RU2574348C2 - Radio-frequency antenna for magnetic-resonance imaging with removable conductor - Google Patents
Radio-frequency antenna for magnetic-resonance imaging with removable conductor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2574348C2 RU2574348C2 RU2012131421/08A RU2012131421A RU2574348C2 RU 2574348 C2 RU2574348 C2 RU 2574348C2 RU 2012131421/08 A RU2012131421/08 A RU 2012131421/08A RU 2012131421 A RU2012131421 A RU 2012131421A RU 2574348 C2 RU2574348 C2 RU 2574348C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- conductor
- antenna
- coil
- transmitting
- receiving antenna
- Prior art date
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 3
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 claims description 2
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 claims 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 abstract description 9
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 8
- 210000004940 Nucleus Anatomy 0.000 description 7
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 5
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000001574 biopsy Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 230000001808 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drugs Drugs 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к радиочастотной (РЧ) передающей и/или приемной антенне, в частности в форме катушечной структуры или устройства в форме катушки или петли, имеющей один или более съемных проводников или структур проводника, в частности, для использования в системе магнитно-резонансной визуализации (МРВ) или магнитно-резонансном (МР) сканере, для передачи РЧ сигналов возбуждения (поле В1) для возбуждения ядерных магнитных резонансов (ЯМР) и/или для получения ЯМР/РЧ сигналов релаксации. Настоящее изобретение дополнительно относится к системе магнитно-резонансной визуализации (МРВ) или магнитно-резонансному (МР) сканеру, содержащему также РЧ передающую и/или приемную антенну.The present invention relates to a radio frequency (RF) transmitting and / or receiving antenna, in particular in the form of a coil structure or device in the form of a coil or loop having one or more removable conductors or conductor structures, in particular for use in a magnetic resonance imaging system (MRI) or magnetic resonance (MR) scanner to transmit RF excitation signals (field B 1 ) to excite nuclear magnetic resonances (NMR) and / or to obtain NMR / RF relaxation signals. The present invention further relates to a magnetic resonance imaging (MRI) system or magnetic resonance (MR) scanner, also comprising an RF transmitting and / or receiving antenna.
Уровень техникиState of the art
В системе МРВ или МР сканере объект обследования, обычно пациент, подвергается воздействию однородного основного магнитного поля (поле В0), так что магнитные моменты ядер внутри объекта обследования имеют тенденцию к вращению вокруг оси под действием приложенного поля В0 (Ларморова прецессия) с некоторой результирующей намагниченностью всех ядер параллельно полю В0. Скорость прецессии называется частотой Ларморовской прецессии, которая зависит от индивидуальных физических характеристик вовлеченных ядер, а именно их гиромагнитного отношения и силы приложенного поля В0. Гиромагнитное отношение - это отношение между магнитным моментом и спином ядер.In an MRI or MR scanner system, the test subject, usually the patient, is exposed to a uniform main magnetic field (field B 0 ), so that the magnetic moments of the nuclei inside the test subject tend to rotate around the axis under the influence of the applied field B 0 (Larmor precession) with some the resulting magnetization of all nuclei parallel to the field B 0 . The precession rate is called the Larmor precession frequency, which depends on the individual physical characteristics of the involved nuclei, namely their gyromagnetic ratio and the strength of the applied field B 0 . The gyromagnetic ratio is the ratio between the magnetic moment and the spin of the nuclei.
Посредством передачи РЧ импульса возбуждения (поле В1), который является ортогональным полю В0, сгенерированному посредством РЧ передающей антенны, и настраивает частоту Ларморовской прецессии представляющих интерес ядер, спины ядер возбуждаются и совмещаются по фазе и получают отклонение их результирующей намагниченности от направления поля В0, так что генерируется поперечная составляющая в зависимости от продольной составляющей результирующей намагниченности.By transmitting an RF excitation pulse (field B 1 ), which is orthogonal to field B 0 generated by the RF transmitting antenna, and adjusts the frequency of the Larmor precession of the nuclei of interest, the spins of the nuclei are excited and aligned in phase and receive a deviation of their resulting magnetization from the direction of field B 0 , so that a transverse component is generated depending on the longitudinal component of the resulting magnetization.
После окончания РЧ импульса возбуждения, начинаются процессы релаксации продольной и поперечной составляющих результирующей намагниченности до тех пор, пока результирующая намагниченность не возвратится к своему равновесному состоянию. ЯМР сигналы релаксации, которые испускаются процессами поперечной релаксации, регистрируются посредством РЧ приемной антенны. Принятые ЯМР сигналы, которые являются временными амплитудными сигналами, подвергаются преобразованию Фурье в сигналы частотного спектра ЯМР и обрабатываются известным способом для генерирования МР изображения объекта обследования.After the end of the RF excitation pulse, relaxation processes of the longitudinal and transverse components of the resulting magnetization begin until the resulting magnetization returns to its equilibrium state. NMR relaxation signals that are emitted by transverse relaxation processes are recorded by the RF receiving antenna. The received NMR signals, which are temporary amplitude signals, undergo Fourier transform into the signals of the NMR frequency spectrum and are processed in a known manner to generate an MR image of the object being examined.
Рассмотренные выше РЧ передающие и/или приемные антенны известны и в форме так называемых МР катушек тела, которые неподвижно закрепляются в исследуемом пространстве системы МРВ для формирования изображения всего объекта обследования и так называемых МР поверхностных катушек, которые размещаются непосредственно в локальной зоне или области, которая должна обследоваться, и которые создаются, например, в форме гибких подушек, или рукавов, или клеток (катушка для головы или катушка типа «клетки»). Для обследования локальной зоны или области хирургические устройства, подобные катетерам или другому инвазивному устройству, содержащим РЧ передающую и/или приемную антенну, в частности, в форме маленькой катушки или контура для приема МР сигналов релаксации также известны.The RF transmitting and / or receiving antennas discussed above are also known in the form of the so-called MR coils of the body, which are fixedly fixed in the studied space of the MRI system to form an image of the entire object under examination and the so-called MR surface coils, which are located directly in the local zone or region should be examined, and which are created, for example, in the form of flexible pillows, or sleeves, or cells (a coil for the head or a coil of the “cell” type). For examining a local area or region, surgical devices like catheters or other invasive devices containing an RF transmitting and / or receiving antenna, in particular in the form of a small coil or loop for receiving MR relaxation signals, are also known.
Что касается формы пространства обследования, могут быть выделены два типа систем МРВ или МР сканеров. Первая система, так называемая открытая система МРВ (вертикальная система), которая содержит зону обследования, которая расположена между концами вертикальной конструкции с рамой С-типа. Вторая система является горизонтальной системой МРВ, также названной осевой системой МРВ, которая содержит горизонтально продолжающееся трубчатое или цилиндрическое пространство для обследования.Regarding the shape of the examination space, two types of MRI or MR scanners systems can be distinguished. The first system, the so-called open MRI system (vertical system), which contains an examination area, which is located between the ends of the vertical structure with a C-type frame. The second system is a horizontal MRI system, also called an axial MRI system, which contains a horizontally extending tubular or cylindrical examination space.
Патент 5457387 раскрывает осевое устройство МРВ, в котором обеспечен узел РЧ катушки, имеющий пару концевых колец, которые поддерживают узел градиентной катушки, причем между парой концевых колец продолжается продольно множество элементов катушки, которые механически и выборочно присоединяются и отсоединяются к/от узла градиентной катушки. Таким узлом РЧ катушки должно предотвращаться уменьшение критического диаметра внутри зазора магнита устройства МРВ и должна обеспечиваться большая апертура для пациента.Patent 5457387 discloses an axial MRI device in which an RF coil assembly is provided having a pair of end rings that support the gradient coil assembly, with longitudinally extending longitudinally between the pair of end rings a plurality of coil elements that mechanically and selectively attach and disconnect to / from the gradient coil assembly. Such an RF coil assembly should prevent a decrease in the critical diameter inside the magnet gap of the MRI device and should provide a large aperture for the patient.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Было обнаружено, что отсоединение и перемещение одного или более элементов катушки РЧ антенны может оказать вредное влияние на резонансные свойства РЧ антенны, так что чувствительность РЧ антенны и качество изображения ухудшаются.It has been found that disconnecting and moving one or more coil elements of an RF antenna can adversely affect the resonance properties of the RF antenna, so that the sensitivity of the RF antenna and image quality are degraded.
Одной целью, лежащей в основе настоящего изобретения, является обеспечение РЧ передающей и/или приемной антенны, в частности, для использования в системах МРВ, причем упомянутая антенна содержит один или более схемных антенных элементов, причем на резонансные свойства РЧ антенны не влияет или влияет только минимально, когда один из по меньшей мере одного съемного антенного элемента удаляется.One objective underlying the present invention is to provide an RF transmitting and / or receiving antenna, in particular for use in MRI systems, said antenna comprising one or more circuit antenna elements, wherein the resonant properties of the RF antenna are not affected or only minimally when one of the at least one removable antenna element is removed.
Другой целью, лежащей в основе настоящего изобретения, является обеспечение РЧ передающей и/или приемной антенны, в частности в форме МР поверхностной катушки, которая может быть приспособлена, согласно требованиям определенных ЯМР обследований в отношении либо большого проема через антенну, либо способности параллельного формирования изображения (визуализации) без существенного влияния на резонансные свойства антенны.Another objective underlying the present invention is to provide an RF transmitting and / or receiving antenna, in particular in the form of an MR surface coil, which can be adapted according to the requirements of certain NMR surveys with respect to either a large aperture through the antenna, or the ability to parallel imaging (visualization) without significantly affecting the resonant properties of the antenna.
Эти цели достигаются, согласно пункту 1 формулы изобретения, радиочастотной передающей и/или приемной антенной, содержащей структуру первого проводника, образующую первый замкнутый контур, который является резонансным на требуемой РЧ частоте, и, по меньшей мере, одну структуру второго проводника, которая может быть связана со структурой первого проводника так, что первый замкнутый контур разделен, по меньшей мере, одной структурой второго проводника на, по меньшей мере, второй и третий замкнутый контур, причем, по меньшей мере, одна структура второго проводника настроена так, что каждый из второго и третьего замкнутых контуров является резонансным при той же или по существу той же требуемой частоте, как первый замкнутый контур.These goals are achieved, according to
Дополнительные пункты формулы изобретения раскрывают предпочтительные варианты осуществления изобретения.Additional claims disclose preferred embodiments of the invention.
Следует понимать, что признаки изобретения допускают сочетание любых комбинаций, без отступления от объема изобретения, как определено приложенной формулой изобретения.It should be understood that the features of the invention allow a combination of any combination, without departing from the scope of the invention, as defined by the attached claims.
Дополнительные подробности, признаки и преимущества изобретения вытекают из последующего описания предпочтительных и примерных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на чертежи.Additional details, features and advantages of the invention result from the following description of preferred and exemplary embodiments of the invention with reference to the drawings.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Фиг. 1 показывает схематичный вид сбоку системы магнитно-резонансной визуализации (МРВ).FIG. 1 shows a schematic side view of a magnetic resonance imaging (MRI) system.
Фиг. 2 показывает пример РЧ антенны в форме одновитковой катушки или одиночного контура.FIG. 2 shows an example of an RF antenna in the form of a single-turn coil or single loop.
Фиг. 3 показывает пример РЧ антенны, содержащей две резонансные катушки или два контура.FIG. 3 shows an example of an RF antenna comprising two resonant coils or two loops.
Фиг. 4 показывает вариант осуществления РЧ антенны согласно изобретению; иFIG. 4 shows an embodiment of an RF antenna according to the invention; and
Фиг. 5 показывает эквивалентную схему РЧ антенны согласно Фиг. 4.FIG. 5 shows an equivalent circuit of the RF antenna according to FIG. four.
Подробное описание вариантов осуществленияDetailed Description of Embodiments
Фиг.1 показывает основные компоненты системы МРВ, которые могут обеспечиваться РЧ передающей и/или приемной антенной, согласно изобретению, для передачи РЧ импульсов возбуждения и/или для приема МР/РЧ импульсов релаксации. На фиг.1 показана для примера вертикальная (открытая) система МРВ, имеющая зону обследования 10 между верхним и нижним концами рентгеновского устройства с рамой С-типа. Однако РЧ передающая и/или приемная антенна, согласно изобретению, может быть также использована в горизонтальной или аксиальной системе МРВ, которая содержит горизонтально продолжающийся трубчатый или цилиндрический объем обследования, как общеизвестно.Figure 1 shows the main components of an MRI system that can be provided by an RF transmitting and / or receiving antenna, according to the invention, for transmitting RF excitation pulses and / or for receiving MR / RF relaxation pulses. Figure 1 shows, for example, a vertical (open) MRI system having an
Верхняя часть и нижняя часть зоны обследования 10 обеспечены соответственными магнитными системами 20, 30, для генерации, по существу, однородного основного магнитного поля (поля В0) для упорядочивания ориентации ядерных спинов в объекте, который обследуется, причем магнитная плотность потока (магнитная индукция) может быть величиной порядка от некоторых долей тесла до нескольких тесла. Основное магнитное поле по существу проникает через пациента Р в направлении, перпендикулярном к продольной оси пациента Р (т.е. в направлении Х).The upper part and the lower part of the
Обычно планарная или по меньшей мере приблизительно планарная РЧ передающая антенна 40 (в частности, в форме РЧ поверхностного резонатора) служит для того, чтобы генерировать РЧ передаваемые импульсы возбуждения (поле В1) на МР частотах, упомянутая РЧ передающая антенна 40 размещена в или на по меньшей мере одной из магнитных систем 20, 30. Планарная или по меньшей мере приблизительно планарная МР/РЧ приемная антенна (50) служит для приема последовательных ЯМР сигналов релаксации. Эта антенна может быть также обеспечена в форме РЧ поверхностного резонатора, который установлен в или на по меньшей мере одной из магнитных систем 20, 30. По меньшей мере одна общая РЧ/МР антенна, в частности РЧ поверхностный резонатор, может также использоваться и для РЧ передачи, и для РЧ приема, если она подходящим образом переключается между передачей и приемом, или две РЧ антенны 40, 50, которые обе могут служить для поочередной передачи РЧ импульсов и приема РЧ сигналов совместно.Typically, a planar or at least approximately planar RF transmit antenna 40 (in particular in the form of an RF surface resonator) serves to generate RF transmit excitation pulses (field B 1 ) at the MR frequencies, said
По меньшей мере одна из этих РЧ передающих и/или приемных антенн 40, 50 может быть обеспечена в форме РЧ передающей и/или приемной антенны соответственно согласно изобретению.At least one of these RF transmitting and / or receiving
Кроме того, для пространственного выбора или выбора среза и пространственного кодирования принимаемых РЧ сигналов релаксации, исходящих от ядер (локализация возбужденных состояний), также обеспечено множество градиентных катушек магнитного поля 70, 80, посредством которых генерируется три градиентных магнитных поля, которые продолжаются в направлении оси Х. Первое градиентное магнитное поле изменяется по существу линейно в направлении оси Х, в то время как второе градиентное магнитное поле изменяется по существу линейно в направлении оси Y, и третье градиентное магнитное поле изменяется по существу линейно в направлении оси Z.In addition, for the spatial selection or selection of the slice and spatial coding of the received RF relaxation signals emanating from the nuclei (localization of excited states), a plurality of gradient coils of the
Наконец, дополнительные электрические устройства или вспомогательное оборудование обеспечены для проведения обследований. Такое устройство как, например, РЧ приемная антенна в форме РЧ/МР поверхностной катушки 60, которая используется дополнительно или, в качестве возможного варианта, к постоянно встроенной планарной РЧ приемной антенне 50 (катушка тела, накладная катушка) и которая расположена непосредственно на пациенте Р или зоне, которая будет обследована. Такая РЧ/МР поверхностная катушка 60 может быть сконструирована как гибкая подкладка, или рукав, или клетка и может содержать или быть обеспечена в форме РЧ передающей и/или приемной антенной согласно изобретению.Finally, additional electrical devices or accessories are provided for the inspection. A device such as, for example, an RF receiving antenna in the form of an RF /
Вышеописанные и следующие принципы изобретения и обсуждения также применимы в случае осевой или горизонтальной системы МРВ, в которой пациент или другой объект обследования направлены в осевом направлении сквозь цилиндрическое или трубчатое пространство обследования 10. Формы и габариты магнитов и РЧ передающих и/или приемных антенн приспособлены к форме цилиндрического или трубчатого пространства обследования известным способом.The above and the following principles of the invention and discussion are also applicable in the case of an axial or horizontal MRI system in which a patient or other object of examination is directed axially through a cylindrical or
Дополнительно, РЧ антенна, согласно изобретению, предпочтительно использовать как РЧ приемную антенну для приема только МР сигналов релаксации. Однако принципы изобретения применимы также для РЧ передающей антенны для передачи РЧ импульсов возбуждения и для РЧ антенны, которая обеспечена как для передачи РЧ импульсов возбуждения, так и для приема МР сигналов релаксации. Все эти РЧ антенны могут быть использованы как в вертикальной (открытой) системе МРВ, так и в горизонтальной или осевой системе МРВ. Для покрытия всех этих возможных вариантов следующее, как правило, относится к РЧ передающей и/или приемной антенне.Additionally, the RF antenna according to the invention is preferably used as an RF receiving antenna for receiving only MR relaxation signals. However, the principles of the invention are also applicable to the RF transmitting antenna for transmitting the RF excitation pulses and to the RF antenna, which is provided both for transmitting the RF excitation pulses and for receiving MR relaxation signals. All of these RF antennas can be used both in a vertical (open) RTM system and in a horizontal or axial RTM system. To cover all of these possible options, the following typically relates to an RF transmit and / or receive antenna.
Обычно вышеописанные РЧ передающие и/или приемные антенны могут иметь каждая одну или более структур проводника (т.е. элементов антенны), каждая из которых является резонансной для передачи и/или приема РЧ сигналов, независимо от других таких структур проводника или сегментов РЧ антенны, и каждая из которых обеспечена своим электронным РЧ передающим и/или приемным блоком подобно РЧ генераторам сигнала, РЧ усилителям мощности и/или РЧ приемникам, как общеизвестно, так что обеспечено множество независимо действующих РЧ передающих и/или приемных каналов.Typically, the above-described RF transmitting and / or receiving antennas may each have one or more conductor structures (i.e., antenna elements), each of which is resonant for transmitting and / or receiving RF signals, independently of other such conductor structures or segments of the RF antenna , and each of which is provided with its own electronic RF transmitting and / or receiving unit, like RF signal generators, RF power amplifiers and / or RF receivers, as is well known, so that many independently operating RF transmitting and / or mnyh channels.
Такие многоканальные системы, как правило, используются для улучшения способностей параллельной визуализации всей РЧ передающей и/или приемной антенны и до некоторой степени улучшают соотношение сигнал/шум (с/ш) генерированных МР изображений, в частности, в непосредственной близости от проводников РЧ передающей и/или приемной антенны.Such multichannel systems are usually used to improve the parallel visualization capabilities of the entire RF transmitting and / or receiving antenna and to some extent improve the signal-to-noise (s / w) ratio of the generated MR images, in particular, in the immediate vicinity of the conductors of the RF transmitting and / or receiving antenna.
Однако, особенно в случае РЧ поверхностной катушки, проблема с такими многоэлементными антеннами может быть в том, что доступ через РЧ антенну (который иногда требуется для некоторых обследований) ограничен или труден. Фиг. 2 и 3 показывают эту проблему для типичной очень простой структуры РЧ передающей и/или приемной антенны в форме (поверхностной) катушечной структуры. Фиг. 2 показывает одноэлементную РЧ антенну, имеющую один контур или катушку 1, доступ через которую сравнительно прост благодаря большому проему, окруженному катушкой 1. По сравнению с этой антенной двухэлементная РЧ антенна согласно фиг.3 имеет почти такой же размер W, что и одноэлементная РЧ антенна, согласно фиг. 2, однако она содержит первую катушку 2 и вторую катушку 3 для предоставления возможности параллельной визуализации, причем обе катушки имеют общую перекрывающуюся структуру 23 проводника, которая значительно ограничивает доступ через РЧ антенну.However, especially in the case of an RF surface coil, the problem with such multi-element antennas may be that access through an RF antenna (which is sometimes required for some examinations) is limited or difficult. FIG. 2 and 3 show this problem for a typical very simple structure of an RF transmitting and / or receiving antenna in the form of a (surface) coil structure. FIG. 2 shows a single-element RF antenna having one loop or
Требования к РЧ передающей и/или приемной антенне, по отношению как к большому проему, так и способности параллельной визуализации, различны для различных видов обследований и/или различных видов объектов обследования. Следовательно, соответствующая РЧ передающая и/или приемная антенна должна быть выбрана и, возможно, размещена в системе МРВ до проведения такого обследования. Это, разумеется, считается трудоемким, особенно в случае, когда требования меняются во время обследования одного и того же объекта. Это может иметь место, например, в случае, когда должна быть сделана первая диагностическая визуализация, для которой качество изображения и свойства параллельной визуализации более важны, чем доступ к объекту, и затем хирургические устройства, подобные катетеру, или иглы биопсии, или другое инвазивное устройство должны быть введены на объекте для обследования локальной зоны или области, для которых необходим достаточно большой свободный доступ к объекту, в частности, если РЧ передающая и/или приемная антенна является поверхностной катушкой, которая размещена непосредственно на зоне, подлежащей обследованию.The requirements for the RF transmitting and / or receiving antenna, with respect to both the large aperture and the ability of parallel imaging, are different for different types of examinations and / or different types of objects to be examined. Therefore, the appropriate RF transmitting and / or receiving antenna should be selected and possibly placed in the RTM system prior to such an examination. This, of course, is considered time-consuming, especially in the case when the requirements change during the examination of the same object. This may be the case, for example, when the first diagnostic imaging should be done, for which image quality and parallel imaging properties are more important than access to the object, and then surgical devices like a catheter, or biopsy needles, or another invasive device should be introduced at the site to examine a local area or area for which sufficiently large free access to the site is required, in particular if the RF transmitting and / or receiving antenna is a surface coil a neck, which is located directly on the area to be examined.
Другим примером таких изменяющихся требований является то, когда после диагностической МР визуализации должна проводиться терапия высокоэффективным сфокусированным ультразвуком (HIFU), при этом ультразвук должен передаваться через РЧ поверхностную катушку на объект. Чтобы избегать любого нарушения ультразвукового поля, никакие структуры проводника не могут продолжаться через эту область и, следовательно, через проем РЧ антенны.Another example of such changing requirements is when, after diagnostic MR imaging, high-performance focused ultrasound (HIFU) therapy should be performed, and the ultrasound should be transmitted through the RF surface coil to the object. In order to avoid any disturbance of the ultrasonic field, no conductor structures can continue through this region and, therefore, through the opening of the RF antenna.
Согласно изобретению эта проблема преодолена обеспечением РЧ передающей и/или приемной антенны, которая, с одной стороны, имеет способность параллельной визуализации и, с другой стороны, может быть без труда обеспечена проемом, который предоставляет легкий доступ через РЧ антенну, без каких-либо значительных изменений резонансных свойств РЧ антенны.According to the invention, this problem is overcome by providing an RF transmitting and / or receiving antenna, which, on the one hand, has the ability of parallel imaging and, on the other hand, can be easily provided with an opening that provides easy access through the RF antenna, without any significant changes in the resonant properties of the RF antenna.
В качестве альтернативы, согласно изобретению, одноканальная РЧ передающая и/или приемная антенна, имеющая большой проем для предоставления легкого доступа через РЧ антенну, обеспечена так, что способность параллельной визуализации может быть легко получена без уменьшения представляющей интерес области всей РЧ антенны и без значительного изменения резонансных свойств РЧ антенны по сравнению с одноэлементной РЧ антенной.Alternatively, according to the invention, a single-channel RF transmitting and / or receiving antenna having a large opening for easy access through the RF antenna is provided so that the parallel imaging ability can be easily obtained without reducing the region of interest of the entire RF antenna and without significant change resonant properties of an RF antenna compared to a single-element RF antenna.
Одной из основных идей изобретения является обеспечение РЧ передающей и/или приемной антенны, содержащей по меньшей мере одну структуру первого проводника, в частности, скомпонованную в форме одной или более резонансных катушек или контуров, где структура первого проводника формирует первый замкнутый контур (т.е. заключает в себе проем), который имеет специально заданные размеры такие, чтобы предоставить прямой доступ к объекту обследования, или представляющий интерес области такого объекта, причем обеспечена по меньшей мере одна структура второго проводника, которая может быть электромагнитно соединена или подключена к структуре первого проводника так, что делит первый замкнутый контур на по меньшей мере второй и третий замкнутый контур (т.е. она проходит через проем структуры первого проводника), причем структура второго проводника настроена так, что каждый из второго и третьего замкнутых контуров является резонансным при той же или по существу той же требуемой частоте, что и первый замкнутый контур (т.е. без структуры второго проводника), таким образом обеспечивая способность параллельной визуализации РЧ передающей и/или приемной антенны.One of the main ideas of the invention is to provide an RF transmitting and / or receiving antenna containing at least one structure of the first conductor, in particular, arranged in the form of one or more resonant coils or circuits, where the structure of the first conductor forms a first closed loop (i.e. includes an opening), which has specially defined dimensions such as to provide direct access to the object of examination, or areas of interest of such an object of interest, at least one structure being provided cheers of the second conductor, which can be electromagnetically connected or connected to the structure of the first conductor so that it divides the first closed loop into at least a second and third closed loop (i.e., it passes through the opening of the structure of the first conductor), and the structure of the second conductor is tuned so that each of the second and third closed loops is resonant at the same or essentially the same desired frequency as the first closed loop (i.e. without the structure of the second conductor), thus providing the ability to parallel visualize the RF transmitting and / or receiving antenna.
Такая РЧ передающая и/или приемная антенна схематично показана в примерном варианте осуществления на фиг. 4. Она содержит структуру первого проводника в форме двух первых проводников 4, 5, которые вместе формируют первый замкнутый контур в форме контура или катушки антенны, являющейся по существу кольцевой или, как показано на фиг. 4, фактически прямоугольной формы, окружающей вышеупомянутый проем. Дополнительно РЧ антенна содержит структуру второго проводника в форме одного второго проводника 6, проходящего через проем и электромагнитно связанного или подключенного к двум первым проводникам 4, 5, формируя при этом второй и третий замкнутый контур внутри первого замкнутого контура. Эта связь обеспечена так, что второй проводник 6 может быть удален от первых проводников 4, 5 и снова соединен с этими проводниками 4, 5 простым способом. Дополнительно, каждый из первых проводников 4, 5 обеспечен первым последовательно включенным конденсатором CI, и второй проводник 6 обеспечен вторым последовательно соединенным конденсатором C2.Such an RF transmit and / or receive antenna is schematically shown in the exemplary embodiment of FIG. 4. It contains the structure of the first conductor in the form of two first conductors 4, 5, which together form a first closed loop in the form of a loop or antenna coil, which is essentially circular or, as shown in FIG. 4, substantially rectangular in shape surrounding the aforementioned opening. Additionally, the RF antenna contains the structure of the second conductor in the form of one second conductor 6 passing through the opening and electromagnetically coupled or connected to the first two conductors 4, 5, thereby forming a second and third closed loop inside the first closed loop. This connection is provided so that the second conductor 6 can be removed from the first conductors 4, 5 and reconnected to these conductors 4, 5 in a simple manner. Additionally, each of the first conductors 4, 5 is provided with a first series-connected capacitor CI, and the second conductor 6 is provided with a second series-connected capacitor C2.
Фиг. 5 показывает эквивалентную схему РЧ антенны согласно фиг. 4. Каждый из двух первых проводников 4, 5 обеспечен последовательным соединением первого конденсатора CI и первой индуктивности LI, и второй проводник 6 обеспечен последовательным соединением второго конденсатора C2 и второй индуктивности L2. Дополнительно, на этом чертеже показана взаимная индукция M между двумя первыми проводниками 4, 5 и взаимная индукция Ml2 между каждым первым проводником 4, 5 и вторым проводником 6. Дополнительно, следует полагать, что электромагнитная энергия, которая принимается и/или передается посредством РЧ антенны, передается из и/или в РЧ антенну посредством предусилителя или генератора соответственно параллельно (или как часть) с обоими первым конденсаторами CI.FIG. 5 shows an equivalent circuit of the RF antenna according to FIG. 4. Each of the two first conductors 4, 5 is provided with a series connection of the first capacitor CI and the first inductance LI, and the second conductor 6 is provided with a series connection of the second capacitor C2 and the second inductance L2. Additionally, this drawing shows the mutual induction M between the two first conductors 4, 5 and the mutual induction Ml2 between each first conductor 4, 5 and the second conductor 6. Additionally, it should be assumed that the electromagnetic energy that is received and / or transmitted via an RF antenna is transmitted from and / or to the RF antenna by means of a preamplifier or generator, respectively, in parallel (or as part) with both first capacitors CI.
Посредством этой РЧ антенны первая одиночная токовая мода I0 может генерироваться посредством двух первых проводников 4, 5, формирующих первый замкнутый контур, если второй проводник 6 удален. Дополнительно, если второй проводник 6 связан с первыми проводниками 4, 5, возникает вторая токовая мода I1 во втором замкнутом контуре, и возникает третья токовая мода I2 в третьем замкнутом контуре, причем вторая и третья токовые моды I1, I2 равны в этом примере.Through this RF antenna, the first single current mode I0 can be generated by the first two conductors 4, 5, forming the first closed loop, if the second conductor 6 is removed. Additionally, if the second conductor 6 is connected to the first conductors 4, 5, a second current mode I1 appears in the second closed loop, and a third current mode I2 appears in the third closed loop, the second and third current modes I1, I2 being equal in this example.
Величина второго конденсатора C2 во втором проводнике 6 выбирается для развязки двух вторых токовых мод I1, I2:The value of the second capacitor C2 in the second conductor 6 is selected for decoupling the two second current modes I1, I2:
где частота ω этих токовым мод I1, I2 равнаwhere the frequency ω of these current modes I1, I2 is equal to
Частота ω - требуемая резонансная частота РЧ антенны и выбирается для использования РЧ антенны в системе МРВ равной МР частоте путем соответствующего выбора значения первых конденсаторов CI.Frequency ω is the required resonant frequency of the RF antenna and is selected to use the RF antenna in an MRI system equal to the MR frequency by appropriate selection of the values of the first capacitors CI.
В этом случае, если второй проводник 6 удален, вышеупомянутая первая одиночная токовая мода I0 имеет ту же резонансную частоту, что и вторая и третья токовые моды I1, I2, которые возникают, если второй проводник 6 соединен с первыми проводниками 4, 5.In this case, if the second conductor 6 is removed, the aforementioned first single current mode I0 has the same resonant frequency as the second and third current modes I1, I2, which occur if the second conductor 6 is connected to the first conductors 4, 5.
Поэтому РЧ антенна может быть использована как двухэлементная или двухканальная антенна (например, для параллельной визуализации) или как одноэлементная или одноканальная антенна посредством удаления второго проводника 6 (если требуется большой проем, например, для получения доступа к объекту обследования), причем обе на одной и той же резонансной частоте.Therefore, the RF antenna can be used as a two-element or two-channel antenna (for example, for parallel imaging) or as a single-element or single-channel antenna by removing the second conductor 6 (if you need a large opening, for example, to gain access to the object of examination), both on the same and the same resonant frequency.
Если второй проводник 6 удален, оба предусилителя или генератора, параллельных каждому из первых конденсаторов CI, наблюдают ту же самую резонансную структуру проводника 4, 5. В случае приема сигналов информация одного из двух предусилителей может либо аннулироваться, либо сохраняться в зависимости от потребностей и требования восстановления сигнала, учитывая корреляцию и, в частности, шум принимаемых сигналов.If the second conductor 6 is removed, both preamplifiers or generators parallel to each of the first capacitors CI observe the same resonant structure of conductor 4, 5. In the case of receiving signals, the information of one of the two preamplifiers can either be canceled or stored depending on the needs and requirements signal recovery, given the correlation and, in particular, the noise of the received signals.
Как упомянуто выше, двухэлементная катушка, показанная на фиг.4 и 5, является только примером. Конечно, РЧ передающая и/или приемная антенна может быть обеспечена структурой первого проводника, имеющей более двух элементов, т.е. имеющей более двух первых проводников 4, 5, и/или более одной съемной структурой второго проводника (или одной структурой второго проводника, которая содержит более одного съемного проводника), который может быть удален без существенного влияния на резонансные свойства РЧ антенны.As mentioned above, the two-element coil shown in FIGS. 4 and 5 is only an example. Of course, the RF transmitting and / or receiving antenna may be provided with a first conductor structure having more than two elements, i.e. having more than two first conductors 4, 5, and / or more than one removable structure of the second conductor (or one structure of the second conductor, which contains more than one removable conductor), which can be removed without significantly affecting the resonance properties of the RF antenna.
Поэтому при связывании структуры второго проводника со структурой первого проводника могут быть обеспечены больше, чем второй и третий замкнутый контур, например три или пять и т.д. замкнутых контуров, для получения больших способностей параллельной визуализации.Therefore, when linking the structure of the second conductor with the structure of the first conductor, more than the second and third closed loops can be provided, for example three or five, etc. closed loops to get great parallel visualization capabilities.
Дополнительно, размеры или габариты замкнутых контуров, которые обеспечены связыванием структуры второго проводника со структурой первого проводника, могут все быть такими же или отличаться друг от друга.Additionally, the dimensions or dimensions of the closed loops that are provided by linking the structure of the second conductor with the structure of the first conductor may all be the same or different from each other.
Дополнительно, если обеспечено более одного второго проводника 6 или структуры второго проводника, они могут быть настроены так, что согласно требованиям один или более или все эти вторые проводники или структуры проводника могут быть удалены без существенного влияния на резонансные свойства РЧ антенны.Additionally, if more than one second conductor 6 or second conductor structure is provided, they can be configured such that, according to requirements, one or more or all of these second conductors or conductor structures can be removed without significantly affecting the resonance properties of the RF antenna.
Дополнительно, второй проводник 6 может иметь другую форму, чем прямая форма, например изогнутую форму.Additionally, the second conductor 6 may have a different shape than a straight shape, for example a curved shape.
Согласно другому варианту осуществления изобретения по меньшей мере один из первых проводников 4, 5 или структур проводника может быть сделан настраиваемым, с целью компенсации возможного отклонения частоты, когда удаляется съемный (второй) проводник 6.According to another embodiment of the invention, at least one of the first conductors 4, 5 or structures of the conductor can be made customizable in order to compensate for possible frequency deviation when the removable (second) conductor 6 is removed.
В другом варианте осуществления изобретения съемная структура проводника может быть объединена с развязывающим усилителем для увеличения связи с или без съемной структурой проводника, как описано в публикации: "The NMR Phased Array", P. B. Roemer, W. A. Edelstein, С. Е. Hayes, S. P. Souza, О. М. Mueller, in Magnetic Resonance in Medicine, Vol. 16, Is. 2, p. 192-225 (1990).In another embodiment, the detachable conductor structure may be combined with a decoupling amplifier to increase coupling with or without the detachable conductor structure, as described in "The NMR Phased Array", PB Roemer, WA Edelstein, C. E. Hayes, SP Souza , O. M. Mueller, in Magnetic Resonance in Medicine, Vol. 16, Is. 2, p. 192-225 (1990).
Наконец, съемная структура второго проводника может быть изготовлена для одноразового использования. В частности, если структура второго проводника нуждается в стерилизации, то предпочтительно продавать ее в стерильном пакете как одноразовую единицу. Такое использование может иметь преимущество в проведении хирургических МРВ процедур. Пользователь может в любом месте вмешательства прикреплять или удалять стерильную одноразовую структуру второго проводника.Finally, the removable structure of the second conductor can be made for single use. In particular, if the structure of the second conductor needs to be sterilized, it is preferable to sell it in a sterile bag as a disposable unit. Such use may have the advantage of performing surgical MRI procedures. The user can attach or remove the sterile disposable structure of the second conductor anywhere in the intervention.
Наконец, вышеупомянутые принципы РЧ передающей и/или приемной антенны, согласно изобретению, могут быть применены для планарной катушки всего тела и трубчатой катушки всего тела, которые обе могут быть неподвижно установлены и в вертикальной или осевой системе МРВ соответственно и могут быть применены для поверхностной катушки, подобной гибкой подкладке, которая помещается непосредственно на области, подлежащей обследованию, или катушки типа «клетки» и т.д.Finally, the above principles of the RF transmitting and / or receiving antenna according to the invention can be applied to a planar coil of the whole body and a tubular coil of the whole body, which both can be fixedly mounted in the vertical or axial system of the MRI, respectively, and can be applied to the surface coil , like a flexible lining that fits directly onto the area to be examined, or “cell” coils, etc.
Хотя изобретение проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и вышеизложенном описании, такую иллюстрацию и описание надо считать иллюстративной или примерной, а не ограничительной, при этом изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Возможны изменения вышеописанных вариантов осуществления изобретения, например, применительно к другим формам и габаритам первых проводников 4, 5 и второго проводника 6, а также применительно к их числу и расположению друг относительно друга, не отступая от основного принципа изобретения, как определено формулой изобретения.Although the invention is illustrated and described in detail in the drawings and the foregoing description, such illustration and description should be considered illustrative or exemplary, and not restrictive, while the invention is not limited to the disclosed embodiments. Changes to the above-described embodiments of the invention are possible, for example, in relation to other shapes and dimensions of the first conductors 4, 5 and the second conductor 6, as well as in relation to their number and location relative to each other, without departing from the basic principle of the invention as defined by the claims.
Модификации раскрытых вариантов осуществления могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при практической реализации заявленного изобретения, исходя из анализа чертежей, настоящего раскрытия и приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащее» не исключает другие элементы или шаги, и использование указания в единственном числе не исключает множества. Одиночный процессор или другой блок могут выполнять функции нескольких элементов, изложенных в формуле изобретения. Тот факт, что некоторые признаки изложены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что комбинация этих признаков не может быть с выгодой использована. Любые ссылочные обозначения в формуле изобретения не должны быть истолкованы как ограничивающие объем изобретения.Modifications of the disclosed embodiments may be understood and practiced by those skilled in the art in practicing the claimed invention based on an analysis of the drawings, the present disclosure, and the appended claims. In the claims, the word “comprising” does not exclude other elements or steps, and the use of the singular does not exclude the plural. A single processor or other unit may fulfill the functions of several elements set forth in the claims. The fact that some features are set forth in mutually different dependent claims does not mean that a combination of these features cannot be used to advantage. Any reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope of the invention.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP09180056A EP2336798A1 (en) | 2009-12-21 | 2009-12-21 | RF antenna for MRI with a removable conductor |
EP09180056.5 | 2009-12-21 | ||
PCT/IB2010/055835 WO2011077322A1 (en) | 2009-12-21 | 2010-12-15 | Rf antenna for mri with a removable conductor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012131421A RU2012131421A (en) | 2014-01-27 |
RU2574348C2 true RU2574348C2 (en) | 2016-02-10 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2045225C1 (en) * | 1992-07-16 | 1995-10-10 | Александр Евгеньевич Кангер | Nuclear magnetic tomograph for diagnosing internal diseases |
US5594337A (en) * | 1993-05-07 | 1997-01-14 | Medical Advances, Inc. | Local coil for magnetic resonance angiography |
US6556013B2 (en) * | 2001-03-09 | 2003-04-29 | Bruker Biospin Corp. | Planar NMR coils with localized field-generating and capacitive elements |
US6591128B1 (en) * | 2000-11-09 | 2003-07-08 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | MRI RF coil systems having detachable, relocatable, and or interchangeable sections and MRI imaging systems and methods employing the same |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2045225C1 (en) * | 1992-07-16 | 1995-10-10 | Александр Евгеньевич Кангер | Nuclear magnetic tomograph for diagnosing internal diseases |
US5594337A (en) * | 1993-05-07 | 1997-01-14 | Medical Advances, Inc. | Local coil for magnetic resonance angiography |
US6591128B1 (en) * | 2000-11-09 | 2003-07-08 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | MRI RF coil systems having detachable, relocatable, and or interchangeable sections and MRI imaging systems and methods employing the same |
US6556013B2 (en) * | 2001-03-09 | 2003-04-29 | Bruker Biospin Corp. | Planar NMR coils with localized field-generating and capacitive elements |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7042222B2 (en) | Phased array knee coil | |
US8035384B2 (en) | Hybrid birdcage-TEM radio frequency (RF) coil for multinuclear MRI/MRS | |
US9513352B2 (en) | System and method for inductively communicating data | |
US8013606B2 (en) | Shielded multix coil array for parallel high field MRI | |
US8929626B2 (en) | RF antenna arrangement and method for multi nuclei MR image reconstruction involving parallel MRI | |
US5280248A (en) | Biplanar RF coil for magnetic resonance imaging systems | |
JP6463608B2 (en) | Magnetic resonance tomography system and MRI imaging method using the magnetic resonance tomography system | |
US9041398B2 (en) | RF antenna for MRI with a removable conductor | |
JP2003180659A (en) | Rf coil system for magnetic resonance imaging device | |
US6211677B1 (en) | Lung coil for imaging hyper-polarized gas in an MRI scanner | |
US8981777B2 (en) | Spine coil array | |
JP2010518935A (en) | Sinusoidally resonating radio frequency volume coil for high field magnetic resonance applications | |
JP2013505764A (en) | MR imaging system with freely accessible inspection volume | |
JP2015020075A5 (en) | ||
US9146290B2 (en) | RF transmit and/or receive antenna for a hybrid MRI/HIFU system | |
US20150025362A1 (en) | Local Transmission Coils and Transmission Coil Arrays for Spinal Column Imaging in an MRI Device | |
US20180259603A1 (en) | Radio frequency antenna assembly for magnetic resonance image guided therapy | |
JP6901483B2 (en) | Radio frequency coil array for magnetic resonance inspection system | |
KR102345856B1 (en) | Apparatus and methods to acquire nuclear magnetic resonance signals using x-nuclei radio frequency coil in the magnetic resonance imaging system | |
RU2574348C2 (en) | Radio-frequency antenna for magnetic-resonance imaging with removable conductor | |
Hou et al. | A Four-Channel Broadband MRI Receive Array Coil | |
Abubakar et al. | Development and Optimisation of Surface and Volume Radiofrequency Coils Suitable for Fast-Field-Cycling Magnetic Resonance Imaging (FFC-MRI) |