CN1196439C - 射频线圈与磁共振成象系统 - Google Patents

Abstract

一种容易使磁场强度均匀化的射频线圈按下列方式装成，包括：笫一电流通道组182-186，由许多相互平行的线性电流通道组成，笫二电流通道组182’-186’，与笫一电流通道组为镜像关系，及笫三电流通道组192-196’，所有线性电通道通过它们串联，当它旁路第一及第二电流通道组后，使通过第一及第二两个电流通道组的电流方向相同。

Description

射频线圈与磁共振成象系统

本发明涉及一种射频线圈(无线电频段用的线圈)，及一种磁共振成象系统，特别是，涉及一种平板型射频线圈，及使用这种射频线圈的磁共振成象系统。

在该磁共振成象(MRI)系统中，一个待拍摄或待成象的对象被放入一磁铁系统的内腔，在该内腔或空间内形成一静磁场。当施加一梯度磁场及一高频频磁场后，对象体内会产生磁共振信号，根据接收到的磁共振信号，可形成(重组)一种成象对象的断层x射线图像。

在用永久磁铁产生静磁场的磁铁系统内，在相对设置的一对永久磁铁附近提供一平板型射频线圈，用来施加一高频磁场。

被采用的平板型射频线圈具有电流通道的模式，如图1举例所示出。同一图中还示出了具有成对的主通道26和返回通道27的射频线圈，返回通道与主通道串联，故其中流过的电流方向相同。

为使一成象空间或成象体积内部的高频磁场强度分布均匀，各个主通道均包含有二个并联的电流通道26a与26b、26a’与26b’，如图2例子所示。这二个电流通道26a与26b、26a’与26b’彼此按预定间隔平行放置。

均匀或按恰当比例分布的电流流过这些成对的电流通道26a与26b(26a’与26b’)后，可达到高频磁场强度分布均匀的效果。电流分布的比例通过选择电路部件(如插入通道的电容器)的数值来调节。

图3所示为另一技术的例子，按该技术，每个射频线圈的主通道26由一片宽导体形成，高频磁场由流过其中的电流的分布情况形成。

由于每种电路部件在正常情况下相对他们的标称值都有一定的误差，故二个电流通道之间的电流比必须经过精确地调整，同时，具有如图2所示结构的射频线圈时的误差要经过校对，因而，需占据大量的劳力。况且，图3所示结构的射频线圈有大面积导体，当梯度磁场信号通过时，会引起涡流，从而使梯度磁场的特性变差。

本发明的目的是完成一种易于实现磁场强度均匀化的射频线圈，及具有该射频线圈的一种磁共振成象系统。进一步说，开发一其梯度磁场不会引起涡流的射频线圈，以及具有该射频线圈的磁共振成象系统。

(1)按照本发明的一个方案，为解决上面提到的问题，本发明提供一种射频线圈，包括笫一电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道相互平行地置于一平面的表面上；第二电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道相互平行地置于所述平面的表面上，与笫一电流通道组成平行镜像关系；和笫三电流通道组，其中所有线性电气通道都被串联连接，因而，将沿所述平面表面分布的笫一和第二电流通道组旁路，流过第一与笫二两个电流通道组的电流方向相同。

按照本发明的一个方案，所有的线性电气通道是串联的，因而，通过第一与笫二电流通道组的电流方向相同。并且所有线性电气通道或主通道的电流都一样，匆须经过任何调整。因而，高频磁场的均匀性只决定于线性电气通道的空间安排情况。

(2)按照本发明的另一个方案，为解决上面提到的问题，本发明提供一种射频线圈，包括笫一电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道相互平行地置于第一平面的表面上；第二电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道相互平行地置于所述第一平面的表面上，与笫一电流通道组成平行镜像关系；笫三电流通道组，其中所有线性电气通道都被串联连接，因而，将沿所述第一平面表面分布的笫一和第二电流通道组旁路，流过第一与笫二两个电流通道组的电流方向相同；笫四电流通道组，包含有许多线性电流通道，这些电流通道相互平行地置于第二平面的表面上，该第二平面与地一平面具有一空间间隔，且平行相对，从而该电流通道组与所述第一电流通道组的电流通道的方向平行延伸；第五电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道相互平行地置于所述第二平面的表面上，从而与笫四电流通道组成平行镜像关系；和笫六电流通道组，其中所有线性电气通道都被串联连接，因而，将沿所述第二平面表面分布的笫四和第五电流通道组旁路，流过第四与笫五两个电流通道组的电流方向相同。

按照本发明的这一个方案，具有与方案(1)所描述的射频线圈相同结构的二个射频线圈彼此相对地放置，间距按规定设置。因此在它们之间，可形成一个组合高频磁场。

(3)按照本发明的另一个方案，为解决上面提到的问题，本发明提供一种射频线圈，包括笫一电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道相互平行地置于第一平面的表面上；第二电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道相互平行地置于所述第一平面的表面上，与笫一电流通道组成平行镜像关系；笫三电流通道组，其中所有线性电气通道都被串联连接，因而，将沿所述第一平面表面分布的笫一和第二电流通道组旁路，流过第一与笫二两个电流通道组的电流方向相同；第七电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道置于笫三平面的表面上，该笫三平面表面与笫一平面表面邻近，相互平行相对，该电流通道组沿着正交于笫一电流通道组的电流通道方向相互平行延伸；第八电流通道组，它也包括多个线性电流通道，这些电流通道相互平行地置于笫三平面的表面上，与笫七电流通道组成平行镜像关系；和笫九电流通道组，其中所有线性电气通道都被串联连接，因而，将沿所述第三平面表面分布的笫七和第八电流通道组旁路，流过第七与笫八两个电流通道组的电流方向相同。

按照本发明的这一个方案，具有与方案(1)所描述的射频线圈相同结构的二个射频线圈组合在一起放置，主通道相互垂直。因而有可能形成一种按正交系统分布的高频磁场。

(4)按照本发明的另一个方案，为解决上面提到的问题，本发明提供一种射频线圈，包括笫一电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道相互平行地置于第一平面的表面上；第二电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道相互平行地置于所述第一平面的表面上，与笫一电流通道组成平行镜像关系；笫三电流通道组，其中所有线性电气通道都被串联连接，因而，将沿所述第一平面表面分布的笫一和第二电流通道组旁路，流过第一与笫二两个电流通道组的电流方向相同；第七电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道置于笫三平面的表面上，该笫三平面表面与笫一平面表面邻近，相互平行相对，该电流通道组沿着正交于笫一电流通道组的电流通道方向相互平行延伸；第八电流通道组，它也包括多个线性电流通道，这些电流通道相互平行地置于笫三平面的表面上，与笫七电流通道组成平行镜像关系；笫九电流通道组，其中所有线性电气通道都被串联连接，因而，将沿所述第三平面表面分布的笫七和第八电流通道组旁路，流过第七与笫八两个电流通道组的电流方向相同；笫四电流通道组，包含有许多线性电流通道，这些电流通道相互平行地置于第二平面的表面上，该第二平面与地一平面具有一空间间隔，且平行相对，从而该电流通道组与所述第一电流通道组的电流通道的方向平行延伸；第五电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道相互平行地置于所述第二平面的表面上，从而与笫四电流通道组成平行镜像关系；笫六电流通道组，其中所有线性电气通道都被串联连接，因而，将沿所述第二平面表面分布的笫四和第五电流通道组旁路，流过第四与笫五两个电流通道组的电流方向相同；笫十电流通道组，包含有放置在一笫四平面的表面上的多个线性电流通道，该笫四平面与笫二平面邻近，平行地相对，从而沿着与笫四电流通道组的电流通道的正交方向相互平行延伸；第十一电流通道组，包含有多个放置在笫四平面的表面上的相互平行的线性电流通道，与笫十电流通道组成平行镜面图像关系；和笫十二电流通道组，其中所有线性电气通道串联连接，因而，将沿该笫四平面表面分布的笫十和第十一电流通道组旁路，流过第十与笫十一两个电流通道组的电流方向相同。

按照本发明的这一个方案，具有与方案(1)所描述的射频线圈相同结构的二个正交型射频线圈为相对放置的关系，彼此间有一个限定的空间。因而有可能在该限定的空间内形成一种复合高频磁场。

(5)按照本发明的另一个方案，为使上面提到的问题前进一步，本发明提出一种用于形成图像用的磁共振成象系统，根据静磁场、梯度磁场和射频磁场提供的磁共振信号形成图象，该磁共振成象系统包括一产生高频磁场的射频线圈，该射频线圈包含有一第一电流通道组，它由多个放置在一个平面的表面上的多个相互平行的线性电流通道组成，一第二电流通道组，它由多个放置在所述平面的表面上的相互平行的线性电流通道组成部分，与笫一电流通道组为平行镜面图像关系，和一笫三电流通道组，其中所有线性电通道经过它串联，其中所有线性电气通道都被串联连接，因而，将沿所述平面表面分布的笫一和第二电流通道组旁路，流过第一与笫二两个电流通道组的电流方向相同。

按照本发明的这一个方案，作为产生高频磁场的射频线圈，在使用时，它内部的所有线性电气通道被串联连接，因而通过第一和笫二电流通道组的电流方向都相同，所有流过线性电气通道(既主通道)内的电流是相同的，不需要任何调整。因而，按照这样的线性电气通道的空间结构，高频磁场的均匀性唯一地被确定了。

(6)按照本发明的另一个方案，为使上面提到的问题前进一步，本发明提出一种用于形成图像用的磁共振成象系统，根据静磁场、梯度磁场和射频磁场提供的磁共振信号形成图象，该磁共振成象系统包括一产生高频磁场的射频线圈，该射频线圈包含有一第一电流通道组，它由多个放置在一个平面的表面上的多个相互平行的线性电流通道组成，一第二电流通道组，它由多个放置在所述平面的表面上的相互平行的线性电流通道组成部分，与笫一电流通道组为平行镜面图像关系，一笫三电流通道组，其中所有线性电通道经过它串联，其中所有线性电气通道都被串联连接，因而，将沿所述平面表面分布的笫一和第二电流通道组旁路，流过第一与笫二两个电流通道组的电流方向相同，一笫四电流通道组，包含有许多线性电流通道，这些电流通道相互平行地置于一第二平面的表面上，该第二平面与第一平面具有一空间间隔，且平行相对，从而该电流通道组与所述第一电流通道组的电流通道的方向平行延伸；一第五电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道相互平行地置于所述第二平面的表面上，从而与笫四电流通道组成平行镜像关系；和一笫六电流通道组，其中所有线性电气通道都被串联连接，因而，将沿所述第二平面表面分布的笫四和第五电流通道组旁路，流过第四与笫五两个电流通道组的电流方向相同。

按照本发明的这一个方案，作为产生高频磁场的多个射频线圈，其中有与方案(1)所描述的射频线圈有同样结构的两个射频线圈相对放置，彼此间有一个限定的空间。因而，有可能在该限定的空间内形成一种复合高频磁场。

(7)按照本发明的另一个方案，为使上面提到的问题前进一步，本发明提出一种用于形成图像用的磁共振成象系统，根据静磁场、梯度磁场和射频磁场提供的磁共振信号形成图象，该磁共振成象系统包括一产生高频磁场的射频线圈，该射频线圈包含有包括笫一电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道相互平行地置于第一平面的表面上；第二电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道相互平行地置于所述第一平面的表面上，与笫一电流通道组成平行镜像关系；笫三电流通道组，其中所有线性电气通道都被串联连接，因而，将沿所述第一平面表面分布的笫一和第二电流通道组旁路，流过第一与笫二两个电流通道组的电流方向相同；第七电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道置于笫三平面的表面上，该笫三平面表面与笫一平面表面邻近，相互平行相对，该电流通道组沿着正交于笫一电流通道组的电流通道方向相互平行延伸；第八电流通道组，它也包括多个线性电流通道，这些电流通道相互平行地置于笫三平面的表面上，与笫七电流通道组成平行镜像关系；和笫九电流通道组，其中所有线性电气通道都被串联连接，因而，将沿所述第三平面表面分布的笫七和第八电流通道组旁路，流过第七与笫八两个电流通道组的电流方向相同。

根据本发明的这一方案，作为一产生高频磁场的射频线圈，其中有与方案(1)所描述的射频线圈有同样结构的两个射频线圈组和在一起，使主通道相互垂直。因而，有可能按照一种正交系统形成一种高频磁场。

(8)按照本发明的另一个方案，为使上面提到的问题前进一步，本发明提出一种用于形成图像用的磁共振成象系统，根据静磁场、梯度磁场和射频磁场提供的磁共振信号形成图象，该磁共振成象系统包括一产生高频磁场的射频线圈，该射频线圈包括：笫一电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道相互平行地置于一第一平面的表面上；第二电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道相互平行地置于所述第一平面的表面上，与笫一电流通道组成平行镜像关系；笫三电流通道组，其中所有线性电气通道都被串联连接，因而，将沿所述第一平面表面分布的笫一和第二电流通道组旁路，流过第一与笫二两个电流通道组的电流方向相同；第七电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道置于一笫三平面的表面上，该笫三平面表面与笫一平面表面邻近，相互平行相对，使该电流通道组沿着正交于笫一电流通道组的电流通道方向相互平行延伸；第八电流通道组，它也包括多个线性电流通道，这些电流通道相互平行地置于所述笫三平面的表面上，与笫七电流通道组成平行镜像关系；笫九电流通道组，其中所有线性电气通道都被串联连接，因而，将沿所述第三平面表面分布的笫七和第八电流通道组旁路，流过第七与笫八两个电流通道组的电流方向相同；笫四电流通道组，包含有许多线性电流通道，这些电流通道相互平行地置于一第二平面的表面上，该第二平面与第一平面具有一空间间隔，且平行相对，从而该电流通道组与所述第一电流通道组的电流通道的方向平行延伸；第五电流通道组，它由多个线性电流通道组成，这些电流通道相互平行地置于所述第二平面的表面上，从而与笫四电流通道组成平行镜像关系；笫六电流通道组，其中所有线性电气通道都被串联连接，因而，将沿所述第二平面表面分布的笫四和第五电流通道组旁路，流过第四与笫五两个电流通道组的电流方向相同；笫十电流通道组，包含有放置在一笫四平面的表面上的多个线性电流通道，该笫四平面与笫二平面邻近，平行地相对，从而沿着与笫四电流通道组的电流通道的正交方向相互平行延伸；第十一电流通道组，包含有多个放置在所述笫四平面的表面上的相互平行的线性电流通道，与笫十电流通道组成平行镜面图像关系；和笫十二电流通道组，其中所有线性电气通道串联连接，因而，将沿该笫四平面表面分布的笫十和第十一电流通道组旁路，流过第十与笫十一两个电流通道组的电流方向相同。

根据本发明的这一方案，作为产生高频磁场的射频线圈，是二组正交型的射频线圈，其中每个线圈有与方案(3)所描述的射频线圈同样的结构，它们被相对放置，彼此间有一个限定的空间。因而，有可能在该限定的空间内形成复合高频磁场。

按此发明，一种易于形成均匀磁场强度分布的射频线圈，及使用该射频线圈的磁共振成象系统能被实现。而且，该射频线圈不会因梯度磁场而引起涡流，从而采用该射频线圈的磁共振成象系统得以实现。

本发明的进一步目的和优点等将在下面结合附图介绍本发明的优选实施例时进行说明。

图1是描述常规发射线圈的电流通道模式的简图。

图2是描述常规发射线圈电流通道模式的简图。

图3是描述常规发射线圈电流通道模式的简图。

图4是表示本发明的一个具体装置例子的方块图。

图5是图4所示系统所执行的脉冲时序的一个例子。

图6是图4所示系统所执行的脉冲时序的一个例子。

图7是描述图4所示系统中每个发射线圈部件所用磁铁系统结构的典型图。

图8是表示图7所示发射线圈部件内电流通道模式的简图。

图9是描述图7所示发送线圈部件内电流通道模式的简图。

图10是表示图7所示发送线圈部件内电流通道模式的简图。

图11是描述图7所示发送线圈部件内电流通道模式的简图。

图12是表示图7所示发送线圈部件内电流通道模式的简图。

下面将结合图例对本发明的实施例进行详细地描述。图4所示为磁共振成象系统的方块图，该系统即是本发明的一个具体装置的例子。本发明的系统所涉及的具体装置就是基于此图示系统的结构。

如图4所示，这一系统包含一个磁铁系统100。磁铁系统100包含有主磁场磁铁部件102，梯度线圈部件106，以及发射线圈部件108。主磁场磁铁部件102及各个线圈部件均被成对地安排，相互面对面，中间被空间隔开。这些部件大体上为园盘形，放置时使它们的中心线重合。磁铁系统100有一个内腔，成象对象300放在其中，躺在一个托架500上，由运送工具(未示出)送入和推出。接收线圈部件110被安装在对象300欲拍摄或欲成象的部位上。

主磁场磁铁部件102在磁铁系统100的内腔内形成静磁场，该静磁场的方向大致上与对象300的身体轴线正交。即主磁场磁铁部件102形成一种所谓的垂直磁场。主磁场磁铁部件102用永久磁铁或类似的材料做成。顺便说一下，主磁场磁铁部件102不限于使用永久磁铁，可用例如超导电磁铁或普通导电类型的电磁铁代替永久磁铁。

梯度线圈部件106产生梯度磁场，使静磁场产生明暗度，成为有梯度的或有斜度的。所产生的梯度磁场包含三种类型的梯度磁场：限幅梯度磁场，读出梯度磁场和相位编码梯度磁场。梯度线圈部件106具有与这三种梯度磁场相联系的3-系统梯度线圈(未示出)。

3-系统梯度线圈分别产生三种梯度磁场加到静磁场，如在三个相互正交的方向上所看到的。在三个方向中，一个是静磁场的方向(垂直方向)，一般定义为z方向。另一个是水平方向，一般定义为y方向。剩下的一个与z和y方问正交的，一般定义为x方向。在垂直平面内，x方向与z方向正交，在水平平面内，x方向垂直于y方向。下面也称x、y和z为梯度轴。

x、y及z方向中，任一个可作为限幅梯度轴。其中的任一个被选定为限幅梯度轴后，剩下的二个方向中，一个为相位编码梯度轴，另一个为读出梯度轴。3-系统的梯度线圈将在后面进一步解释。

发射线圈部件108发射射频激励信号，后者进入静磁场空间，在对象300的身体内激励出自旋。发射线圈部件108是本项发明内用的射频线圈的一个具体实例。基于发射线圈部件108的结构，示出了与本发明用的射频线圈相关的具体例子。下面将进一步叙述这种发射线圈108。

梯度驱动器130与梯度线圈部件106连接。梯度驱动器130向梯度线圈部件106提供驱动信号，以形成梯度磁场。梯度驱动器130具有未示出的3-系统驱动电路，与梯度线圈部件106的3-系统梯度线圈相联系。

射频驱动器140与射频线圈部件108连接。射频驱动器140向发射线圈部件108提供驱动信号，以便传送射频激励信号，从而在对象300的身体内激励出自旋。

接收线圈部件110接收已产生激励自旋的磁共振信号。该接收线圈部件110连接到数据收集器150。数据收集器150读取或俘获被接收线圈部件110收到的信号，作为观测数据。

控制器160与梯度驱动器130、射频驱动器140及数据收集器150连接。控制器160依次控制梯度驱动器130、射频驱动部分140以及数据收集器150，分别执行拍摄或成象功能。

数据收集器150的输出端连接到数据处理器170。作为例子，数据处理器170由计算机或类似装置组成。数据处理器170有一未示出的存储器。存储器内储存有程序及各种数据，供给数据处理器170。该系统的功能靠数据处理器170执行储存的程序完成。

数据处理器170使存储器储存数据收集器150俘获来的数据。存储器内定义了一个数据空间。这个数据空间形成一个2-维傅里叶空间。数据处理器170转换这些2-维傅里叶空间内的数据为2-维反傅里叶形式，从而产生(再建)对象300的一种图像。该2-维傅里叶空间又叫做“k-空间”。

数据处理器170连接到数据控制器160。数据处理器170在级别上比数据控制器160高级，一般前者控制后者。数据处理器170进一步与一显示部件180及操作或控制部件190连通。显示部件180是图形显示器或类似的设备。操作部件190包含键盘或类似的能供指点的器件。

显示部分180显示重组的图像及由数据处理器170输出的各种信息。操作部件190受操作员操纵，输入各种命令和信息或类似的信号给数据处理器170。操作员在对话的基础上，通过显示部分180与操作部分190控制这一系统。

图5所示为本系统成象或拍摄时所用的脉冲时序，这一脉冲时序对应为梯度回波(GRE)方法的脉冲时序。

就是说，图中数字(1)所示为使用GRE方法进行射频激励用的α°脉冲时序。类似地，所示数字(2)、(3)、(4)及(5)分别为限幅梯度Gs、读出梯度Gr、相位编码梯度Gp及梯度回波MR的时序。顺便说一下，α°脉冲代表中心信号。脉冲时序沿着时间轴t自左向右前进。

如这同一张图所示，自旋的α°激励是基于α°脉冲的。翻转角α°小于或等于90°。在这一时间点上，施加限幅梯度Gs，以实现对预定限幅的有选择的激励。

α°激励后，由于相位编码梯度Gp的作用，自旋被相位编码。接着，在读出梯度Gr的作用下，自旋先解除相控，然后，自旋再被相控，以产生梯度回波MR。产生激励后，经过一段回波时间TE，梯度回波MR的信号强度达到一个峰值。该梯度回波MR作为观测数据被数据收集器150收集。

在一个周期TR(重复时间)内，脉冲时序被重复64至512次。每次重复时，相位编码梯度Gp要改变，且需完成不同的相位编码。故获得了用于填入k-空间的64至512个图的观测数据。

图6示出磁共振成象用的脉冲时序图的另一个例子。该脉冲时序对应为自旋回波(SE)方法的时序图。

换句话说，图中数字(1)所示的是用采用SE方法进行射频激励时，90°脉冲和180°脉冲的时序，类似地，图中数字(2)、(3)、(4)和(5)分别对应限幅梯度Gs、读出梯度Gr、相位编码梯度Gp，及自旋回波MR的时序。顺便说一下，90°脉冲和180°脉冲分别代表中心信号。脉冲时序沿着时间轴t自左向右前进。

如同一图所示，由90°脉冲实现自旋的90°激励。在这一时间点上，施加限幅梯度Gs，以实现对预定限幅的有选择的激励产生。90°激励后，在一段预定的时间内无信号，后由180°脉冲引起180°激励，即发生自旋反转。同样的，在这一点上加上限幅梯度Gs，在同样的限幅水平下，会引起优先反转。

在90°激励与自旋反转期间内，施加读出梯度Gr与相位编码梯度Gp。读出梯度Gr使自旋解除相控，以后，在相位编码梯度Gp作用下，自旋再被相位编码。

自旋反转后，读出梯度Gr使自旋再相控，以形成一个自旋回波MR。90°激励后，经过TE期间的休止，自旋回波MR的信号强度达到一个峰值。自旋回波MR被数据收集部件150收集，作为观测数据。在一个周期TR内，这种脉冲序列会重复64至512次。在每次重复时，改变相位编码梯度Gp，每次完成不同的相位编码。故获得了用于填入k-空间的64至512个图的观测数据。

顺便说一下，用来成象的脉冲时序不仅限于GRE方法或SE方法。或许还有其他合适的技术，例如FSE(快自旋回波)方法、快恢复FSE(快恢复快自旋回波)方法或回波平面成象(EPI)等

数据处理器170将k-空间内的观测数据转换成2-维反向傅里叶变换形式，由此重组出对象300的断层摄影图像。重组出的图像被储存在与它们相应的存储器内，并在显示部分180上显示出耒。

图7典型地示出了发射线圈部件108附近的磁铁系统100的结构剖面图。在这个图中，字母o表示静磁场的中心，也就是磁铁的中心，字母x、y和z分别表示前面提到过的三个方向。

以半径为R，磁铁中心“o”为园心的球形体积SV被限定为拍摄区或成象区。磁铁系统100被制作成，在限定的区域SV内，使静磁场和梯度磁场达到预定精度。

成对的主磁场磁铁部件102有相对的一对磁极靴202。磁极靴202由高导磁率的磁性材料，例如软铁或类似的材料做成，使静磁场空间内有均匀的磁力线分布。

磁极靴202被分别成形，大体为盘形，但在z方向盘形边缘部分有垂直于园盘表面的凸起，也就是说，沿z方向极靴202相互面对面。即极靴202有一个底盘部分和一个凸出的周边边缘部分。凸出的周边边缘部分的作用是为了弥补磁力线密度在极靴202的园周边缘上的降低。

每个极靴202在周边凸缘内部有一个凹入的部分，梯度线圈部件106及发射线圈部件108分别放在与它们对应的凹入部分内。二个线圈大体上都是盘状外形。这些线圈部件以适当的固定方式(未示出)被安装到与它们对应的极靴202的磁极表面，依次形成层状。

发射线圈部件108内电流通道的模式如图8所示。如该图所示，在发射线圈部件108的靠近一个环形中心“o”的地方，有许多平行于y方向的线性主电流通道(主通道)182、184、186、182’、184’及186’。主通道182最靠近中心o。主通道184及186依次离开中o。主通道182’、184’及186’与上面类似。

主通道182、184及186示出了本发明采用的笫一电流通道组的一个具体实施例。主通道182’，184’及186’示出了具体说明本发明采用的笫二电流通道组的一个具体实施例。

主通道182、184及186与主通道182’、184’及186’在XY平面上相对Y轴(通过园形的中心“o”)相互为镜像关系。这里示出的三个主通道，说明总数六个主通道的一个例子，主通道数可以是一个恰当的偶数，如四或更多。

主通道的返回通道192、194、196、192’、194’、196’沿着环形的周边形成。返回通道192、194、196、192’、194’、196’是本发明内部采用的笫三电流通道组的一个具体实施例。

返回通道192将主通道182与182’相互串联连接，使通道内电流方向相同。返回通道194将主通道184与186相互串联连接，使通道内电流方向相同。返回通道196将主通道186与182’相互串联连接，使通道内电流方向相同。

返回通道192’将主通道182’与184’相互串联连接，按此方式通道内电流方向相同。返回通道194’与主通道184’与186相互串联连接，按此方式通道内电流方向相同。返回通道196’将主通道186’与182相互串联连接，按此方式通道内电流方向相同。

电容器402与返回通道192’的一端串联，并与主通道182至186’、返回通道192至196’一起，形成一个LC电路。此LC电路的谐振频率调谐至磁共振频率上。来自射频驱动器140的射频驱动信号加于电容器402的两端。

顺便说一下，除电容器402外，在主通道182至186’、返回通道192至196’的一个恰当的点或多个点上，还可串联一个调谐电容器。

主通道182、184、186、182’、184’、186’全部通过返回通道192、194、196、192’、194’、196’串联连接，连接的方式使它们内部的电流方向相同。故流过主通道182、184、186、182’、184’、186’内的电流值相同，不须作任何调整。

成象或拍摄空间内高频磁场的强度分布或密度分布由xy平面上主通道182至186’的布线或分布情况决定。为使高频磁场的强度分布均匀，或使高频磁场的强度按预定状态分布，主通道182至186’的布线由计算确定。

一种主通道182至186’的布线的例子是，三个主通道中的二个远离中心o的主通道184和186(184’和186’)安排得彼此接近，如图所示。

按此，在一个拍摄或成象空间内，主通道184和186(184’和186’)起到了类似在单个主通道上流过双倍电流的效果。这在实质上将导致这样的事实，即在传统的如图2所示的射频线圈内，电流以一种1∶2的比例、按比例地分配到二个主通道26a及26b上。换句话说，线圈内真实的电流分布能被精确地得到，并不依赖于线圈中电路部件等元件的值。由于不需要对每个主通道采用宽导体，梯度磁场形成的涡流就不成为问题。

由于全部通道都串联起来，会使构成每个通道的导体的长度增加，也使线圈的电感增加。故用一个小电容值的电容作为调谐电容器402。这样，当一个磁共振信号被接收线圈部件110接收时，由于发射线圈部件108转为截止状态，截止阻抗会增加。

另外，由于电流流过全部串联主通道，势必使磁通势按主通道的数目成正比地提高，因而，每单位施加功率提供出的场强比图2或图3所示常规射频线圈提高。相反，达到同样磁场强度所需提供的功率则降低。

如图9所示，具有这种线圈模式的一对发射线圈部件108被相对放置，中间有一个拍摄空间或园形空间，或称SV体积。这对发射线圈部件108被加上相位相反的驱动信号。然后，这对发射线圈部件108发出的高频磁场和被加到拍摄体积SV上。

在这对发射线圈部件108中一个线圈的主通道182、184及186示出了本发明采用的笫一电流通道组的一个具体例子，主通道182’、184’及186’示出了本发明采用的笫二电流通道组的一个具体例子，返回通道192、194、196、192’、194’、196’示出了本发明采用的笫三电流通道组的一个具体例子。

在这对发射线圈部件108中，其它线圈的主通道182、184及186示出了本发明采用的笫四电流通道组的一个具体例子，主通道182’、184’及186’示出了本发明采用的笫五电流通道组的一个具体例子，返回通道192、194、196、192’、194’、196’示出了本发明采用的笫六电流通道组的一个具体例子。

图10举例示出具有不同线圈模式的发射线圈部件118，在xy平面上将它的主通道方向转90°即可与发射线圈部件108重叠。不用说，上述两个线圈彼此之间应该是绝缘的。

发射线圈部件118的线圈模式如图11所示。按该图所示，发射线圈部件118与图8所示线圈模式转90°后的结果相当。

再作描述，在一个园的中心o附近，发射线圈部件118包括多个平行于x方向的线性电流主通道282、284、286、282’、284’、286’。主通道282最靠近中心o。主通道284及286依次远离中心“o”。主通道282’、284’及286’情况与上面类似。

主通道282、284及286是本发明所用笫七电流通道组的具体例子，主通道282’、284’及286’是本发明所用笫八电流通道组的具体例子。

返回通道292、294、296、292’、294’及296’沿园形的周边形成。返回通道292、294、296、292’、294’及296’是本发明采用的笫九电流通道组的具体例子。

返回通道292将主通道282、284相互串联连接，故通道内电流方向相同，返回通道294将主通道284、286相互串联连接，故通道内电流方向相同，返回通道296将主通道286、282相互串联连接，故通道内电流方向相同。

返回通道292’将主通道282’、284’相互串联连接，故通道内电流方向相同，返回通道294’将主通道284’、286’相互串联连接，故通道内电流方向相同，返回通道296’将主通道286’、282相互串联连接，故通道内电流方向相同。

一个电容器502与返回通道292’串联，并与主通道282至286’、返回通道292至296’一起构成一个LC电路。LC电路的谐振频率调谐至磁共振频率。来自射频驱动器140的射频驱动信号加至电容器502的两端。

如图12举例所示，具有这种线圈模式的一对发射线圈部件108被相对放置，中间有一个成象或球形体积SV。这对发射线圈部件118上加有彼此相位相反的驱动信号。因此，这对发射线圈部件118发出的高频磁场和被加到拍摄空间或球形体积SV上。

主通道282、284及286是成对发射线圈118中一个线圈的通道，它示出了本发明所用笫七电流通道组的一个具体例子，主通道282’、284’及286’也是一个线圈上的通道，所示为本发明所用笫八电流通道组的一个具体例子，返回通道192、194、196、192’、194’、196’所示为本发明所用笫九电流通道组的一个具体例子。

成对发射线圈118另一个线圈的主通道282、284及286是本发明所用笫十电流通道组的一个具体例子，主通道282’，284’，及286’也是一个线圈上的通道，所示是本发明所用笫十一电流通道组的一个具体例子，返回通道192、194、196、192’、194’、196’为本发明所用笫十二电流通道组的一个具体例子。

发射线圈108的驱动信号与发射线圈118的驱动信号在相位上彼此差90°。因此，发射线圈108与发射线圈118实现所谓的正交工作状态，产生在成象或球形空间SV内、xy平面内旋转的高频磁场。

上面描述了发射用的射频线圈的例子，结构上与这种线圈完全一样的射频线圈也可用来接收磁共振信号。在那种情况下，接收信号由电容器402及302的两端取出。顺便说一下，发射线圈发出的磁场强度的均匀性与接收线圈的灵敏度分布的均匀度相同。

在不脱离前述的本发明的精神与范围的情况下，还能发明出很多的范围很宽的各种实施方案。应该知道，本发明并不限于所附权利要求书限定范围外的、说明书所讨论过的那些具体实施例。

Claims (8)

1.一种具有大体上扁平面形状的射频线圈，该射频线圈包括：

第一导线组，它包括第一多条直导线，这些直导线相互平行地、全面地在第一平面表面上设置；

第二导线组，它包括与所述第一多条直导线同数目的的第二多条直导线，这些直导线相互平行地并全面地在所述第一平面表面上设置，从而所述第二导线组与所述第一导线组组成平行镜像；

第三导线组，它包括与所述第一多条直导线和所述第二多条直导线两者的和同数目的第三多条圆形导线，所述第三多条圆形导线中每条圆形导线各自有一端连接到所述第一和第二多条直导线中各条分开的直导线中相应的一端，使每条圆形导线得以分开地连接；以及

这样的装置：以串联方式将所述第一、第二、和第三导线组连接起来，使得加在所述第一、第二和第三导线组的电流造成流过所述第一和第二导线组两者的所述直导线的电流方向相同。

2.如权利要求1所述的射频线圈，其中还包括：

第四导线组，它包括全面地设置在平行地相对于所述第一平面表面的第二平面表面上的第四多条直导线，所述第一和第二平面表面之间设有空间，使得所述第四导线组中所述直导线相互平行地延伸，且平行于所述第一导线组中的所述直导线；

第五导线组，它包括与所述第四多条直导线同数目的的第五多条直导线，这些直导线相互平行地并全面地在所述第二平面表面上设置，从而所述第五导线组与所述第四导线组组成平行镜像；

第六导线组，它包括与所述第四多条直导线和所述第五多条直导线两者的和同数目的第六多条圆形导线，所述第六多条圆形导线中每条圆形导线各自有一端连接到所述第四和第五多条直导线中各条分开的直导线中相应的一端，使每条圆形导线得以分开地连接；以及

这样的装置：以串联方式将所述第四、第五、和第六导线组连接起来，使得加在所述第四、第五和第六导线组的电流造成流过所述第四和第五导线组两者的所述直导线的电流方向相同。

3.如权利要求2的所述射频线圈，其中还包括：

第七导线组，它包括第七多条直导线，这些直导线在靠近所述第一平面表面，与其平行地对置的第三平面表面上设置，使得这些直导线在垂直于所述第一导线组的直导线所延伸的方向的方向上相互平行地延伸；

第八导线组，它包括与所述第七多条直导线同数目的的第八多条直导线，这些直导线相互平行地并全面地在所述第三平面表面上设置，从而所述第八导线组与所述第七导线组组成平行镜像；

第九导线组，它包括与所述第七多条直导线和所述第八多条直导线两者的和同数目的第九多条圆形导线，所述第九多条圆形导线中每条圆形导线各自有一端连接到所述第七和第八多条直导线中各条分开的直导线中相应的一端，使每条圆形导线得以分开地连接；以及

这样的装置：以串联方式将所述第七、第八、和第九导线组连接起来，使得加在所述第七、第八和第九导线组的电流造成流过所述第七和第八导线组两者的所述直导线的电流方向相同。

4.如权利要求3所述的线圈，其中还包括：

第十导线组，它包括第十多条直导线，这些直导线在靠近所述第二平面表面，与其平行地对置的第四平面表面上设置，使得这些直导线在垂直于所述第四导线组的直导线所延伸的方向的方向上相互平行地延伸；

第十一导线组，它包括与所述第十多条直导线同数目的的第十一多条直导线，这些直导线相互平行地并全面地在所述第四平面表面上设置，从而所述第十一导线组与所述第十导线组组成平行镜像；

第十二导线组，它包括与所述第十多条直导线和所述第十一多条直导线两者的和同数目的第十二多条圆形导线，所述第十二多条圆形导线中每条圆形导线各自有一端连接到所述第十和第十一多条直导线中各条分开的直导线中相应的一端，使每条圆形导线得以分开地连接；以及

这样的装置：以串联方式将所述第十、第十一、和第十二导线组连接起来，使得加在第十、第十一和第十二导线组的电流造成流过所述第十和第十一导线组两者的所述直导线的电流方向相同。

5.一种用来形成图像的磁共振成象系统，其中图像的形成是基于采用静磁场、梯度磁场和高频磁场而得到的磁共振信号，所述系统包括大体上扁平面形状的，并用于产生所述高频磁场的射频线圈，该射频线圈包括：

第一导线组，它包括第一多条直导线，这些直导线相互平行地、全面地在第一平面表面上设置；

第二导线组，它包括与所述第一多条直导线同数目的的第二多条直导线，这些直导线相互平行地并全面地在所述第一平面表面上设置，从而所述第二导线组与所述第一导线组组成平行镜像；

第三导线组，它包括与所述第一多条直导线和所述第二多条直导线两者的和同数目的第三多条圆形导线，所述第三多条圆形导线中每条圆形导线各自有一端连接到所述第一和第二多条直导线中各条分开的直导线中相应的一端，使每条圆形导线得以分开地连接；以及

这样的装置：以串联方式将所述第一、第二、和第三导线组连接起来，使得加在所述第一、第二和第三导线组的电流造成流过所述第一和第二导线组两者的所述直导线的电流方向相同。

6.如权利要求5所述的系统，其中所述射频线圈还包括：

第四导线组，它包括全面地设置在平行地相对于所述第一平面表面的第二平面表面上的第四多条直导线，所述第一和第二平面表面之间设有空间，使得所述第四导线组中所述直导线相互平行地延伸，且平行于所述第一导线组中的所述直导线；

第五导线组，它包括与所述第四多条直导线同数目的的第五多条直导线，这些直导线相互平行地并全面地在所述第二平面表面上设置，从而所述第五导线组与所述第四导线组组成平行镜像；

第六导线组，它包括与所述第四多条直导线和所述第五多条直导线两者的和同数目的第六多条圆形导线，所述第六多条圆形导线中每条圆形导线各自有一端连接到所述第四和第五多条直导线中各条分开的直导线中相应的一端，使每条圆形导线得以分开地连接；以及

这样的装置：以串联方式将所述第四、第五、和第六导线组连接起来，使得加在所述第四、第五和第六导线组的电流造成流过所述第四和第五导线组两者的所述直导线的电流方向相同。

7.如权利要求6所述的系统，其中所述射频线圈还包括：

第七导线组，它包括第七多条直导线，这些直导线在靠近所述第一平面表面，与其平行地对置的第三平面表面上设置，使得这些直导线在垂直于所述第一导线组的直导线所延伸的方向的方向上相互平行地延伸；

第八导线组，它包括与所述第七多条直导线同数目的的第八多条直导线，这些直导线相互平行地并全面地在所述第三平面表面上设置，从而所述第八导线组与所述第七导线组组成平行镜像；

第九导线组，它包括与所述第七多条直导线和所述第八多条直导线两者的和同数目的第九多条圆形导线，所述第九多条圆形导线中每条圆形导线各自有一端连接到所述第七和第八多条直导线中各条分开的直导线中相应的一端，使每条圆形导线得以分开地连接；以及

这样的装置：以串联方式将所述第七、第八、和第九导线组连接起来，使得加在所述第七、第八和第九导线组的电流造成流过所述第七和第八导线组两者的所述直导线的电流方向相同。

8.如权利要求7所述的系统，其中所述射频线圈还包括：

第十导线组，它包括第十多条直导线，这些直导线在靠近所述第二平面表面，与其平行地对置的第四平面表面上设置，使得这些直导线在垂直于所述第四导线组的直导线所延伸的方向的方向上相互平行地延伸；

第十一导线组，它包括与所述第十多条直导线同数目的的第十一多条直导线，这些直导线相互平行地并全面地在所述第四平面表面上设置，从而所述第十一导线组与所述第十导线组组成平行镜像；

第十二导线组，它包括与所述第十多条直导线和所述第十一多条直导线两者的和同数目的第十二多条圆形导线，所述第十二多条圆形导线中每条圆形导线各自有一端连接到所述第十和第十一多条直导线中各条分开的直导线中相应的一端，使每条圆形导线得以分开地连接；以及

这样的装置：以串联方式将所述第十、第十一、和第十二导线组连接起来，使得加在第十、第十一和第十二导线组的电流造成流过所述第十和第十一导线组两者的所述直导线的电流方向相同。

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