/接收(T/R)开关20、RF驱动装置22、梯度线圈驱动装置23、数据获取装置24、控制装置25、以及患者台或床26等。
在本文中，接收线圈装置14可以包括但不限于鸟笼线圈及其变型等，而发射线圈装置15可以包括但不限于体积线圈及其变型等，如图1所示，发射线圈装置15被固定地附接至梯度线圈装置13，相比之下，接收线圈装置14相对较小且相对独立，可以在MRI系统10的使用寿命期间被更频繁且更容易地更换。
在利用MRI系统10扫描对象16(例如，患者)的被关注的身体部位以成像其解剖结构期间，首先，在对象16的被关注的身体部位(包括但不限于对象16的头部、躯干、膝盖等)处佩戴或邻近地放置接收线圈装置14，然后，借助于患者台或床26将被关注的身体部位定位至由导场磁体装置12、梯度线圈装置13、以及发射线圈装置15包封的成像区域18中，成像区域18形成成像通道，成像通道具有平行于z轴线的通道轴线，一般而言，在成像区域18中，接收线圈装置14和发射线圈装置15相互靠近以至于可以电磁互感。然后，在由超导磁体装置12于成像区域18中形成的静磁场B0中，发射线圈装置15将形式为RF脉冲的电磁波发射到被关注的身体部位，从而产生高频磁场B1 +，这激发了被关注的身体部位的待成像的不同切片中的质子(即，氢核)自旋，然后，接收线圈装置14和/或发射线圈装置15以MR信号的形式接收在待成像的不同切片中被激励的质子自旋恢复到与初始磁化矢量对准时产生的电磁波，这样的电磁波、即MR信号在接收线圈装置14和/或发射线圈装置15中形成另一高频磁场B1 —，其中，由梯度线圈装置13在梯度线圈驱动装置23的驱动下于成像区域18中形成的空间变化磁场对来自于待成像的不同切片的MR信号进行频率编码。
在扫描期间，RF线圈设备可以被分为在接收模式下和发射模式下操作。例如，发射线圈装置15可以包括设置在体积线圈和数据获取装置24之间的第一接口线缆15a，当在接收模式下操作时，基于来自控制装置25的控制信号，T/R开关20可以借助于第一接口线缆15a选择性地仅将发射线圈装置15电连接到数据获取装置24，并且在这种情况下，接收线圈装置14与发射线圈装置15之间可以没有物理连接且没有为接收线圈装置14配备另外的接口线缆，由接收线圈装置14从对象16的被关注的身体部位接收到的MR信号可以通过电磁互感传递至发射线圈装置15，且发射线圈装置15将来自接收线圈装置14的MR信号和直接来自于对象16的被关注的身体部位的MR信号结合地传递至数据获取装置24。换言之，在接收模式下，期望接收线圈装置14与发射线圈装置15电磁耦合且与之一起以质子的拉莫尔频率共振，质子的拉莫尔频率基于静磁场B0的强度确定。替代地，接收线圈装置14可以包括设置在表面线圈和数据获取装置24之间的第二接口线缆14a，在这种情况下，T/R开关20可以借助于第二接口线缆14a选择性地仅将接收线圈装置14电连接到数据获取装置24，以通过接收线圈装置14直接获取来自于对象16的被关注的身体部位的MR信号。替代地，在需要的情况下，T/R开关20可以将发射线圈装置15和接收线圈装置14二者都电连接到数据获取装置24。当在发射模式下操作时，基于来自控制装置25的控制信号，T/R开关20可以将发射线圈装置15电连接到RF驱动装置22，使得RF驱动装置22可以向发射线圈装置15发送与RF脉冲有关的信号，并且在这种情况下，接收线圈装置14应当与发射线圈装置15之间去除电磁耦合(下文简称为去耦)且不与之一起共振，以提高成像质量。因此，接收线圈装置14和发射线圈装置15在结构上相互独立但在操作时相互靠近、且在需要的情况下可相互电磁耦合或去耦。
在本文中，将着重于描述接收线圈装置14如何通过在结构上的改进实现与发射线圈装置15之间的去耦。参照图2，根据本申请的一个实施方式的接收线圈装置14以改进的方式包括：第一端部导体28和与第一端部导体28相对的第二端部导体30，第一端部导体28和第二端部导体30共同限定圆柱表面的至少一部分，虽然如图2所示，第一端部导体28和第二端部导体30均形成完整环状，以限定一个完整的圆柱表面，但根据具体应用，替代地，第一端部导体28和第二端部导体30也可以均形成环状的一部分，以限定圆柱表面的一部分，即，限定拱形表面，所述拱形表面的弧形周边的长度小于完整的圆柱表面的圆形周边的长度。在这里，圆柱表面具有中心轴线，中心轴线穿过由第一端部导体28和第二端部导体30形成的完整环状的中心、或替代地穿过以由第一端部导体28和第二端部导体30形成的环状的所述一部分为基础假想的完整环状的中心，且圆柱表面还具有与中心轴线平行的母线、沿着圆柱表面的横截面的圆形周长的周向方向、以及垂直于中心轴线的径向方向；多个第一电容(例如，第一电容32a、32b)和多个第二电容(例如，第二电容34a、34b)，所述多个第一电容将第一端部导体28分为、例如等分为多个第一环段(例如，第一环段28a、28b)，且所述多个第二电容将第二端部导体30分为、例如等分为多个第二环段(例如，第二环段30a、30b)，所述多个第二环段的数量等于所述多个第一环段的数量，例如，在如图2所示的第一端部导体28和第二端部导体30限定了一个完整的圆柱表面的情况下，所述多个第一环段的数量为8个；多个去耦电路(例如，如图3所示，去耦电路36a、36b)，所述多个去耦电路的数量等于所述多个第一环段的数量，例如，数量为8个，所述多个去耦电路中的每一个例如被配置为被动去耦电路，包括串联的电感38a、38b和PIN二极管40a、40b(如图3所示)，且所述多个去耦电路分别在圆柱表面的周向方向上交替地并联于所述多个第一电容和所述多个第二电容中的相应一个电容，如尤其在图3中将圆柱表面在周向方向上展平后所示的接收线圈装置14中，所述多个去耦电路中的一个去耦电路36a先与相应一个第一电容32a并联，然后当在圆柱表面的周向方向上继续行进以遇到下一个电容时，所述多个去耦电路中的另一个去耦电路36b交替地与相应一个第二电容34b并联；以及在圆柱表面的周向方向上依次、例如等距排列的多组中间导体，所述多组中间导体的数量等于所述多个第一环段的数量，例如，数量为8组，以更高效地利用圆柱表面的表面积来布置所述多组中间导体，在本文中，“导体”指电导体，例如，可以由铜制成，且在铜的表面涂覆有抗氧化材料，每组中间导体包括例如细长条状且薄型的第一中间导体44和第二中间导体46，第一中间导体44和第二中间导体46均包括第一端44a、46a和第二端44b、46b，第一中间导体44和第二中间导体46的第一端44a、46a连接至相应一个第一环段28b，第一中间导体44和第二中间导体46的第二端44b、46b连接至与相应一个第一环段28b相对应的相应一个第二环段30b，以使得每组中间导体与相应一个第一环段28b和相应一个第二环段30b一起形成电回路，其中，第一中间导体44电绝缘地相交于第二中间导体46，以使得电回路限定面积相等的第一区域A和第二区域B(如图3所示)，即，电回路形成类似于阿拉伯数字8的形状。
另外，在每组中间导体上都不设置、也无需设置电子元器件，以提高结构简明性。更详细地，继续参照图2和图3，每组中间导体的第一中间导体44和第二中间导体46均包括第一节段44c、46c、第二节段44d、46d以及连接第一节段44c、46c和第二节段44d、46d的第三节段44e、46e，第一中间导体44的第一节段44c和第二节段44d平行于圆柱表面的母线延伸且在圆柱表面的周向方向上隔开，类似地，第二中间导体46的第一节段46c和第二节段46d平行于圆柱表面的母线延伸且在圆柱表面的周向方向上隔开，以使得第一中间导体44的第三节段44e与第二中间导体46的第三节段46e可以通过相对于圆柱表面的中心轴线成相反角度地延伸而电绝缘地相交，换言之，第一中间导体44的第三节段44e的一部分与第二中间导体46的第三节段46e的一部分在圆柱表面的径向方向上重叠，在下文中，第一中间导体44的第三节段44e的所述一部分被称为第一中间导体44的重叠点，且第二中间导体46的第三节段46e的所述一部分被称为第二中间导体46的重叠点。
例如，第一中间导体44的重叠点与第二中间导体46的重叠点被磁共振兼容电绝缘材料(未示出)在圆柱表面的径向方向上隔开。
另外，由于在第一中间导体44的重叠点与第二中间导体46的重叠点之间形成的分布电容可能影响图像质量，因此，期望通过特别设计的第一中间导体44的第三节段44e和第二中间导体46的第三节段46e来降低分布电容。分布电容的公式(1)如下所示：
C ＝ ε0×εr×A / d (1)
其中，C表示各导体重叠形成的分布电容；
ε0和εr表示介电常数，由绝缘材料确定；
A表示各导体重叠部分的面积；以及
d表示各导体之间的距离。
可选地，未示出但作为变型的是，第一中间导体44的第三节段44e的在圆柱表面上的宽度小于第一中间导体44的第一节段44c和第二节段44d的宽度，且第二中间导体46的第三节段46e的宽度小于第二中间导体46的第一节段46c和第二节段46d的宽度。具体地，第一/二中间导体44/46的第三节段44e/46e包括连接至第一节段44c/46c的第一连接末端和连接至第二节段44d/46d的第二连接末端，第一/二中间导体44/46的重叠点位于第一连接末端和第二连接末端之间，因此，第一/二中间导体44/46的宽度从第一连接末端或第二连接末端朝向于重叠点逐渐缩窄。替代地，第一/二中间导体44/46的宽度也可以在重叠点附近急速缩窄，以保证第一/二中间导体44/46的重叠点的宽度小于第一中间导体44的其余部分的宽度。
可选地，未示出但作为变型的是，第一中间导体44的第三节段44e的在圆柱表面的径向方向上的厚度小于第一中间导体44的第一节段44c和第二节段44d的厚度，且第二中间导体46的第三节段46e的厚度小于第二中间导体46的第一节段46c和第二节段46d的厚度。具体地，第一/二中间导体44/46的厚度从第一连接末端或第二连接末端朝向于重叠点逐渐变薄。替代地，第一/二中间导体44/46的厚度也可以在重叠点附近急速变薄，以保证第一/二中间导体44/46的重叠点的厚度小于第一中间导体44的其余部分的厚度。在第一/二中间导体44/46的重叠点处变薄的厚度可以使得第一中间导体44的重叠点与第二中间导体46的重叠点在圆柱表面的径向方向上隔开一段间隙，可选地，所述间隙可以被磁共振兼容电绝缘材料填充。另外，第一中间导体44的重叠点或第二中间导体46的重叠点也可以在圆柱表面的径向方向上相比于第一中间导体44的其余部分或第二中间导体46的其余部分更径向向外或向内，以最终获得期望的分布电容。
可选地，第一中间导体44与第二中间导体46电绝缘地相交的角度为90度，即，第一中间导体44的第三节段44e与第二中间导体46的第三节段46e正交于彼此，以尽可能减小第一中间导体44的重叠点与第二中间导体46的重叠点之间重叠的面积。
在图4和图5中，替代地，第一中间导体44的第一节段44c和第二节段44d相对于圆柱表面的母线呈第一螺旋角α地延伸且在圆柱表面的周向方向上隔开，类似地，第二中间导体46的第一节段46c和第二节段46d相对于圆柱表面的母线呈第二螺旋角β地延伸且在圆柱表面的周向方向上隔开，以使得第一中间导体44的第三节段44e与第二中间导体46的第三节段46e可以通过相对于圆柱表面的中心轴线成相反角度地延伸而电绝缘地相交。在这里，第一螺旋角α和第二螺旋角β的范围为20°至45°(例如，大约22.5°)，且第一螺旋角α和第二螺旋角β可以是相同的或不同的。可选地，第一/二螺旋角针对于不同的第一/二中间导体和同一第一/二中间导体的不同节段均可以发生变化。在本文中，螺旋角可以被限定为在圆柱表面的周向方向上展平后从螺旋形变为倾斜的第一/第二节段44c、46c/44d、46d相对于圆柱表面的母线所形成的夹角。
在图4中未示出的接收线圈装置14在其他方面的特征均可以一致于在上文中针对于如图2所示的接收线圈装置14来描述的特征。在图6和图7中，以图2所示的接收线圈装置14由每组至少部分直线型的中间导体与相应一个第一环段28b和相应一个第二环段30b一起形成的电回路为例，示出接收线圈装置14与发射线圈装置15之间去耦的原理。首先，在利用MRI系统10扫描对象16的被关注的身体部位期间，接收线圈装置14相对于发射线圈装置15邻近地布置，以使得圆柱表面的中心轴线平行于成像通道的通道轴线，在这种情况下，第一区域A和第二区域B的表面的法线方向与静磁场B0的方向垂直、或者说第一区域A和第二区域B的表面与静磁场B0的方向平行。与此同时，当RF线圈设备在发射模式下操作时，由发射线圈装置15发射的全部RF磁场B1 +或全部RF磁场B1 +的一部分分量会平行于第一区域A和第二区域B的表面的法线方向延伸，例如，如图6所示，全部RF磁场B1 +或全部RF磁场B1 +的一部分分量都垂直于纸面方向向里延伸，交替地，全部RF磁场B1 +或全部RF磁场B1 +的一部分分量也可能都垂直于纸面方向向外延伸。基于法拉第电磁感应定律，在电回路、尤其在形成电回路的第一中间导体44中会同时感应出第一电流I1和第二电流I2，由于第一区域A和第二区域B的面积相等，感应出的第一电流I1和第二电流I2将大小相等且方向相反，以至于第一电流I1和第二电流I2相互抵消，类似地，在形成电回路的第二中间导体46中也会发生相同的第一电流I1和第二电流I2相互抵消的现象，从而促使接收线圈装置14与发射线圈装置15之间去耦。另外，由于发射线圈装置15在发射模式下发射RF磁场B1 +会在接收线圈装置14中感应出较大的电流，以使得去耦电路中的PIN二极管被导通，去耦电路中的电感与电容形成并联共振电路，由此产生很大的阻抗，从而使得相邻的两组中间导体中的其中一组中间导体中的第二中间导体46与另一组中间导体中的第一中间导体44之间形成开路、即断开相邻的两组中间导体之间的电连接，以进一步促使接收线圈装置14与发射线圈装置15之间去耦。而当RF线圈设备在接收模式下操作时，由从对象16的被关注的身体部位发射的电磁波、即MR信号会在电回路中产生感应电流，例如，如图7所示，在第一中间导体44中感应出第三电流I3且在第二中间导体46中感应出第四电流I4，基于互易定理(the principle ofreciprocity)，第三电流I3和第四电流I4将同时产生RF磁场B1 —，全部RF磁场B1 —或全部RF磁场B1 —的一部分分量会平行于第一区域A和第二区域B的表面的法线方向延伸，由于第一中间导体44的第三节段44e与第二中间导体46的第三节段46e电绝缘地相交，第三电流I3与第四电流I4将在圆柱表面的中心轴线的方向上交叉流动，以提高RF磁场B1 —的均匀性。另外，由于接收线圈装置14在接收模式下接收的MR信号在接收线圈装置14中感应出的电流较小，去耦电路中的PIN二极管不会被导通，即，去耦电路不工作。
仅为了解释原理，在本文中提及的互易定理涉及以下公式(2)：
其中，ε表示在接收线圈装置14中产生的感应电动势，即，当RF线圈设备在接收模式下操作时，接收线圈装置14从对象的被关注的身体部位接收到的MR信号；
M表示样品磁化强度；
B1表示在磁化强度M处，由选择性的发射线圈装置15和接收线圈装置14所构成的具有接收MR信号功能的RF线圈设备通过单位电流时所产生的RF磁场。
因此，通过设置多个阿拉伯数字8的形状的电回路，接收线圈装置14具有两个重要功能，即，实现在发射模式下操作时接收线圈装置14与发射线圈装置15之间的去耦和提高在接收模式下操作时接收线圈装置14所产生的射频磁场B1 —的均匀性，从而提高图像质量。以上说明也同样适用于如图4所示的接收线圈装置14由每组至少部分螺旋形的中间导体与相应一个第一环段和相应一个第二环段一起形成的电回路。
可以理解的是，在接收线圈装置14中所使用的所有电子元器件、包括但不限于刚刚提及的所述多个第一电容、所述多个第二电容、以及所述多个去耦电路必须是无磁性的，且所述多个第一电容和所述多个第二电容是耐高压的且具有高Q值。
对比而言，在现有技术中，作为接收线圈装置的至少一部分的传统鸟笼线圈需要使用数量众多的电子元器件以实现接收线圈装置与发射线圈装置的去耦，其中，PIN二极管的开关速度需要足够块(例如，大约70ns)且需要承受较大的电流(例如，电流最大至1A)，去耦电路需要谐振到MRI系统的工作频率、即上文中提到的拉莫尔频率，并且过多的去耦电路会降低接收线圈装置的Q值，降低成像质量。而本申请提供的接收线圈装置14通过从结构上实现接收线圈装置14与发射线圈装置15的去耦而显著减少需要使用的电子元器件、尤其是去耦电路的数量，且无需关注去耦电路是否谐振到MRI系统10的工作频率以及无需关注PIN二极管的开关速度。
可选地，在图8中示出接收线圈装置14的又另一实施方式，其中，附加地，在每组中间导体的第一中间导体44和第二中间导体46的第一端44a、46a之间将第一附加电容33设置在相应一个第一环段28b上，且在每组中间导体的第一中间导体44和第二中间导体46的第二端44b、46b之间将第二附加电容35设置在相应一个第二环段30b上。
可选地，返回至图2和图4，基于电回路限定面积相等的第一区域A和第二区域B的原则，也可以针对于所述多组中间导体设计变型。例如，所述多组中间导体中的至少一组中间导体中的第一中间导体44的第一/二节段44c/44d和第二中间导体46的第一/二节段46c/46d的长度可以分别大于第一中间导体44的第二/一节段44d/44c和第二中间导体46的第二/一节段46d/46c的长度，相应地，所述至少一组中间导体的第一中间导体44的第一/二端44a/44b与第二中间导体46的第一/二端46a/46b之间的间距将小于第一中间导体44的第二/一端44b/44a与第二中间导体46的第二/一端46b/46a之间的间距，以使得第一区域A的面积等于第二区域B的面积。
另外，可选地，第一端部导体28、第二端部导体30、所述多个第一电容32a、32b、所述多个第二电容34a、34b、所述多个去耦电路38a、38b、所述多组中间导体、以及可选的多个第一附加电容33和多个第二附加电容35被一起设置在由磁共振兼容电绝缘材料制成且形状互补的至少两个第二拱形片体50a、50b(如图2所示)上，所述至少两个第二拱形片体50a、50b借助于卡扣结构可拆卸地接合，其中，第一端部导体28和第二端部导体30共同限定一个完整的圆柱表面。由此，当在对象的被关注的身体部位处佩戴或邻近地放置接收线圈装置14时，可以将对象的被关注的身体部位先放置在所述至少两个第二拱形片体中50a、50b的其中一个第二拱形片体50a中，然后将所述至少两个第二拱形片体50a、50b中的其余第二拱形片体50b接合至所述其中一个第二拱形片体50a，以便于接收线圈装置14的佩戴和放置。
可以理解的是，这种至少两个第二拱形片体50a、50b的分体设计尤其适合于图2中示出的接收线圈装置14，例如，可以假想包含圆柱表面的中心轴线的至少一个切割面，所述至少一个切割面将仅切割到至少两个第一环段和与所述至少两个第一环段相对应(例如，径向相反)的至少两个第二环段而不会切割到第一电容、第二电容、去耦电路、以及中间导体，以基于这种例如在图2中的虚线所示的切割方式形成所述至少两个第二拱形片体50a、50b。当所述至少两个第二拱形片体被接合在一起时，被切割的所述至少两个第一环段和所述至少两个第二环段将分别重新形成电连接关系。
为了使得所述至少一个第一切割面仅切割到所述至少两个第一环段和所述至少两个第二环段，可以调节第一中间导体44的第一/二端44a/44b与第二中间导体46的第一/二端46a/46b之间的间距，例如，可以将图4中的第一中间导体44的第一端44a与第二中间导体46的第一端46a之间的间距减小且将第一中间导体44的第二端44b与第二中间导体46的第二端46b之间的间距扩大，以使得第一中间导体44的第一端44a与第一中间导体44的第二端44b在圆柱表面的周向方向上的间隔减小，从而由于所述至少一个第一切割面的切割。与此同时，为了保证第一区域A的面积等于第二区域B的面积，第一中间导体44的重叠点和第二中间导体46的重叠点可以更加靠近于第二环段30b，和/或第一中间导体44的第一节段44c和第二中间导体46的第一节段46c的长度可以大于第一中间导体44的第二节段44c和第二中间导体46的第二节段46c的长度。
补充地或替代地，可以假想这样的第二切割面，所述第二切割面在圆柱表面上形成弯曲或折叠的切割线，以避免切割到第一电容、第二电容、去耦电路、以及中间导体。
可选地，第一端部导体28、第二端部导体30、所述多个第一电容32a、32b、所述多个第二电容34a、34b、所述多个去耦电路38a、38b、所述多组中间导体、以及可选的多个第一附加电容33和多个第二附加电容35被一起设置在由磁共振兼容电绝缘材料制成的一个第一拱形片体上，以使得形成环状的一部分的第一端部导体28和形成环状的一部分的第二端部导体30共同限定圆柱表面的一部分。例如，所述一个第一拱形片体的横截面覆盖从0度至360度、优选从180度至360度的角度范围。
例如，如图9所示，形成环状的一半的第一端部导体28和形成环状的一半的第二端部导体30共同限定圆柱表面的一半，所述一个第一拱形片体的横截面将覆盖180度的角度范围。
虽然已经通过示例对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于磁共振成像的接收线圈装置(14)，其特征在于，包括：
第一端部导体(28)和与第一端部导体(28)相对的第二端部导体(30)，第一端部导体(28)和第二端部导体(30)共同限定圆柱表面的至少一部分；
多个第一电容(32a、32b)和多个第二电容(34a、34b)，所述多个第一电容将第一端部导体(28)分为多个第一环段，且所述多个第二电容将第二端部导体(30)分为多个第二环段；
多个去耦电路(36a、36b)，所述多个去耦电路(36a、36b)分别在圆柱表面的周向方向上交替地并联于所述多个第一电容和所述多个第二电容中的相应一个电容；以及
在圆柱表面的周向方向上依次排列的多组中间导体，每组中间导体包括第一中间导体(44)和第二中间导体(46)，第一中间导体(44)和第二中间导体(46)均包括第一端(44a、46a)和第二端(44b、46b)，第一中间导体(44)和第二中间导体(46)的第一端(44a、46a)连接至相应一个第一环段，第一中间导体(44)和第二中间导体(46)的第二端(44b、46b)连接至与相应一个第一环段相对应的相应一个第二环段，以使得每组中间导体与相应一个第一环段和相应一个第二环段一起形成电回路，
其中，第一中间导体(44)电绝缘地相交于第二中间导体(46)，以使得电回路限定面积相等的第一区域(A)和第二区域(B)。
2.根据权利要求1所述的用于磁共振成像的接收线圈装置(14)，其特征在于，每组中间导体的第一中间导体(44)和第二中间导体(46)均包括第一节段(44c、46c)、第二节段(44d、46d)以及连接第一节段(44c、46c)和第二节段(44d、46d)的第三节段(44e、46e)，第一中间导体(44)的第一节段(44c)和第二节段(44d)平行于圆柱表面的母线延伸，并且第二中间导体(46)的第一节段(46c)和第二节段(46d)平行于圆柱表面的母线延伸，第一中间导体(44)的第三节段(44e)与第二中间导体(46)的第三节段(46e)电绝缘地相交。
3.根据权利要求1所述的用于磁共振成像的接收线圈装置(14)，其特征在于，每组中间导体的第一中间导体(44)和第二中间导体(46)均包括第一节段(44c、46c)、第二节段(44d、46d)以及连接第一节段(44c、46c)和第二节段(44d、46d)的第三节段(44e、46e)，第一中间导体(44)的第一节段(44c)和第二节段(44d)相对于圆柱表面的母线呈第一螺旋角地延伸，并且第二中间导体(46)的第一节段(46c)和第二节段(46d)相对于圆柱表面的母线呈第二螺旋角地延伸，第一中间导体(44)的第三节段(44e)与第二中间导体(46)的第三节段(46e)电绝缘地相交。
4.根据权利要求3所述的用于磁共振成像的接收线圈装置(14)，其特征在于，第一螺旋角和第二螺旋角的范围为20°至45°，且第一螺旋角和第二螺旋角是相同的或不同的。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的用于磁共振成像的接收线圈装置(14)，其特征在于，第一中间导体(44)的第三节段(44e)的一部分与第二中间导体(46)的第三节段(46e)的一部分在圆柱表面的径向方向上重叠，
其中，第一中间导体(44)的第三节段(44e)的所述一部分的宽度小于第一中间导体(44)的其余部分的宽度，且第二中间导体(46)的第三节段(46e)的所述一部分的宽度小于第二中间导体(46)的其余部分的宽度；和/或
其中，第一中间导体(44)的第三节段(44e)的所述一部分的厚度小于第一中间导体(44)的其余部分的厚度，且第二中间导体(46)的第三节段(46e)的所述一部分的厚度小于第二中间导体(46)的其余部分的厚度。
6.根据权利要求5所述的用于磁共振成像的接收线圈装置(14)，其特征在于，第一中间导体(44)的第三节段(44e)的所述一部分与第二中间导体(46)的第三节段(46e)的所述一部分被磁共振兼容电绝缘材料在圆柱表面的径向方向上隔开。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于磁共振成像的接收线圈装置(14)，其特征在于，第一中间导体(44)与第二中间导体(46)电绝缘地相交的角度为90度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于磁共振成像的接收线圈装置(14)，其特征在于，在每组中间导体的第一中间导体(44)和第二中间导体(46)的第一端(44a、46a)之间将第一附加电容(33)设置在相应一个第一环段上，且在每组中间导体的第一中间导体(44)和第二中间导体(46)的第二端(44b、46b)之间将第二附加电容(35)设置在相应一个第二环段上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于磁共振成像的接收线圈装置(14)，其特征在于，
第一端部导体(28)、第二端部导体(30)、所述多个第一电容(32a、32b)、所述多个第二电容(34a、34b)、所述多个去耦电路(36a、36b)、以及所述多组中间导体被一起设置在由磁共振兼容电绝缘材料制成的一个第一拱形片体上，其中，第一端部导体(28)和第二端部导体(30)共同限定圆柱表面的一部分；或
其中，第一端部导体(28)、第二端部导体(30)、所述多个第一电容(32a、32b)、所述多个第二电容(34a、34b)、所述多个去耦电路(36a、36b)、以及所述多组中间导体被一起设置在由磁共振兼容电绝缘材料制成且形状互补的至少两个第二拱形片体上，所述至少两个第二拱形片体借助于卡扣结构可拆卸地接合，其中，第一端部导体(28)和第二端部导体(30)共同限定一个完整的圆柱表面。
10.一种磁共振成像系统(10)，其特征在于，包括：
数据获取装置(24)；和
射频线圈设备，其包括根据权利要求1至9中任一项所述的接收线圈装置(14)且被配置为在接收模式下操作，
其中，射频线圈设备还包括发射线圈装置(15)，发射线圈装置(15)包括第一接口线缆(15a)，当射频线圈设备在接收模式下操作时，接收线圈装置(14)将接收到的磁共振信号通过电磁互感传递至发射线圈装置(15)，且发射线圈装置(15)通过第一接口线缆(15a)电连接至数据获取装置(24)，以将从接收线圈装置(14)接收到的磁共振信号和发射线圈装置(15)本身直接接收到的磁共振信号传递至数据获取装置(24)；或
其中，接收线圈装置(14)还包括第二接口线缆(14a)，当射频线圈设备在接收模式下操作时，接收线圈装置(14)通过第二接口线缆(14a)电连接至数据获取装置(24)，以将接收线圈装置(14)接收到的磁共振信号传递至数据获取装置(24)。
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