專(zhuān)利名稱(chēng)：射頻線圈、射頻磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備、和磁共振成像方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及RF(射頻)線圈、RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備、和磁共振成像方法和設(shè)備，具體來(lái)說(shuō)涉及一種具有多個(gè)攜帶用于產(chǎn)生RF磁場(chǎng)的電流的電通道和連接多個(gè)電通道的對(duì)應(yīng)端部的環(huán)形電通道的RF線圈、一種使用這種RF線圈的RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備、和一種使用這種RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備的磁共振成像方法和設(shè)備。
靜磁場(chǎng)方向垂直于研究對(duì)象的主體軸方向的磁共振成像設(shè)備通常稱(chēng)之為垂直磁場(chǎng)型磁共振成像設(shè)備，它產(chǎn)生一個(gè)開(kāi)放的靜磁場(chǎng)空間，并且使用其回路表面平行于靜磁場(chǎng)產(chǎn)生單元的極靴表面的RF線圈作為產(chǎn)生RF磁場(chǎng)的RF線圈。這種類(lèi)型的RF線圈產(chǎn)生的RF磁場(chǎng)的方向平行于線圈回路的表面，從而可形成垂直于靜磁場(chǎng)方向的RF磁場(chǎng)。在本申請(qǐng)人的美國(guó)專(zhuān)利第5760583中公開(kāi)了這種RF線圈。
另一方面，還有另一種類(lèi)型的RF線圈，稱(chēng)之為正交RF線圈，它由兩個(gè)RF線圈的一種組合構(gòu)成，并且通過(guò)由兩個(gè)RF線圈產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)的RF磁場(chǎng)的矢量合成使所提供的RF磁場(chǎng)的強(qiáng)度提高了，或者可以減小每個(gè)線圈的驅(qū)動(dòng)能量就可產(chǎn)生期望強(qiáng)度的RF磁場(chǎng)。
然而，在常規(guī)的RF線圈中，從流過(guò)用于連接主通道的約束通道的電流可產(chǎn)生不期望出現(xiàn)的RF磁場(chǎng)。由于不期望出現(xiàn)的RF磁場(chǎng)抵消了由主通道產(chǎn)生的RF激勵(lì)磁場(chǎng)，減小了產(chǎn)生RF磁場(chǎng)的效率，要獲得期望的磁場(chǎng)強(qiáng)度就需要較大的激勵(lì)電功率。
況且，流過(guò)主通道和約束通道的電流有較大的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此產(chǎn)生了附加的問(wèn)題加大了研究對(duì)象的高頻電能吸收，即加大了研究對(duì)象的總SAR(比吸收速率)。
進(jìn)而，由約束通道產(chǎn)生的不期望出現(xiàn)的RF磁場(chǎng)不僅抵消了RF磁場(chǎng)，而且還增加了研究對(duì)象的局部高頻電能吸收，即局部SAL。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種RF線圈、一種可有效產(chǎn)生RF磁場(chǎng)的RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備、和一種使用這種RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備的磁共振成像方法和設(shè)備。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種RF線圈、一種可提供研究對(duì)象的小SAL的RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備、和一種使用這種RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備的磁共振成像方法和設(shè)備。
按本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種RF線圈，包括攜帶用于在包含研究對(duì)象的空間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)RF磁場(chǎng)的電流的徑向延伸的電通道；和，距所說(shuō)空間比徑向延伸的電通道距所說(shuō)空間更遠(yuǎn)的一個(gè)環(huán)形電通道，用于連接徑向延伸的電通道的相應(yīng)的端部。
按本發(fā)明的第二方面，提供一種RF線圈，包括攜帶用于在包含研究對(duì)象的空間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)RF磁場(chǎng)的電流的多個(gè)相互平行的電通道；和，設(shè)置在多個(gè)電通道的兩端的、距所說(shuō)空間比多個(gè)電通道距所說(shuō)空間更遠(yuǎn)的環(huán)形電通道，用于連接多個(gè)電通道的相應(yīng)的端部。
按本發(fā)明的第三方面，提供一種RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備，包括攜帶用于在包含研究對(duì)象的空間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)RF磁場(chǎng)的電流的徑向延伸的電通道；距所說(shuō)空間比徑向延伸的電通道距所說(shuō)空間更遠(yuǎn)的一個(gè)環(huán)形電通道，用于連接徑向延伸的電通道的相應(yīng)的端部；和，一個(gè)RF信號(hào)提供裝置，用于分別向距環(huán)形電通道的中心的方向相互相差90°的環(huán)形電通道上的兩個(gè)位置提供相互間的相位差為90°的RF信號(hào)。
按本發(fā)明的第四方面，提供一種RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備，包括攜帶用于在包含研究對(duì)象的空間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)RF磁場(chǎng)的電流的多個(gè)相互平行的電通道；設(shè)置在多個(gè)電通道的兩端距所說(shuō)空間比多個(gè)電通道距所說(shuō)空間更遠(yuǎn)的環(huán)形電通道，用于連接多個(gè)電通道的相應(yīng)的端部；和，一個(gè)RF信號(hào)提供裝置，用于分別向距環(huán)形電通道的中心的方向相互相差90°的兩個(gè)環(huán)形電通道之一的兩個(gè)位置提供相互間的相位差為90°的RF信號(hào)。
按照本發(fā)明，增加了在環(huán)形電通道和研究對(duì)象之間的距離，從而減小了環(huán)形電通道對(duì)RF激勵(lì)磁場(chǎng)的抵消作用，并且還減小了研究對(duì)象的SAR。
因此，本發(fā)明可提供一種RF線圈、一種有效產(chǎn)生RF磁場(chǎng)的RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備、和一種使用這種RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備的磁共振成像方法和設(shè)備。
而且，本發(fā)明可提供一種RF線圈、一種提供研究對(duì)象的小SAL的RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備、和一種使用這種RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備的磁共振成像方法和設(shè)備。
從附圖中表示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的下面的描述中，本發(fā)明的其它一些目的和優(yōu)點(diǎn)都將變得顯而易見(jiàn)。


圖1是按本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)設(shè)備的方塊圖。
圖2是表示圖1設(shè)備中的一個(gè)發(fā)射線圈部分的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖3是表示圖1設(shè)備中的發(fā)射線圈部分的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖4表示圖1設(shè)備中發(fā)射線圈部分的一個(gè)電路。
圖5表示在圖1設(shè)備的發(fā)射線圈部分中的電的分配。
圖6表示由圖1的設(shè)備中的發(fā)射線圈部分產(chǎn)生的一個(gè)RF磁場(chǎng)。
圖7表示在圖1設(shè)備的發(fā)射線圈部分中的電的分配。
圖8表示由圖1的設(shè)備中的發(fā)射線圈部分產(chǎn)生的一個(gè)RF磁場(chǎng)。
圖9表示由圖1的設(shè)備中的發(fā)射線圈部分產(chǎn)生的一個(gè)RF磁場(chǎng)的一個(gè)強(qiáng)度分布圖10表示在圖1設(shè)備的發(fā)射線圈部分中的一個(gè)典型的電通道圖形。
圖11是沿圖10所示的電通道圖形的A-A線取的一個(gè)剖面圖。
圖12是沿圖10所示的電通道圖形的A-A線取的一個(gè)剖面圖，并且與一個(gè)RF屏蔽的剖面圖組合在一起。
圖13是按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備的一個(gè)方塊圖。
圖14是表示圖13的設(shè)備中一個(gè)主體線圈部分的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖15是表示圖13的設(shè)備中一個(gè)主體線圈部分和一個(gè)RF屏蔽的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖16是表示用于磁共振成像的一個(gè)典型的脈沖序列的示意圖。
現(xiàn)在參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖1表示一個(gè)磁共振成像設(shè)備的方塊圖，它是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。該設(shè)備的結(jié)構(gòu)代表按照本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，該設(shè)備的操作代表按照本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例。
如圖1所示，該設(shè)備包括一個(gè)靜磁場(chǎng)產(chǎn)生部分2，用于在設(shè)備的內(nèi)部空間產(chǎn)生一個(gè)均勻的靜磁場(chǎng)。靜磁場(chǎng)產(chǎn)生部分2包括一對(duì)磁性產(chǎn)生裝置(未示出)，如永久磁鐵，它們?cè)诟綀D的垂直方向相互面對(duì)并維持一定距離，用于在插入的空間內(nèi)產(chǎn)生靜磁場(chǎng)(垂直磁場(chǎng))。容易看出，磁性產(chǎn)生裝置不限于永久磁鐵，可以是超導(dǎo)電磁鐵、普通導(dǎo)體電磁鐵、或類(lèi)似物。
在靜磁場(chǎng)產(chǎn)生部分2的內(nèi)部空間內(nèi)分別設(shè)置以相似的方式沿垂直方向相互面對(duì)的并且相隔一定距離的梯度線圈部分4、4′和發(fā)射線圈部分6、6′。在梯度線圈部分4、4′和發(fā)射線圈部分6、6′之間提供一個(gè)RF屏蔽(在圖1中未示出)。RF線圈是由諸如銅箔之類(lèi)的導(dǎo)電材料構(gòu)成的。發(fā)射線圈部分6、6′一起代表本發(fā)明的RF線圈的一個(gè)實(shí)施例。后面再對(duì)發(fā)射線圈部分6、6′進(jìn)行詳細(xì)描述。
將一個(gè)研究對(duì)象8放在一個(gè)成像臺(tái)10上，并且通過(guò)攜帶裝置(未示出)將這個(gè)研究對(duì)象帶入或帶出在相對(duì)的發(fā)射線圈部分6、6′之間插入的空間。研究對(duì)象8的主體軸垂直于靜磁場(chǎng)方向。成像臺(tái)10固定有一個(gè)接收線圈部分106，接收線圈部分106包圍要成像的研究對(duì)象8的一個(gè)部位。接收線圈部分106例如是用于腰脊椎成像的部分，并且固定到研究對(duì)象8的髖關(guān)節(jié)的周?chē)?。?yīng)該說(shuō)明的是，接收線圈部分106不僅可以放在腰脊椎的周?chē)?，而且可以放在和要成像的期望部位?duì)應(yīng)的任何一個(gè)位置。
梯度線圈部分4、4′與梯度驅(qū)動(dòng)部分16連接。梯度驅(qū)動(dòng)部分16向梯度線圈部分4、4′提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)以產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)。要產(chǎn)生的梯度磁場(chǎng)有以下3個(gè)限幅梯度磁場(chǎng)、讀出梯度磁場(chǎng)、和相位編碼梯度磁場(chǎng)。
發(fā)射線圈部分6、6′與一個(gè)發(fā)射器部分18連接。發(fā)射器部分18向發(fā)射線圈部分6、6′提供一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)以產(chǎn)生RF磁場(chǎng)，借此在研究對(duì)象8的內(nèi)部激發(fā)一個(gè)自旋。
接收線圈部分106接收由在研究對(duì)象8內(nèi)的激發(fā)的自旋產(chǎn)生的一個(gè)磁共振信號(hào)。接收線圈部分106連接到接收器部分20的輸入端，向接收器部分20輸入接收的信號(hào)。接收器部分20的輸出連接到一個(gè)模擬-數(shù)字(A-D)轉(zhuǎn)換器部分22的輸入端。A-D轉(zhuǎn)換器部分22把接收器部分20的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。A-D轉(zhuǎn)換器部分22的輸出連接到一個(gè)計(jì)算機(jī)24。
計(jì)算機(jī)24接收來(lái)自于A-D轉(zhuǎn)換器部分22的數(shù)字信號(hào)，并將這個(gè)信號(hào)存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)器(未示出)內(nèi)。
于是，在存儲(chǔ)器中形成一個(gè)數(shù)據(jù)空間，這個(gè)數(shù)據(jù)空間構(gòu)成了一個(gè)傅里葉空間。計(jì)算機(jī)24在這個(gè)傅里葉空間中對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉逆變換，以重構(gòu)研究對(duì)象8的圖像。
計(jì)算機(jī)24連接到一個(gè)控制部分30?？刂撇糠?0又連接到梯度驅(qū)動(dòng)部分16、發(fā)射器部分18、接收器部分20、和A-D轉(zhuǎn)換器部分22?？刂撇糠?0根據(jù)從計(jì)算機(jī)24提供的對(duì)應(yīng)指令控制梯度驅(qū)動(dòng)部分16、發(fā)射器部分18、接收器部分20、和A-D轉(zhuǎn)換器部分22，以實(shí)現(xiàn)磁共振成像。
計(jì)算機(jī)24與一個(gè)顯示部分32和一個(gè)操作部分34相連。顯示部分32顯示從計(jì)算機(jī)24輸出的一個(gè)重構(gòu)的圖象和幾個(gè)信息。操作部分34是由操作人員向計(jì)算機(jī)24輸入的幾個(gè)命令和信息操作的。
圖2示意地表示發(fā)射線圈部分6、6′的結(jié)構(gòu)。圖2表示的是一個(gè)RF線圈的三維結(jié)構(gòu)，它構(gòu)成了發(fā)射線圈部分6、6′的主要部分。在三維空間中的3個(gè)相互垂直的方向由x、y、z表示。z方向?qū)?yīng)于靜磁場(chǎng)方向。如圖所示，一個(gè)發(fā)射線圈部分6的電通道設(shè)在x-y平面上，另一個(gè)發(fā)射線圈部分6′的電通道設(shè)在和前一個(gè)x-y平面在z方向分開(kāi)一定距離的另一個(gè)x-y平面上。
發(fā)射線圈部分6有一個(gè)環(huán)形電通道602，環(huán)形電通道602代表本發(fā)明的環(huán)形電通道的一個(gè)實(shí)施例。在環(huán)形電通道602的內(nèi)部提供多個(gè)從中心部分開(kāi)始徑向延伸的電通道604。電通道604代表本發(fā)明的徑向延伸的電通道的一個(gè)實(shí)施例。徑向延伸的電通道604的數(shù)目例如是8個(gè)。然而，電通道604的數(shù)目不限于8個(gè)，而可以是4的任何一個(gè)整數(shù)倍。應(yīng)該說(shuō)明的是，電通道604的標(biāo)號(hào)在附圖中是由在一個(gè)位置的參考數(shù)字表示的。每個(gè)電通道604的一端連接到電通道602，它的另一端連接到一個(gè)中央環(huán)形電通道606上。
在電通道602上的距內(nèi)部中心相差90度的相應(yīng)方向的兩個(gè)位置提供有來(lái)自于發(fā)射器部分18的相應(yīng)RF信號(hào)。提供給這兩個(gè)位置的RF信號(hào)的對(duì)應(yīng)相位相差90度。
發(fā)射線圈部分6′有一個(gè)環(huán)形電通道602′，環(huán)形電通道602′代表本發(fā)明的環(huán)形電通道的一個(gè)實(shí)施例。在環(huán)形電通道602′的內(nèi)部提供多個(gè)從中心部分開(kāi)始徑向延伸的電通道604′。電通道604′代表本發(fā)明的徑向延伸的電通道的一個(gè)實(shí)施例。徑向延伸的電通道604′的數(shù)目例如是8個(gè)。然而，電通道604′的數(shù)目也是不限于8個(gè)，而可以是4的任何一個(gè)整數(shù)倍。應(yīng)該說(shuō)明的是，電通道604′的標(biāo)號(hào)在附圖中是由在一個(gè)位置的參考數(shù)字表示的。每個(gè)電通道604′的一端連接到電通道602′，它的另一端連接到一個(gè)中央環(huán)形電通道606′上。
在電通道602′上的距內(nèi)部中心相差90度的相應(yīng)方向的兩個(gè)位置提供有來(lái)自于發(fā)射器部分18的相應(yīng)RF信號(hào)。提供給這兩個(gè)位置的RF信號(hào)的對(duì)應(yīng)相位相差90度。
這樣的發(fā)射線圈部分6和6′按鏡像關(guān)系相互面對(duì)，構(gòu)成了本發(fā)明裝置的RF線圈。通過(guò)發(fā)送從發(fā)射器部分18輸出的彼此相應(yīng)相位相差90度的兩個(gè)RF信號(hào)，并且用相應(yīng)的功率分束器182、184均分RF信號(hào)的功率，就可向發(fā)射線圈部分6和6′提供RF信號(hào)，如圖3舉例所示。在完全等同的條件下對(duì)發(fā)射線圈部分6和6′進(jìn)行RF驅(qū)動(dòng)的方案中，這樣地提供RF信號(hào)是優(yōu)選的方案。應(yīng)該說(shuō)明的是，相應(yīng)的RF功率放大器可以根據(jù)需要設(shè)置在分束器182,184和發(fā)射線圖部分6,6′之間。
由于具有相同功率和相同相位的RF信號(hào)從一個(gè)公共信號(hào)源同時(shí)提供給兩個(gè)相反的線圈回路，因此在線圈之間的電磁耦合就變得不重要了。此外，因?yàn)榫€圈之間有足夠大的距離，所以線圈之間的靜電耦合也是不重要的。因此可以獲得頻率特性極好的RF線圈。
向線圈提供RF信號(hào)的信號(hào)線可以由諸如同心電纜之類(lèi)的適宜信號(hào)線制成，信號(hào)線可無(wú)限延長(zhǎng)。因此，線號(hào)線的處理很容易，不會(huì)妨礙進(jìn)入磁場(chǎng)空間的研究對(duì)象8，并且不會(huì)阻擋磁場(chǎng)空間的開(kāi)口。
在圖4中表示的是發(fā)射線圈部分6的電路。如圖所示，由徑向延伸的電通道604分成多個(gè)分段的環(huán)形電通道602中，串聯(lián)連接相應(yīng)的電容器608。應(yīng)該說(shuō)明，電容器608的標(biāo)號(hào)在附圖中由在一個(gè)位置的參考數(shù)字表示。某些電容器并聯(lián)連接相應(yīng)的可變電容器，用于調(diào)節(jié)電容?？勺冸娙萜饔脕?lái)精密調(diào)節(jié)在0°相位和90°相位之間的垂直性。
從發(fā)射器部分18向設(shè)置在兩個(gè)分段中的相應(yīng)電容器608的兩端施加相位為0°和90°的RF信號(hào)，這兩個(gè)分段相對(duì)于中心的相應(yīng)方向相互相差90°。
現(xiàn)在考慮相位為0°的RF信號(hào)。在圖5中表示出流過(guò)電通道的電流的比例。具體來(lái)說(shuō)，在外部環(huán)形電通道602中，提供有RF信號(hào)的分段和與其相對(duì)的分段的電流比例是0，離開(kāi)上述兩個(gè)分段90°方向的兩個(gè)分段的電流比例是1，其余的分段的電流比例是0.7。在內(nèi)部環(huán)形電通道606中的分段的電流比例類(lèi)似于相應(yīng)的外部電通道602中的分段的電流比例。
在徑向延伸的電通道604中，對(duì)于位于環(huán)形電通道602中的電流比例為0的兩個(gè)分段的兩側(cè)的4個(gè)電通道其電流比例是0.7，對(duì)于位于環(huán)形電通道602中的電流比例為1的兩個(gè)分段的兩側(cè)的4個(gè)電通道其電流比例是0.3。
在RF信號(hào)為一個(gè)極性時(shí)，電通道中的電流方向是圖5中的箭頭所指的方向。具體來(lái)說(shuō)，在外部環(huán)形電通道602中，電流在附圖的右側(cè)和左側(cè)分別是相對(duì)于電流比例為0的分段進(jìn)行逆時(shí)針?lè)较蚝晚槙r(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)；但在內(nèi)部環(huán)形電通道606中，電流流動(dòng)方向和外部環(huán)形電通道602的電流流動(dòng)方向相反。在徑向延伸的電通道604中，對(duì)于每一對(duì)相對(duì)于中心對(duì)稱(chēng)排齊的電通道604，從上述電流分路的電流沿相反的方向流動(dòng)。
這樣的電流在垂直于電流比例為1的電通道的直徑方向產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，如圖6中由虛線箭頭所指的方向，這個(gè)磁場(chǎng)作用在附圖中內(nèi)部環(huán)形電通道606的相反側(cè)，即在面對(duì)發(fā)射線圈部分6′的那一側(cè)。
在RF信號(hào)為另一極性時(shí)，電流的方向和上述方向完全相反，從而使磁場(chǎng)方向相反。因此，發(fā)射線圈部分6產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于這個(gè)RF信號(hào)的RF磁場(chǎng)。
現(xiàn)在考慮具有90°相位的電流，在RF信號(hào)的一個(gè)極性時(shí)，圖7表示出這時(shí)的電通道的電流比例。因?yàn)镽F信號(hào)提供位置在空間上偏離相位為0°時(shí)的RF信號(hào)提供位置90°，所以圖7等同于逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)了90°的圖5。因此，RF磁場(chǎng)方向從圖6所示的情況逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)了90°，如圖8中的虛線箭頭所示的。
發(fā)射線圈部分6產(chǎn)生了一個(gè)RF磁場(chǎng)，它是上述兩個(gè)RF磁場(chǎng)的合成磁場(chǎng)。由于兩個(gè)RF磁場(chǎng)有一個(gè)90°的相位差，所以合成的RF磁場(chǎng)變成一個(gè)以RF信號(hào)的頻率旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。所以，發(fā)射線圈部分6的作用是一個(gè)正交RF線圈。
發(fā)射線圈部分6′具有相同的電路結(jié)構(gòu)，并且產(chǎn)生相似的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。然而，在發(fā)射線圈部分6′的電通道中的電流方向相對(duì)于和發(fā)射線圈部分6′呈鏡像關(guān)系的發(fā)射線圈部分6中的這個(gè)電流方向完全相反。電流方向的這種反向是很容易實(shí)現(xiàn)的，例如通過(guò)反向和電容器608兩端的信號(hào)連線的連接。在這種情況下，在內(nèi)部環(huán)形電通道606′上同時(shí)產(chǎn)生的RF磁場(chǎng)的方向，即在面對(duì)發(fā)射線圈部分6的一側(cè)產(chǎn)生的RF磁場(chǎng)的方向，和上述的由發(fā)射線圈部分6產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向相同，由此形成疊加這兩個(gè)磁場(chǎng)的一個(gè)RF磁場(chǎng)。
因此，在發(fā)射線圈部分6和6′之間的一個(gè)空間內(nèi)，產(chǎn)生了一個(gè)在垂直于z方向的一個(gè)平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的RF磁場(chǎng)。如圖9示例性所示，通過(guò)相加由兩個(gè)線圈產(chǎn)生的RF磁場(chǎng)，可以使得在z方向的RF磁場(chǎng)的強(qiáng)度的特性曲線在其中包括靜磁場(chǎng)中心的一個(gè)寬的范圍內(nèi)(Z/2)是均勻的。
發(fā)射線圈部分6和6′的電通道例如可由導(dǎo)電箔構(gòu)成。在圖10中表示出由導(dǎo)電箔構(gòu)成的發(fā)射線圈部分6的一個(gè)典型的電路圖形。如圖所示，所有的電通道602、604、606都是由一種導(dǎo)電材料如銅箔構(gòu)成的。銅箔的厚度例如是在約10-100微米的范圍內(nèi)。電通道602和604的寬度例如約為幾個(gè)厘米或者10厘米或更大。應(yīng)該說(shuō)明，電路圖形是在一個(gè)支撐部件(未示出)上構(gòu)成的。
環(huán)形電通道602在分段位置有相應(yīng)的縫隙610，電容器608就設(shè)在縫隙610內(nèi)，用于串聯(lián)連接電通道602。應(yīng)該注意的是，在圖10中省去了電容器608。此外，縫隙610的標(biāo)號(hào)在附圖中的一個(gè)位置由參考數(shù)字代表。
通過(guò)將徑向延伸的電通道604作成具有大的寬度的電通道，和由一根線構(gòu)成的電通道604相比，可明顯減小相鄰電通道604之間不攜帶電流的這部分所占的比例。這可緩解在相鄰電通道604之間的中間部分發(fā)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度的減小，因而減輕了磁場(chǎng)強(qiáng)度分布的不均勻性。
電通道606不像以上所述的那樣構(gòu)成環(huán)形的，而是構(gòu)成為一個(gè)圓盤(pán)形的，它的中央部分是封閉的。因?yàn)殡娏髟谡麄€(gè)圓盤(pán)上分布，和環(huán)形不同，由于在中央部分沒(méi)有電流，所以可以避免在中央部分出現(xiàn)磁場(chǎng)的減小，產(chǎn)生滿(mǎn)意的磁場(chǎng)。
在環(huán)形電通道602和徑向延伸的電通道604之間提供肩部。具體來(lái)說(shuō)，如沿線A-A取的圖11的剖面圖所示的，提供的肩部應(yīng)使環(huán)形電通道602距靜磁場(chǎng)的中心比徑向延伸的電通道604距靜磁場(chǎng)的中心更遠(yuǎn)些。因而，增加了在靜磁場(chǎng)內(nèi)放置的研究對(duì)象8和環(huán)形電通道602之間的距離，從而減小了環(huán)形電通道602對(duì)RF激勵(lì)磁場(chǎng)的抵消效應(yīng)。
因此，可減小獲得一個(gè)預(yù)定的RF磁場(chǎng)強(qiáng)度所需的電功率，產(chǎn)生有效的RF激勵(lì)。況且，由于可以相應(yīng)地減小流過(guò)電通道的RF電流，所以可以減小研究對(duì)象8的總SAR。進(jìn)而，通過(guò)增加研究對(duì)象8和環(huán)形電通道602之間的距離，可隨著電流的減小而減小研究對(duì)象8的局部SAR。
發(fā)射線圈部分6′的電路圖形構(gòu)造得和發(fā)射線圈部分6的電路圖形成鏡像關(guān)系。因此，在研究對(duì)象8和環(huán)形電通道602′之間的距離也加大了，從而減小了環(huán)形電通道602′對(duì)于RF激勵(lì)磁場(chǎng)的抵消效應(yīng)。因而，和以上所述的方式類(lèi)似，可以實(shí)現(xiàn)有效的RF激勵(lì)，同時(shí)又減小了總SAR和局部SAR。
通過(guò)提供肩部，減小了一個(gè)RF屏蔽700和電通道602之間的距離，所說(shuō)的RF屏蔽700設(shè)置在梯度線圈部分4和發(fā)射線圈部分6之間，如圖12示例性所示。因此，流過(guò)電通道602的RF電流有較大的鏡像效應(yīng)。鏡像效應(yīng)引起的狀態(tài)等效于產(chǎn)生一個(gè)電流(鏡像電流)，鏡像電流的極性和流過(guò)電通道602的RF電流的極性相反，鏡像電流的位置相對(duì)于RF屏蔽700來(lái)說(shuō)和電通道602是對(duì)稱(chēng)的。因此，鏡像效應(yīng)的增加加強(qiáng)了鏡像電流的抵消作用，并且抵消了由流過(guò)電通道602的電流引起的RF磁場(chǎng)。因此，更加改善了RF激勵(lì)的效率，并且更加減小了研究對(duì)象8的總SAR和局部SAR。
圖13表示另一個(gè)典型的磁共振成像設(shè)備，它是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。該設(shè)備的結(jié)構(gòu)代表本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例，該設(shè)備的操作代表本發(fā)明的方法的實(shí)施例。
在圖13中，由相同的標(biāo)號(hào)代表類(lèi)似于圖1所示的部件，并且省去了對(duì)它們的說(shuō)明。如圖13所示，該設(shè)備具有一個(gè)大體上圓柱形的靜磁場(chǎng)產(chǎn)生部分21，它代表本發(fā)明的靜磁場(chǎng)產(chǎn)生部分的一個(gè)實(shí)施例。靜磁場(chǎng)產(chǎn)生部分21例如由一個(gè)超導(dǎo)電磁鐵構(gòu)成。靜磁場(chǎng)產(chǎn)生部分21在它的內(nèi)部空間產(chǎn)生一個(gè)靜磁場(chǎng)。靜磁場(chǎng)方向大體上平行于研究對(duì)象8的主體軸線，因此該靜磁場(chǎng)形成一個(gè)所謂的水平磁場(chǎng)。
在靜磁場(chǎng)產(chǎn)生部分21的內(nèi)部空間中設(shè)置一個(gè)大體上圓柱形的梯度線圈部分41，在梯度線圈部分41的內(nèi)部設(shè)置一個(gè)人體線圈部分61。在梯度線圈部分41和人體線圈部分61之間設(shè)置一個(gè)RF屏蔽(未示出)。研究對(duì)象8就放在人體線圈部分61的內(nèi)部空間中。
人體線圈部分61由發(fā)射器部分18驅(qū)動(dòng)，以產(chǎn)生一個(gè)RF磁場(chǎng)。人體線圈部分61還檢測(cè)由研究對(duì)象8產(chǎn)生的磁共振信號(hào)，并且將這個(gè)信號(hào)提供給接收器部分20。這就是說(shuō)，人體線圈部分61是用來(lái)傳送和接收RF信號(hào)的。
圖14示意地表示人體線圈部分61的結(jié)構(gòu)。如圖所示，人體線圈部分61具有多個(gè)相互平行的電通道612。應(yīng)該注意的是，電通道612的標(biāo)號(hào)由在一個(gè)位置的參考數(shù)字表示。電通道612代表本發(fā)明的多個(gè)相互平行的電通道的一個(gè)實(shí)施例。多個(gè)電通道612的兩端由環(huán)形電通道614和614′連接。環(huán)形電通道614和614′代表本發(fā)明的環(huán)形電通道的一個(gè)實(shí)施例。
每個(gè)環(huán)形電通道614和614′在由多個(gè)電通道612的連接點(diǎn)形成的分段的位置都設(shè)有電容器(未示出)。在環(huán)形電通道614或614′中的任何一個(gè)電通道上的兩個(gè)位置都設(shè)有RF信號(hào)電源部分(未示出)，這兩個(gè)位置相對(duì)于環(huán)的中心的對(duì)應(yīng)方向相差90°。電源部分還用于拾取RF信號(hào)。這種類(lèi)型的RF線圈有時(shí)稱(chēng)之為鳥(niǎo)籠線圈。
在這樣一種鳥(niǎo)籠線圈中，正是多個(gè)電通道612，對(duì)RF激勵(lì)磁場(chǎng)的產(chǎn)生作出貢獻(xiàn)。而在其兩端的環(huán)形電通道614和614′這兩者對(duì)于激勵(lì)磁場(chǎng)的產(chǎn)生都沒(méi)有貢獻(xiàn)，而是用作RF電流的返回通道。
環(huán)形電通道614和614′的直徑大于由多個(gè)電通道612的陣列形成的圓柱形空間的直徑，并且電通道612的兩端向圓柱形空間的外部彎曲，以便連接到環(huán)形電通道614和614′。因此，環(huán)形電通道614和614′距放在圓柱形空間內(nèi)的研究對(duì)象8的距離比電通道612距研究對(duì)象8的距離更遠(yuǎn)些。因此，減小了環(huán)形電通道614和614′對(duì)激勵(lì)磁場(chǎng)的抵消作用，改善了激勵(lì)效率。此外，減小了研究對(duì)象8的總SAR和局部SAR。這些效果通過(guò)來(lái)自于環(huán)形電通道614和614′的鏡像效應(yīng)的增加得到進(jìn)一步地加強(qiáng)，所說(shuō)的電通道614和614′靠近RF屏蔽700′，而RF屏蔽700′設(shè)在人體線圈部分61和梯度線圈部分41之間，如圖15所示的。
現(xiàn)在描述本發(fā)明的設(shè)備的操作過(guò)程。雖然描述是參照?qǐng)D1所示的設(shè)備進(jìn)行的，但這一描述也適用于圖13的設(shè)備。設(shè)備的操作是在控制部分30的控制下進(jìn)行的。作為一種典型的磁共振成像方法，下面描述利用梯度回波技術(shù)的成像過(guò)程。應(yīng)該注意的是，磁共振成像不限于利用梯度回波技術(shù)實(shí)現(xiàn)，而是可以利用任何其它的適宜的技術(shù)去實(shí)現(xiàn)，如自旋回波技術(shù)或EPI(回波-平面成像)技術(shù)。
在利用梯度回波技術(shù)的成像過(guò)程中，使用例如在圖16中示例性所示的一個(gè)脈沖序列。這個(gè)脈沖序列沿時(shí)間軸“t”從左前進(jìn)到右。脈沖序列的執(zhí)行過(guò)程是由控制部分30控制的。
如在圖16(1)所示的，RF激勵(lì)是由一個(gè)α°脈沖實(shí)現(xiàn)的。由于這個(gè)RF線圈的結(jié)構(gòu)以及上述的鏡像效應(yīng)允許進(jìn)行有效的RF激勵(lì)，同時(shí)還維持研究對(duì)象8的低的總SAR和局部SAR，所以可減小研究對(duì)象8的總的溫升和局部溫升。
在一個(gè)寬的范圍內(nèi)以好的均勻性實(shí)現(xiàn)了RF激勵(lì)。在RF激勵(lì)過(guò)程中，如(2)中所示，施加一個(gè)限幅梯度磁場(chǎng)Gs。因此，有選擇性地激勵(lì)了研究對(duì)象8中的一個(gè)預(yù)定部位的自旋。在有選擇性的激勵(lì)后，通過(guò)梯度磁場(chǎng)Gs重新確定自旋的相位。
下面，通過(guò)如(4)所示的相位編碼梯度磁場(chǎng)Gp實(shí)現(xiàn)相位編碼。然后，通過(guò)讀出梯度磁場(chǎng)Gr使自旋重新確定相位，隨后反向這個(gè)梯度磁場(chǎng)的極性，以讀出磁共振信號(hào)(梯度回波)。
通過(guò)在一個(gè)預(yù)定的重復(fù)時(shí)間TR重復(fù)這一脈沖序列，就可獲得每個(gè)相應(yīng)的梯度回波。對(duì)于每個(gè)TR，改變相位編碼梯度磁場(chǎng)Gp的幅度，并且在一個(gè)存儲(chǔ)器內(nèi)收集用于多個(gè)視圖的磁共振信號(hào)。計(jì)算機(jī)24對(duì)于收集在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行兩維傅里葉逆變換，并且產(chǎn)生成像部位的層析X射線攝影圖像。在顯示部分32顯示這個(gè)層析X射線攝影圖像。
在不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的條件下可以設(shè)計(jì)出本發(fā)明的許多差別很大的實(shí)施例。應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于在說(shuō)明書(shū)中描述過(guò)的特定實(shí)施例，只受所附的權(quán)利要求書(shū)定義的范圍限制。
權(quán)利要求
1．一種RF線圈，包括攜帶電流的徑向延伸的電通道，用于在包含一個(gè)研究對(duì)象的空間內(nèi)產(chǎn)生RF磁場(chǎng)；和一個(gè)環(huán)形電通道，它距所說(shuō)的空間的位置比所說(shuō)的徑向延伸的電通道距所說(shuō)的空間的位置更遠(yuǎn)，用于連接所說(shuō)的徑向延伸的電通道的相應(yīng)的端部。
2．一種RF線圈，包括攜帶電流的多個(gè)相互平行的電通道，用于在包含一個(gè)研究對(duì)象的空間內(nèi)產(chǎn)生RF磁場(chǎng)；和環(huán)形電通道，它們?cè)O(shè)在所說(shuō)的多個(gè)電通道的兩端，它們距所說(shuō)的空間的位置比所說(shuō)的多個(gè)電通道距所說(shuō)的空間的位置更遠(yuǎn)，用于連接所說(shuō)的多個(gè)電通道的相應(yīng)的端部。
3．一種RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備，包括攜帶電流的徑向延伸的電通道，用于在包含一個(gè)研究對(duì)象的空間內(nèi)產(chǎn)生RF磁場(chǎng)；一個(gè)環(huán)形電通道，它距所說(shuō)的空間的位置比所說(shuō)的徑向延伸的電通道距所說(shuō)的空間的位置更遠(yuǎn)，用于連接所說(shuō)的徑向延伸的電通道的相應(yīng)的端部；和RF信號(hào)提供裝置，用于分別向所說(shuō)的環(huán)形電通道上的兩個(gè)位置提供相應(yīng)的相位相差90°的RF信號(hào)，這兩個(gè)位置相對(duì)于所說(shuō)的環(huán)形電通道的中心的方向相差90°。
4．一種RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備，包括攜帶電流的多個(gè)相互平行的電通道，用于在包含一個(gè)研究對(duì)象的空間內(nèi)產(chǎn)生RF磁場(chǎng)；環(huán)形電通道，它們?cè)O(shè)在所說(shuō)的多個(gè)電通道的兩端，它們距所說(shuō)的空間的位置比所說(shuō)的多個(gè)電通道距所說(shuō)的空間的位置更遠(yuǎn)，用于連接所說(shuō)的多個(gè)電通道的相應(yīng)的端部；和RF信號(hào)提供裝置，用于分別向所說(shuō)的環(huán)形電通道中任何一個(gè)電通道上的兩個(gè)位置提供相應(yīng)的相位相差90°的RF信號(hào)，這兩個(gè)位置相對(duì)于所說(shuō)的環(huán)形電通道的中心的方向相差90°。
5．一種磁共振成像方法，包括如下步驟在包含一個(gè)研究對(duì)象的空間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)靜磁場(chǎng)，在所說(shuō)空間內(nèi)產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)，在所說(shuō)空間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)RF磁場(chǎng)，測(cè)量來(lái)自于所說(shuō)空間的磁共振信號(hào)，并且根據(jù)所說(shuō)測(cè)量的磁共振信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)圖像，其中產(chǎn)生RF磁場(chǎng)的步驟是通過(guò)權(quán)利要求3所述的RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備完成的。
6．一種磁共振成像方法，包括如下步驟在包含一個(gè)研究對(duì)象的空間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)靜磁場(chǎng)，在所說(shuō)空間內(nèi)產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)，在所說(shuō)空間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)RF磁場(chǎng)，測(cè)量來(lái)自于所說(shuō)空間的磁共振信號(hào)，并且根據(jù)所說(shuō)測(cè)量的磁共振信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)圖像，其中產(chǎn)生RF磁場(chǎng)的步驟是通過(guò)權(quán)利要求4所述的RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備完成的。
7．一種磁共振成像設(shè)備，包括靜磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，用于在包含一個(gè)研究對(duì)象的空間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)靜磁場(chǎng)；梯度磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，用于在所說(shuō)空間內(nèi)產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)；RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備，用于在所說(shuō)空間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)RF磁場(chǎng)；測(cè)量裝置，用于測(cè)量來(lái)自于所說(shuō)空間的磁共振信號(hào)；和圖像產(chǎn)生裝置，用于根據(jù)由所說(shuō)測(cè)量裝置測(cè)量的磁共振信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)圖像，其中所說(shuō)的RF磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置是如權(quán)利要求3所述的RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備。
8．一種磁共振成像設(shè)備，包括靜磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，用于在包含一個(gè)研究對(duì)象的空間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)靜磁場(chǎng)；梯度磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，用于在所說(shuō)空間內(nèi)產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)；RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備，用于在所說(shuō)空間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)RF磁場(chǎng)；測(cè)量裝置，用于測(cè)量來(lái)自于所說(shuō)空間的磁共振信號(hào)；和圖像產(chǎn)生裝置，用于根據(jù)由所說(shuō)測(cè)量裝置測(cè)量的磁共振信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)圖像，其中所說(shuō)的RF磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置是如權(quán)利要求4所述的RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備。
9．權(quán)利要求1或2的RF線圈，其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)RF屏蔽，RF屏蔽靠近所說(shuō)的環(huán)形電通道。
10．權(quán)利要求3或4的RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備，其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)RF屏蔽，RF屏蔽靠近所說(shuō)的環(huán)形電通道。
11．權(quán)利要求5或6的磁共振成像方法，其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)RF屏蔽，RF屏蔽靠近所說(shuō)的環(huán)形電通道。
12．權(quán)利要求7或8的磁共振成像設(shè)備，其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)RF屏蔽，RF屏蔽靠近所說(shuō)的環(huán)形電通道。
13．權(quán)利要求1的RF線圈，其特征在于一對(duì)所說(shuō)徑向延伸的電通道組相互面對(duì)地設(shè)置，所說(shuō)空間處在它們之間。
14．權(quán)利要求2的RF線圈，其特征在于所說(shuō)多個(gè)電通道相互面對(duì)地設(shè)置，所說(shuō)空間處在它們之間。
15．權(quán)利要求3的RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備，其特征在于一對(duì)所說(shuō)徑向延伸的電通道組相互面對(duì)地設(shè)置，所說(shuō)空間處在它們之間。
16．權(quán)利要求4的RF磁場(chǎng)產(chǎn)生設(shè)備，其特征在于所說(shuō)多個(gè)電通道相互面對(duì)地設(shè)置，所說(shuō)空間處在它們之間。
全文摘要
為了高效地產(chǎn)生一個(gè)RF磁場(chǎng),使用了一種RF線圈,它包括攜帶電流的電通道612,用于在包含一個(gè)研究對(duì)象的空間內(nèi)產(chǎn)生RF磁場(chǎng);和一個(gè)環(huán)形電通道614,它距所說(shuō)的空間的位置比所說(shuō)的電通道612距所說(shuō)的空間的位置更遠(yuǎn),用于連接所說(shuō)的電通道612的相應(yīng)的端部。
文檔編號(hào)G01R33/20GK1313512SQ00104130
公開(kāi)日2001年9月19日 申請(qǐng)日期2000年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月14日
發(fā)明者志茂幸俊, 星野和哉 申請(qǐng)人:通用電器橫河醫(yī)療系統(tǒng)株式會(huì)社