CN1868402A - 射频发射方法、磁共振成像设备和辅助线圈 - Google Patents

射频发射方法、磁共振成像设备和辅助线圈 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是增强施加到对象上的磁场强度。辅助线圈被插入到体线圈和该对象之间，体线圈被结合在包含于MRI设备中的磁体装置中。当从该体线圈发射RF脉冲时，感应电流流过该辅助线圈并产生磁场。该磁场在该对象附近激励该对象。

Description

射频发射方法、磁共振成像设备和辅助线圈
技术领域
本发明涉及射频(RF)发射方法，磁共振成像(MRI)设备和辅助线圈。更特别地，本发明涉及一种能够增强施加到对象上的磁场强度的RF发射方法、MRI设备和辅助线圈。
背景技术
在包含在典型MRI设备中的磁体装置中，体线圈、RF屏蔽、梯度线圈和主磁场产生磁体以这种顺序从该磁体装置的空腔(bore)一侧到其外侧设置(例如参照专利文件1和2)，其中该空腔是一个成像空间。
[专利文件1]日本未审查专利公开2000-116619
[专利文件2]日本未审查专利公开2004-248928
MRI设备中的作为成像空间的空腔，具有足够容纳非常大型对象(病人)的较大内径。在结合到磁体装置中的体线圈和对象之间有一定距离。
然而，如果在发射线圈和对象之间有距离，则施加到该对象上的磁场强度会很微弱，以致于需要大量功率从该体线圈发射RF脉冲以激励该对象。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能够增强施加到对象上的磁场强度的RF发射方法、MRI设备和辅助线圈。
根据本发明的第一方面，提供一种RF发射方法，其中在结合到MRI设备中的发射线圈和对象之间插入辅助线圈，并且使用通过该发射线圈发射的RF脉冲在该辅助线圈中感应的电流而产生的磁场来激励该对象。
只要应用了该发射线圈，在该对象和包含在发射线圈中的元件之间的距离就会很长，以致于该发射线圈不能在该对象中心附近产生较强的磁场。
在根据该第一方面的RF发射方法中，由于该发射线圈和辅助线圈之间的互感，从而使用该辅助线圈向包含在该发射线圈中并且设置在该对象附近的元件供给电流。因而，在该对象的中心附近产生较强的磁场。而且，由于该辅助线圈设置得比发射线圈距离该对象更近，所以流经该辅助线圈的电流主要产生激励磁场。也就是说，该辅助线圈被设计成在对象的中心附近产生均匀磁场(homogenous magneticfield)。否则，如果该辅助线圈和发射线圈之间的耦合是微弱的，则该辅助线圈被设计成使得该辅助线圈和发射线圈产生的磁场强度之和表示该对象中心附近的统一强度。然而，如果该辅助线圈在与发射线圈相同的频率共振，则会发生耦合。当采用单环线圈(完全无共振)作为发射线圈和辅助线圈时，会有反相电流(具有180°的相位差)流动以消除产生的磁场。因而调节该辅助线圈提供的阻抗以使得同相电流(具有0°的相位差)分别流经该发射线圈和辅助线圈。从而增强了施加到对象上的磁场强度。
根据本发明的第二方面，提供一种RF发射方法，该方法与根据第一方面的RF发射方法相同，除了在以同相共振点表示的频率处获得的、分别流经该发射线圈和辅助线圈并且彼此同相的电流的最大值大于在以反相共振点表示的频率处获得的、分别流经该发射线圈和辅助线圈并且彼此180°异相的电流的最大值，或者观察到该同相共振点而没有观察到该反相共振点。
因为线圈的共振频率依赖于对象的存在而变化，所以该线圈应当被调整。在根据第二方面的RF发射方法中，该线圈被调整以使得彼此同相的电流的最大值大于异相180°的电流的最大值。否则，调整该线圈以使得彼此同相的最大值电流实质上流过该线圈。从而可以增强施加到对象上的磁场强度。
根据本发明的第三方面，提供一种与根据第二方面的RF发射方法相同的RF发射方法，除了该辅助线圈是鸟笼状线圈(birdcage-likecoil)。
在根据第三方面的RF发射方法中，由于采用了鸟笼状线圈，所以可以在对象主体的整个表面上有效地激励该对象。
根据本发明的第四方面，提供一种与根据第一到第三方面中的任何一个RF发射方法相同的RF发射方法，除了该辅助线圈是体线圈。
在根据第四方面的RF发射方法中，由于可以增强施加到对象上的磁场强度，从而可以减少从该体线圈发射RF脉冲所需的功率。
根据本发明的第五方面，提供一种MRI设备，包括发射RF脉冲的发射线圈，和辅助线圈，该辅助线圈设置成比发射线圈距离对象更近并且使用通过该RF脉冲感应的电流所产生的磁场来激励该对象。
在根据第五方面的MRI设备中，当从发射线圈发射RF脉冲时，感应电流流经该辅助线圈并且产生磁场。该磁场在该对象附近激励该对象。简而言之，该辅助线圈工作以中继该RF脉冲。从而提高了发射效率，并且增强了施加到该对象上的磁场强度。
根据本发明的第六方面，提供一种与根据第五方面的MRI设备相同的MRI设备，除了在以同相共振点表示的频率处获得的、分别流经该发射线圈和辅助线圈并且彼此同相的电流的最大值大于在以反相共振点表示的频率处获得的、分别流经该发射线圈和辅助线圈并且彼此180°异相的电流的最大值，或者观察到该同相共振点而没有观察到该反相共振点。
因为线圈的共振频率依赖于对象的存在而变化，所以该线圈应当被调整。在根据第二方面的RF发射方法中，调整该线圈以使得彼此同相的电流的最大值大于异相180°的电流的最大值。从而增强了施加到对象上的磁场强度。
根据本发明的第七方面，提供一种与根据第五或第六方面的MRI设备相同的MRI设备，除了该辅助线圈是鸟笼状线圈。
在根据第六方面的MRI设备中，由于采用了鸟笼状线圈，所以可以在对象主体的整个表面上有效地激励该对象。
根据本发明的第八方面，提供一种与根据第五到第七方面中的任何一个MRI设备相同的MRI设备，除了该辅助线圈是体线圈。
在根据第八方面的MRI设备中，由于可以增强施加到对象上的磁场强度，从而可以减少从该体线圈发射RF脉冲所需的功率。
根据本发明的第九方面，提供一种辅助线圈，该辅助线圈插入在包含于MRI设备中的发射线圈和对象之间，并且根据从发射线圈发送的RF脉冲所感应的流动电流而产生磁场，从而激励对象。
在根据第九方面的辅助线圈中，当该发射线圈发射RF脉冲时，感应电流流过该辅助线圈并且产生磁场。该磁场在该对象附近激励该对象。简而言之，该辅助线圈工作以中继该RF脉冲。从而提高了发射效率，并且增强了施加到该对象上的磁场强度。
根据本发明的第十方面，提供一种与根据第九方面的辅助线圈相同的MRI设备，除了该辅助线圈是鸟笼状线圈。
在根据第十方面的辅助线圈中，由于采用了鸟笼状线圈，所以可以在对象主体的整个表面有效地激励该对象。
根据实施本发明的RF发射方法、MRI设备和辅助线圈，由于该辅助线圈工作以中继RF脉冲，从而提高了发射效率，并且增强了施加到该对象上的磁场强度。而且，可以减少从发射线圈发射RF脉冲所需的功率。
根据本发明的RF发射方法、MRI设备和辅助线圈可以用于执行磁共振成像。
通过下面对于如附图所示本发明的优选实施例的说明，本发明的其它目的和优点将变得清楚。
附图说明
图1是示出了根据第一实施例的MRI设备和辅助线圈的透视图。
图2是示出了在第一实施例中应用的体线圈和辅助线圈的等效电路。
图3是示出了当该辅助线圈提供的阻抗Z假定为值Za时，体线圈电流I1和辅助线圈电流I2分别显示的频率特性的曲线图。
图4是示出了当该辅助线圈提供的阻抗Z假定为该值Za时，体线圈电流I1和辅助线圈电流I2分别显示的频率特性的曲线图。
图5是示出了当该辅助线圈提供的阻抗Z假定为值Zb时，体线圈电流I1和辅助线圈电流I2分别显示的频率特性的曲线图。
图6是示出了当该辅助线圈提供的阻抗Z假定为值Zc时，体线圈电流I1和辅助线圈电流I2分别显示的频率特性的曲线图。
图7是示出了当该辅助线圈提供的阻抗Z假定为值Zd时，体线圈电流I1和辅助线圈电流I2分别显示的频率特性的曲线图。
具体实施方式
下面将结合所示实施例对本发明进行说明。应当注意，本发明并不仅限于该实施例。
[第一实施例]
图1是示出了根据第一实施例的MRI设备100和辅助线圈10的透视图。
在MRI设备100中，磁体装置1形成有空腔(圆柱形空间)S，躺在平台T的托架上的对象H被插入到该空腔S中。在该磁体装置1中，体线圈2、RF屏蔽3和梯度线圈4按照这种顺序从该磁体装置的空腔S一侧向其外侧同心设置。主磁场产生磁体5设置在梯度线圈4的外部。
辅助线圈10是鸟笼状线圈，并且被对象H穿在身上。
图2分别示出了体线圈2和辅助线圈10的等效电路。
体线圈2是共振型的，包括电感L1、电容C和电阻R1。
辅助线圈10包括电感L2、阻抗Z和电阻R2。
体线圈2和辅助线圈10耦合以提供互感系数M。
假定Io代表从发射放大器供给的电流，I1代表作为流经体线圈2的电流的体线圈电流，I2代表作为流经辅助线圈10的电流的辅助线圈电流，建立以下等式：
I1＝b·Io/Δ
I2＝-j·ω·M·Io/Δ
Δ＝a·b-ω2·M2
a＝R1+j·ω·L1+1/(j·ω·C1)
b＝R2+j·ω·L2+Z
图3图形示出了当辅助线圈提供的阻抗Z假定为值Za时流动的体线圈电流I1和辅助线圈电流I2。在纵坐标轴上表示的电流值以标准化单位表示。
图4图形示出了当辅助线圈提供的阻抗Z假定为值Za时观察到的体线圈电流的相位P1和辅助线圈电流的相位P2。
如从图3和图4中可以看出，反相共振点Pr表示在该频率处，发射线圈电流的相位P1和辅助线圈电流的相位P2彼此相反，并且体线圈电流I1和辅助线圈电流I2具有最大值。同相共振点Pc表示在该频率处，发射线圈电流的相位P1和辅助线圈电流的相位P2彼此相同，并且体线圈电流I1和辅助线圈电流I2具有最大值。
然而，当辅助线圈提供的阻抗Z假定为值Za时，反相共振点Pr和同相共振点Pc相互接近，并且该反相电流的最大值Ir几乎与同相电流的最大值Ic相同。不能预期到增强施加到对象上的磁场强度的效应。
图5图形示出了当辅助线圈提供的阻抗Z假定为电容值Zc而不是Za时流动的体线圈电流I1和辅助线圈电流I2。
当辅助线圈提供的阻抗Z假定为值Zb时，与该阻抗Z假定为值Za时相比，反相共振点Pr和同相共振点Pc相互分离。同相电流Ic的最大值大于反相电流Ir的最大值。可以预期到增强施加到对象上的磁场强度的效应。
图6图形示出了当辅助线圈提供的阻抗Z假定为电容值Zc而不是Zb时流动的体线圈电流I1和辅助线圈电流I2。
当阻抗Z假定为值Zc时，与该阻抗Z假定为值Zb时相比，反相共振点Pr和同相共振点Pc相互分离，并且同相电流Ic的最大值大于反相电流Ir的最大值。可以预期到增强施加到对象上的磁场强度的效应。
图7图形示出了当辅助线圈提供的阻抗Z假定为电容值Zd而不是Zc时流动的体线圈电流I1和辅助线圈电流I2。
当阻抗Z假定为值Zd时，与该阻抗Z假定为值Zc时相比，反相共振点Pr和同相共振点Pc相互分离，并且同相电流Ic的最大值大于反相电流Ir的最大值。可以预期到增强施加到对象上的磁场强度的效应。
如上所述，将会理解，可以通过调节辅助线圈10所提供的阻抗Z来增强施加到对象上的磁场强度。
根据第一实施例的MRI设备100和辅助线圈10提供以下所述的优点。
(1)当从体线圈2发射RF脉冲时，感应电流I2流经辅助线圈10并产生磁场。该磁场在对象H附近激励该对象H。简而言之，辅助线圈10工作以中继该RF脉冲。从而提高了发射效率，并且增强了施加到该对象上的磁场强度。而且，可以减少从体线圈2发射RF脉冲所需的功率。
(2)由于辅助线圈10是鸟笼状线圈，从而可以在该对象主体的表面上有效激励对象H。
本发明的许多宽泛不同的实施例可以被配置，而不脱离本发明的精神和范围。应当理解，本发明并不限于本说明中所述的特定实施例，而是在所附权利要求中限定。
附图标记列表：
图1：
100：MRI设备
H：对象
10：辅助线圈
S：空腔
T：平台
2：体线圈
3：RF屏蔽
4：梯度线圈
5：主磁场产生磁体
1：磁体装置
图2：
2：体线圈
10：辅助线圈
发射放大器
图3：
I1：体线圈电流
I2：辅助线圈电流
Ic：同相电流的最大值
Ir：反相电流的最大值
Pc：同相共振点
Pr：反相共振点
纵轴：电流值
横轴：频率
图4：
P2：辅助线圈电流的相位
P1：体线圈电流的相位
Pc：同相共振点
Pr：反相共振点
纵轴：相位
横轴：频率
图5：
Ic：同相电流的最大值
Ir：反相电流的最大值
Pc：同相共振点
Pr：反相共振点
纵轴：电流值
横轴：频率
图6：
Ic：同相电流的最大值
Ir：反相电流的最大值
Pc：同相共振点
Pr：反相共振点
纵轴：电流值
横轴：频率
图7：
Ic：同相电流的最大值
Ir：反相电流的最大值
Pc：同相共振点
Pr：反相共振点
纵轴：电流值
横轴：频率

Claims (10)

1.一种使用磁场的RF发射方法，该磁场由通过从发射线圈发出的RF脉冲在辅助线圈中感应的电流所产生以激励对象，该辅助线圈被插入到包含在MRI设备中的发射线圈和该对象之间。
2.根据权利要求1所述的RF发射方法，其中在以同相共振点表示的频率处获得的、分别流经该发射线圈和辅助线圈并且彼此同相的电流的最大值大于在以反相共振点表示的频率处获得的、分别流经该发射线圈和辅助线圈并且彼此180°异相的电流的最大值，或者观察到该同相共振点而没有观察到该反相共振点。
3.根据权利要求1或2所述的RF发射方法，其中该辅助线圈是鸟笼状线圈。
4.根据权利要求1-3中任何一个所述的RF发射方法，其中该发射线圈是体线圈。
5.一种MRI设备，包括发射RF脉冲的发射线圈和辅助线圈，该辅助线圈设置成比该发射线圈距离对象更近并且使用由该RF脉冲感应的电流所产生的磁场来激励对象。
6.根据权利要求5所述的MRI设备，其中在以同相共振点表示的频率处获得的、分别流经该发射线圈和辅助线圈并且彼此同相的电流的最大值大于在以反相共振点表示的频率处获得的、分别流经该发射线圈和辅助线圈并且彼此180°异相的电流的最大值，或者观察到该同相共振点而没有观察到该反相共振点。
7.根据权利要求5或6所述的MRI设备，其中该辅助线圈是鸟笼状线圈。
8.根据权利要求5-7中任何一个所述的MRI设备，其中该发射线圈是体线圈。
9.一种辅助线圈，被插入到包含在MRI设备中的发射线圈和对象之间，并且使用由该发射线圈发出的RF脉冲感应的电流所产生的磁场来激励对象。
10.根据权利要求9所述的辅助线圈，其中该辅助线圈是鸟笼状线圈。
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