CN117501143A

CN117501143A - 包括具有多个磁共振接收线圈的柔性阵列的磁共振线圈装置

Info

Publication number: CN117501143A
Application number: CN202280034972.5A
Authority: CN
Inventors: I·施马勒; C·G·洛斯勒; O·利普斯; P·韦尔尼科尔; P·C·马祖尔凯维特兹; C·芬德科里; J·肖尔茨
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2021-05-14
Filing date: 2022-05-07
Publication date: 2024-02-02
Also published as: EP4337971A1; JP2024518049A; EP4089430A1; WO2022238275A1

Abstract

本发明涉及一种磁共振线圈装置，其包括具有多个磁共振接收线圈(440)的柔性阵列(100)。根据本发明，提供了一种用于磁共振系统的磁共振线圈装置，其包括具有被配置成用于接收磁共振射频信号的多个磁共振接收线圈(400)的阵列(100)，以及两个外层(200，201)，其中磁共振接收线圈(400)被以下述方式布置在外层(200，201)之间：磁共振接收线圈(400)中的至少一部分各自与至少一个另外的相邻磁共振接收线圈(400)部分重叠，使得在两个相应的相邻磁共振接收线圈(400)之间形成相应的重叠区域，在这些重叠区域中的至少一部分内分别布置有至少一个间隔物(300)，且外层中的至少一个是柔性的。这样，提供了一种用于磁共振系统的具有由多个磁共振接收线圈(400)组成的阵列(100)的通用型磁共振线圈装置，其可容易地适应人体不同部位的形状。

Description

包括具有多个磁共振接收线圈的柔性阵列的磁共振线圈装置

技术领域

本发明涉及磁共振成像(MRI)系统领域，尤其涉及一种用于磁共振系统的磁共振线圈装置，其包括具有被配置成用于接收磁共振射频信号的多个磁共振接收线圈的阵列。

背景技术

磁共振成像是一种基于核磁共振原理(即具有非零自旋的原子核具有磁矩)的成像技术。在医学MRI中，具有非零自旋的原子核通常是氢原子核，其存在于人体或动物体内。形成B1-激发场的射频(RF)波在外部磁场中射向原子核，导致质子激发和随后的质子弛豫过程。质子的弛豫导致原子核发出RF信号，这些RF信号可被检测和处理以形成图像。

典型的MRI系统一般包括：磁体(例如超导电磁体)，其产生强大的静态磁场；梯度线圈，其在静态磁场中产生线性变化；RF发射线圈，其产生B1-激发场；以及RF接收线圈，其检测由弛豫的原子核发射的磁共振RF信号。

通常，在MRI系统中使用多个RF接收线圈，从而形成接收线圈阵列。这些RF接收线圈(也被称为“表面线圈”)通常包括多个接收回圈(loop)，这些回圈被布置成阵列。这些阵列的典型空间取向为笛卡尔(Cartesian)取向或六边形取向。常规的RF接收线圈和RF接收线圈阵列往往笨重和/或刚硬，而且相对于线圈阵列中的其他RF接收线圈以及相对于成像受试者而言，被配置成保持在固定位置处。笨重和缺乏柔性常常阻碍RF接收线圈与成像受试者的预期解剖结构实现最有效的耦合，而且往往会使成像过程对成像受试者来说是不舒适的。因此，针对许多不同的成像情形存在许多不同的线圈：用于单个身体部位的脚部线圈、踝部线圈、膝部线圈、肩部线圈等，或用于躯干的心脏线圈或前部线圈。

US2008/238424A1公开了一种柔性RF线圈阵列，该阵列基于PCB线圈回圈，这些回圈通过柔性铰链联接。根据该文献，射频线圈阵列包括被配置成激发或接收磁共振信号的多个导电的RF回圈，以及与多个导电的RF回圈相对应的多个电子模块。电子模块被聚集在紧凑的电子区域内。每个RF线圈与相对应的电子模块操作性地连接。每个电子模块至少包括前置放大器。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于磁共振系统的具有由多个磁共振接收线圈形成的阵列的通用型磁共振线圈装置，其可容易地适应人体不同部位的形状。

根据本发明，通过权利要求1的主题实现了这一目的。在从属权利要求中描述了本发明的优选实施例。

因此，根据本发明，提供了一种用于磁共振系统的磁共振线圈装置，其包括：具有被配置成用于接收磁共振射频信号的多个磁共振接收线圈的阵列，以及两个外层，其中磁共振接收线圈被以下述方式布置在外层之间：磁共振接收线圈中的至少一部分各自与至少一个另外的相邻磁共振接收线圈部分重叠，使得在两个相应的相邻磁共振接收线圈之间形成相应的重叠区域，其中在这些重叠区域中的至少一部分内分别布置有至少一个间隔物，且外层中的至少一个是柔性的。

这样，可能的情况是被两个外层夹住的磁共振接收线圈可以在外层之间松散地滑动和移动。它们相对于彼此的各自位置以及其与一个或多个相邻磁共振接收线圈的重叠，都可以通过间隔物来确保。这允许磁共振线圈装置在两个方向上弯曲，而其部件仍然保持在适当位置，并保持相应的磁共振接收线圈相对于彼此的重叠。这样，不仅可以围绕圆柱体或躯干弯曲(即在一个方向上弯曲)，而且还可以围绕比如头部、肩部或膝部之类的在两个维度上凸出的结构弯曲。根据本发明的一个优选实施例，不是仅一部分磁共振接收线圈，而是所有的磁共振接收线圈都各自与至少一个另外的相邻磁共振接收线圈部分重叠，使得在两个相应的相邻磁共振接收线圈之间形成相应的重叠区域，其中在所有这些重叠区域内分别布置有至少一个间隔物。

一般来说，间隔物的表面可以采用不同的方式来设计，但根据本发明的一个优选实施例，对于间隔物中的至少一部分，间隔物的面向外层的内侧的表面是平坦表面。优选地，对于所有间隔物，间隔物的面向外层的内侧的表面都是平坦表面。此外，优选的是，在朝向间隔物的平坦表面的俯视图中，间隔物的形状为杏仁形状，相应的磁共振接收线圈的形状为圆形形状。这里，术语“杏仁形状”被理解为通过在线的端部彼此连接的两条弯曲的线(优选是圆的节段)实现的形状。这可以形成椭圆形状或双圆光轮(vesica piscis)形状。间隔物和线圈的其他形状组合也是可能的，如正方形、六边形或八边形形状。

此外，根据本发明的一个优选实施例，在垂直于平坦表面的横截面视图中，间隔物中的至少一部分具有矩形形状。优选地，在垂直于平坦表面的横截面视图中，所有间隔物都具有矩形形状。根据本发明的另一个优选实施例，在垂直于平坦表面的横截面视图中，间隔物中的至少一部分具有在侧表面上有凹槽的矩形形状，这些侧表面使面向外层的内侧的平坦表面相互连接。优选地，这适用于所有的间隔物。这样，各个磁共振接收线圈的回圈可以滑入这些凹槽中，从而可以容易地将它们保持在其预定位置处。

根据本发明的另一优选实施例，间隔物中的至少一部分被固定地附接到外层的内侧上。优选地，这适用于所有的间隔物。间隔物可以通过不同的方式固定到外层的内侧上。优选地，间隔物被胶粘到外层的内侧上。

一般来说，虽然本发明允许将磁共振接收线圈固定在外层之间的夹层结构内，但根据本发明的一个优选实施例，磁共振接收线圈中的与至少一个另外的相邻磁共振接收线圈部分重叠并包括位于相应的重叠区域内的间隔物的至少一部分既不固定到另外的间隔物上，也不固定到外层中的任一个上。因此，根据本发明的优选实施例，磁共振接收线圈的回圈被非常松散地布置在外层之间，例如，在线圈阵列内的空隙中。回圈的运动仅受到位于外层的内侧之间的间隔物的限制。这样为磁共振线圈装置提供了很高的柔性。在这方面，优选地，与至少一个另外的相邻磁共振接收线圈部分重叠并包括位于相应的重叠区域内的间隔物的所有的磁共振接收线圈都既不固定到另外的间隔物上，也不固定到外层中的任一个上。

一般来说，间隔物可以使用不同类型的材料。根据本发明的一个优选实施例，间隔物中的至少一部分至少部分地由柔性材料制成。优选地，间隔物中的至少一部分至少部分地由柔性泡沫材料制成。更优选地，所有间隔物都由柔性泡沫材料制成。

根据本发明的一个优选实施例，间隔物中的至少一部分包括两部分，这两部分相互分隔或通过铰链(优选地，通过薄膜铰链)相互连接。这样提供了附加的柔性。优选地，所有间隔物都包括两部分，这两部分相互分隔或通过铰链相互连接。

此外，根据本发明的一个优选实施例，间隔物中的至少一部分包括刚性隔室，在刚性隔室中布置有至少一个电气装置。在这方面，根据本发明的一个优选实施例，该电气装置是用于放大由磁共振接收线圈接收到的磁共振射频信号的低噪声放大器(LNA)。优选地，LNA通过微型同轴电缆连接到磁共振线圈装置的馈电点。

根据本发明的一个优选实施例，柔性的外层能够相对于凸出表面可逆地变形。这样，由于外层没有使用面积保持材料，因此可以在两个方向上弯曲。在这方面，优选地，柔性的外层是由织物片材制成的。这种织物片材可以由不同类型的织物制成，例如有纺或无纺绒布。根据本发明的一个优选实施例，柔性的外层沿其延伸方向不表现出柔性。在外层由织物材料制成的情况下，这意味着根据本发明的该优选实施例，不使用任何有弹性的材料。虽然根据本发明，外层可以是完全封闭的，但根据本发明的一个优选实施例，外层中的至少一个(优选地，两者)包括通气孔。这样允许空气流通，因此允许对被施加了磁共振线圈装置的患者身体部位进行一定的冷却。优选地，磁共振接收线圈中的至少一部分(更优选地，所有)相对于彼此被以笛卡尔或六边形空间取向布置。

如上所述，由于磁共振接收线圈中的至少一部分被布置在间隔物之间的空隙中且外层中的至少一个是柔性的，因此实现了阵列的柔性。在这方面，优选的是，两个外层都是柔性的。此外，以这种方式，虽然磁共振接收线圈可以移动(这提供了柔性)，但由于间隔物，它们被保持在其预定位置处。虽然当所有磁共振接收线圈都以这种方式布置在两个外层之间时实现了最高的柔性，但只需将磁共振接收线圈中的一部分或位于该阵列的一定区域内的磁共振接收线圈以这种方式布置就可能足够了。因此，本领域普通技术人员能够基于其专业知识来决定应当以这种方式布置多少或哪些磁共振接收线圈来实现用于不同应用的预期柔性。

附图说明

参照下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得明显并得到阐明。然而，这样的实施例不必表示本发明的全部范围，因此，参照权利要求和本文来解释本发明的范围。

在附图中：

图1A示意性地绘示出具有相对于彼此呈笛卡尔取向的多个磁共振接收线圈的阵列；

图1B示意性地绘示出具有相对于彼此呈六边形取向的多个磁共振接收线圈的阵列；

图2示意性地绘示出根据本发明的一个优选实施例的彼此重叠的两个相邻磁共振接收线圈；

图3示意性地绘示出根据本发明的一个优选实施例的具有多个磁共振接收线圈的阵列的一部分的剖视图；

图4示意性地绘示出根据本发明的另一优选实施例的具有多个磁共振接收线圈的阵列的一部分的剖视图；

图5示意性地绘示出根据本发明的一个优选实施例的具有用于电气装置的刚性隔室的间隔物的透视图；

图6示意性地绘示出根据本发明的一个优选实施例的彼此重叠且包括用于电气装置的刚性隔室的两个相邻磁共振接收线圈；

图7A示意性地绘示出根据本发明的另一优选实施例的在插入电气装置之前的具有用于电气装置的刚性隔室的间隔物；

图7B示意性地绘示出根据本发明的另一优选实施例的在插入电气装置之后的具有用于电气装置的刚性隔室的间隔物；

图7C示意性地绘示出根据本发明的另一优选实施例的在用盖子封闭隔室之后的具有用于电气装置的刚性隔室的间隔物；以及

图8示意性地绘示出根据本发明的另一优选实施例的在附接上部外层之前的具有布置在下部外层上的多个磁共振接收线圈的阵列。

具体实施方式

本发明允许被配置成用于接收磁共振射频信号的磁共振接收线圈400的不同的相对布置结构。在这方面，图1A示意性地绘示出具有相对于彼此呈笛卡尔取向的多个磁共振接收线圈400的阵列100，而图1B示意性地绘示出具有相对于彼此呈六边形取向的多个磁共振接收线圈400的阵列100。为清楚起见，在图1A和图1B中，并非所有的磁共振接收线圈400都用附图标记来标识。在这两种情况下，除了最外部的磁共振接收线圈400之外，所有的磁共振接收线圈400都与四个相邻的磁共振接收线圈400重叠。

从图2中更详细地示出了彼此重叠的两个相邻的磁共振接收线圈400。优选地，根据本实施例，阵列100的所有的重叠区域都以这种方式进行设计。为清楚起见，图2中已省略了所有其他相邻的磁共振接收线圈400。在图2的视图中，两个磁共振接收线圈400之间的重叠区域具有杏仁形状。在该重叠区域中布置有同样具有杏仁形状的间隔物300。

图3是与图2的磁共振接收线圈400的视图垂直的剖视图。在这里，可以看到磁共振接收线圈400和间隔物300被夹在由织物材料制成的两个柔性的外层200和201之间。间隔物300的面向外层200、201的内侧的表面250是平坦表面，且在垂直于平坦表面250的横截面视图中，间隔物300具有矩形形状，这意味着间隔物300的与间隔物300的面向外层200、201的内侧的表面250垂直的表面315也是平坦表面。这样，两个磁共振接收线圈400被间隔物300相对于彼此保持在适当位置。

根据图4中所绘示的本发明的替代性实施例，在垂直于平坦表面250的横截面视图中，间隔物300具有在侧表面315上有凹槽320的矩形形状，侧表面315使面向外层200、201的内侧的平坦表面250彼此连接。这样，各个磁共振接收线圈400的回圈可以滑入间隔物300的外部区域310之间的这些凹槽320中，从而可以容易地将它们保持在其预定位置处。

虽然图3和图4的示意图示出了间隔物300与外层200、201之间的一部分空间，但根据此处描述的本发明的优选实施例，该阵列的所有间隔物300都通过胶水固定地附接到外层200、201的内侧上。这样，在两个柔性层200、201之间形成空隙210，磁共振接收线圈400可被布置在空隙210中。此外，布置在这些空隙210中的磁共振接收线圈400既不固定到另外的间隔物300上，也不固定到外层200、201中的任一个上。这样提供了磁共振接收线圈400在两个柔性的外层200和201之间的夹层结构中自由移动的可能性，同时磁共振接收线圈400被保持在其各自的位置处。这样，实现了非常柔性的阵列100，而不会出现磁共振接收线圈400中的一部分移离其预定的各自位置的风险。

由于间隔物300本身是由柔性材料(优选地，泡沫材料)形成的，并且阵列100的间隔物300中的至少一部分包括相互分隔的两部分311和312，因此这种柔性得到了进一步提高。这在图8中示意性绘示出，其中还示出了外层200、201包括通气孔220。图8还示出了间隔物300的两部分311、312通过薄膜铰链313相互连接的可选方案。为清楚起见，在图8中并不是阵列100的所有部件都用附图标记来标识。

图5示意性地绘示出根据本发明的一个优选实施例的具有刚性隔室500的间隔物的透视图。在该刚性隔室500中布置有电气装置510。该刚性隔室500可以在其顶侧和其底侧用相应的盖子330和340封闭。根据此处描述的本发明的优选实施例，电气装置510是用于放大由磁共振接收线圈400接收到的磁共振射频信号的低噪声放大器(LNA)。根据本实施例，电气装置510通过微型同轴电缆(未示出)连接到阵列100的馈电点。如图5和图6所绘示的，刚性隔室500包括两个子隔室，其中在这些子隔室中的每一个中布置有电气装置510。这些电气装置510是用于两个相邻的磁共振接收线圈400的LNA，这意味着在根据本发明的优选实施例的阵列100中，两个相邻的磁共振接收线圈400共用这样的具有用于其两个LNA的刚性隔室500的间隔物300。

如图7A中更详细地示意性地绘示的，具有用于电气装置510的刚性隔室500的间隔物300由刚性隔室500本身和两个间隔物部分311、312组成，这两个间隔物部分由柔性泡沫材料制成，并与刚性隔室的两个相对侧连接(优选地，通过胶粘)。然后，如图7B中示意性地绘示的，电气装置510被布置在刚性隔室500内，且如图7C所示，刚性隔室500被用盖子330封闭。

虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，这样的图示和描述被认为是图示性或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、本公开和从属权利要求，本领域技术人员在实施所要求保护的本发明时，能够理解并实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”并不排除其他要素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载了某些措施并不表示不能有利地使用这些措施的组合。在权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。此外，为了清楚起见，附图中并非所有元件都有附图标记。

附图标记列表：

阵列 100

外层 200

外层 201

空隙 210

通气孔 220

间隔物的平坦表面 250

间隔物 300

间隔物的外部区域 310

间隔物的第一部分 311

间隔物的第二部分 312

薄膜铰链 313

侧表面 315

凹槽 320

盖子 330

盖子 340

磁共振接收线圈 400

刚性隔室 500

电气装置 510

Claims

1.一种用于磁共振系统的磁共振线圈装置，包括：

具有被配置成用于接收磁共振射频信号的多个磁共振接收线圈(400)的阵列(100)，以及两个外层(200，201)，其中所述磁共振接收线圈(400)被以下述的方式布置在所述外层(200，201)之间：所述磁共振接收线圈(400)中的至少一部分各自与至少一个另外的相邻磁共振接收线圈(400)部分重叠，使得在两个相应的相邻磁共振接收线圈(400)之间形成相应的重叠区域，其中在这些重叠区域中的至少一部分内分别布置有至少一个间隔物(300)，其中所述间隔物(300)中的至少一部分被固定地附接到所述外层(200，201)的内侧上，使得所述磁共振接收线圈400通过所述间隔物300被相对于彼此保持在适当位置处，且所述外层(200，201)中的至少一个是柔性的。

2.根据权利要求1所述的磁共振线圈装置，其中，对于所述间隔物(300)中的至少一部分，所述间隔物的面向所述外层(200，201)的所述内侧的表面(250)是平坦表面。

3.根据权利要求2所述的磁共振线圈装置，其中，所述间隔物(300)中的至少一部分在垂直于所述平坦表面(250)的横截面视图中具有矩形形状。

4.根据权利要求2所述的磁共振线圈装置，其中，所述间隔物(300)中的至少一部分在垂直于所述平坦表面(250)的横截面视图中具有在侧表面(315)上有凹槽(320)的矩形形状，所述侧表面(315)使面向所述外层(200，201)的所述内侧的所述平坦表面(250)彼此连接。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振线圈装置，其中，所述磁共振接收线圈(400)中的与至少一个另外的相邻磁共振接收线圈(400)部分重叠并包括位于相应的所述重叠区域内的间隔物(300)的至少一部分既不固定到另外的间隔物(300)上，也不固定到所述外层(200，201)中的任一个上。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振线圈装置，其中，所述间隔物(300)中的至少一部分至少部分地由柔性材料形成。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振线圈装置，其中，所述间隔物(300)中的至少一部分包括两部分(311，312)，所述两部分相互分隔或通过铰链相互连接，优选地通过薄膜铰链(313)相互连接。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振线圈装置，其中，所述间隔物(300)中的至少一部分包括刚性隔室(500)，在所述刚性隔室(500)中布置有至少一个电气装置(510)。

9.根据权利要求8所述的磁共振线圈装置，其中，所述电气装置(510)是用于放大由磁共振接收线圈(400)接收到的所述磁共振射频信号的低噪声放大器。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振线圈装置，其中，柔性的所述外层(200，210)能够相对于凸出表面可逆地变形。

11.根据权利要求10所述的磁共振线圈装置，其中，柔性的所述外层(200，201)由织物片材制成。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振线圈装置，其中，柔性的所述外层(200，201)沿其延伸方向不表现出柔性。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振线圈装置，其中，所述外层(200，201)中的至少一个包括通气孔(220)。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的磁共振线圈装置，其中，两个外层(200，201)都是柔性的。