CN1910467A - 用于开放式mri系统的平面rf共振器 - Google Patents

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Abstract

一种MRI装置包括开放式磁体系统，该磁体系统具有用于在检查区(13)中产生稳定的B0磁场的极靴(14，16)。梯度线圈系统(18，20)设置在检查区(13)之上和之下并且邻近极靴。第一和第二共振器(22，24)设置在梯度线圈系统(18，20)和检查区(13)之间。RF屏障(26，28)设置在梯度线圈(18，20)和平面共振器(22，24)之间。平面共振器均包括中心导体(30)，例如圆形板，和围绕中心导体并且与之共面的圆形环(32)。径向辐条(33)与中心导体和圆形环连接并且与它们共面。优选数以千计的电容器(34)中断所述辐条。

Description

用于开放式MRI系统的平面RF共振器
技术领域
以下涉及诊断成像领域。它特别应用于这样的磁共振装置，其设置有用于在检查区中产生B0磁场的开放式磁体系统。开放式磁体系统典型地为在永磁体的两个极板之间或在电磁体的两个线圈组件之间产生垂直B0磁场的磁系统。与作为圆柱形腔孔封闭检查区的封闭式磁体系统的情况相比，该检查区的开放程度很高。
背景技术
在用于人体的医疗诊断的磁共振成像装置中，体轴线通常水平地被定向，其在开放系统中被表示为沿着直角坐标系的x轴。待检查的身体区域位于磁体的极靴之间，所述极靴产生在z轴的方向上延伸的B0磁场。提供共振器以用于发射B1激发信号和接收共振信号。
在磁共振成像中，检查对象被定位在均匀磁场中，该磁场被称为B0场，其对直身体中的原子核自旋。射频(RF)天线和RF发射器激发原子核自旋。相同或不同的天线接收由受激原子核自旋引起的共振RF信号，所述信号向前到达接收器。天线通过网络连接到发射器和接收器，所述网络的目的是为了频率调谐以及荷载控制和平衡。只发射和只接收线圈在本领域中也是已知的。
在当前的一些开放式磁共振成像(MRI)扫描器中，RF线圈是靠近患者定位的圆形板，圆形环设置在所述圆形板和相邻的主磁体的极靴之间。所述板的周边和圆形环由一系列携带电容器的垂直辐条(rung)连接，所述电容器类似于在垂直方向变尖的很短的鸟笼式线圈。RF屏障设置在圆形环和梯度线圈之间。圆形板携带产生均匀B1场的均匀电流。然而，本发明人注意到所述环产生不均匀场，该不均匀场导致径向发出射频场。使用当前的线圈设计，在腔孔周围的特殊吸收率(SAR)对于医生或值班人员来说被认为太高以至于在成像期间不能在患者周围走动。
开放式MRI系统正逐渐受到用户的注意。由于不幸的是这样的系统倾向于具有大的杂散RF发射场，并且由于对于操作者的SAR限制容易达到，因此希望找到一种技术，通过该技术可以在不减小信号接收灵敏度的情况下减小杂散场。其它设计试图通过使用蝴蝶形线圈补偿杂散场，不幸的是，蝴蝶形线圈导致了高局部患者SAR值。在另一设计中，导电板设置在导电RF屏障之上，该导电板通过垂直定向的导体或电容器连接到所述屏障。然而，使用该设计，电磁能量远离所述结构水平地被辐照，并且所述结构类似于偶极子天线在工作。本发明预见了克服前述限制及其它的一种改进的方法和装置。
发明内容
本发明的目标是提供一种用于垂直开放式MRI系统的发射/接收体线圈，其减小成像视场外部的射频发射。
根据一个方面，提供了MRI装置，该装置包括用于在磁极之间的检查区中生成B0磁场的磁体系统。MRI装置包括第一平面共振器，该共振器设置在极靴中的一个和第一共振器中的检查区之间，基本设置在第一共同平面中。第一RF屏障设置在第一极靴和第一共振器之间。
根据另一方面，用于开放式MRI系统的共振器包括圆形中心导体和在与所述中心导体相同的平面中的周围圆形环。辐条径向地设置在所述中心导体和所述圆形环之间，也在与所述中心导体和所述圆形环相同的平面中，电容器设置在所述辐条之间。
根据又一方面，提供了一种用于减小开放式MRI装置中的杂散场的方法，所述MRI装置具有邻近磁极的共振器，和在所述共振器和所述磁极之间的RF屏障。所述方法包括邻近并且移位离开所述RF屏障来安装所述共振器的平面中心导体。围绕所述中心导体安装圆形环，并且利用径向设置的多个电容器将所述中心导体连接到具有径向设置的多个电容器的所述圆形环。
一个优点在于检查区外部的杂散场的幅度减小。
另一优点在于发射/接收体线圈的平面结构被简化。
又一优点在于诊断医生和MRI装置的操作者在成像过程期间可以靠近对象而不超过SAR限制。
在阅读优选实施方式的以下具体描述后，许多附加优点和益处对于本领域的普通技术人员来说将变得显而易见。
附图说明
本发明可以采用各种部件和部件的设置、各种处理操作和处理操作的安排的形式。附图仅仅为了举例说明优选实施方式而不应当被理解成限制本发明。
图1是根据本发明的原理构造的具有共振器的磁共振成像装置的部分截面正视图；
图2是根据本发明的原理构造的RF线圈或共振器的顶视平面图；和
图3示意性地显示了根据本发明的原理构造的磁共振成像系统。
具体实施方式
参考图1，磁共振成像(MRI)装置10包括用于产生时间上恒定的B0磁场的主磁体11系统，所述B0磁场在检查区中在如图所示的xyz坐标系的z方向上垂直延伸。患者12的所关注的区域被置于由装置的视场(FOV)限定的检查区13中-通常为球形区域。磁体系统包括限定极靴14，16之间通量返回路径的铁轭。超导或电阻线圈绕组设置为临近于极靴14，16或沿着通量返回路径。作为另一选择，所述轭可以是永磁体。
梯度线圈系统18，20产生在x方向、y方向或z方向上具有近似线性梯度的空间上变化磁场脉冲。在拉莫尔频率下共振的各个共振器22，24设置在每个梯度线圈系统18，20和检查区之间。在一个实施方式中，所述共振器形成正交线圈系统的一部分，以用于在检查区13中产生垂直于z方向的拉莫尔频率的圆偏振RF磁场，和用于接收来自检查区13的磁共振(MR)。RF屏蔽屏障26设置在共振器22之上并且直径比共振器22更大；第二RF屏障28类似地设置在共振器24之下。共振器22，24和RF屏蔽26，28相对于检查区以镜像方式设置，并且有利地具有相同的构造。因此下面仅仅具体描述共振器24，并且应当理解所述描述可相等地适用于共振器线圈22。
现在参考图2，圆形板30由圆形环32围绕，该圆形环位于与圆形板30相同的平面中。携带电容器34的一系列辐条33径向地延伸连接中心板和所述环。移动圆形环32比先前的实施方式更远离RF屏障28，改善了环与屏障的分离并且提高了灵敏度。保持圆形板30和圆形环32都离RF屏障28尽可能地远是有利的。平面方法在不侵占和减小检查区尺寸的情况下优化了该设置。此外，可以找到中心板30和圆形环32之间的最佳距离以抑制、或最小化在距离检查区13的中心一段距离处(例如1.4米)的杂散场。这可以在不显著屏蔽检查区13中的场和不增加患者12内部的损耗(局部SAR)的情况下实现。
第二设计特征包括例如通过在每个辐条中使用尽可能多的电容器34以及尽可能多的辐条，来最大限度地分布电容器34。这例如可以通过利用印刷电路板(PCB)技术廉价地实现。因此包含了优选数以百计的大量电容器。电容器导致在它们周围相对大的场，这是不利的。通过在很大数量的较小电容器上分布电容，可以大大减小电容器周围的场。例如，使用该设计，在距离等中心点(如图1中所示的坐标系的原点)大约1.4米的半径处的杂散电场被减小到现有设计所具有的1/8。因此，在诊断医生或护士区域中的杂散电磁场的坡印廷矢量被极大地减小了64倍。
在用于垂直开放式系统的发射/接收体线圈36的全平面设计的该新颖实施方式中，使用携带返回电流的外导电环32有效地屏蔽了发射/接收体线圈36。因此，磁通量(电场)由于在导电板30周围使用圆形环32而返回到(局限于)上平面中。这起到类似于有源磁和电屏蔽的作用。该设计的进一步优点源自在共振频率下存储最大能量的大量电容器34。局部患者SAR由于大量的电容器34而因此被减小。通过使用如公开号为US2003/0016109A1的联合待审申请中所公开的狭缝图案，可以避免大梯度电流。作为另一选择，圆形板30可以由圆形环代替。此外，尽管示出的圆形几何形状具有对称的优点，但是中心板或环和外围环可以具有其它几何形状，例如椭圆形。
现在参考图3，描述了示例性的MRI系统38，但是并未进行复杂的具体描述，因为开放式MRI装置10的其它部件在本领域中是公知的。MRI装置10包括如前面所述以镜像方式设置的一对共振器22，24。每个共振器22，24优选地充当发射/接收体。
序列控制处理器40控制与发射/接收体线圈22，24和梯度场控制器41b相关联的射频发射器41a，以诱发和操纵在本领域中已知的空间编码共振。产生的磁共振信号由RF发射/接收体线圈22，24拾取，由接收器42解调并且由MRI图像重构处理器44重构为电子图像表示。对象12的所关注区域的电子图像表示被存储在MRI体积图像存储器46中。
图像存储器46中的体积测量图像数据的进一步分析和处理可以由图像处理器48执行。在肿瘤医生、放射科医生或其它临床医生的控制下，视频处理器50选择由图像处理器52操纵的体积测量图像数据的部分，并且将图像数据转换成合适的形式和格式以用于显示在监视器52上，例如视频监视器，CCD显示器，有源矩阵，等离子体，等等。视频处理器48可以选择切片图像，表面绘制，投影图像，或在本领域中已知的其它诊断成像格式。
已经参考优选实施方式描述了本发明。也参考若干替换实施方式描述了本发明。在阅读和理解该说明书后，他人将作出本发明的这些和其它变化和改进。这意味所有这样的变化、改变和改进都被包含在后附权利要求或其等同替换形式的范围内。

Claims (20)

1.一种MRI装置，其包括用于在磁极(14，16)之间的检查区(12)中生成B0磁场的磁体系统，所述装置包括：
第一平面共振器(22)，其设置在极靴(14，16)中的一个和检查区(12)之间，基本上设置在第一共同平面中；
第一RF屏障(26)，设置在第一极靴和第一共振器(22)之间。
2.如权利要求1所述的MRI装置，进一步包括：
设置在第一RF屏障和第一极靴之间的第一梯度线圈系统(18)。
3.如权利要求1所述的MRI装置，进一步包括：
第二平面共振器(24)，其设置在极靴(14，16)中其余的一个和检查区(12)之间，基本上设置在第二共同平面中；
第二RF屏障(28)，设置在第二极靴和第二共振器(24)之间；和
第二梯度线圈系统(20)，设置在第二RF屏障和其余的极靴之间。
4.如权利要求2所述的MRI装置，其中第一共振器(22)包括：
第一圆形板(30)；
围绕第一圆形板的第一圆形导电环(32)；和
多个第一电容器(34)，其径向地设置在第一圆形板周围，将第一圆形板连接到第一圆形环。
5.如权利要求4所述的MRI装置，其中第二共振器(24)包括：
第二圆形板(30)；
围绕第二圆形板的第二圆形导电环(32)；和
多个第二电容器(34)，其径向地设置在第二圆形板周围，将第二圆形板连接到第二圆形导电环。
6.如权利要求5所述的MRI装置，其中第一和第二RF屏障(26，28)中的每一个在直径上大于各自的共振器(22，24)。
7.如权利要求5所述的MRI装置，其中所述多个第一和第二电容器(34)是PCB电容器。
8.如权利要求2所述的MRI装置，其中第一共振器(22)包括：
第一导体(30)；
围绕第一导体的第一导电环(32)；和
多个第一电容器(34)，径向地设置在第一导体周围，将第一导体连接到第一导电环。
9.如权利要求2所述的MRI装置，其中第一共振器(22)包括：
第一环或板(30)；
围绕第一环或板的第一导电环(32)；和
多个第一电容器(34)，其径向地设置在第一环或板周围，将第一环或板连接到第一导电环。
10.如权利要求2所述的MRI装置，其中B0磁场是垂直场。
11.如权利要求4所述的MRI装置，进一步包括：
序列控制装置(40)，其用于控制梯度控制(41b)和RF发射器(41a)以在检查区中诱发空间编码的磁共振信号；
接收装置(42)，其用于接收和解调从第一平面共振器(22)接收的磁共振信号；
重构装置(44)，其用于将解调的磁共振信号重构为至少一个图像表示；
存储器装置(46)，其用于存储所述至少一个图像表示的图像数据；
图像处理装置(48)，其用于执行所述图像数据的图像和体积测量分析，并且产生分析数据；
视频处理装置(50)，其用于将所述图像数据和分析数据转换成合适的格式以用于显示；和
显示装置(52)，其用于显示被转换的图像数据和被转换的分析数据。
12.一种用于权利要求1的MRI装置中的平面共振器。
13.一种用于开放式MRI系统的共振器，所述共振器包括：
圆形的中心导体(30)；
圆形环(32)，其围绕所述中心导体(30)并且在与之相同的平面内；
多个辐条(33)，其径向地设置在所述中心导体(30)和所述圆形环(32)之间，并且在与所述中心导体和所述圆形环相同的平面内；和
设置在所述辐条中的多个电容器(34)。
14.如权利要求13所述的共振器，其中所述中心导体(30)是板。
15.如权利要求13所述的共振器，其中所述中心导体(30)是圆形的。
16.如权利要求13所述的共振器，其中所述多个电容器(34)包括至少1000个电容器。
17.一种用于减小开放式MRI装置中的杂散场的方法，所述MRI装置具有邻近磁极(14)的共振器(22)和在所述共振器和所述磁极之间的RF屏障(26)，所述方法包括：
邻近并且移位离开所述RF屏障来安装所述共振器的平面中心导体(30)；
围绕所述中心导体安装圆形环(32)；
利用径向设置的多个电容器(34)将所述中心导体连接到所述圆形环。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述平面中心导体是板。
19.如权利要求17所述的方法，其中所述多个电容器是最大数量的电容器。
20.如权利要求17所述的方法，其中所述RF屏障和所述共振器之间的距离被最大化。
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