CN116997807A - 用于磁共振成像的柔性射频线圈设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本文描述了用于便于被定位在包括B0磁体的磁共振成像系统内的患者的成像的射频设备。该射频设备可被配置为检测在患者的解剖结构被定位在低场磁共振成像系统内时从该患者的解剖结构发射的磁共振信号，该射频设备包括能够被定位成围绕患者的解剖结构的柔性基板和耦接到该柔性基板的多个射频线圈，该多个射频线圈中的各射频线圈形成多个匝。

Description

用于磁共振成像的柔性射频线圈设备和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年1月15日提交的代理人案号为0354.70063US00且标题为“FLEXIBLE RADIO FREQUENCY COIL APPARATUS AND METHODS FOR MAGNETIC RESONANCEIMAGING”的美国临时专利申请序列号63/137,925在美国法典第35编第119(e)款下的权益，其通过引用而被全部并入本文。
背景技术
磁共振成像(MRI)为许多应用提供了重要的成像模态，并且广泛应用于临床和研究环境中以产生人体内部的图像。一般地，MRI基于检测磁共振(MR)信号，这些MR信号是原子响应于由所施加的电磁场引起的状态变化而发射的电磁波。例如，核磁共振(NMR)技术涉及检测在正被成像的对象中的原子(例如，人体组织中的原子)的核自旋的重新对准或弛豫时从受激原子的核所发射的MR信号。可以对检测到的MR信号进行处理以产生图像，该图像使得在医学应用的背景下能够对体内的内部结构和/或生物过程进行调查，以用于诊断、治疗和/或研究目的。
由于能够在不存在其他模态的安全问题的情况下(例如，在不需要使被检体暴露于电离辐射(例如，x射线)或不向身体引入放射性材料的情况下)产生具有相对高的分辨率和对比度的非侵入性图像，因此MRI为生物成像提供了有吸引力的成像模态。另外，MRI特别良好地适合于提供软组织对比度，这可以用来对其他成像模态不能令人满意地成像的被检体物质进行成像。此外，MR技术能够捕获其他模态不能获取的与结构和/或生物处理有关的信息。然而，MRI存在许多缺点，其中对于给定的成像应用，这些缺点可能涉及相对高的器材成本、有限的可用性和/或访问临床MRI扫描器的难度、以及/或者图像获取处理的长度。
临床MRI的趋势一直是增加MRI扫描器的场强以改善扫描时间、图像分辨率和图像对比度中的一个或多于一个，这进而继续推高成本。所安装的MRI扫描器中的绝大多数以1.5或3特斯拉(T)(其是指主磁场B0的场强)操作。临床MRI扫描器的粗略成本估计约为每特斯拉100万美元，这未将操作这种MRI扫描器所涉及的大量操作、服务和维护成本考虑在内。
另外，传统的高场MRI系统通常需要大型超导磁体和关联电子器件来生成对对象(例如，患者)成像的强均匀静磁场(B0)。这种系统的大小相当大，其中典型的MRI装置(installment)包括磁体、电子器件、热管理系统和控制台区域所用的多个房间。MRI系统的大小和费用一般限制了将它们用于具有足够的空间和资源来购买并维护它们的诸如医院和学术研究中心等的设施。高场MRI系统的高成本和大量空间需求导致MRI扫描器的可用性有限。这样，如以下进一步详细论述的，经常存在如下的临床情形：MRI扫描将是有益的，但由于以上论述的限制中的一个或多于一个，MRI扫描是不实际或不可行的。
发明内容
一些实施例包括一种射频设备，其被配置为检测在患者的解剖结构被定位在低场磁共振成像系统内时从所述患者的解剖结构发射的磁共振信号，所述射频设备包括：柔性基板，其能够被定位成围绕所述患者的解剖结构；以及多个射频线圈，其耦接到所述柔性基板，所述多个射频线圈中的各射频线圈形成多个匝。
一些实施例包括一种磁共振成像系统即MRI系统，其被配置为对被定位在所述MRI系统内的患者进行成像，所述MRI系统包括：B0磁体，用于产生沿着垂直轴定向的主磁场B0；以及射频设备，其被配置为检测在患者的解剖结构被定位在所述MRI系统内时从所述患者的解剖结构发射的磁共振信号，所述射频设备包括：柔性基板，其能够被定位成围绕所述患者的解剖结构；以及多个射频线圈，其耦接到所述柔性基板，所述多个射频线圈中的各射频线圈包括形成多个匝的导体，并且被定向成使得在所述柔性基板被定位成围绕所述患者的解剖结构并且被放置在所述主磁场B0内时，所述多个射频线圈被配置为检测在垂直定向的主磁场B0内产生的MR信号。
一些实施例包括一种磁共振成像系统即MRI系统，其被配置为对被定位在所述MRI系统内的患者进行成像，所述MRI系统包括：B0磁体，用于产生主磁场B0；第一射频设备，其包括至少一个射频发射线圈；以及第二射频设备，其被配置为检测在患者的解剖结构被定位在所述MRI系统内时从所述患者的解剖结构发射的磁共振信号，所述第二射频设备包括：柔性基板，其能够被定位成围绕所述患者的解剖结构；以及多个射频线圈，其耦接到所述柔性基板，所述多个射频线圈中的各射频线圈包括形成多个匝的导体，并且被定向成检测在所述主磁场B0内产生的MR信号。
附图说明
将参考以下附图描述所公开的技术的各个方面和实施例。应理解，这些图不必一定按比例绘制。
图1例示示例性双平面B0磁性配置、以及在所例示的配置中被定向以检测MR信号的射频线圈；
图2例示根据一些实施例的便携式低场MRI系统；
图3例示根据一些实施例的柔性射频线圈设备；
图4例示根据一些实施例的柔性射频线圈阵列；
图5A例示根据一些实施例的被施加到柔性基板的射频线圈阵列；
图5B和图5C例示根据一些实施例的射频线圈阵列的示例性尺寸；
图6例示根据一些实施例的通过使用多个匝(turn)卷绕导体来形成各射频线圈的射频线圈阵列；
图7例示根据一些实施例的被定位在柔性基板的多个层之间的射频线圈阵列；
图8A例示根据一些实施例的射频线圈阵列可以附接到的附着图案；
图8B例示根据一些实施例的施加到图8A所例示的附着图案的卷绕导体射频线圈的阵列；
图8C例示根据一些实施例的柔性基板的第一层；
图8D例示根据一些实施例的施加到图8B所例示的附着图案的被定位在图8C所例示的柔性基板的第一层上的卷绕导体射频线圈的阵列；
图8E例示根据一些实施例的被定位成向下面向柔性基板的第二层的、图8D所例示的施加到附着图案且被定位在柔性基板的第一层上的卷绕导体射频线圈的阵列，其中射频线圈导体穿过了供连接到射频线圈设备的电子器件用的孔口(aperture)；
图8F至图8G例示根据一些实施例的柔性射频线圈设备的柔性基板的附加特征；
图8H至图8I例示根据一些实施例的处于闭合配置的柔性射频线圈设备；
图9例示根据一些实施例的柔性射频线圈设备；
图10是示出根据一些实施例的在柔性射频线圈设备的射频线圈阵列和电子器件与磁共振成像系统的电子器件之间的电气连接的示意图；
图11A和图11B例示根据一些实施例的柔性射频线圈组件的方面；
图12A和图12B例示根据一些实施例的接口组件，该接口组件便于使射频线圈导体可用来连接到柔性射频线圈设备的电子器件；
图13A和图13B例示根据一些实施例的柔性射频设备；
图14A和图14B例示根据一些实施例的可释放机构，该可释放机构被配置为将柔性射频线圈设备的基座机械地耦接到磁共振成像系统；
图15A和图15B例示根据一些实施例的示例性柔性射频线圈设备和被配置为与该设备一起进行操作的低场磁共振成像系统；以及
图16例示根据一些实施例的、使用本文所述的示例性柔性射频线圈设备和低场磁共振成像系统所获取到的磁共振图像。
具体实施方式
高场系统在MRI扫描器市场中占压倒性的主导地位，特别是对于医疗或临床MRI应用。如以上论述的，医学成像的一般趋势是生产具有越来越大的场强的MRI扫描器，其中临床MRI扫描器中的绝大多数以1.5T或3T操作，在研究环境中使用7T和9T的更高场强。如本文所使用的，“高场”一般是指目前在临床环境中使用的MRI系统，并且更特别地是指利用1.5T或高于1.5T的主磁场(即，B0场)操作的MRI系统，但在0.5T和1.5T之间操作的临床系统也经常被称为“高场”。在约0.2T和0.5T之间的场强被表征为“中场”，并且随着高场区中的场强继续增加，在0.5T和1T之间的范围中的场强也被表征为中场。相比之下，“低场”一般是指利用小于或等于约0.2T的B0场操作的MRI系统，但作为高场区的高端处的场强增加的结果，具有在0.2T和约0.3T之间的B0场的系统有时被表征为低场。在低场区内，利用小于0.1T的B0场操作的低场MRI系统在本文中被称为“甚低场”，并且利用小于10mT的B0场操作的低场MRI系统在本文中被称为“超低场”。
如以上论述的，传统MRI系统需要专业化设施。MRI系统需要电磁屏蔽室来操作，并且房间的地板必须进行结构加固。必须为高功率电子器件和扫描技术人员的控制区域提供附加房间。还必须提供对场地的安全访问。另外，必须安装专用的三相电气连接，以向电子器件提供电力，这些电子器件进而通过冷却水供给进行冷却。通常还必须提供附加的HVAC能力。这些场地要求不仅昂贵，而且显著地限制了MRI系统可以部署的位置。传统的临床MRI扫描器还需要大量的专业知识来进行操作和维护这两者。这些训练有素的技术人员和服务工程师为操作MRI系统增加了巨大的持续操作成本。结果，传统MRI通常成本过高，并且在可访问性方面严重受限，这阻止了MRI成为无论何处以及无论何时需要都能够提供各种各样的临床成像解决方案的广泛可用的诊断工具。通常，患者必须在预先安排的时间和地点访问有限数量的设施其中之一，从而阻止在辅助诊断、外科手术和患者监测等中唯一有效的许多医疗应用中使用MRI。
如以上论述的，高场MRI系统需要特别改装的设施来适应这些系统的大小、重量、功耗和屏蔽要求。例如，1.5T的MRI系统通常重量在4至10吨之间且3T的MRI系统通常重量在8至20吨之间，并且在使用专用和专业化电源的操作期间消耗20至40kW的电力。另外，高场MRI系统通常需要大量笨重且昂贵的屏蔽件。许多中场扫描器甚至更重，其重量在10至20吨之间，这部分是由于使用了非常大的永磁体和/或磁轭。市售的(例如利用0.2T的B0磁场操作的)低场MRI系统通常也在10吨或更多的范围内，并且通常在操作期间消耗5至20kW。因而，可用的临床MRI系统是不动的且需要在医院或设施内的大型专用空间的巨大费用，并且除了准备操作所用的空间的相当大的成本之外，在操作和维护系统的专业知识方面还需要附加的持续成本。
因此，高场MRI的许多要求使得在许多情形中昂贵得无法安装，这将高场MRI的部署局限于大型机构医院或专业设施，并且一般将高场MRI的使用限制为紧密安排的预约，这要求患者在预先安排的时间访问专用设施。因而，对高场MRI的许多限制阻止了MRI完全用作成像模态。尽管存在以上提到的高场MRI的缺点，但更高场处的SNR显著增加这一吸引力继续推动行业达到越来越高的场强以用在临床和医疗MRI应用中，从而进一步增加了MRI扫描器的成本和复杂度，并且进一步限制了MRI扫描器的可用性并阻止了MRI扫描器用作通用和/或一般可用的成像解决方案。
在低场区中(特别是在甚低场区中)产生的MR信号的低SNR阻止了相对低成本、低电力和/或便携式MRI系统的开发。传统的“低场”MRI系统在通常被表征为低场范围的高端处操作(例如，临床上可用的低场系统具有约0.2T的下限)以实现有用图像。尽管比高场MRI系统稍微便宜一些，但传统的低场MRI系统存在许多相同的缺点。特别地，传统的低场MRI系统是大型、固定且不动的装置，消耗大量电力(需要专用的三相电力连接)，并且需要特别屏蔽的房间和大型专用空间。低场MRI的挑战阻止了可以产生有用图像的相对低成本、低电力和/或便携式的MRI系统的开发。
申请人开发了使得能够实现便携式、低场、低电力和/或低成本的MRI系统的技术，该技术可以改进MRI技术在除了目前医院和研究设施中的MRI装置外的各种环境中的广泛可部署性。结果，MRI可以被部署在急诊室、小型诊所、医务室、移动单元、现场等中，并且可以被带至患者(例如，床边)以进行各种各样的成像过程或方案。在2019年3月5日授权公告的标题为“Portable Magnetic Resonance Imaging Methods and Apparatus”的美国专利号10222434(以下被称为“‘434专利”)(该专利通过引用而全部并入本文)中描述了一般无论何时何地需要都可以被运送到患者以提供各种各样的诊断、外科手术、监测和/或治疗过程的便携式低场MRI系统的示例。
MRI中的挑战涉及对被配置为检测相对于作为成像目标的患者解剖结构的磁共振(MR)信号的射频线圈进行定位，并在MRI系统内定位目标患者解剖结构以进行成像。传统的MRI系统通常包括用于患者的一体化床或支撑件，该一体化床或支撑件使用非铁材料构造而成，以满足严格的监管要求(例如，为确保患者和临床医生这两者的安全而颁布的法规)并且以使得不会干扰由MRI系统产生的磁场。该定制的MRI安全床通常被配置为滑入和滑出系统的孔，并且通常具有使得适当的射频线圈设备能够连接在解剖结构的要成像的部分上方的支架。当准备患者进行成像时，患者被定位在磁孔外部的床上，使得射频线圈设备可以被定位并附接到床上的配合支架。例如，为了对患者的腿部的目标部分(诸如膝部等)进行扫描，将容纳在刚性壳中的射频线圈定位在患者的腿部上方并附接到固定于床的配合支架。在射频线圈设备被正确地附接和定位之后，使床移动到B0磁体内部，使得解剖结构的正被成像的部分被定位在MRI系统的成像区域内。
该传统处理不适用于便携式或床旁即时MRI(point-of-care MRI)，并且该处理也不能用于从标准医疗床或轮椅对患者进行成像。例如，标准医疗床未配备有射频线圈设备可以附接到的支架，射频线圈设备也不被配置为附接到标准医疗床。另外，标准医疗床或轮椅不能被定位在MRI系统的成像区域内。为了便于从例如标准医疗床进行成像，发明人开发了如下的射频线圈设备，该射频线圈设备被适配为灵活地容纳患者的目标解剖结构，并且被配置为与附接到MRI系统的配合构件相接合，使得当射频线圈设备与该构件接合时，目标解剖结构被定位在MRI系统的成像区域内。这样，射频线圈设备可以被定位成围绕患者并附接到便携式MRI系统，使得可以从标准医疗床或轮椅对患者进行成像，从而使得能够将MRI系统带至患者或将患者推到可用MRI系统并从标准医疗床进行成像。这种床旁即时MRI使得能够在传统MRI不可用的各种各样的医疗情形中(例如，在急诊室、重症监护室、手术室等中)利用MRI。
此外，传统MRI中的传统上用于容纳射频线圈的刚性壳无法使得线圈紧密跟随正被成像的解剖结构的轮廓，并且通常无法使得线圈围绕正被成像的解剖结构。例如，RF发射线圈生成用于产生与B0磁体所产生的主磁场垂直的RF磁场的RF脉冲。RF发射线圈的重要设计准则是配置(一个或多于一个)RF发射线圈，使得该线圈能够生成均匀磁场。具体地，由RF发射线圈生成的磁场的强度在MRI系统的整个成像区域中应是均匀的，以获得高质量MR图像。为了确保RF磁场的均匀度，设计RF发射线圈使得它们被布置在刚性基板上，这是有利的。RF接收线圈从由RF发射线圈所发射的RF脉冲激发的核自旋接收MR信号。与RF发射线圈相比，设计RF接收线圈时的重要考虑是信噪比(SNR)的最大化。为了使SNR最大化，将RF接收线圈定位成尽可能靠近正被成像的患者解剖结构(例如，柔性地环绕患者解剖结构缠绕)，这是有利的。
因此，发明人已认识到，RF发射线圈和RF接收线圈具有相互矛盾的设计考虑，使得将RF发射和接收线圈组合在单个设备中导致了对上述设计准则中的一个或这两个的缺点。然而，特别地，发明人已认识到，尽管将RF发射线圈定位在刚性基板上以最大化发射场的均匀度是有益的，但RF接收线圈不具有用于使均匀度最大化的相同设计要求，而是优先考虑优化SNR的配置。因此，尽管可以将发射和接收线圈组合到单个设备或线圈中的传统RF线圈通过将(一个或多于一个)线圈布置在刚性基板(诸如印刷电路板(PCB)等，其中RF线圈布置在PCB的槽中)上来优化考虑均匀度，但发明人已认识到RF线圈可以被分离为发射组件和接收组件，这使得能够针对各组件的特定设计优先级来优化各组件。因此，RF接收线圈可被配置为在不会经历场均匀度的缺点的情况下紧密地跟随患者解剖结构的轮廓。发明人已开发了一种柔性射频线圈设备，其使得该设备能够被定位成环绕或围绕正被扫描的解剖结构以提供与特定患者的解剖结构更紧密的匹配，并且还使得不论患者位于何处该射频线圈设备都能够装配到该患者。例如，对于患者的膝部的扫描，可以将装接、安装到或嵌入在柔性基板内的射频线圈的阵列围绕患者的膝部缠绕，使得线圈可以紧密地跟随特定患者的腿部的轮廓。柔性基板可以附接到包括可释放机构的基座，使得柔性射频线圈设备可以正确定位在磁共振成像系统的成像区域内。
低场MRI中涉及的低频率许可发射/接收线圈的导电路径相当长，从而允许射频线圈包括多个匝或多个回路。如本文所使用的，“匝”是指围绕基准轴(例如，如以下进一步详细论述的线圈的主轴)的360°或基本上360°而提供的导电路径。应当理解，在假设导电路径被形成为围绕基准轴基本上360°的情况下，匝不需要形成闭合回路。一般的经验法则规定，共振线圈中的导体的长度不应超过共振频率处的波长的十分之一。因而，具有3T的B0磁场的高场MRI系统以约128MHz进行操作，因此具有约2.3米的波长。因而，这种高场系统所用的发射/接收线圈中的导体的长度不应超过23厘米。相比之下，具有0.2T的B0场的低场MRI系统以约8.5MHz进行操作，因此具有约35米的波长，并且因此发射/接收线圈可以包括具有长达约3.5米的长度的导体。具有0.1T的B0场的低场MRI系统以约4.3MHz进行操作，因此具有约70米的波长，并且因此发射/接收线圈可以包括具有长达约7米的长度的导体。具有0.05T的B0场的低场MRI系统以约2.15MHz(～140米波长)进行操作，并且相应的发射/接收线圈可以利用具有长达14米的长度的导体，等等。发明人已认识到，在低场区许可的明显更长的导体长度允许包括各自具有多个匝(例如，5、10、15、20、30、50个匝或更多个匝)的一个或多于一个导体的射频线圈，考虑到线圈的Q因数随着线圈的附加匝的增加，这增加了线圈在对MR信号进行响应时的灵敏度。本文中进一步详细论述具有以多个匝布置的导体的示例性线圈。相比之下，对高场系统中的导体的长度的限制排除了使用具有使用多个匝布置的单个导体的RF线圈。
另外，发明人的柔性射频设备的各方面提供了射频线圈的阵列，射频线圈在被定位成围绕要被成像的解剖结构时，被定向成检测使用具有“开放”配置的低场MRI系统而激发的MR信号，其中在该“开放”配置中，B0场相对于传统的高场MRI系统以不同的方式(通常为正交地)定向。例如，一些实施例包括一种被配置为结合低场MRI系统进行操作的柔性射频设备，与产生与正被成像的解剖结构的纵向轴基本上对准的B0场的传统MRI系统(例如，采用被定位成围绕纵向孔的螺线管线圈来生成与水平轴对准的主磁场B0的传统高场MRI系统)相比，该低场MRI系统采用双平面磁体配置，正被成像的患者的解剖结构被放置在该双平面磁体配置之间，使得B0场被定向成与患者的解剖结构的纵向轴基本上垂直。结果，与传统高场MRI中所采用的射频线圈相比，被配置为用于与本文所述的示例性低场MRI系统一起使用的射频线圈是以不同方式定向的。
因此，发明人开发了一种射频设备，其被配置为检测在患者的解剖结构(例如，膝部)被定位在低场磁共振成像系统内时从该患者的解剖结构发射的磁共振信号。在一些实施例中，射频设备包括：柔性基板，其能够被定位成围绕患者的解剖结构；以及多个射频线圈，其耦接到柔性基板，这多个射频线圈中的各射频线圈形成多个匝。
在一些实施例中，多个射频线圈被定向成使得在柔性基板被定位成围绕患者的解剖结构并且被放置在主磁场B0内时，该多个射频线圈能够检测在垂直定向的主磁场B0内产生的MR信号。
在一些实施例中，低场磁共振成像系统以在0.02T和0.2T之间的B0场强进行操作。多个射频线圈中的各射频线圈包括具有在100和1000cm之间的长度的导体。
在一些实施例中，当柔性基板围绕患者的解剖结构缠绕时，多个射频线圈一起覆盖围绕患者解剖结构的基本上整个圆周。
在一些实施例中，多个射频线圈耦接到柔性基板，并且被定位成使得当该柔性基板围绕患者的解剖结构缠绕时，该多个射频线圈与患者解剖结构的轮廓相吻合。
在一些实施例中，射频设备还包括基座，该基座耦接到柔性射频线圈组件并被配置为支撑患者的解剖结构，该基座包括可释放的固定机构(securing mechanism)，该可释放的固定机构被配置为在某位置处将该基座机械地耦接到与磁共振成像系统附接的构件，使得每当该基座被固定到该构件时，该射频设备基本上在该磁共振成像系统的成像区域内。
在一些实施例中，多个射频线圈其中至少之一的导体包括多股线。在一些实施例中，多个射频线圈中的各射频线圈的导体包括三个匝和十五个匝匝之间。在一些实施例中，多个射频线圈中的各射频线圈的导体包括五个匝和十个匝之间。在一些实施例中，多个射频线圈中的各射频线圈的导体包括七个匝或八个匝。
在一些实施例中，多个射频线圈包括多个近端线圈和多个远端线圈。在一些实施例中，多个近端线圈中的各近端线圈大于多个远端线圈中的各远端线圈。在一些实施例中，多个射频线圈包括定位在多个近端线圈和多个远端线圈之间的多个中央线圈。在一些实施例中，多个中央线圈中的各中央线圈大于多个近端线圈中的各近端线圈和多个远端线圈中的各远端线圈。
在一些实施例中，多个射频线圈中的各射频线圈与该多个射频线圈中的至少一个其他射频线圈重叠。在一些实施例中，多个近端线圈中的各近端线圈与至少一个其他近端线圈重叠，以及其中，多个远端线圈中的各远端线圈与至少一个其他远端线圈重叠。在一些实施例中，多个中央线圈中的各中央线圈与至少一个其他中央线圈重叠。在一些实施例中，多个中央线圈中的各中央线圈与多个近端线圈其中至少之一和多个远端线圈其中至少之一重叠。
在一些实施例中，射频设备包括至少一个紧固件，该至少一个紧固件被配置为在柔性基板被定位成围绕患者的解剖结构之后，将该柔性基板保持在适当位置。在一些实施例中，该至少一个紧固件包括至少一个钩环带(hook and loop strap)、至少一个搭扣和/或至少一个卡扣。
在一些实施例中，磁共振成像系统包括B0磁体，该B0磁体产生沿着垂直轴定向的主磁场B0，以及其中，多个射频线圈被定向成使得在柔性基板被定位成围绕患者的解剖结构并且被放置在该主磁场B0内时，该多个射频线圈能够检测在垂直定向的主磁场B0内产生的MR信号。
在一些实施例中，多个射频线圈中的各射频线圈具有在柔性基板被定位成围绕患者的解剖结构时与垂直轴基本上正交的至少一个表面法线向量。
在一些实施例中，磁共振系统以在0.2T和0.01T之间的B0场强操作，以及其中，多个射频线圈中的各射频线圈包括具有在100和1000cm之间的长度的导体。在一些实施例中，磁共振系统以在0.1T和0.02T之间的B0场强操作，以及其中，多个射频线圈中的各射频线圈的导体具有在200和500cm之间的长度。
在一些实施例中，射频设备还包括：柔性射频线圈组件，其包括柔性基板和耦接到该柔性基板的多个射频线圈，其中在该柔性射频组件围绕患者的解剖结构缠绕时，多个射频线圈与患者解剖结构的轮廓相吻合；以及基座，其耦接至该柔性射频线圈组件并且被配置为支撑患者的解剖结构，并且包括可释放的固定机构，该可释放的固定机构被配置为在某位置处将该基座固定到与磁共振成像系统附接的构件，使得每当该基座被固定到该构件时，该射频设备基本上在该磁共振成像系统的成像区域内。
在一些实施例中，基座容纳有被配置为接收来自多个射频线圈的信号的电子器件。在一些实施例中，基座被轮廓化以支撑正被成像的患者的解剖结构。在一些实施例中，基座包括谷部，该谷部被配置为容纳正被成像的解剖结构，该谷部由该基座各侧的一对肩部形成。在一些实施例中，该一对肩部中的一个肩部比另一肩部低，以便于将解剖结构定位在该基座的谷部内。在一些实施例中，基座是刚性的。在一些实施例中，柔性基板包括第一孔口，并且基座包括第二孔口，以及其中，多个射频线圈中的各射频线圈所用的导体穿过第一孔口和第二孔口以连接到电子器件。在一些实施例中，该电子器件包括多个线性放大器。
在一些实施例中，射频设备还包括接口组件，其被定位在第一孔口和第二孔口内，其被配置为便于使各个射频线圈的导体穿过第一孔口和第二孔口，该接口组件包括：第一部分，其被定位成穿过第一孔口；以及第二部分，其被定位成穿过第二孔口，其中第二部分形成针对第一部分的收容部(receptacle)，以及其中，在第一部分被定位在第二部分内时，接口组件包括供各个射频线圈的导体穿过第一孔口和第二孔口以连接到电子器件所用的管道(conduit)。在一些实施例中，第一部分包括：第一本体部，其被调整大小成适合在第一孔口内；以及边缘部，其具有比第一孔口的圆周大的圆周。在一些实施例中，第二部包括第二本体部，其包括针对第一部的收容部，其中该第二本体部被调整大小成适合在第二孔口内，以及其中，第二部分还包括唇部，其具有比第二孔口的圆周大的圆周。
在一些实施例中，柔性基板包括多个层，这多个层包括具有第一孔口的至少一个底层，以及其中，边缘部被定位在该至少一个底层和该多个层中的至少一个其他层之间。
在一些实施例中，柔性基板包括多个层，这多个层包括第一层和第二层，以及其中，多个射频线圈在柔性基板的第一层和第二层之间耦接到柔性基板。
根据一些实施例，提供了磁共振成像(MRI)系统，其被配置为对被定位在MRI系统内的患者进行成像，该MRI系统包括：B0磁体，其产生沿着垂直轴定向的主磁场B0；以及射频设备，其被配置为检测在患者的解剖结构被定位在该MRI系统内时从该患者的解剖结构发射的磁共振信号，该射频设备包括：柔性基板，其能够被定位成围绕患者的解剖结构；以及多个射频线圈，其耦接到该柔性基板，这多个射频线圈中的各射频线圈包括形成多个匝的导体，并且被定向成使得在柔性基板被定位成围绕患者的解剖结构且被放置在主磁场B0内时，这多个射频线圈被配置为检测在垂直定向的主磁场B0内产生的MR信号。
在一些实施例中，MRI系统以在0.2T和0.01T之间的B0场强操作，以及其中，多个射频线圈中的各射频线圈包括具有在100和1000cm之间的长度的导体。在一些实施例中，MRI系统还包括基座，该基座耦接到柔性基板，并被配置为支撑患者的解剖结构。在一些实施例中，基座包括可释放的固定机构，该可释放的固定机构被配置为在某位置处将基座机械地耦接到与MRI系统附接的构件，使得该可释放的固定机构耦接到该构件，射频设备基本上在MRI系统的成像区域内。在一些实施例中，基座容纳有被配置为接收来自多个射频线圈的信号的电子器件。在一些实施例中，基座包括谷部，该谷部被配置为容纳正被成像的解剖结构，该谷部由一对肩部形成。在一些实施例中，基座是刚性的。在一些实施例中，柔性基板包括多个射频线圈中的各射频线圈穿过的第一孔口。在一些实施例中，MRI系统还包括基座，该基座耦接到柔性基板，并且被配置为支撑患者的解剖结构并容纳多个射频线圈所用的电子器件，其中该基座包括第二孔口，多个射频线圈中的各射频线圈穿过该第二孔口以将多个射频线圈连接到该基座所容纳的电子器件。
一些实施例包括磁共振成像(MRI)系统，该MRI系统被配置为对被定位在该MRI系统内的患者进行成像，该MRI系统包括：B0磁体，其产生主磁场B0；第一射频设备，其包括至少一个射频发射线圈；以及第二射频设备，其被配置为检测在患者的解剖结构被定位在MRI系统内时从该患者的解剖结构发射的磁共振信号，该第二射频设备包括：柔性基板，其能够被定位成围绕患者的解剖结构；以及多个射频线圈，其耦接到柔性基板，这多个射频线圈中的各射频线圈包括形成多个匝的导体并被定向成检测在主磁场B0内产生的MR信号。
MRI涉及将要成像的被检体(例如，患者解剖结构的全部或一部分)放置在静态、均匀的磁场B0中，以使被检体的原子净磁化(通常由净磁化矢量表示)在B0场的方向上对准。然后，使用一个或多于一个发射线圈来生成具有与磁场B0中的原子的原子自旋的进动速率相关的频率的脉冲磁场B1，以使得原子的净磁化在横向于B0场的方向的方向上产生分量。在B1场关闭之后，净磁化矢量的横向分量进动，并且该横向分量的大小随时间的经过而衰减，直到净磁化在被允许与B0场的方向重新对准的情况下进行该操作为止。该处理产生例如能够通过测量在MRI系统的如下的一个或多于一个接收线圈中感应出的电信号而检测到的MR信号，其中该一个或多于一个接收线圈被调谐成以该MR信号的频率共振。
MR信号是可以被视为包括沿着正交轴的线性极化分量的旋转磁场(通常被称为圆极化磁场)。也就是说，MR信号由沿着第一轴振荡的第一正弦分量和沿着与第一轴正交的第二轴振荡的第二正弦分量构成。第一正弦分量和第二正弦分量彼此异相振荡90°。被调谐成MR信号的共振频率的适当布置的线圈可以检测沿着正交轴其中之一的线性极化分量。特别地，可以通过沿着与线圈的电流回路近似正交的轴(本文中被称为线圈的主轴)定向的MR信号的线性极化分量，在调谐后的接收线圈中感应出电响应。
因此，被配置为激发并检测MR信号的射频线圈(其可以包括用于发射和接收的单独线圈、用于发射和/或接收的多个线圈、或者用于发射和接收的相同线圈)需要相对于B0磁场适当地定向以进行MRI。如以上论述的，尽管传统的高场MRI扫描器产生在沿着水平轴(例如，沿着孔的纵向轴)的方向上定向的B0场，但本文所述的示例性低场MRI装置产生在沿着垂直轴的方向上定向的B0场。例如，图1例示根据一些实施例的B0磁体的示例性双平面几何形状。B0磁体110由磁体110a和100b示意性地例示，该磁体110a和100b被布置成基本上彼此平行以大体上沿着轴115a(在向上或向下方向上)生成B0场，从而提供在磁体110a和100b之间的视场(即，磁体之间的B0场的均匀度适合于MRI的区域)。
第一RF线圈(或多个RF线圈)被示意性地例示为RF线圈155b，该RF线圈155b被布置成大体上沿着轴115b(即，(一个或多于一个)RF线圈155b的主轴)生成脉冲振荡磁场，以刺激MR响应和/或检测基本上沿着主轴115b定向的MR信号分量(即，MR信号的与线圈的主轴对准的线性极化分量)。第二RF线圈(或多个RF线圈)被示意性地例示为RF线圈155c，该RF线圈155c被布置成大体上沿着轴115c(即，进出附图的平面的(一个或多于一个)RF线圈155c的主轴)生成脉冲振荡磁场，以刺激MR响应和/或检测基本上沿着主轴115c定向的MR信号分量(即，MR信号的与线圈的主轴对准的线性极化分量)。发明人开发了一种柔性射频线圈，其被配置为通过提供如下线圈阵列来结合这些低场MRI装置进行操作，该线圈阵列在被定位成围绕要成像的患者的解剖结构时，被定向成检测从被定位在垂直定向的B0磁场内的患者发射的MR信号。
如以上所论述的，为了发射激发脉冲序列以及为了检测所发射的MR信号，发射/接收线圈必须以与B0场的强度相关的进动频率(被称为氢的拉莫尔(Larmor)频率)共振。也就是说，随着B0场的强度增加，相应的进动频率也增加。因此，高场区中的发射/接收线圈必须以比发射/接收线圈的低场对应物明显更高的频率(更短的波长)共振。这样，与低场MRI相关联的较低共振频率便于针对被配置为在低场区中进行操作的设备的不同射频线圈设计。例如，共振线圈的导电路径的长度受到共振线圈旨在共振的频率的限制。特别地，频率越高，导电路径必须越短，以使共振线圈令人满意地进行操作。因而，高场发射/接收线圈的导电路径需要非常短。为了满足该要求，高场发射/接收线圈经常是通过蚀刻、切割或铣削导电片(例如，铜片)所形成的单匝导电回路。高场发射/接收线圈的典型导电路径在长度方面被限制为数十厘米。
图2例示柔性射频设备的一些实施例被配置为进行操作的低电力便携式低场MRI系统。根据一些实施例，便携式MRI系统200是以小于或等于0.2T且大于0.1T的B0磁场进行操作的低场MRI系统，并且根据一些实施例，便携式MRI系统200是以小于或等于0.1T且大于10mT(例如，0.1T、50mT、20mT等)的B0磁场进行操作的甚低场MRI系统，该甚低场MRI系统便于便携式低成本低电力MRI，并且可以显著增加MRI在临床环境中的可用性。便携式MRI系统200包括B0磁体210，该B0磁体210包括通过铁磁轭220彼此磁耦接的至少一个第一永磁体210a和至少一个第二永磁体210b，该铁磁轭220被配置为捕获和引导磁通量以增加MRI系统的成像区域(视场)内的磁通量密度。永磁体210a和210b可以使用任何合适的技术(例如，使用在‘434专利中所述的任意的技术、设计和/或材料)来构造。磁轭220也可以使用诸如在‘434专利中所述的技术等的任意合适技术来构造。应当理解，在一些实施例中，(例如，如同样在‘434专利中所述)除永磁体以外或作为永磁体的替代，可以改为使用电磁体来形成B0磁体210。
图2所例示的示例性B0磁体210以双平面布置进行配置，使得B0磁场沿着垂直轴115a定向。对于图2所例示的示例性配置，沿着垂直轴的B0磁场的方向可以在向上或向下方向上。结果，具有与正交于垂直轴的水平轴对准的主轴(诸如纵向轴115b或轴向轴115c等)的射频(RF)线圈将被最优地定位，以激发并检测来自定位在成像区域235内的解剖结构的MR响应。发明人开发了如下的柔性射频设备，该柔性射频设备使得射频线圈阵列能够以柔性方式围绕要成像的解剖结构缠绕，使得线圈的主轴被定向成与图2所例示的B0磁体配置(以下将进一步详细说明其示例)相关联地适当检测MR信号。
B0磁体210可以耦接到或以其他方式附接或安装至基座250，该基座250除了提供用于支撑B0磁体的承载结构之外，还包括被配置为容纳操作便携式MRI系统200所需的电子器件的内部空间。图2所例示的示例性便携式MRI系统200还包括使得便携式MRI系统能够被运送到不同位置的输送机构280。输送机构可以包括被配置为便于例如将便携式MRI系统移动到需要MRI的位置处的一个或多于一个组件。根据一些实施例，输送机构包括耦接到驱动轮284的马达286。以这种方式，输送机构280在将MRI系统200运送到期望位置时提供机动辅助。输送机构280还可以包括多个脚轮282以辅助支撑和稳定性以及便于运送。
MRI系统200还配备有能够在成像期间升高(例如，在运送期间)和降低(例如，如图2所示)以支撑患者解剖结构的折叠式桥架260，并且可以包括在2019年7月19日提交且标题为“Methods and Apparatus for Patient Positioning in Magnetic ResonanceImaging”(‘896申请)的国际公开号WO 2020/018896 A1(其通过引用而被全部并入本文)中所述的折叠式桥架的特征中的任意一个或多于一个。该示例性低场MRI系统可以用于通过将MRI系统直接带至患者或将患者带到相对近的MRI系统(例如，通过用标准病床、轮椅等将患者推到MRI系统)来提供床旁即时MRI。发明人开发了被配置为在这种MRI系统中使用的柔性射频设备，但这些方面不限于与任何特定MRI系统一起使用。
以下是对与柔性射频设备相关的各种概念以及柔性射频设备的实施例的更详细说明，该柔性射频设备被配置为在诸如以上结合图2所述等的低场MRI系统中作为射频发射/接收线圈进行操作，但这些方面不限于与任何特定MRI系统一起使用。应当理解，本文所述的实施例可以以多个方式中的任何方式来实现。具体实现的示例在下面仅是为了例示目的而提供的。应当理解，所提供的实施例以及特征/能力可以单独使用、全部一起使用、或者以两个或多于两个的任何组合使用，这是因为本文所述的技术的各方面在该方面不受限制。
图3例示根据一些实施例的被定位成围绕患者的腿部以进行患者的膝部的扫描的柔性射频(RF)设备。柔性RF设备350包括：柔性RF线圈组件370，其具有RF线圈阵列355，该RF线圈阵列355安装在被配置为环绕患者解剖结构(例如，患者的腿部)缠绕的柔性基板352上、装接到该柔性基板352、或集成在该柔性基板352中；以及基座380(例如，刚性基座)，其被适配为支撑患者解剖结构并容纳电子器件385。图3所例示的示例性线圈阵列355包括四个中央RF线圈和四个外围线圈，其中在图3所例示的示例性实施例中，中央RF线圈355a至355c和外围线圈355d至355e是可见的。外围线圈包括被定位成(在由近端方向箭头117a表示的朝向患者的头部的方向上)在中央RF线圈的近端的一对近端线圈(其中近端线圈355d在图3中是可见的)、以及被定位成(在由远端方向箭头117b表示的朝向患者的头部的方向上)在中央RF线圈的远端的一对远端线圈(其中远端线圈355e在图3中是可见的)。如以下进一步详细论述的，各RF线圈与线圈阵列355中的至少一个其他RF线圈重叠，以减小线圈之间的感应耦合。
垂直轴115a(例如，B0磁场被定向和/或对准所沿的轴)、纵向轴115b和轴向轴115c例示RF线圈和患者解剖结构相对于图2所例示的示例性MRI系统的朝向(也参见图15B)。当柔性基板围绕患者的腿部缠绕(例如，以对膝部成像)时，RF线圈弯曲以紧密地跟随腿部的轮廓，并且还被定位成使得各线圈被定向成使得线圈的某些部分具有与垂直轴115a正交定向的表面法线向量(在给定位置处与基板的表面垂直的向量)，以用于最佳检测从患者解剖结构发射的MR信号。
作为示例，图4例示与图3中的线圈阵列类似的线圈阵列，在该线圈阵列上，在各线圈上标记了被定向成与垂直轴115a基本上正交的示例法线。具体地，法线353ab例示被定向成与垂直轴115a基本上正交(即，与轴向轴115c平行)、被最佳地定向以检测从患者发射的MR信号的RF线圈355a和355b的表面法线的一个示例。类似地，法线353cf例示RF线圈355c和355f的表面法线的一个示例，法线353d例示RF线圈355d的表面法线的一个示例，法线353e例示RF线圈355e的表面法线的一个示例，法线353g例示RF线圈355g的表面法线的一个示例，并且法线353h例示RF线圈355h的表面法线的一个示例。应当理解，各线圈包括许多这样的表面法线向量以及包括具有沿着轴向轴115c的显著分量的表面法线向量(其也被定向成对从患者的解剖结构发射的MR信号进行响应)的部分。
因此，图3和图4所例示的示例性线圈阵列能够被定位成围绕患者的解剖结构(例如，腿部、膝部等)，并且被定向成对从定位在图2所例示的示例性B0磁体配置的成像区域内的患者发射的MR信号进行响应。如图3和图4所例示的示例性柔性RF设备中所示，线圈被定位和布置成使得当柔性基板围绕患者解剖结构缠绕时，线圈阵列覆盖患者解剖结构的整个圆周或基本上整个圆周。例如，从围绕患者的腿部的圆周的柔性基板的近侧向远侧绘出的任何线将穿过阵列中的至少一个射频线圈的内部。在图3所例示的示例性实施例中，柔性RF线圈组件370包括连接器351a，其被适配为连接到基座350上所设置的插口351b，以将RF线圈阵列355连接到基座380内所容纳的电子器件385。在其他实施例中，如以下进一步详细论述的，RF线圈阵列通过使线圈导体穿过贯通RF线圈组件的柔性基板以及基座所形成的配合孔口而连接到基座内所容纳的电子器件。
图5A例示根据一些实施例的示例性柔性RF线圈阵列组件(例如，耦接到柔性基板的RF线圈阵列)，该示例性柔性RF线圈阵列组件以在将柔性RF线圈组件围绕患者解剖结构缠绕之前的打开位置示出，以进一步例示柔性RF设备的更多方面。RF线圈阵列555包括彼此以重叠关系布置的八个RF线圈555a至555h。在图5所例示的实施例中，RF线圈阵列555包括四个中央RF线圈(RF线圈555a、555b、555c和555f)和四个外围RF线圈(近端RF线圈555d、555g和远端RF线圈555e、555h)，这些RF线圈被布置成使得各RF线圈与至少两个RF线圈重叠。具体地，各中央RF线圈以减少线圈之间的感应耦合的方式与一个或多于一个其他中央RF线圈和外围RF线圈中的两个外围RF线圈重叠。应当理解，线圈的不同布置可能产生不同的重叠，并且这些方面在重叠RF线圈的范围和数量方面不受限制。通常，为了充分减轻感应耦合，各RF线圈将与RF线圈阵列中的至少一个其他RF线圈重叠。
如以上所论述的，由于RF线圈阵列555被配置为在低场区中操作，因此各个RF线圈与被配置为由于低场MRI中所涉及的共振频率更低而在高场区中进行操作的传统RF线圈相比，可以具有明显更长的导体长度。在例示示例中，中央RF线圈(RF线圈555a、555b、555c和555f)可以具有图5B所示的数量级的尺寸(例如，纵向方向上的长度为128mm且轴向方向上的宽度为116mm)。在示例性线圈阵列555中，近端RF线圈(RF线圈555d、555g)大于远端RF线圈(RF线圈555e、555h)，以考虑到膝盖上方的人类腿部的圆周相对于膝盖下方的腿部的圆周有所增加。例如，近端RF线圈可以具有图5C所示的数量级的尺寸(例如，纵向方向上的长度为54mm且轴向方向上的宽度为168mm)，而远端RF线圈可以具有也在图5C中示出的数量级的尺寸(例如，纵向方向上的长度为54mm且轴向方向上的宽度为154mm)。应当理解，所例示的具体尺寸是示例性的，并且可以被选择为更小或更大。在图5A至图5C所例示的示例性实施例中，选择线圈尺寸以覆盖目标解剖结构的视场，但各方面在该方面不受限制。
RF线圈可以由形成单个或多个回路的导体构成。例如，线圈阵列555中的RF线圈可以由诸如由导电片(例如，铜片)所形成的导电回路等的导电材料层、或者以线圈的期望形状铣削、沉积、蚀刻或以其他方式设置的导电材料层来形成。在一些实施例中，线圈阵列中的RF线圈可以包括多匝导体以提高RF线圈的灵敏度。RF线圈的导体的匝可以使用任何合适的技术(包括使用印刷电路板技术，其中，例如从施加到柔性基板的导电材料层蚀刻出各RF线圈的导电材料的期望数量的匝)来形成。根据一些实施例，如以下进一步详细论述的，RF线圈的匝是通过将导体围绕主轴卷绕以使用合适规格的单股线或多股线(例如利兹(Litz)线)形成各线圈来形成的。作为示例，图4所示的RF线圈的多个导体匝(例如，参见强调形成RF线圈355a的多个导体匝的框55)可以通过蚀刻或其他合适的印刷电路板技术来制造，以在柔性基板上定义多个导体匝，或者可以通过将单股或多股线围绕线圈的主轴卷绕(其示例在以下更详细地论述)来提供多个导体匝。
基板552可以是使得如此得到的RF线圈阵列能够充分挠曲和弯曲到目标患者解剖结构的轮廓的任何合适的材料。例如，基板552可以由聚氨酯泡沫材料等构造而成。在图5A所例示的示例性实施例中，在基板552中形成切口，以对如此得到的RF线圈阵列组件提供附加的柔性度量。例如，切口554a至554d是在中央RF线圈的中间的位置处贯通基板552而设置的。根据一些实施例，如在以下所述的更多示例中所例示的，省略了切口。
图6例示根据一些实施例的RF线圈包括多匝导体的RF线圈阵列。在图6中，RF线圈阵列655在一些方面可以类似于图5所例示的RF线圈阵列555，这是因为线圈阵列由多个重叠的RF线圈形成。在图6所例示的示例性实施例中，各RF线圈由被卷绕以提供期望数量的匝的导体形成。例如，各RF线圈可以使用单个导体(通常由图6中的导体656所示)(诸如围绕相应RF线圈的主轴卷绕期望次数的导线等)形成。对于示例性RF线圈阵列655，中央RF线圈(例如，中央RF线圈655a、655b、655c和655f)各自设置有七个匝或回路，并且外围RF线圈(例如，外围RF线圈655d、655e、655g和655h)设置有八个匝。然而，可以选择任何匝数，并且最佳匝数可以取决于RF设备的几何形状(例如，该设备被配置成围绕的患者解剖结构的类型)、导体的类型、以及RF线圈阵列的制造方法和/或期望操作特性。线圈导体656可以经由例如连接器(诸如图3所例示的连接器351a等)被捆绑并耦接到柔性RF线圈设备的电子器件，或者经由柔性基板和基座中的配合开口或孔口(其示例在以下更详细地论述)耦接到电子器件。
一般而言，增加线圈导体的匝数或回路数量，这增加了线圈的灵敏度。然而，某种意义上，增加匝数实际上可能使RF线圈的性能劣化。特别地，包括多个匝或回路的线圈将至少部分地由于线圈中的多个匝或回路之间的导体关系所引起的寄生电容而在不被调谐的情况下共振(自共振)。自共振的效应是降低线圈的Q因数并使其性能劣化。在自共振接近RF线圈被调谐成共振的频率(即，与MRI系统的B0场的强度相对应的线圈的目标共振频率，诸如氢核磁共振的拉莫尔频率等)时，该效应可能特别有害。由于自共振的频率随着匝数的增加而减小，因此该现象可以在线圈性能不令人满意地劣化之前对导体的匝数施加有效限制。
在所例示的示例性实施例中，线圈阵列中的RF线圈被设计尺寸和布置成覆盖关注视场并通过使线圈重叠来使元件间耦合最小化。选择RF线圈的匝数以使各线圈的Q因数最大化，从而提高SNR。特别地，Q因数与RF线圈中的总磁场能量相对于其每次振荡的能量损失的比相对应，因此优化Q因数增加了线圈灵敏度并且减少了所获取到的MR信号中的噪声。
根据一些实施例，限制线圈的导体的匝数以确保自共振的频率是RF线圈被调谐到的目标共振的频率的至少两倍。根据一些实施例，限制线圈的导体的匝数以确保自共振的频率是RF线圈被调谐到的目标共振的频率的至少三倍，并且根据其他实施例，限制线圈的导体的匝数以确保自共振的频率是目标共振的频率的至少五倍。
确保自共振的频率是远离目标共振频率的期望距离所需的对匝数的限制取决于多个因素，这多个因素包括线圈的几何形状和大小(例如，头部线圈的几何形状可以引起与腿部线圈的几何形状不同的限制，以实现自共振和目标共振频率的相同分离)、以及正使用的导体的类型(例如，导体是被印制还是被卷绕、导线的规格、导线是单股还是多股等)。应当理解，对匝数的限制可以根据RF线圈阵列的要求而被选择为任何数量，包括不限制线圈的导体的匝数。
如以上所论述的，在图6所例示的实施例中，各RF线圈是使用围绕线圈的主轴卷绕的单个导体(例如，单股或多股线)形成的。在该实施例中，各个中央RF线圈的导体长度约为390cm，各个近端RF线圈的导体长度约为432cm，并且各个远端RF线圈的导体长度约为380cm。上述导体长度仅是示例性的，并且可以被选择为适合于提供具有期望尺寸和/或期望匝数的RF线圈的任何长度，因为该技术的各方面在该方面不受限制。与图5A所例示的实施例类似，基板652包括切口654a至654d以增加线圈的柔性，但这些方面在该方面不受限制。
在其他示例性实施例中，阵列中的RF线圈的导体长度在100cm至1000cm之间的范围中，并且可以取决于RF设备被配置为进行操作的MRI系统的B0磁场强度、作为目标的患者解剖结构的类型、相应RF线圈的尺寸及其匝数等。作为示例，阵列中的RF线圈的导体长度可以在100至600cm之间以及200至500cm之间等的范围中。根据一些实施例，RF线圈的导体的长度可以被选择为以相应MRI系统进行操作的B0磁场强度所产生的MR信号的波长的1/10和1/70之间的任何值。以下的表1例示根据一些实施例的多个不同示例性低场B0磁场强度的示例性导体长度。应当理解，根据一些设计，可以以不同的方式选择导体长度(例如，小于以相应MRI系统进行操作的B0磁场强度所产生的MR信号的波长的1/70)。
B0磁场强度 导体长度
0.2T 70-350cm
0.1T 100-700cm
0.05T 200-1400cm
0.02T 400-2800cm
表1
图7例示根据一些实施例的柔性RF设备的柔性RF线圈阵列部分的示例性构造。如以上所论述的，将RF线圈阵列耦接到柔性基板使得RF设备能够环绕要成像的患者解剖结构来设置，以大体上匹配解剖结构的轮廓。在图7所例示的实施例中，柔性基板包括包含底层752a和顶层752b的多个层。RF线圈阵列755通过将线圈阵列定位在底层和顶层之间并将基板的顶层和底层附着、装接或以其他方式附接在一起而耦接到柔性基板(其示例在以下更详细地论述)。示意性地例示RF线圈阵列755以表示本文所述的示例性RF线圈阵列中的任一个(例如，RF线圈阵列755可以包括具有单个或多个匝并且是使用任何合适的技术(诸如印制线圈、或者使用单股或多股导体提供卷绕导体等)所制造的任意数量的RF线圈)，这是因为任何类型的适当柔性RF线圈阵列都可以通过使线圈阵列夹持在柔性基板的多个层之间而耦接到柔性基板。如此得到的柔性缠绕件770之后可以耦接到基座和/或以其他方式连接到MRI系统的电子组件，以产生柔性RF设备(其示例在以下更详细地论述)。
图8A至图8E例示根据一些实施例的柔性RF线圈设备的示例性构造。图8A例示RF线圈阵列可以装接到的附着图案。例如，可以根据期望的RF线圈阵列的几何形状从附着片或层使附着图案875图案化。尽管附着图案875被配置成用于在线圈阵列包括多个重叠线圈方面与结合图2至图7所论述的示例性线圈阵列类似的RF线圈阵列，但附着图案可以符合RF线圈的任何期望数量和布置，这是因为各方面不限于任何特定的几何形状。附着图案875便于将RF线圈阵列附接到柔性基板的多个层。
图8B例示施加到附着图案875的RF线圈阵列855。在图8B所例示的示例性实施例中，RF线圈阵列855包括八个RF线圈，各RF线圈是使用被卷绕成包括多个匝的单个导体所形成的。具体地，在图8B所例示的实施例中，四个中央RF线圈各自通过将多股利兹线围绕相应线圈主轴(即，通过线圈的中心的法线向量)卷绕七次来设置，并且四个外围线圈各自通过将多股利兹线围绕相应线圈主轴卷绕八次来设置。然后，如例如结合图9和图10更详细地论述，导体的集合(一般表示为图8B中的导体856)可以连接到柔性RF设备的电子器件(例如，容纳在RF设备的基座内、设置在柔性RF线圈组件内等)，这些电子器件进而可以连接到低场MRI系统的电子器件(例如，控制器或控制台)。
图8C例示RF线圈阵列855可以施加到的柔性基板的层852a。层852a可以由任何合适的柔性材料(诸如聚氨酯泡沫片材或其他合适材料等)形成。层852a还包括孔或孔口862，其中来自各个线圈的导体856穿过该孔或孔口862以使得能够连接到柔性RF设备的电子器件。图8D例示施加到柔性基板的层852a的RF线圈阵列855。如图所示，阵列855中的各个RF线圈的线圈导体被聚集并穿过孔口862，使得这些线圈导体可用于如图8E所示连接到RF线圈设备电子器件。如图8D中进一步所示，在将RF线圈阵列855施加到附着图案之后，附着图案875的一些部分保持暴露。这些暴露部分便于在线圈阵列上附接另一层柔性材料(例如，参见图8E)。
图8D所例示的柔性RF线圈组件还包括电场传感器890，该电场传感器890被定位成耦接到患者的解剖结构以检测由患者引入的电磁辐射。在图8D所例示的实施例中，电场传感器890包括三个导体896a至896c，这三个导体896a至896c可以由用作阵列中的RF线圈的导体的相同多股线提供，或者可以由不同类型的导体提供，这是因为这些方面在该方面不受限制。导体896a至896c被定位成(例如，以电感或电容方式)耦接到患者的身体，并且在接合点895处连接。导体896a穿过孔口862以连接到RF线圈设备电子器件，使得可以将干扰信号(所检测到的由患者引入的电磁辐射)提供到MRI系统以减少由患者引入的噪声(例如，使得电场传感器890可以连接到如下的电路系统，该电路系统被配置为接收所检测到的电磁辐射并且抑制和/或补偿由柔性RF设备检测到的磁共振成像信号中的所检测到的电磁辐射)。电场传感器890例如可以类似于在2020年10月7日提交的标题为“System and Methodsfor Detecting Electromagnetic Interference in Patients During MagneticResonance Imaging”的美国申请号17/065,344(该申请通过引用而被全部并入本文)中所述的示例性电场传感器中的任一个。
图8E例示柔性基板的层852a的向外侧(其向内侧例示在图8C和图8D中)，其中来自各个RF线圈的导体856和电场传感器890的导体穿过了孔口862。在图8E所例示的实施例中，如以下结合图9和图10进一步详细论述的，各RF线圈导体的端部插入到被配置为连接到柔性RF设备的电子器件的各个连接器858a至858h中。电场传感器890的导体还可以设置有连接器(未示出)用以连接到RF线圈设备电子器件从而向MRI系统提供干扰信息，或者电场传感器导体可以(例如，经由焊接)直接连接到电子器件。在图8E中，层852a以线圈侧向下的方式放在第二层852b上以将RF线圈夹持在两个柔性基板层852a和852b之间。在图8D中可见的附着层875的暴露部分可以辅助将两个层附接在一起。柔性基板层852b可被成形为层852a以提供RF设备的柔性RF线圈阵列组件。应当理解，RF线圈阵列和柔性基板层可以使用任何合适的一个或多于一个技术来附接，这是因为这些方面不限于用于制造柔性RF线圈阵列组件的任何特定技术。
图8F至图8G例示根据一些实施例的柔性射频线圈设备的柔性基板的附加特征。图8F示出柔性基板352的外部。图8G示出柔性基板352的内部，该内部在柔性基板被定位成围绕患者解剖结构时面向患者解剖结构。
如图8F至图8G所示，柔性基板352可以包括一个或多于一个突片(tab)891。一个或多于一个突片891可以包括附着件(例如，钩环紧固件)，该附着件耦接到柔性基板352上的一个或多于一个第二点(例如，凹部892)，从而使得柔性基板能够环绕患者解剖结构缠绕和固定。例如，图8H至图8I例示根据一些实施例的处于闭合配置的柔性射频线圈设备350。如图8H至图8I所示，柔性基板352被折叠，并且突片891可以耦接到柔性基板352的第二点892。
在一些实施例中，柔性基板352可以包括一个或多于一个槽894。一个或多于一个槽894可以包括柔性基板352中的压痕，这些压痕通过使得柔性基板352能够更容易折叠来增加柔性基板352的柔性。
在一些实施例中，柔性基板352可以包括一个或多于一个脊893A至893B。一个或多于一个脊893A至893B可以是柔性基板352中的用于提供柔性基板352上的特定点的视觉和/或触觉指示器的部分。例如，在一些实施例中，一个或多于一个脊893A至893B可以被定位在柔性基板352的中点处，以即使当患者解剖结构由于被柔性基板352覆盖而不可见时，也帮助将患者的解剖结构定位在MRI装置的成像区域内。在一些实施例中，一个或多于一个脊893A至893B包括基板的凸起部分。然而，一个或多于一个脊可以采用任何合适的形式。
图9例示根据一些实施例的包括安装在刚性基座980上的柔性RF线圈阵列组件970的柔性RF设备850。柔性RF线圈阵列组件970例如可以与结合图8A至图8E(其中RF线圈的阵列设置在多个柔性基板层之间)所述的柔性RF线圈阵列类似。图9旨在例示柔性RF线圈阵列组件和基座之间的示例性关系。这样，未描绘RF线圈本身，但应当理解，柔性RF线圈阵列组件970可以包括本文所述的RF线圈阵列中的任一个。
基座980包括具有顶侧983a和底侧983b的平台部983，在该顶侧983a上安装或以其他方式固定有RF线圈设备电子器件(例如，电子器件985)，该底侧983b具有固定机构(例如，如以下结合图14A和图14B所述的可释放的固定机构)，该固定机构被配置为使用在以上论述的’896专利中所述的任一技术将基座980可释放地附接到被固定在MRI系统的成像区域内的构件(例如，图15B所例示的构件1569)。基座980还包括附接到平台部983的支撑部987，以提供对柔性RF线圈组件970和被定位在该柔性RF线圈组件970中的患者解剖结构的支撑，并提供用于RF设备950的内部电子器件985的保护壳体。示例性支撑部987包括：托架部987a，其中，正被成像的患者解剖结构在与RF线圈组件970一起放置时被搁置在该托架部987a上；以及肩部987b和987c，用于便于在成像期间将患者解剖结构保持在适当位置。在图9所例示的示例性实施例中，肩部987c低于肩部987b，以便于将患者解剖结构定位到设备950中，使得RF线圈阵列组件970可以围绕解剖结构固定。例如，与对于肩部987b相比，对于肩部987c而言，从基座的底部到形成肩部的顶部的脊的高度更小(例如，在图9所例示的示例性实施例中为h<H)。
如结合图8A至图8E所论述的，柔性RF线圈组件970的柔性基板的至少一层包括孔口(在图9中被示为孔口962a)，其中，RF线圈导体(和(一个或多于一个)电场传感器导体(当存在时))穿过该孔口以连接至RF设备的电子器件。支撑部987包括相应的孔口962b，使得线圈导体可以穿过而到达壳体内部以连接到该壳体中的电子器件985。电子器件985可以包括用于接收、处理和/或提供来自RF线圈和/或电场传感器组件的电信号的任何电子组件。例如，电子器件985可以包括被配置为接纳线圈连接器(例如，图8E所例示的RF线圈连接器858a至858h)的连接器、以及用以在将来自RF线圈和/或电场传感器的电信号递送到MRI系统的更多电子组件之前放大这些信号的一个或多于一个线性放大器。为了将RF线圈设备950电连接到MRI系统的电子器件，基座980例如可以包括连接器插口988，连接组件可以附接到该连接器插口988中，其中该连接器插口988使得导线或线缆束能够与MRI系统上的配合连接器插口连接以交换信号、提供电力和/或以其他方式将柔性RF设备950电连接到该设备被配置为进行操作的相应MRI系统(其是在以下论述的图13A和图13B中例示的示例)。
图10例示根据一些实施例的示意性例示示例性柔性RF线圈设备和该设备被配置为进行操作的MRI系统的电连接和电组件的框图。在图10所示的示例性实施例中，柔性RF设备1050包括：柔性RF线圈阵列组件1070，其具有根据本文所述的技术中的任一个来配置和布置的多个RF线圈(例如，线圈1至8)以及用于检测由患者引入的电磁干扰的电场传感器1090。RF设备1050还包括基座1080，该基座1080被配置为支撑柔性RF线圈阵列组件1070并且容纳电子器件，这些电子组件包括被配置为对线圈阵列所检测到的MR信号和电场传感器1090所接收到的干扰信号进行放大的多个放大器(例如，LNA1至LNA 3)以及为了处理所接收到的信号以及/或者向所附接的MRI系统提供信号和/或从所附接的MRI系统提供信号而设置的任何其他电子器件。为此，基座1080还包括插头1088，其中RF线圈设备1050经由插头插口1008电连接到MRI系统1000。经由该连接所接收到的信号可以被提供到MRI系统的电子器件1004(包括一个或多于一个模数转换器)，并被提供到控制台1006以供处理，从而生成目标患者解剖结构的一个或多于一个MRI图像。
图11A和图11B例示根据一些实施例的柔性RF线圈组件的一部分。特别地，图11A例示施加到柔性基板层1152a的RF线圈阵列1155，该RF线圈阵列1155包括多个中央RF线圈(例如，中央RF线圈1155a、1155b、1155c和1155f)以及多个外围RF线圈(例如，近端RF线圈1155d和1155g以及远端RF线圈1155e和1155h)。RF线圈阵列1155可以使用本文所述的技术中的任一个来设计和构造。在图11A所例示的示例性实施例中，柔性基板层1152a包括椭圆形孔口1162，该椭圆形孔口1162使得RF线圈导体能够穿过柔性基板，使得导体可用于柔性RF线圈组件的外部。图11B例示经由附着图案1175施加到柔性基板层1152a的RF线圈阵列1155，其中柔性基板层1152a施加在RF线圈阵列1155上以形成柔性RF线圈组件，该柔性RF线圈组件可以通过使RF线圈导体穿过孔口1162和基座中的配合孔口(例如，图9所例示的圆形孔口、图13A所例示的椭圆形孔口等)以连接到基座内所容纳的电子器件来电耦接到基座。
如结合图9、图11A和图11B所论述的，柔性RF线圈阵列的基板以及基座中的配合孔口使得RF线圈阵列的导体能够连接到RF线圈设备的电子器件。图12A和图12B例示被配置用于插入到相应孔口中并且RF线圈和电场传感器导体可以穿过的接口组件。特别地，接口组件1200包括：插入件1230，其被配置用于柔性RF线圈阵列组件的基板中的孔口；以及收容部1240，其被配置用于基座(例如，基座壳体)中的相应孔口并被适配为容纳插入件1230。
插入件1230包括：边缘1232，其被设计尺寸以防止边缘穿过柔性RF线圈组件的孔口；本体1234，其被设计尺寸以使得本体能够穿过孔口；以及插入孔口1235，其穿过边缘1232和本体1234这两者以使得导体能够穿过柔性RF线圈组件(例如，图9所例示的柔性RF线圈组件970)的孔口。作为示例，在将柔性基板的底部和顶层附接在一起之前，可以将插入件1230插入到柔性RF线圈阵列组件中的基板孔口中。边缘1232防止插入件完全穿过孔口，使得当基板的层被附接时，边缘1232被定位在柔性RF线圈组件的内部，并且本体1234被定位在柔性RF线圈阵列组件的外部。此外，在将基板的层附接在一起之前，使RF线圈和电场导体穿过插入孔口1235，使得导体可用于柔性RF线圈阵列组件(例如，图9所例示的柔性RF线圈阵列组件970)的外部。除了便于插入件1230的正确放置之外，边缘1232还可以提供防止湿气进入柔性RF线圈组件(例如，在柔性基板的层之间)的保护措施。
类似地，收容部1240包括：唇部1242，其被设计尺寸以防止唇部穿过基座中的孔口；本体1244，其被设计尺寸以使得本体能够穿过基座孔口，并被配置为容纳插入件1230的本体1234；以及收容部孔口1245，其穿过唇部1242和本体1244这两者并与孔口1235对准，使得穿过孔口1235的导体也可以穿过孔口1235而到达基座的内部空间，以与RF线圈设备的电子器件连接。插入件1230和收容部1240还可以包括使得插入件和收容部能够紧固在一起的配合部1236(例如，1236a和1236b)和1246(例如，1246a和1246b)。例如，配合部1236a/1236b和1246a/1246b可以分别包括螺钉孔1237a/1237b和1247a/1247b，这些螺钉孔在插入件被定位在收容部中时对准，使得接口组件1200可被拧接在一起。因而，接口组件1200提供了供RF线圈和/或电场传感器导体从柔性线圈组件的内部穿过基座的壳体以到达内部电子组件用的通路。
图13A例示可以共享图9所例示的柔性RF设备950的一个或多于一个方面的柔性RF设备1350。在图13A所例示的示例性实施例中，穿过柔性RF线圈组件1370以及基座1380的壳体1387的配合孔口在形状上为椭圆形，以形成从柔性RF线圈组件1370的内部到壳体1387的内部的椭圆形通路1362，使得RF线圈导体和(一个或多于一个)电场传感器导体(在存在时)能够连接到基座内所容纳的电子器件。图13A还例示接口组件1300，该接口组件1300可以与图12A和图12B所例示的接口组件1200相同或类似，被定位在柔性RF线圈组件1370和壳体1387的配合孔口内，以提供用以便于将柔性RF线圈组件电耦接到基座内所容纳的电子器件的接口。
如结合图9和图10(例如，分别参见连接器插口988和线圈插头1088)所论述的，插口或插头可以设置在基座壳体中，以便于将柔性RF设备电耦接到低场MRI装置。示例性柔性RF设备1350包括连接组件1389，该连接组件1389耦接到插口1388，该连接组件1389包括被配置为连接到MRI装置的插头插口(例如，图10所例示的插头插口1008)的柔性连接器1389a和插头1389b。这样，柔性RF设备1350可以电耦接到该设备被配置为进行操作的MRI装置。图13B例示根据一些实施例的在被围绕由基座支撑的患者解剖结构缠绕之后的示例性柔性RF设备1350。
如以上所论述的，柔性RF设备的基座可以包括设置有可释放机构的底侧(例如，参见图9中的底侧983b和图11A中的底侧1183)，该可释放机构使得柔性RF设备(例如，图9以及图11A和图11B中分别例示的柔性RF设备950或1150)能够机械耦接到MRI系统。图14A和图14B例示根据一些实施例的示例性可释放机构，该示例性可释放机构可以设置在基座的底侧上以便于将柔性RF设备固定在MRI系统的成像区域内从而定位患者以供成像。特别地，图14A例示基座1483b的下侧(例如，其可以与图9和图11A所例示的基座980/1180的下侧983b/1183相对应)，该下侧配备有可释放的固定机构1435，该可释放的固定机构1435被配置为与附接到MRI系统的构件1429接合并抓持该构件1429。为了例示可释放机构的功能，构件1429被示为未附接，但应当理解，面1429’在某位置处附接到MRI系统，使得在可释放机构1435被固定到构件1429时，柔性RF线圈组件被定位在MRI系统的成像区域内(参见图15A中的附接到MRI系统1500的构件1529)。如以下更详细地论述，构件1429可以包括较小直径部1429a和较大直径部1429b，其被配置为与可释放的固定机构1435配合以将RF设备的基座固定到MRI系统。
如图14A所示，可释放的固定机构1435包括：收容部，其被设计尺寸以容纳构件1429；以及保持部1437，其被配置为一旦构件已被定位在收容部内，则抵抗配合构件1429的移动。示例性保持部1437包括两个臂部1437a和1437b，这两个臂部1437a和1437b形成收容部的一部分，并且被配置为在构件1429被定位在收容部内时抓持该构件1429。根据一些实施例，臂部1437a和1437b分别包括突起1433a和1433b，该突起1433a和1433b被配置为在构件1429已插入可释放的固定机构1435的收容部之后抵抗该构件1429的移动。突起1433a和1433b包括相应的向外侧1433a’和1433b’以及相应的向内侧1433a”和1433b”，这些向外侧和向内侧被设计尺寸以便于与构件1429接合，从而将基座固定到MRI系统。根据一些实施例，突起1433a和1433b的向外侧的角度和突起的向内侧的角度被配置成使得：与使得构件1429能够退出固定机构1435的收容部相比，使得构件1429能够进入该收容部需要更少的力。例如，可以选择向外侧和向内侧的相对角度，使得需要向外侧上的相对小的力来将臂部1437a和1437b分开以使得构件1429能够进入可释放的固定构件1435的收容部，并且需要向内侧上的较大的力来将臂部1437a和1437b分开以使得构件1429能够从固定机构1435的收容部释放。应当理解，突起1433a和1433b可以以任何方式设计尺寸，以实现使构件1429与固定机构1435接合和脱离所需的期望力，这是因为这些方面在该方面不受限制。因而，柔性RF设备的基座可以通过在适当方向上施加力而被固定到构件1429和从构件1429释放。也就是说，固定机构1435是可释放的，这是因为在臂部1437a和1437b抓持构件1429之后，可以通过在基座上提供足够的力来释放该抓持，使得构件1429将臂部1437a和1437b分开并释放构件。
如以上所论述的，图14A中的视图是柔性RF设备的基座的下侧1483b以及构件1429，使得面1429’是可见的。然而，该面在某位置处附接到MRI系统，使得当可释放机构1435与构件接合时，柔性RF设备和该柔性RF设备中的患者的目标解剖结构被定位在MRI系统的成像区域内。图14B例示与MRI系统的构件1429接合的可释放的固定机构1435的俯视图。如图所示，臂部1437a和1437b装配在较大直径部1429b下方，并且突起1433a和1433b抓持较小直径部1429a。以这种方式，较大直径部1429b防止基座1480从构件1429抬起。也就是说，较大直径部1429b限制基座1480在由箭头1405a所示的方向上的移动。另外，臂1437a和1437b限制基座1480在由箭头1405b和1405c所示的方向上的移动(固定机构1435限制构件1429在构件1429的顶面1429”的平面中的移动)。尽管固定机构1435中的对基座1480的移动的阻力可以通过如上所论述对基座施加足够的力来克服，但在不存在这种力的情况下，基座1480的平移移动通常在所有方向上都被阻止。然而，可释放的固定机构1435可被配置为使得射频头盔能够围绕构件1429(例如，围绕沿着箭头1405a的轴)转动。通过允许基座1480具有该自由度，柔性RF线圈设备可以根据需要围绕MRI系统的中心定向，从而提供与患者可被插入MRI系统中的方向有关的灵活性。
图15A和图15B例示根据一些实施例的包括柔性RF线圈设备和该RF线圈设备被配置为进行操作的低场MRI系统的系统。特别地，图15中的示例性系统包括柔性RF线圈设备1550，该柔性RF线圈设备1550被适配用于对患者的腿部成像，以例如获得患者的膝部的一个或多于一个图像。RF线圈设备1550包括柔性RF线圈阵列组件1570，该柔性RF线圈阵列组件1570通过提供被定位在柔性基板的层1552a和1552b之间的RF线圈的阵列1555而形成，耦接到基座1580，该基座1580包括供设备的电子器件用的壳体1587以及平台1583，在该平台1583的下侧设置有如结合图14A和图14B所论述的可释放机构(图15中不可见)，以使得RF线圈设备1550能够机械地耦接到MRI系统1500的构件1529。特别地，基座1580的可释放机构可以与构件1529接合，使得如图15B所示，(例如，使用图15A所例示的卡扣或搭扣紧固件1517a至1517c或者图15B所例示的钩环紧固件1517a’至1517c’)缠绕和紧固柔性RF线圈阵列组件1570所环绕的患者解剖结构将被定位在MRI系统1500的B0磁体1510a和1510b之间的成像区域内。如图15A和图15B所示，在柔性基板围绕患者解剖结构缠绕时，示例性RF设备1550的柔性RF线圈阵列组件1570将射频线圈环绕整个圆周定位(例如，线圈的阵列一起覆盖了目标患者解剖结构的整个圆周或基本上整个圆周，这是因为从柔性基板的近侧向远侧的任何线都将穿过阵列中的至少一个RF线圈的内部)。
图16例示结合本文所述的示例性低场MRI系统使用示例性柔性RF线圈设备所获取到的患者的膝部的一系列MR图像。因而，本文所述的示例性技术和设备可以用于获得患者解剖结构的诊断MR图像。
因而，在描述了本公开中所阐述的技术的若干方面和实施例之后，应当理解，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这样的改变、修改和改进意在处于本文所述的技术的精神和范围内。例如，本领域普通技术人员将容易设想出用于进行功能以及/或者获得结果和/或本文所述的一个或多于一个优点的各种其他方式和/或结构，并且这样的变型和/或修改各自被视为在本文所述的实施例的范围内。本领域技术人员将认识到或能够仅使用常规实验来确定本文所述的具体实施例的许多等效物。因此，应当理解，前述实施例仅以示例的方式呈现，并且在所附权利要求书及其等效物的范围内，除具体描述外，本发明的实施例可以以其他方式实施。另外，如果本文所述的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法并非相互不一致，则两个或多于两个这样的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法的任何组合包括在本公开的范围内。
上述实施例可以以多个方式中的任何方式实现。本公开的涉及处理或方法的性能的一个或多于一个方面和实施例可以利用装置(例如，计算机、处理器或其他装置(诸如MR装置的控制器或控制台等))可执行的程序指令来进行处理或方法，或者控制该处理或方法的性能。在这方面，各种发明概念可被体现为用一个或多于一个程序编码的计算机可读存储介质(或多个计算机可读存储介质)(例如，计算机存储器、一个或多于一个软盘、紧凑盘、光盘、磁带、闪速存储器、现场可编程门阵列或其他半导体装置中的电路配置、或其他有形计算机存储介质)，该一个或多于一个程序在一个或多于一个计算机或其他处理器上执行时，进行用于实现上述各种实施例中的一个或多于一个实施例的方法。一个或多于一个计算机可读介质可以是可运输的，使得存储在该一个或多于一个计算机可读介质上的一个或多于一个程序可以被加载到一个或多于一个不同计算机或其他处理器上，以实现上述方面中的各种方面。在一些实施例中，计算机可读介质可以是非暂态介质。
本文所使用的术语“程序”或“软件”在一般意义上是指任何类型的计算机代码或计算机可执行指令集，其可以被采用以对计算机或其他处理器进行编程，从而实现如上所述的各种方面。另外，应当理解，根据一方面，在执行时进行本公开的方法的一个或多于一个计算机程序，无需驻留在单个计算机或处理器上，而是可以以模块化的方式分布在多个不同的计算机或处理器之间，以实现本公开的各种方面。
计算机可执行指令可以采用多个形式，诸如由一个或多于一个计算机或者其他装置执行的程序模块等。一般地，程序模块包括用于进行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。通常，程序模块的功能可以根据期望在各种实施例中进行组合或分布。
另外，数据结构可以以任何合适的形式存储在计算机可读介质中。为了简化例示，数据结构可能被示出为具有通过数据结构中的位置而相关的字段。同样，这种关系可以通过向字段分配具有计算机可读介质中的用于输送字段之间的关系的位置的存储部来实现。然而，可以使用任何合适的机制来建立数据结构的字段中的信息之间的关系，这些机制包括通过使用用于建立数据元素之间的关系的指针、标签或其他机制。
本发明的上述实施例可以以多个方式中的任意方式来实现。例如，这些实施例可以使用硬件、软件或其组合来实现。当在软件中实现时，软件代码可以在任何合适的处理器或处理器的集合上执行，无论是设置在单个计算机中还是分布在多个计算机之间。应当理解，进行上述功能的任何组件或组件的集合一般可以被认为是用于控制以上论述的功能的控制器。控制器可以以多个方式(诸如利用专用硬件、或者利用使用微代码或软件进行编程以进行上述功能的通用硬件(例如，一个或多于一个处理器)等)来实现，并且可以在控制器与系统的多个组件相对应时以组合的方式来实现。
此外，应当理解，作为非限制性示例，计算机可以以诸如机架型计算机、台式计算机、膝上型计算机或平板计算机等的多个形式中的任何形式体现。另外，计算机可以嵌入在装置中，该装置一般不被视为计算机，而是具有适当的处理能力，该装置包括个人数字助理(PDA)、智能电话或任何其他合适的便携式或固定的电子装置。
另外，计算机可以具有一个或多于一个输入和输出装置。这些装置可以用于呈现用户接口等等。可以用于提供用户接口的输出装置的示例包括：用于输出的可视呈现的打印机或显示屏、以及用于输出的可听呈现的扬声器或其他声音生成装置。可以用于用户接口的输入装置的示例包括：键盘和诸如鼠标、触摸板和数字化平板等的指点装置。作为另一示例，计算机可以通过语音识别或以其他可听格式来接收输入信息。
这样的计算机可以通过任何合适形式的一个或多于一个网络(包括局域网或广域网，诸如企业网和智能网(IN)或因特网等)互连。这样的网络可以基于任何合适的技术，并且可以根据任何合适的协议来操作，并且可以包括无线网络、有线网络或光纤网络。
另外，如所描述的，一些方面可被体现为一个或多于一个方法。作为方法的一部分而进行的动作可以以任何合适的方式进行排序。因此，即使在例示性实施例中被示为顺序动作，也可以构造以与所例示不同的顺序进行动作的实施例，这可以包括同时进行一些动作。
如本文所定义和使用的所有定义应被理解为对字典定义、通过引用并入的文献中的定义和/或所定义的术语的普通含义进行控制。
除非明确相反指示，否则如在说明书和权利要求书中本文所使用的不定冠词“a”和“an”应被理解为意味着“至少一个”。
如说明书和权利要求书中本文所使用的，短语“和/或”应被理解为意味着这样结合的元素(即，在一些情况下结合呈现并在其他情况下分离呈现的元素)中的“任一者或这两者”。利用“和/或”列出的多个元素应当以相同的方式解释，即，这样结合的元素中的“一个或多于一个”。除了由“和/或”从句具体标识的元素外，可以可选地存在其他元素，无论与这些具体标识的元素相关还是不相关。因而，作为非限制性示例，对“A和/或B”的引用在与诸如“包括”等的开放式语言结合使用时，在一个实施例中，可以仅指代A(可选地包括除了B以外的元素)；在另一实施例中，可以仅指代B(可选地包括除了A以外的元素)；在又一实施例中，可以指代A和B这两者(可选地包括其他元素)；等等。
如在说明书和权利要求书中本文所使用的，短语“至少一个”在引用一个或多于一个元素的列表时，应被理解为意味着从元素列表的元素中的任意一个或多于一个元素中选择的至少一个元素，但没有必要一定包括该元素列表内具体列出的各个和每个元素中的至少一个元素，并且不排除该元素列表中的元素的任何组合。该定义还允许，可以可选地存在除了短语“至少一个”所指代的元素列表内具体标识的元素之外的元素，无论与具体标识的这些元素是相关还是不相关。因而，作为非限制性示例，“A和B中的至少一个”(或等效地“A或B中的至少一个”、或等效地“A和/或B中的至少一个”)在一个实施例中可以是指可选地包括多于一个的至少一个A，而不存在B(并且可选地包括除了B以外的元素)；在另一实施例中，可以是指可选地包括多于一个的至少一个B，而不存在A (并且可选地包括除了A以外的元素)；在又一实施例中，可以是指可选地包括多于一个的至少一个A以及可选地包括多于一个的至少一个B(并且可选地包括其他元素)；等等。
此外，本文使用的措辞和术语是为了说明的目的，而不应被视为限制。本文中“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”及其变形的使用旨在涵盖此后列出的项及其等效物以及附加项。
在权利要求中以及在上面的说明书中，诸如“包含”、“包括”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”和“构成”等的所有过渡性短语应被理解为是开放式的，即意味着包括但不限于。只有过渡性短语“由…组成”和“大致由…组成”应分别为封闭或半封闭的过渡性短语。

Claims (20)

1.一种射频设备，其被配置为检测在患者的解剖结构被定位在低场磁共振成像系统内时从所述患者的解剖结构发射的磁共振信号，所述射频设备包括：
柔性基板，其能够被定位成围绕所述患者的解剖结构；以及
多个射频线圈，其耦接到所述柔性基板，所述多个射频线圈中的各射频线圈形成多个匝。
2.根据权利要求1所述的射频设备，其中，所述多个射频线圈中的各射频线圈包括导体，各导体以多个匝布置。
3.根据权利要求2所述的射频设备，其中，所述多个射频线圈中的各射频线圈的导体所包括的匝在三个匝和十五个匝之间。
4.根据权利要求2所述的射频设备，其中，各导体所具有的长度在100和1000cm之间。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的射频设备，其中，所述多个射频线圈包括多个近端线圈和多个远端线圈，并且所述多个近端线圈中的各近端线圈大于所述多个远端线圈中的各远端线圈。
6.根据权利要求5所述的射频设备，其中，所述多个射频线圈还包括定位在所述多个近端线圈和所述多个远端线圈之间的多个中央线圈。
7.根据权利要求6所述的射频设备，其中，所述多个中央线圈中的各中央线圈大于所述多个近端线圈中的各近端线圈和所述多个远端线圈中的各远端线圈。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的射频设备，还包括至少一个紧固件，所述至少一个紧固件被配置为在所述柔性基板被定位成围绕所述患者的解剖结构定位之后，将所述柔性基板保持在适当位置。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的射频设备，其中，所述柔性基板包括多个层，所述多个层包括第一层和第二层，以及其中，所述多个射频线圈在所述柔性基板的所述第一层和所述第二层之间耦接到所述柔性基板。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的射频设备，其中，所述患者的解剖结构包括膝部。
11.一种磁共振成像系统即MRI系统，其被配置为对被定位在所述MRI系统内的患者进行成像，所述MRI系统包括：
B0磁体，用于产生沿着垂直轴定向的主磁场B0；以及
射频设备，其被配置为检测在患者的解剖结构被定位在所述MRI系统内时从所述患者的解剖结构发射的磁共振信号，所述射频设备包括：
柔性基板，其能够被定位成围绕所述患者的解剖结构；以及
多个射频线圈，其耦接到所述柔性基板，所述多个射频线圈中的各射频线圈包括形成多个匝的导体，并且被定向成使得在所述柔性基板被定位成围绕所述患者的解剖结构并且被放置在所述主磁场B0内时，所述多个射频线圈被配置为检测在垂直定向的主磁场B0内产生的MR信号。
12.根据权利要求11所述的MRI系统，其中，所述MRI系统以在0.2T和0.01T之间的B0场强操作，以及其中，所述多个射频线圈中的各射频线圈包括具有100和1000cm之间的长度的导体。
13.根据权利要求11或12所述的MRI系统，还包括基座，所述基座耦接到所述柔性基板，并且被配置为支撑所述患者的解剖结构。
14.根据权利要求13所述的MRI系统，其中，所述基座包括可释放的固定机构，所述可释放的固定机构被配置为在某位置处将所述基座机械地耦接到与所述MRI系统附接的构件，使得所述可释放的固定机构耦接到所述构件，所述射频设备基本上在所述MRI系统的成像区域内。
15.根据权利要求13所述的MRI系统，其中，所述基座容纳有被配置为接收来自所述多个射频线圈的信号的电子器件。
16.根据权利要求13所述的MRI系统，其中，所述基座包括谷部，所述谷部被配置为容纳正被成像的解剖结构，所述谷部由所述基座各侧的一对肩部形成。
17.根据权利要求13所述的MRI系统，其中，所述基座是刚性的。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的MRI系统，其中，所述柔性基板包括第一孔口，所述多个射频线圈中的各射频线圈穿过所述第一孔口。
19.根据权利要求18所述的MRI系统，还包括基座，所述基座耦接到所述柔性基板，并且被配置为支撑所述患者的解剖结构并容纳所述多个射频线圈所用的电子器件，其中所述基座包括第二孔口，所述多个射频线圈中的各射频线圈穿过所述第二孔口以将所述多个射频线圈连接到所述基座所容纳的电子器件。
20.一种磁共振成像系统即MRI系统，其被配置为对被定位在所述MRI系统内的患者进行成像，所述MRI系统包括：
B0磁体，用于产生主磁场B0；
第一射频设备，其包括至少一个射频发射线圈；以及
第二射频设备，其被配置为检测在患者的解剖结构被定位在所述MRI系统内时从所述患者的解剖结构发射的磁共振信号，所述第二射频设备包括：
柔性基板，其能够被定位成围绕所述患者的解剖结构；以及
多个射频线圈，其耦接到所述柔性基板，所述多个射频线圈中的各射频线圈包括形成多个匝的导体，并且被定向成检测在所述主磁场B0内产生的MR信号。
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