CN208984790U - 用于磁共振成像系统的线圈装置和磁共振成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于磁共振成像系统(301)的线圈装置(120、130、150、160、170、180)。所述线圈装置具有至少一个线圈间隔层(2、20、30、40、40a)，所述线圈间隔层包括穿孔的、一体件式的平面的基体，所述基体在相对于基体面的垂直方向上是耐压的，但能够通过弯折与弯曲的表面适配。此外，本实用新型涉及一种磁共振成像系统(301)。

Description

用于磁共振成像系统的线圈装置和磁共振成像系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于磁共振成像系统的线圈装置和磁共振成像系统。

背景技术

磁共振成像系统是成像设备，它们为了使检查对象成像而以较强的外部磁场使检查对象的核自旋定向并且通过交变磁场激励核自旋以围绕所述定向进动。所述进动或者自旋从被激励状态回到较低能量状态的过程又产生了交变磁场作为响应，也称为磁共振信号，其通过天线接收。

借助梯度磁场为信号施加位置编码，其之后将所接收的信号配置给体积元素。所接收的信号被分析并且提供检查对象的三维成像显示。

为了激励自旋的进动，所需的交变磁场具有相当于在相应的静态磁场强度中的拉莫尔频率的频率和非常高的场强或者功率。为了改善由天线接收的磁共振信号的信噪比，使用通常称为局部线圈的天线，它们直接布置在患者上。

然而，各个单独的患者的体态具有很大不同，因此通过刚性的局部线圈只能对很少的患者得到最佳的信号，或者必须准备多个尺寸不同的局部线圈。

成像时的一般目的在于，将线圈元件尽可能近地设置在患者、也就是需要检查的身体区域上，以便由此得到尽可能好的信噪比。为此，在传统上区分刚性的、与相应的身体区域适配的线圈类型和柔性的线圈类型。

刚性的线圈例如用于头部检查并且最佳地与头部的特殊解剖学结构适配。然而，对于头部较小的患者可能产生变差的图像质量，因为RX天线结构没有最佳地贴近解剖学结构。

通过柔性的线圈结构可以弥补所缺乏的适配，然而通常存在的问题是，这些装置也只能有限地接受三维变形。因此出现线圈装置的部分区域的拱曲和突出。例如，对于圆柱形的身体形状，如在膝部或者肘部中根据直径在两个线圈端部之间形成另一重叠或者空隙。因此不能实现最佳的图像质量。

在DE 10 2011 007 065 A1中示出膝部线圈，其RX部分由刚性的和柔性的组合构成。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种线圈装置，通过所述线圈装置能够在不同的患者上或者在不同的患者身体应用区域上实现改善的图像结果。

该技术问题按本实用新型通过一种线圈装置和磁共振成像系统解决。

按照本实用新型的用于磁共振成像系统的线圈装置具有至少一个线圈间隔层。线圈间隔层应理解为处于线圈装置、优选局部线圈与检查对象或者局部线圈装置的周围环境之间的层，通过所述线圈间隔层应在线圈与检查对象或者在线圈与周围环境之间保持预设的安全距离。

至少一个线圈间隔层包括穿孔的、一体件式的平面的基体，所述基体在相对于基体面的垂直方向上是耐压的，但能够通过弯折与弯曲的表面适配。与之相关地，“耐压的”应理解为这样的层，其厚度不会由于常用的力作用而改变或者只改变相对较小的预设百分数。穿孔有利地实现了线圈间隔层的提高的可弯折性，由此使线圈装置的线圈能够更好地与检查对象的构造适配。线圈间隔层的耐压性确保了线圈装置相对于检查对象的必要最小距离。因此线圈与检查对象之间的距离可以在大面积上保持恒定，这有利于实现改善的信噪比并且因此实现具有这种线圈装置的磁共振成像系统的改善的图像质量。

在按照本实用新型的应用中，将按照本实用新型的线圈装置用于制造磁共振成像系统的局部线圈。所述局部线圈显示了按照本实用新型的线圈装置的前述优点。

在按照本实用新型的用于制造线圈装置的方法中，产生线圈间隔层，所述线圈间隔层包括穿孔的、一体件式的平面的基体，所述基体在相对于基体面的垂直方向上是耐压的，但能够通过弯折与弯曲的表面适配。通过按照本实用新型的方法制造按照本实用新型的线圈装置，所述线圈装置显示了已经描述的优点。

按照本实用新型的磁共振成像系统包括按照本实用新型的线圈装置。按照本实用新型的磁共振成像系统具有按照本实用新型的线圈装置的优点。

以下说明包含本实用新型的特别有利的设计方案和扩展设计。此外，在本实用新型的范围内，不同实施例的不同特征也可以组合为新的实施例。

在按照本实用新型的线圈装置的一种可能实施形式中，所述线圈间隔层包括多个穿孔的部分区域，所述部分区域设计为相同形式。这种规则的穿孔设计实现了在线圈间隔层的整个表面上相同分布的弯折特性和变形特性。

在按照本实用新型的线圈装置的一种可考虑的实施形式中，所述线圈装置包括局部线圈。

有利地，局部线圈可以紧密贴紧检查对象的形状，从而可以无衰减地检测所感应的磁共振信号。

在按照本实用新型的线圈装置的一种可能实施形式中，所述穿孔的部分区域具有留空(或者说开口)，所述留空具有以下平面形状之一：

-六角形，

-圆形，

-三角形，

-四角形，

-五角形，

-七角形，

-星形，

-Y形。

在按照本实用新型的线圈装置的一种可考虑的实施形式中，所述留空包括以下类型：

-切口，

-贯穿的留空。

切口理解为间隔层中的较窄的凹处，它们只穿过一部分层厚或者完全地贯穿整个层厚。借助切口提高了间隔层的柔性和可弯折性。

留空理解为面状的凹处或者贯穿间隔层的整个厚度的面状的穿孔，它们同样有利于改善间隔层的可变形性并且同时允许在线圈间隔层的平面方向上的延展性和镦压性。

在按照本实用新型的线圈装置的一种可能实施形式中，所述穿孔的部分区域的一部分留空设计为，使得垂直的插塞连接元件能够以定义的网格(Raster)固定在留空中。

在按照本实用新型的线圈装置的一种可考虑的实施形式中，垂直的插塞连接元件设置用于将线圈间隔层与外层和/或第二线圈间隔层连接。有利地，外层固定在线圈间隔层上，从而可以避免两个层彼此滑动或者外层不期望地脱离线圈间隔层。相似地，第二线圈间隔层也可以相对于第一线圈间隔层固定，从而防止这两个层彼此滑移。在这两个线圈间隔层之间具有线圈装置的局部线圈。借助这种三明治式的布置，在成像时既可以在线圈与检查对象之间也可以在线圈与操作人员之间保持定义的安全距离。

在按照本实用新型的线圈装置的一种可能实施形式中，插塞连接元件设置用于容纳横向(Lateralrichtung)延伸的电子线路、线圈线路和/或电子构件。例如，插塞连接元件可以具有通孔或者贯穿的留空，所述元件延伸经过所述通孔或者贯穿的留空并且同时固定在该处。

在按照本实用新型的线圈装置的一种可能实施形式中，在线圈层中设计有多个线圈线路。在线圈层上方和下方设计有两个线圈间隔层，并且在线圈间隔层的两个外侧上设计有两个外层。多个线圈线路可以有利地借助已经提到的垂直的插塞连接元件固定，因此在线圈装置弯折时线圈或者线圈重叠区域之间的距离也保持不变。由此有利地实现了各个单独线圈或者线圈回环之间的良好脱耦。

在按照本实用新型的线圈装置的另一种可考虑的实施形式中，所述线圈装置具有至少一个、优选两个中间层，所述中间层分别设计在线圈间隔层与外层之间并且设计用于实现外层相对于间隔层的纵向移动。有利地，使外层沿纵向移动的力可以被间隔层屏蔽，因此间隔层即使在受到这种外部的作用或者干扰时也保持在期望的位置上。

在按照本实用新型的用于制造线圈装置的方法的一种设计方案中，穿孔的基体结构通过增材制造方法产生。增材制造方法包括在期望的位置上或者以期望的形状施加材料的方法。例如可以将3D打印方法用作增材制造方法。

备选地，穿孔的基体结构也可以通过减材制造方法产生。在减材方法中，从坯件中去除材料，以便实现期望的结构。在减材方法中例如可以使用腐蚀或者铣削技术。

附图说明

其它的优点和细节由以下参照附图对实施例的说明得出。在原理视图中：

图1示出按照本实用新型的一个实施例的线圈装置的区段的横截面视图；

图2示意性地示出按照本实用新型的线圈装置的一种实施形式的间隔层；

图3示出不同的插塞连接元件的示意图；

图4示意性地示出按照本实用新型的线圈装置的间隔层的备选实施形式；

图5示意性地示出按照本实用新型的线圈装置的间隔层的另一备选实施形式；

图6示出按照本实用新型的一个实施例的间隔层的俯视图；

图7示出剖切按照本实用新型的线圈装置的间隔层得到的示意横截面；

图8示出剖切按照本实用新型的线圈装置的间隔层得到的示意横截面；

图9示出剖切按照本实用新型的线圈装置的间隔层得到的示意横截面；

图10示出剖切按照本实用新型的线圈装置的间隔层得到的示意横截面；

图11示出剖切按照本实用新型的线圈装置的间隔层得到的示意横截面；

图12示出层状构造的线圈装置的横截面视图；

图13示出层状构造的线圈装置的备选实施形式的横截面视图；

图14示出制造为卷材的层状构造的线圈装置的俯视图；

图15示出制造为拼图的层状构造的线圈装置的俯视图；

图16示出与特殊的应用适配的层状构造的线圈装置的俯视图；

图17示出具有中间层的层状构造的线圈装置的横截面视图；

图18示出具有框架和附加材料的层状构造的线圈装置的横截面视图；

图19示意性地示出按照本实用新型的磁共振成像系统。

具体实施方式

图1示出局部线圈装置的区段100的示意性横截面视图，所述局部线圈装置用于探测磁共振信号。区段100三明治状地构造并且在内部具有线圈层 6，所述线圈层包括多个平面布置的线圈回环(未示出)。线圈层6在两侧由间隔层2包围，所述间隔层2分别厚约5mm并且确保检查对象例如患者与线圈层6之间的安全距离。在间隔层2的两个朝外的侧面上分别设有外层5作为保护层。

图2示意性地示出按照本实用新型的局部线圈装置的一种实施形式的间隔层20。所述间隔层20包括蜂窝状的留空21，所述留空在垂直方向上贯穿地延伸穿过间隔层20。间隔层20也具有圆形的贯穿的留空3，在图3中示出的垂直的插塞连接元件9、10、11能够插入所述留空3中。在图3的左侧部分区域中示出蘑菇形的插塞连接10，其包括切槽的管状的夹紧圆柱体13，所述夹紧圆柱体可以插入图2所示的圆形留空3之一中。蘑菇形的插塞连接 10还包括盘状的头部12，通过所述头部可以将其它构件、如外层5摩擦配合地或者形状配合地固定在间隔层20上。作为备选或补充，在图3的右侧显示的插塞连接元件11也可以插入圆形的贯穿留空3之一中，所述插塞连接元件11具有两个相互对置的切槽的管状的夹紧圆柱体13。具有两个相互对置的切槽的管状的夹紧圆柱体13的插塞连接元件11在两个夹紧圆柱体13 之间包括用于例如线圈回环的电导线或者电子构件(所述电子构件可以导引穿过所述线圈回环)的通孔14。优选地，通孔14在按照图1的局部线圈装置中处于线圈层6中。

如图3的中间部分所示，也可以由两个蘑菇形的插塞连接元件10和一个具有两个相互对置的切槽的管状的夹紧圆柱体13的插塞连接元件11形成组合式的插塞连接元件9。

在图4中示出间隔层30，其具有内切于规则的六角形21中的星形留空 31，所述星形留空也称为“星形蜂窝”。星形蜂窝31是图2所示的实施形式的扩展设计并且只部分地模仿图2中的蜂窝结构。通过保留的三角形/菱形结构，图4中的装置在受到拉伸应力以及受到镦压或者按压应力时具有通过其可调的端部止挡。以此方式可以避免间隔层30受到过大应力。

图5示出具有Y形结构的留空41的间隔层40。在这种装置中，和前述实施形式不同，与弯曲结构的适配不通过延展实现，而是通过间隔层40的其余材料结构的弯折实现。由于安全原因，所述的留空41或者其宽度必须小于手指在伸展状态下穿过的宽度。

如在图6中在间隔层40a的俯视图中可见的那样，留空41可以不设计为孔而设计为切口。所述切口可以在间隔层40a延展或者三维变形时扩宽并且能够使局部线圈装置以相对较小的力从平面形状变为弯曲形状。如图6可见，在间隔层40a中可以设计有各个单独的圆形留空3，插塞连接元件9、 10、11又可以固定在圆形留空中，所述插塞连接元件例如可以将间隔层与外层相连。

在图7中示出由间隔层2和外层5组成的装置15的横截面视图。两个层2、5通过蘑菇形的插塞连接10保持在一起。

在图8中示出由间隔层2和外层5构成的局部线圈装置的区段17的横截面视图。两个层2、5通过粘合剂保持在一起。

在图9中示出由间隔层2和外层5组成的装置19的横截面视图。两个层2、5设计为一体件式并且可以例如借助压印工艺、轮廓切割工艺或者注塑工艺制造。在这种情况下，外层5具有与间隔层2相同的材料特性。

在图10中示出局部线圈装置16的横截面视图。装置16包括内部的线圈层6，所述线圈层包括局部线圈和电子构件。在线圈层6下方和上方分别设计有线圈间隔层2、也称为间隔层2，它们确保与线圈层6的距离。间隔层2分别向外地由外层5遮蔽。层状装置16通过组合式的插塞连接9保持在一起，如已经在图3中说明的那样。

在图11中示出局部线圈装置18的横截面视图。所述装置18包括内部的线圈层6，所述线圈层包括局部线圈和电子构件。在线圈层6下方和上方分别设计有间隔层2，它们确保与线圈层6的距离。间隔层2分别向外地由外层5遮蔽。层状装置18通过外层5与间隔层2的热熔焊8保持在一起。热熔焊8也附加地固定线圈层6的电子器件。

在图12中示出局部线圈装置120的横截面视图。局部线圈装置120包括局部线圈层6、间隔层2和外层5。局部线圈层6也称为天线层，其朝向边缘地受到框架121的保护。在外层5上，在边缘处、也就是在附图中的右侧设有附加材料MZ，通过所述附加材料实现密封功能。

在图13中示出局部线圈装置130的横截面视图。局部线圈装置130包括局部线圈层6、间隔层2和外层5。天线层6朝向边缘地受到框架121的保护。在外层5上，在边缘处、也就是在附图中的左侧设有附加材料MZ，所述附加材料沿垂直方向延伸至框架121并且通过所述附加材料实现密封功能。

在图14中示出设计为卷材(Meterware)的局部线圈装置120。设计为Y 形的留空41分布在装置120的整个表面上。在装置120的中心具有圆形的留空141，其例如可以用作用于身体部分穿过的穿孔。例如已经在图12和图 13中示出的框架结合附加材料可以用作留空141的边缘。这些元件用于在以下情况下也能实现对局部线圈装置的层序列的密封，即如图14所示，各个单独的Y形留空41由于圆形留空141的冲压被切割或者损坏。所述卷材可以被相应地剪裁用于特殊应用。所述边缘在用于密封的最终装配时借助所述框架121和已经说明的附加材料MZ被密封。

在图15中示出作为拼图件的局部线圈装置150的俯视图。设计为Y形的留空41分布在装置150的整个表面上。在装置150的中心具有圆形留空 141，其例如可以用作用于身体部分穿过的穿孔。在这种变型方案中，不需要事后地产生密封的边缘，因为在特殊应用中拼图件不变，而是只将适当的拼图件插接为更大的装置。

在图16中示出局部线圈装置160的俯视图，其设计为单独的针对产品特殊的实施形式。设计为Y形的留空41分别在装置160的整个表面上。在装置160的中心具有圆形留空141，其例如可以用作用于身体部分穿过的穿孔。此外，在局部线圈装置160的右侧示出矩形留空161。留空141、161 是针对产品特殊地确定的。在这种实施形式中没有规定与特殊几何形状的事后的适配。因此也不需要事后地设置附加的框架121或者附加材料MZ。

在图17中示出具有中间层7的局部线圈装置170的横截面视图。在所述实施形式中，在间隔层2与外层5之间具有中间层7，其用于实现间隔层 2和外层5彼此的纵向滑移。

为了简单，在图17中只在线圈层6的一侧上显示了间隔层2。但有利地通常也在线圈层6的另一侧具有间隔层以及另一中间层和外层，以便朝两侧保护线圈层6。

在图18中示出局部线圈装置180的横截面视图，其与在图17中示出的局部线圈装置170类似地在外层5与间隔层2之间具有中间层7。在这种变型方案中，由间隔层2遮蔽的线圈层6在边缘处配设有框架121。间隔层2 借助附加材料MZ相对边缘密封。

图19示出按照本实用新型的磁共振成像系统301的一种实施形式的示意图，其具有按照本实用新型的局部线圈装置100。

磁性单元310具有场磁体311，所述场磁体产生静态磁场B0，用于在拍摄区域中使样本或者患者340的身体中的核自旋定向。拍摄区域布置在患者通道316中，所述患者通道沿纵向302延伸通过磁性单元310。场磁体311 通常是指超导磁体，其可以提供具有高达3T的磁通密度的磁场，在最新的设备中甚至更高。然而，对于较低的场强也可以使用具有普通传导的线圈的电磁体或者永磁体。

此外，磁性单元310具有梯度线圈312，所述梯度线圈设计用于在磁场 B0上叠加沿三个空间方向的可变磁场，以便在空间上区别所检测的成像区域。梯度线圈312通常是由普通传导的导线构成的线圈，它们可以在检查体积中产生彼此垂直的场。

磁性单元310同样具有身体线圈314，所述身体线圈设计用于将通过信号线路输入的高频信号发射到检查体积中并且接收由患者340发出的共振信号并且通过信号线路输出。此外，按照本实用新型的磁共振成像系统具有一个或多个按照本实用新型的实施例的局部线圈装置100，其在患者通道316 中布置在患者340附近。

控制单元320为磁性单元310提供用于梯度线圈312和身体线圈314的不同信号并且分析所接收的信号。

因此，控制单元320具有梯度控制装置321，其设计用于通过输入线路为梯度线圈312提供可变的电流，所述电流在时间上协调地在检查体积中提供期望的梯度场。

控制单元320还具有高频单元322，所述高频单元设计用于产生高频脉冲，所述高频脉冲具有预设的时间变化曲线、振幅和光谱功率分布，以激励患者340中的核自旋的磁共振。在此，脉冲功率可以达到千瓦范围。各个单独的单元通过信号总线325相互连接。

由高频单元322产生的高频信号通过信号连接331输入患者床330并且分配到一个或多个局部线圈上并且发送到患者340的身体中，以便在该处激励核自旋。

局部线圈装置100的局部线圈优选接收来自患者340的身体的磁共振信号，因为由于较小的距离，局部线圈的信噪比(SNR)好于通过身体线圈314 进行接收时的情形。由局部线圈接收的磁共振信号在局部线圈中被处理并且进一步传导至磁共振成像系统301的高频单元322以进行分析和图像检测。为此优选同样使用信号连接331，但也可以考虑单独的信号连接或者无线传输。同样可以考虑的是，为接收而设置独有的局部线圈或者其它天线。

最后再次指出，前述的设备只是本实用新型的优选实施例并且本领域技术人员可以在不背离由权利要求书给定的本实用新型范围的情况下改变本实用新型。为了完整性也需要指出，不定冠词“一个”的使用并不排除相关特征也可能多次地存在。同样地，术语“单元”并不排除其由多个部件组成，所述部件必要时也可以分布在空间中。

Claims (11)

1.一种用于磁共振成像系统(301)的线圈装置(100、120、130、150、160、170、180)，所述线圈装置具有至少一个线圈间隔层(2、20、30、40、40a)，所述线圈间隔层包括穿孔的、一体件式的平面的基体，所述基体在相对于基体面的垂直方向上是耐压的，但能够通过弯折与弯曲的表面适配。

2.按权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述线圈间隔层(2)包括多个穿孔的部分区域(21)，所述部分区域设计为相同形式。

3.按权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，所述线圈装置包括局部线圈。

4.按权利要求2所述的线圈装置，其特征在于，所述穿孔的部分区域(21)具有留空(3、31)，所述留空具有以下平面形状之一：

-六角形，

-圆形，

-三角形，

-四角形，

-五角形，

-七角形，

-星形，

-Y形。

5.按权利要求4所述的线圈装置，其特征在于，所述留空(3、31)包括以下类型：

-切口，

-贯穿的留空。

6.按权利要求4或5所述的线圈装置，其特征在于，所述穿孔的部分区域(21)的一部分留空(3)设计为，使得多个垂直的插塞连接元件(10、11)能够以定义的网格固定在留空(3)中。

7.按权利要求6所述的线圈装置，其特征在于，所述垂直的插塞连接元件(9、10、11)设置用于将线圈间隔层(2)与外层(5)和/或第二线圈间隔层(2)连接。

8.按权利要求6所述的线圈装置，其特征在于，所述插塞连接元件(11) 设置用于容纳横向延伸的电子线路和/或电子构件。

9.按权利要求7所述的线圈装置，其特征在于，

-在线圈层(6)中设计有多个线圈线路，

-在线圈层(6)上方和下方设计有两个线圈间隔层(2)，

-在线圈间隔层(2)的两个外侧上设计有两个外层(5)。

10.按权利要求8所述的线圈装置，其特征在于，所述线圈装置还具有两个中间层(7)，所述中间层分别设计在线圈间隔层(2)与外层(5)之间并且设计用于实现外层(5)相对于间隔层(2)的纵向移动。

11.一种磁共振成像系统(301)，具有按权利要求1至10之一所述的线圈装置。