CN1232222C

CN1232222C - 磁共振成像装置

Info

Publication number: CN1232222C
Application number: CNB031070787A
Authority: CN
Inventors: 佐藤健志
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2023-03-05
Also published as: US6750654B2; DE10309314B4; US20030169044A1; JP2003250778A; CN1442113A; DE10309314A1; JP3727601B2

Abstract

为了改善RF(射频)系统的稳定性、改善冷却效率、并且完全地保留MRI(磁共振成像)装置中的检查区域，下部第一方向RF线圈(21)与上部第一方向RF线圈(23)连接以形成第一方向电磁波发送/接收部分(20)，下部第二方向RF线圈(31)与上部第二方向RF线圈(33)连接以形成第二方向电磁波发送/接收部分(30)，使得沿两个正交方向的电磁波的相位由2-通道的相位控制部分(6)控制。此外，RF线圈的线圈元件设置在检查区域(10)的外部，并且冷却部段(7、8)设置在控制装置附近。

Description

磁共振成像装置

技术领域

本发明涉及一种磁共振成像装置，其中由彼此面对地设置的第一磁场产生部分和第二磁场产生部分建立检查区域，并获取置于检查区域内的对象的磁共振图像，尤其是涉及一种这样的磁共振成像装置，其中可实现稳定的操作，控制装置可有效地被冷却，并且可以利用简单的结构使检查区域最大。

背景技术

使用核磁共振现象使待成像的对象的内部结构成像的磁共振成像装置(下文称为MRI装置)是公知的。因为核磁共振现象对生物体无害，所以MRI(磁共振成像)装置在医疗上尤其有用，并被用于例如脑瘤等的诊断。

核磁共振现象是一种这样的现象，其中在受到均匀的静态磁场的物质中，构成物质的原子核的自旋沿相同的方向排列，并吸收和发射其频率和静态磁场强度成比例的电磁波(该频率下文称为“共振频率”)。MRI装置可以利用特定种类的原子核(主要是氢原子)的核磁共振现象使经过任意厚度的待成像对象的任意横截面成像。

在使用核磁共振现象使待成像的对象的内部结构成像时，除去静磁场之外，随着空间和时间而改变的梯度磁场被施加于待成像的对象上，以便测量空间信息。借助于施加梯度磁场，使得施加于待成像的对象上的磁场随位置而不同，并且构成待成像对象的原子的共振频率随位置而改变。因而，通过施加梯度磁场并测量共振频率，便可以得知在待成像对象中的什么位置存在什么原子。至此，已经说明了借助于MRI装置使对象的内部结构成像的机理。

图4是用于说明在现有技术中的MRI装置的总体结构的示意图，图5是用于说明在图4所示的MRI装置中设置的RF线圈的示意图。图6是图4所示的MRI装置的垂直截面图。在图4，图5和图6中，MRI装置101使用彼此面对设置的作为第一磁场产生部分的下部磁场产生部分103和作为第二磁场产生部分的上部磁场产生部分102，以构成检查区域10，并且MRI装置101通过在上部磁场产生部分102的内部的上部磁场线圈11和在下部磁场产生部分103内的下部磁场线圈12在检查区域10内产生静磁场和梯度磁场。

此外，在下部磁场产生部分103的上表面上设置有沿预定方向(下文称为B1方向)产生电磁波的下部第一方向RF线圈121和沿垂直于B1方向的第二方向(下文称为B2方向)产生电磁波的下部第二方向RF线圈131。类似地，在上部磁场产生部分102的下表面上设置有沿B1方向产生电磁波的上部第一方向RF线圈141和沿B2方向产生电磁波的上部第二方向RF线圈152。MRI装置101使用下部第一方向RF线圈121、下部第二方向RF线圈131、上部第一方向RF线圈141以及上部第二方向RF线圈151朝向检查区域10发射在某个频率范围内的电磁波，并接收由构成待成像对象的原子通过核磁共振现象而发出的电磁波。在这种结构中，下部第一方向RF线圈121、下部第二方向RF线圈132、上部第一方向RF线圈142和下部第二方向RF线圈152的每一个通过将多个控制装置109和线圈元件连接而制成。控制装置109用于稳定由线圈元件发射的电磁波的相位，并用于在发射电磁波和接收电磁波之间转换。控制装置109被设置在上部磁场产生部分102和下部磁场产生部分103的表面上。

下部第一方向RF线圈121和RF引线122相连。下部第一方向RF线圈在发射电磁波时由RF引线122供电，并且当接收电磁波时通过RF引线122发出接收的电磁波。下部第二方向RF线圈131和RF引线132相连。下部第二方向RF线圈在发射电磁波时由RF引线132供电，并且当接收电磁波时通过RF引线132发出接收的电磁波。类似地，上部第一方向RF线圈141通过RF引线142发送/接收电磁波，并且上部第二方向RF线圈152通过RF引线152发送/接收电磁波。

此外，RF引线122和142沿着支柱104设置，支柱104是两个支柱104和105中的一个，这些支柱支撑着上部磁场产生部分102，并且引线122和引线142和相控部分106相连。类似地，RF引线132和152沿支柱105设置，并且和相控部分106相连。相控部分106控制RF引线122，132，142和152的相位，借以控制由下部第一方向RF线圈121、下部第二方向RF线圈132、上部第一方向RF线圈142和下部第二方向RF线圈152发送/接收的电磁波的相位。

在MRI装置101中，下部第一方向RF线圈121和上部第一方向RF线圈141在检查区域10内产生沿B1方向的电磁场，并且下部第二方向RF线圈131和上部第二方向RF线圈151产生沿B2方向的电磁场。通过这样在检查区域10内产生沿两个垂直方向的电磁场，可以以高的激励效率在检查区域10内产生均匀的电磁波，并且使得从检查区域10内接收电磁波的精度均匀。

此外，相控部分106控制电磁波的相位，以便避免在沿B1方向的电磁波和沿B2方向的电磁波之间的耦合。相控部分106使用4通道相控部分例如QHD(转象差混合驱动(quadrature hybrid drive))来实现，因为必须控制下部第一方向RF线圈121、下部第二方向RF线圈132、上部第一方向RF线圈142和上部第二方向RF线圈4个RF线圈的相位。

因而，常规的MRI装置101作为一种这样的MRI装置来实现，其中通过利用4个RF线圈提供B1和B2方向的RF线圈使得在检查区域10内电磁波发送和接收的精度均匀，并通过相对于检查区域10不彼此面对地设置支柱104和105来获得对于检查区域10的大的可进入性。

不过，常规的MRI装置101需要4通道的相控部分来控制4个RF线圈的相位。因此，使得相控变得复杂，并且难于稳定地操作RF线圈。此外，在常规的MRI装置101中，设置在上部磁场发生部分102的下表面上和设置在下部磁场产生部分103的上表面上的RF线圈的控制装置109减少了检查区域10的空间。具体地说，因为每个控制装置具有10mm数量级的厚度，所以控制装置减少20mm的检查区域10的空间。

此外，控制装置在操作期间产生热量，并且产生的热量通过发生伪影等对磁共振图像带来不利影响。此外，在作为MRI装置的主要应用的医疗检查中，待成像的对象是活的人体，因而不希望在其附近设置发热元件。而且，因为控制装置的位置是分布的，难于安装冷却装置，并且冷却装置还减少了检查区域。

即，常规的MRI装置提出了这样的问题：相控复杂并且不稳定，控制装置减少检查区域，以及控制装置的冷却困难。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种磁共振成像装置，其中，可实现稳定的操作，控制装置能够被有效地冷却，并且可以利用简单的结构获得最大的检查区域。

为了解决上述问题并实现所述目的，按照第一方面，本发明是一种磁共振成像装置，其中由彼此面对设置的第一磁场产生部分和第二磁场产生部分建立一个检查区域，并获取位于所述检查区域内的对象的磁共振图像，该装置的特征在于其包括：第一方向电磁波发送/接收部分，其用于在所述检查区域内沿预定第一方向发送/接收电磁波，其中所述第一方向电磁波发送/接收部分包括第一方向第一射频线圈和第一方向第二射频线圈；第二方向电磁波发送/接收部分，其用于在所述检查区域内沿与所述第一方向不同的第二方向发送/接收电磁波，其中所述第二方向电磁波发送/接收部分包括第二方向第一射频线圈和第二方向第二射频线圈；第一射频引线，其使得所述第一方向第一射频线圈与所述第一方向第二射频线圈联接；第二射频引线，其使得所述第二方向第一射频线圈与所述第二方向第二射频线圈联接，其中所述第一射频引线和所述第二射频引线沿支柱安装；以及相位控制部分，其用于控制由所述第一方向电磁波发送/接收部分发送/接收的电磁波的相位和由所述第二方向电磁波发送/接收部分发送/接收的电磁波的相位。

按照本发明的第一方面，用于沿第一方向发送/接收电磁波的第一方向电磁波发送/接收部分和用于沿第二方向发送/接收电磁波的第二方向电磁波发送/接收部分由2通道的控制部分来控制，从而使电磁波发送/接收部分的结构简化。

按照本发明的第二方面，在发明第一方面中，本发明的特征在于，所述第一方向电磁波发送/接收部分包括设置在所述第一磁场产生部分附近的第一方向第一RF线圈和设置在所述第二磁场产生部分附近的第一方向第二RF线圈，并且所述第二方向电磁波发送/接收部分包括设置在所述第一磁场产生部分附近的第二方向第一RF线圈和设置在所述第二磁场产生部分附近的第二方向第二RF线圈。

按照本发明的第二方面，第一方向第一RF线圈与第一方向第二RF线圈连接以形成第一方向电磁波发送/接收部分，第一方向第二RF线圈与第一方向第二RF线圈连接以形成第二方向电磁波发送/接收部分，由此使得沿两个方向的电磁波的相位控制可由2通道的相位控制部分来执行。

按照本发明的第三方面，在发明第一或第二方面中，本发明的特征在于，所述第一方向第一RF线圈、所述第一方向第二RF线圈、所述第二方向第一RF线圈、以及所述第二方向第二RF线圈的每一个包括多个用于稳定所述每个线圈中的相位的控制装置和用于连接所述多个控制装置的线圈元件，并且所述每个RF线圈通过把所述线圈元件设置在所述检查区域内部并把所述多个控制装置设置在所述检查区域的外部而制成。

按照本发明的第三方面，用于稳定RF线圈的相位的控制装置被设置在检查区域外部，由此只把线圈元件设置在检查区域内部。

按照本发明的第四方面，在发明第三方面中，本发明的特征在于，还包括位于所述多个控制装置附近的冷却部段，其用于冷却所述多个控制装置。

按照本发明的第四方面，用于稳定所述RF线圈的相位的控制装置被一起设置在检查区域的外部，并提供用于冷却这些控制装置的冷却部段。

按照本发明的第五方面，在发明第一至第四方面中，本发明的特征在于，所述第一方向和所述第二方向彼此正交。

按照本发明的第五方面，使由所述第一方向电磁波发送/接收部分沿第一方向发送/接收的电磁波与由所述第二方向电磁波发送/接收部分沿第二方向发送/接收的电磁波正交，从而实现在检查区域内电磁波的发送/接收的均匀的精度。

按照本发明的第六方面，在发明第一至第五方面中，本发明的特征在于，所述第一磁场产生部分位于地板附近，所述第二磁场产生部分由单个支柱支撑。

按照本发明的第六方面，所述第二磁场产生部分由单个支柱支撑。

按照本发明的第七方面，在发明第六方面中，本发明的特征在于，所述第一方向和所述第二方向和地板平行。

按照本发明的第七方面，第一电磁波和第二电磁波沿着与地板平行的方向被产生。

按照本发明的第八方面，在发明第七方面中，本发明的特征在于，所述相位控制部分设置在所述支柱位置处。

按照本发明的第八方面，用于控制第一电磁波和第二电磁波的相位的相位控制部分设置在用于支撑所述第二磁场产生部分的所述支柱位置处。

按照本发明的第九方面，在发明第八方面中，本发明的特征在于，所述冷却部段设置在所述支柱位置处。

按照本发明的第九方面，用于冷却控制装置的冷却部段被提供在用于支撑所述第二磁场产生部分的所述支柱位置处。

本发明的其它目的和优点从下面对附图中所示的本发明的优选实施例的说明将会看得更加清楚。

附图说明

图1表示按照本发明的实施例的MRI装置的总体结构；

图2表示在图1所示的MRI装置中设置的RF线圈；

图3是沿线A-A取的图1所示的MRI装置的垂直截面图；

图4表示现有技术的MRI装置的总体结构；

图5表示在图4所示的MRI装置中设置的RF线圈；以及

图6是图4所示的MRI装置的垂直截面图。

具体实施方式

图1表示按照本发明的实施例的MRI(磁共振成像)装置的总体结构，图2表示在图1所示的MRI装置中设置的RF线圈，图3是沿线A-A取的图1所示的MRI装置的垂直截面图。在图1、图2和图3中，MRI装置1通过使用作为第一磁场产生部分的下部磁场产生部分3和被支柱4支撑着的上部磁场产生部分2从而建立一个检查区域10，该两个磁场产生部分彼此面对地设置；并且MRI装置1利用在上部磁场产生部分2内的上部磁场线圈11和在下部磁场产生部分3内的下部磁场线圈12从而在检查区域10内产生静磁场和梯度磁场。通过叠置用于产生静磁场的上部静磁场产生磁体并叠置X、Y以及Z轴方向梯度磁场线圈从而制成上部磁场线圈11。类似地，通过叠置用于产生静磁场的下部静磁场产生磁体并叠置X、Y以及Z轴方向梯度磁场线圈从而制成下部磁场线圈12。

此外，沿预定方向(下文称为B1方向)产生电磁波的下部第一方向RF(射频)线圈21和沿垂直于B1方向的B2方向产生电磁波的下部第二方向RF(射频)线圈31被设置在下部磁场产生部分3的上表面上。类似地，沿B1方向产生电磁波的上部第一方向RF线圈23和沿B2方向产生电磁波的上部第二方向RF线圈33被设置在上部磁场产生部分3的下表面上。下部第一方向RF线圈21和上部第一方向RF线圈23借助于RF引线22相连，从而形成第一方向电磁波发送/接收部分20。下部第二方向RF线圈31和上部第二方向RF线圈33借助于RF引线32相连，从而形成第二方向电磁波发送/接收部分30。第一方向电磁波发送/接收部分20和第二方向电磁波发送/接收部分30朝向检查区域发出某个频率范围内的电磁波，并接收来自于构成待成像对象的原子通过核磁共振现象而发射的电磁波。

第一方向电磁波发送/接收部分20的RF引线22和第二方向电磁波发送/接收部分30的RF引线32通过相控部分5与引线6相连，并在发送电磁波时由来自RF引线6的电源供电，在接收电磁波时则通过RF引线6发出接收到的电磁波。相控部分5控制第一方向电磁波发送/接收部分20和第二方向电磁波发送/接收部分30的相位，由此控制通过下部第一方向RF线圈121，下部第二方向RF线圈132，上部第一方向RF线圈142以及下部第二方向RF线圈152发送的/接收的电磁波的相位。

在MRI装置1中，第一方向电磁波发送/接收部分20在检查区域10沿B1方向产生一电磁场，第二方向电磁波发送/接收部分30沿B2方向产生一电磁场。这样，通过在检查区域10内沿两个正交方向产生电磁场，可以用高的激励效率在检查区域10内产生均匀的电磁波，并且使得从检查区域10接收电磁波的精度均匀。

此外，相位控制部分5控制电磁波的相位，从而避免在沿B1方向的电磁波与沿B2方向的电磁波之间的耦合。例如，通过使沿B1方向的电磁波的相位和沿B2方向的电磁波的相位相差90度，则可以避免沿B1方向的电磁波与沿B2方向的电磁波之间的耦合。相位控制部分5使用2通道的相位控制部分来实现，这是因为包括第一方向电磁波发送/接收部分20和第二方向电磁波发送/接收部分30的两个电磁波发送/接收部分是受控制的。因而，与进行4通道的相位控制相比，相位控制部分5具有简单的结构，并且可以稳定地实现电磁波的发送和接收。

下面详细说明关于设置下部第一方向RF线圈21、上部第一方向RF线圈23、下部第二方向RF线圈31和上部第二方向RF线圈33的处理。下部第一方向RF线圈21、上部第一方向RF线圈23、下部第二方向RF线圈31和上部第二方向RF线圈33中的每一个通过使多个控制装置与线圈元件连接而制成。控制装置9用于稳定线圈元件的相位，并用于在电磁波的发送和接收之间进行转换。在MRI装置1中，下部第一方向RF线圈21具有被设置在检查区域10的外侧的控制装置，并且在检查区域10的内侧，只设置有线圈元件。类似地，对于下部第二方向RF线圈32、上部第一方向RF线圈23、和下部第二方向RF线圈33，控制装置9被设置在检查区域10之外，因而在检查区域10内只设置有线圈元件。

具体地说，对于下部第一方向RF线圈21，在从沿着支柱4安装的RF引线22就要到达下部第一方向RF线圈21之前，设置第一控制装置9；在线圈元件穿过检查区域10内部并在将线圈元件第一次拉出到检查区域10外部之后，设置下一个控制装置9。此外，在线圈元件再次穿过检查区域10内部并随后拉出到检查区域10外部之后，设置另一个控制装置9。对于上部第一方向RF线圈23，在从沿着支柱4安装的RF引线22就要到达上部第一方向RF线圈23之前，设置第一控制装置9；在线圈元件穿过检查区域10内部并在将线圈元件第一次拉出到检查区域10外部之后，设置下一个控制装置9。此外，在使线圈元件再次穿过检查区域10内部并随后拉出到检查区域10外部之后，设置另一个控制装置9。

类似地，对于下部第二方向RF线圈31，在从沿着支柱4安装的RF引线32就要到达下部第二方向RF线圈31之前，设置第一控制装置9；在线圈元件穿过检查区域10内部并在将线圈元件第一次拉出到检查区域10外部之后，设置下一个控制装置9。此外，在线圈元件再次穿过检查区域10内部并随后将线圈元件拉出到检查区域10的外部之后，设置另一个控制装置9。对于上部第二方向RF线圈33，在从沿着支柱4安装的RF引线22就要到达上部第二向RF线圈33之前，设置第一控制装置9；在线圈元件穿过检查区域10内部并在将线圈元件第一次拉出到检查区域10外部之后，设置下一个控制装置9。此外，在线圈元件再次穿过检查区域10内部并随后将线圈元件拉出到检查区域10外部之后，设置另一个控制装置9。

因而，当设置控制装置9时，线圈元件被拉到检查区域10的外部，以便设置控制装置9，然后，线圈元件再次穿过检查区域10内部，由此使得只在检查区域10的外部设置控制装置9。因而，在检查区域10的内部，没有控制装置9，因而检查区域10的空间扩大了一个控制装置9的厚度。因为控制装置9一般具有10mm的数量级，所以通过把控制装置9设置在检查区域10的外部，可以使检查区域10的空间沿垂直方向增加20mm的数量级。此外，通过把控制装置设置在检查区域10的外部，可以使控制装置9保持远离待成像的对象。

此外，因为控制装置9被一起设置在检查区域10的外部，这有助于控制装置的冷却。在MRI装置1中，冷却部段7设置在支柱4处位于上部磁场产生部分2附近，冷却部段8设置在支柱4处位于下部磁场产生部分3附近。借助于把控制装置9设置在一起，省去了冷却部段的分配，并且可以在检查区域10的外部设置冷却装置。因此，可以使用大的冷却部段，而不减少检查区域10的空间。此外，因为MRI装置1用单个支柱4支撑着上部磁场产生部分2，并且支柱4内具有RF引线22和32、相控部分6以及冷却部段7和8，所以还改善了操作者对检查区域10的可进入性。

如上所述，在按照本实施例的MRI装置1中，下部第一方向RF线圈21与上部第一方向RF线圈23连接以形成第一方向电磁波发送/接收部分20，并且下部第二方向RF线圈31与上部第二方向RF线圈33连接以形成第二方向电磁波发送/接收部分30，因此，沿两个正交方向的电磁波的相位可以用2通道的相位控制部分6控制，从而实现利用简单的结构能够稳定地操作的RF系统。此外，因为用于RF线圈的控制装置被设置在检查区域10的外部，所以可以使检查区域10最大化，并且因为控制装置被设置在一起，使得由控制装置产生的热量能够被有效地冷却。

在上面的说明中，在MRI装置1中的每个RF线圈以包括两个线圈元件的形式进行了说明。这是因为，即使当线圈元件的数量是两个时，通过调节线圈元件的宽度和线圈元件之间的距离，也能获得所需的电磁波。如果具有3个或更多的线圈元件，通过重复地使用这样的结构，即，使线圈元件穿过检查区域内部，然后把线圈元件拉出检查区域以便设置控制装置，可以获得与MRI装置1相同的效果。

此外，虽然在说明书中描述的两个方向的电磁波是正交的，以便实现在检查区域内均匀的电磁波的发送和接收的精度，但是可以使用沿两个方向不必彼此正交而成任意角度的电磁波。

关于本发明的讨论和附图不应当理解为用于限制本发明。预计根据上述的说明，显然，本领域的普通技术人员可以作出许多其它的实施例、例子和操作技术。例如，通过MRI装置成像的对象不限于在本实施例中的人体，并且本发明的用途也不限于医疗应用。例如，按照本实施例的MRI装置可用于非破坏地检查人体之外的物体。

此外，虽然在本实施例中所述的MRI装置是被称为垂直磁场型的MRI装置，其沿垂直方向施加静止磁场，但本发明可用于被称为水平磁场型的MRI装置，其沿水平方向施加磁场。

不脱离本发明的构思和范围可以作出许多不同的实施例。应当理解，本发明不限于在说明书中所述的特定的实施例，本发明由所附权利要求限定。

Claims

1.一种磁共振成像装置，其中由彼此面对地设置的第一磁场产生部分和第二磁场产生部分建立一检查区域，并获取位于所述检查区域内的对象的磁共振图像，所述装置包括：

第一方向电磁波发送/接收部分，其用于在所述检查区域内沿预定的第一方向发送/接收电磁波，其中所述第一方向电磁波发送/接收部分包括第一方向第一射频线圈和第一方向第二射频线圈；

第二方向电磁波发送/接收部分，其用于在所述检查区域内沿与所述第一方向不同的第二方向发送/接收电磁波，其中所述第二方向电磁波发送/接收部分包括第二方向第一射频线圈和第二方向第二射频线圈；

第一射频引线，其使得所述第一方向第一射频线圈与所述第一方向第二射频线圈联接；

第二射频引线，其使得所述第二方向第一射频线圈与所述第二方向第二射频线圈联接，其中所述第一射频引线和所述第二射频引线沿支柱安装；以及

相位控制部分，其用于控制由所述第一方向电磁波发送/接收部分发送/接收的电磁波的相位和由所述第二方向电磁波发送/接收部分发送/接收的电磁波的相位。

2.如权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述第一方向第一射频线圈设置在所述第一磁场产生部分附近，所述第一方向第二射频线圈设置在所述第二磁场产生部分附近，并且所述第二方向第一射频线圈设置在所述第一磁场产生部分附近，所述第二方向第二射频线圈设置在所述第二磁场产生部分附近。

3.如权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述第一方向第一射频线圈、所述第一方向第二射频线圈、所述第二方向第一射频线圈、以及所述第二方向第二射频线圈均包括多个用于稳定所述每个线圈中的相位的控制装置和用于连接所述多个控制装置的线圈元件，并且所述每个射频线圈通过把所述线圈元件设置在所述检查区域内部并把所述多个控制装置设置在所述检查区域外部而制成。

4.如权利要求3所述的磁共振成像装置，其特征在于，其还包括位于所述多个控制装置附近的冷却部段，其用于冷却所述多个控制装置。

5.如权利要求4所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述冷却部段设置在所述支柱位置处。

6.如权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向彼此正交。

7.如权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述第一磁场产生部分位于地板附近，而所述第二磁场产生部分由单个支柱支撑。

8.如权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向与地板平行。

9.如权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，所述相位控制部分设置在所述支柱位置处。