專利名稱：Mri rf線圈陣列的多個(gè)通道的解耦的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及磁共振領(lǐng)域。本申請(qǐng)尤其適用于多通道射頻線圈組件，并將特別參考其加以描述。
背景技術(shù)：
磁共振成像(MRI)和波譜分析(MRS)系統(tǒng)常常用于患者的檢查和處置。通過這種系統(tǒng)，待檢查的身體組織的核自旋被靜主磁場(chǎng)BO對(duì)準(zhǔn)并由在射頻帶中振蕩的橫向磁場(chǎng)BI激勵(lì)。在成像中，弛豫信號(hào)暴露于梯度磁場(chǎng)以定位核自旋。接收弛豫信號(hào)以便通過已知的方式形成單維或多維圖像。在波譜分析中，關(guān)于組織成分的信息承載于共振信號(hào)的頻率分量中。通常使用的兩種類型的MR系統(tǒng)包括“開放型”MR系統(tǒng)(直立系統(tǒng))和“膛型”系統(tǒng)。在前者中，將患者引入到位于由C形單元連接的兩個(gè)磁極之間的檢查區(qū)域中。在檢查或處置期間實(shí)際上能夠從所有側(cè)面接近患者。后者包括圓柱形檢查空間(軸向系統(tǒng))，患者被引入其中。RF線圈系統(tǒng)提供RF信號(hào)的發(fā)射和共振信號(hào)的接收。除了通常永久構(gòu)建到成像設(shè)備中的RF線圈系統(tǒng)之外，還可以在待檢查的特定區(qū)域周圍或其中布置特殊用途的線圈。特殊用途局部線圈被設(shè)計(jì)成優(yōu)化信噪比(SNR)，尤其是在需要均勻激勵(lì)和高靈敏度探測(cè)的情況下。此外，可以由多通道天線布置實(shí)現(xiàn)和生成RF信號(hào)的特殊序列、更高場(chǎng)強(qiáng)、大翻轉(zhuǎn)角或?qū)崟r(shí)序列，并且能夠加快多維激勵(lì)。在一些多通道發(fā)射/接收RF線圈系統(tǒng)中，將一個(gè)發(fā)射單元和一個(gè)接收單元分配到每個(gè)RF線圈或線圈段。發(fā)射單元獨(dú)立地調(diào)節(jié)波形的相位、幅度和/或形狀以經(jīng)由每個(gè)RE線圈元件進(jìn)行發(fā)射，從而實(shí)現(xiàn)期望的激勵(lì)，例如補(bǔ)償受試者表現(xiàn)出的介電負(fù)載，同時(shí)仍然維持模式的均勻性，減少掃描時(shí)間，并改善總的功率效率。由于在多通道線圈系統(tǒng)中發(fā)射和接收通道的數(shù)量有增加的趨勢(shì)，線圈段或元件變得彼此更接近，這繼而加劇了個(gè)體線圈元件之間的互耦。補(bǔ)償互耦的一種方法是線圈內(nèi)部的無源解耦網(wǎng)絡(luò)。無源解耦網(wǎng)絡(luò)通常允許對(duì)最近鄰近體解耦。對(duì)越遠(yuǎn)的線圈元件解耦變得越復(fù)雜，在很多情況下，變得不切實(shí)際。另外，針對(duì)預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)患者負(fù)載，即針對(duì)平均大小的患者，確定并設(shè)置無源解耦網(wǎng)絡(luò)。在高場(chǎng)強(qiáng)的情況下，負(fù)載的小變化可能對(duì)互耦具有顯著影響。已知的無源解耦網(wǎng)絡(luò)也很難調(diào)節(jié)，因?yàn)閱蝹€(gè)解耦元件對(duì)多個(gè)耦合路徑都有影響。因此，利用這些無源解耦網(wǎng)絡(luò)對(duì)個(gè)體線圈元件解耦成為反復(fù)和耗時(shí)的過程。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)?zhí)峁┝诵碌慕?jīng)改進(jìn)的方法和設(shè)備,用于具有阻抗匹配的電感(inductive)饋送以及對(duì)線圈元件的遠(yuǎn)程解耦，其克服了上述問題和其他問題。根據(jù)一個(gè)方面，提供了一種射頻線圈組件。線圈組件包括多個(gè)線圈元件，所述多個(gè)線圈元件一起向檢查區(qū)域中發(fā)射射頻信號(hào)，以感生或激勵(lì)磁共振和/或從其接收感生的磁共振信號(hào)。表現(xiàn)出顯著互耦的每對(duì)線圈元件與解耦元件相關(guān)聯(lián)。每個(gè)解耦元件補(bǔ)償線圈組件的對(duì)應(yīng)線圈元件與另一線圈元件之間的互耦。電感耦合環(huán)路將對(duì)應(yīng)的線圈元件電感耦合到對(duì)應(yīng)的解耦網(wǎng)絡(luò)端口。并且，傳輸線將每個(gè)電感耦合環(huán)路電連接到解耦網(wǎng)絡(luò)的對(duì)應(yīng)端口。傳輸線的長(zhǎng)度為1^入/2，其中1^ = 0、1、2、3……，并且λ是傳輸線內(nèi)部感生和/或接收的共振信號(hào)的波長(zhǎng)。根據(jù)另一方面，提供了一種磁共振成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括主磁體，所述主磁體在檢查區(qū)域中生成靜磁場(chǎng)。該系統(tǒng)包括射頻線圈組件，所述射頻線圈組件在檢查區(qū)域中受試者的選定偶極子中感生(激勵(lì))磁共振并從其接收磁共振信號(hào)。并且，該系統(tǒng)包括射頻發(fā)射器，所述射頻發(fā)射器令射頻線圈組件生成磁共振激勵(lì)和操控脈沖，以及射頻接收器，所述射頻接收器從射頻線圈組件接收所生成的磁共振信號(hào)。
根據(jù)另一方面，提供了一種生成射頻場(chǎng)的方法。該方法包括利用多個(gè)線圈元件向檢查區(qū)域中發(fā)射射頻信號(hào)，以激勵(lì)磁共振和/或從所述檢查區(qū)域接收感生的磁共振信號(hào)。利用恒定或能調(diào)節(jié)的電感耦合環(huán)路將對(duì)應(yīng)線圈元件電感耦合到對(duì)應(yīng)的解耦網(wǎng)絡(luò)。利用與線圈元件對(duì)的對(duì)應(yīng)解耦網(wǎng)絡(luò)端口連接的解耦元件補(bǔ)償對(duì)應(yīng)線圈元件與另一線圈元件之間的互耦。解耦元件通過傳輸線電連接到電感耦合環(huán)路，傳輸線的電距離為kx /2，其中k =0、1、2、3……，λ是傳輸線內(nèi)部感生和/或接收的共振信號(hào)的波長(zhǎng)。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠簡(jiǎn)單地對(duì)每對(duì)個(gè)體線圈元件獨(dú)立地解耦。另一優(yōu)點(diǎn)在于減少了解耦調(diào)節(jié)時(shí)間。另一優(yōu)點(diǎn)在于減少了制造時(shí)間和成本。另一優(yōu)點(diǎn)是通過單個(gè)解耦電抗補(bǔ)償每個(gè)互耦。另一優(yōu)點(diǎn)是能夠針對(duì)每個(gè)患者調(diào)節(jié)解耦。另一優(yōu)點(diǎn)是能夠增加發(fā)射和接收通道的數(shù)量。在閱讀和理解下文的詳細(xì)描述之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的其他優(yōu)


本發(fā)明可以體現(xiàn)為各種部件和部件布置，以及各種步驟和步驟安排的形式。附圖僅僅為了例示優(yōu)選實(shí)施例，不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明。圖1是包括解耦網(wǎng)絡(luò)的磁共振系統(tǒng)的示意圖；圖2Α是解耦網(wǎng)絡(luò)的示意圖；圖2Β和2C是解耦網(wǎng)絡(luò)端口和連接到對(duì)應(yīng)解耦網(wǎng)絡(luò)端口的解耦元件的示意圖；圖3是射頻線圈組件的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖4是射頻線圈組件的另一實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式參考圖1，磁共振(MR)成像系統(tǒng)10包括主磁體12，主磁體12生成通過檢查區(qū)域14的空間和時(shí)間均勻的Btl場(chǎng)。主磁體可以是環(huán)形或膛型磁體、C形開放磁體、其他設(shè)計(jì)的開放磁體等。與主磁體相鄰設(shè)置的梯度磁場(chǎng)線圈16用于沿著相對(duì)于Btl磁場(chǎng)的選定軸生成磁場(chǎng)梯度，以對(duì)磁共振信號(hào)進(jìn)行空間編碼，用于產(chǎn)生磁化干擾場(chǎng)梯度等。磁場(chǎng)梯度線圈16可以包括被配置成在三個(gè)正交方向上，典型地為縱向或z方向，橫向或X方向以及垂直或y方向上，生成磁場(chǎng)梯度的線圈段。與檢查區(qū)域相鄰設(shè)置射頻(RF)線圈組件18，諸如全身射頻線圈。RF線圈組件包括多個(gè)線圈元件IS1US2……18N，所述多個(gè)線圈元件一起生成射頻場(chǎng)，用于在受試者的偶極子中激勵(lì)磁共振(在下文中將線圈元件的任一個(gè)稱為18n，將所有元件統(tǒng)稱為18。對(duì)于下文所述的其他元件，使用類似的約定)。射頻線圈組件18還用于探測(cè)源自成像區(qū)域的磁共振信號(hào)。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，線圈組件可以用于發(fā)射和/或接收射頻信號(hào)。為了采集受試者的磁共振數(shù)據(jù)，將受試者放置在檢查區(qū)域14內(nèi)部，優(yōu)選在放置主磁場(chǎng)的等中心處或等中心附近。掃描控制器20控制梯度控制器22，梯度控制器22令梯度線圈在整個(gè)成像區(qū)域內(nèi)施加選定的磁場(chǎng)梯度脈沖，這可能適于選定的磁共振成像或波譜分析序列。掃描控制器20還控制包括個(gè)體發(fā)射器24p242……24n的RF發(fā)射器24的陣列，每個(gè)發(fā)射器都令RF線圈元件18n中的一個(gè)或多個(gè)生成磁共振激勵(lì)和操控B1脈 沖。掃描控制器還控制包括個(gè)體接收器26p262……26n的RF接收器26的陣列，每個(gè)接收器都連接到RF線圈元件18的一個(gè)或多個(gè)，以從其接收所生成的磁共振信號(hào)。并非是如圖所示的獨(dú)立發(fā)射器，一個(gè)或多個(gè)多通道發(fā)射器可以具有連接到對(duì)應(yīng)發(fā)射元件的通道，它們一起在發(fā)射線圈中生成共振激勵(lì)和操控B1脈沖。類似地，一個(gè)或多個(gè)RF接收器還能夠包括多個(gè)通道，每個(gè)通道連接到對(duì)應(yīng)的接收線圈，其接收所生成的磁共振信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)線圈元件充當(dāng)發(fā)射和接收線圈元件。在這一實(shí)施例中，掃描控制器控制包括個(gè)體開關(guān)281、282……28n的發(fā)射/接收開關(guān)28的陣列，所述開關(guān)將線圈元件電耦合到對(duì)應(yīng)的發(fā)射或接收通道。將從接收器26接收的數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)緩存器30中并由磁共振圖像、波譜分析或其他處理器32進(jìn)行處理。磁共振數(shù)據(jù)處理器能夠執(zhí)行現(xiàn)有技術(shù)中已知的各種功能，包括圖像重建(MRI)、磁共振波譜分析(MPS)、導(dǎo)管或介入式器械定位等。重建的磁共振圖像、波譜分析讀數(shù)、介入式器械位置信息和其他已處理的MR數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，例如醫(yī)學(xué)設(shè)施的患者檔案中。圖形用戶接口或顯示裝置34包括用戶輸入裝置，醫(yī)師能夠使用用戶輸入裝置控制掃描控制器20以選擇掃描序列和規(guī)程、顯示MR數(shù)據(jù)等。RF線圈組件的每個(gè)元件18n都由單個(gè)饋送元件42n以電感方式饋送并匹配并由包括多個(gè)解耦元件40n，x的解耦網(wǎng)絡(luò)40與其他線圈元件遠(yuǎn)程地解耦。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，還想到了饋送和匹配所述元件的其他方式。每個(gè)解耦元件40n，x補(bǔ)償相應(yīng)對(duì)的線圈元件18 和18x2間的互耦，其中η和X表示對(duì)應(yīng)于該對(duì)的線圈元件的索引。互耦可能源于線圈元件彼此非常接近或者RF發(fā)射器彼此非常接近，并且可能取決于患者的負(fù)載，尤其是在更高場(chǎng)強(qiáng)的情況下。匹配調(diào)節(jié)系統(tǒng)允許調(diào)節(jié)42η中的個(gè)體匹配元件，使得每個(gè)線圈元件的阻抗匹配RF發(fā)射器的阻抗，通常為50 Ω。在匹配阻抗使得線圈反射最小化之后，解耦處理器或計(jì)算機(jī)例程44控制掃描控制器20，掃描控制器20繼而控制一對(duì)RF發(fā)射器24η，χ以發(fā)射解耦測(cè)試信號(hào)并從相應(yīng)對(duì)的接收器26η,χ接收響應(yīng)于每個(gè)測(cè)試信號(hào)的輸出。應(yīng)當(dāng)注意的是，由于可逆性的原因，從64 到64χ的耦合與從64χ到64η的耦合相同。在一個(gè)實(shí)施例中，解耦處理器44確定該對(duì)線圈元件18 和18χ之間的耦合度，并在顯示器46上顯示。例如，經(jīng)由方向耦合器47η測(cè)量反射和/或解耦?；蛘?，磁場(chǎng)探頭48η (每個(gè)探頭設(shè)置于線圈元件18η附近)能夠測(cè)量拾取的信號(hào)，或者設(shè)置于每個(gè)線圈處的傳感器49η，例如電壓和/或電流傳感器，能夠測(cè)量線圈上的信號(hào)，從其能夠?qū)С鲅a(bǔ)償解耦元件和/或匹配電路的調(diào)節(jié)。技術(shù)人員人工調(diào)節(jié)/調(diào)諧解耦網(wǎng)絡(luò)40n，x直到耦合最小化或在可接受范圍之內(nèi)。在另一實(shí)施例中，解耦處理器44控制線圈元件18n的解耦網(wǎng)絡(luò)40n，x和網(wǎng)絡(luò)42n?？梢越梦礈y(cè)量其互耦的元件(通過傳導(dǎo)二極管74n的變換(經(jīng)互耦)短路來打開)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，也想到了其他去諧方法，諸如有源、無源等去諧方法?？梢砸粋€(gè)接一個(gè)利用(例如壓電)電動(dòng)機(jī)50 (包括電動(dòng)機(jī)50^5(^……50N)調(diào)節(jié)線圈元件18 的匹配和解耦，以優(yōu)化阻抗匹配和與呈現(xiàn)耦合的線圈元件對(duì)對(duì)應(yīng)的解耦網(wǎng)絡(luò)。參考圖2A，通過對(duì)應(yīng)的解耦元件40n，x將任何一對(duì)線圈元件18n和18x彼此解耦。每個(gè)元件42n都包括優(yōu)選能調(diào)節(jié)的電感元件51n，諸如電感耦合環(huán)路、可調(diào)變壓器等，以及傳輸線52n。每條傳輸線52n都具有測(cè)量多個(gè)半波長(zhǎng)或k λ /2的電長(zhǎng)度，其中k=0、1、2、3……，λ是傳輸線內(nèi)部感生和/或接收的共振信號(hào)的波長(zhǎng)。例如，在3特斯拉(T)的掃描器中，質(zhì)子的拉莫爾頻率大約為128MHz，其對(duì)應(yīng)于自由空間中235cm的波長(zhǎng)。在(相對(duì))介電常數(shù)約為ε =2的同軸電纜內(nèi)部，半波長(zhǎng)傳輸線長(zhǎng)為83cm。應(yīng)當(dāng)指出，根據(jù)相應(yīng)線圈元件18n的 位置，k、傳輸線類型(例如同軸電纜、雙紐線電纜、微條、共平面形波導(dǎo)、條線、波導(dǎo)、等價(jià)集總元件電路或其任何組合)和傳輸線的特性阻抗可能在線圈元件之間有所不同。或者，由于傳輸線僅需要像傳輸線那樣的電氣行為，所以也可以至少部分由集總元件傳輸線來實(shí)現(xiàn)它們，其使用電容器、電感器等集總電路在物理傳輸線占據(jù)的空間部分中實(shí)現(xiàn)等價(jià)的半波長(zhǎng)傳輸線。即使圖示的實(shí)施例示出了傳輸線52n和線圈元件18n之間的電感元件51n，也應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，傳輸線52n能夠設(shè)置于電感元件51n和線圈元件18n之間。電感元件5In和傳輸線52n的次序是任意的。每個(gè)解耦元件40n，x用于補(bǔ)償任何一對(duì)線圈元件18n、18x之間的互耦。例如，解耦元件401;2補(bǔ)償線圈元件IS1和IS2之間可能存在的任何互耦。遵循相同的慣例，可以調(diào)諧解耦元件401;n以補(bǔ)償W1和18N之間的任何互耦。此外，提供額外的解耦元件40〃以補(bǔ)償Iei和任何不相鄰線圈元件18x之間的任何互耦，如圖2B和2C所示，圖2B和2C圖解示出了
環(huán)形布置的線圈元件18，用于可能總共i = N(N-1)/2個(gè)解耦元件40n,x，其構(gòu)成解耦陣列40。如果對(duì)應(yīng)線圈元件18 和18!￡之間存在互耦，則逐個(gè)調(diào)諧每個(gè)解耦元件40n,x。為了確定哪些線圈元件對(duì)18表現(xiàn)出互耦，解耦處理器44有選擇地禁用所有其他線圈元件18m，其中η古m古X，其互耦未被測(cè)量，即不禁用線圈元件18 和18x。如果存在互耦，那么調(diào)諧對(duì)應(yīng)解耦元件的電抗以補(bǔ)償互耦。如果沒有互耦，那么調(diào)諧電抗以代表開路或可以簡(jiǎn)單地省掉它。注意，由于可逆性，解耦元件40n，x與40x，n等價(jià)。每個(gè)元件42 都包括電感耦合51n，其通過消除線圈元件18 和傳輸線52n之間的電流連接還充當(dāng)共模電流的阻擋，從而將線圈元件18 與傳輸線52n電隔離?？梢韵驒z查區(qū)域14之內(nèi)的任何電導(dǎo)體上，尤其是在線圈元件18η生成的磁場(chǎng)之內(nèi)，感生共模電流。電氣元件，諸如元件42η、線圈段18 等，但最可能是RF線圈組件18的饋送系統(tǒng)的感生的共振，承載著共模電流。能夠調(diào)節(jié)每個(gè)能調(diào)節(jié)的電感元件51η以將對(duì)應(yīng)線圈元件18η的阻抗匹配到對(duì)應(yīng)饋送系統(tǒng)的特性阻抗Ztl,饋送系統(tǒng)在解耦網(wǎng)絡(luò)端口 64η處包括對(duì)應(yīng)的T/R開關(guān)28 和發(fā)射器24η或接收器26η。在一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)諧/匹配處理器45控制致動(dòng)器50η，例如壓電電動(dòng)機(jī)，以調(diào)節(jié)能調(diào)節(jié)的電感元件51η，優(yōu)化線圈元件的阻抗匹配?；蛘撸{(diào)諧/匹配處理器45確定線圈反射的程度并在顯示器46上顯示。在另一實(shí)施例中，能調(diào)節(jié)的電感元件51η是可調(diào)諧的變壓器，線圈繞組之間設(shè)置能調(diào)節(jié)的插入物(insert)。通過調(diào)節(jié)插入物的位置，調(diào)節(jié)線圈繞組之間的磁通量，以匹配饋送系統(tǒng)的阻抗。應(yīng)當(dāng)指出，僅相應(yīng)地調(diào)節(jié)由于阻抗失配而表現(xiàn)出反射的線圈元件18n。為了確保解耦元件之間的獨(dú)立性，通過其間的傳輸線54n，使每個(gè)解耦元件40n,x與對(duì)應(yīng)的能調(diào)節(jié)電感元件51n間隔開多個(gè)半波長(zhǎng)或k λ /2。在這種布置中，解耦元件40η，χ能夠在外部從對(duì)應(yīng)線圈元件18η、18χ分開,其允許由單個(gè)電抗元件(reactive element),諸如電容器(如圖所示)、電感器等補(bǔ)償每對(duì)線圈元件18 和18x之間的每個(gè)互耦。這種布置減小了設(shè)計(jì)復(fù)雜性，尤其是由于解耦元件仙吣的獨(dú)立性，從而減少了制造成本和時(shí)間。在前面的解耦網(wǎng)絡(luò)中，解耦元件定位于線圈組件內(nèi)部，導(dǎo)致除相鄰線圈元件之間互耦之外的多個(gè)互耦路徑。這些先前的設(shè)計(jì)增大了制造成本和時(shí)間。解耦元件獲得的互相依賴性還使得針對(duì)每個(gè)解耦元件的調(diào)節(jié)流程成為迭代和耗時(shí)的任務(wù)。(還參見C. Findeklee等人，“Decoupling of a Multi Channel Transmit/Receive Coil Array via ImpedanceInversion”，Proceedings of thel5thAnnual Meeting of ISMRM, 2007,第 1020 頁，其解釋了具有解耦元件獨(dú)立性的另一種方法)。 每條傳輸線52n包括兩個(gè)導(dǎo)體，內(nèi)導(dǎo)體70 和外導(dǎo)體72n，如同軸電纜中一樣?？梢杂芍辽僭趥鬏斁€一端的去諧開關(guān)74n，諸如PIN 二極管、MEM開關(guān)等，將每個(gè)內(nèi)導(dǎo)體有選擇地接地，以諸如在檢查區(qū)域中使用其他線圈期間或在調(diào)節(jié)流程期間去諧(切斷)對(duì)應(yīng)的線圈元件18n，其中，確定互耦，并且能夠從其確定補(bǔ)償電抗?；蛘?，也可以考慮其他開關(guān)方法。例如，為了確定線圈元件IS1施加于線圈元件182上的互稱,對(duì)其他線圈元件183-18n去諧。測(cè)量對(duì)作為互耦特性的解耦測(cè)試信號(hào)的響應(yīng)，并相應(yīng)地調(diào)諧解耦元件401>2，或者選取具有適當(dāng)電抗的一個(gè)。同樣地，為了確定線圈元件IS3施加于線圈元件IS2上的互耦，對(duì)其他線圈元件181和IS4-1Sn去諧。在調(diào)節(jié)流程期間由解耦處理器44對(duì)去諧開關(guān)74n進(jìn)行電子控制。參考圖3,在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)線圈元件18n都是具有諧振元件80j^TEM型線圈元件。對(duì)應(yīng)的能調(diào)節(jié)電感元件51n是同心地定位的電抗性八字形環(huán)形電路。每個(gè)八字形環(huán)形電路(figure-eight loop circuit)都設(shè)置于例如印刷電路板上,并且包括兩個(gè)導(dǎo)體環(huán)82n、84n和關(guān)聯(lián)的電抗元件86n、88n，諸如電容器，其被布置成在通往對(duì)應(yīng)傳輸線52n的電流連接附近形成八字形環(huán)路。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，每個(gè)導(dǎo)體環(huán)路82n、84n都可以包括超過一個(gè)電抗元件，或者也可以考慮僅在一個(gè)導(dǎo)體環(huán)處有單個(gè)電抗元件。在電流連接處，第一導(dǎo)電環(huán)路82n和關(guān)聯(lián)的電抗元件86n連接到傳輸線52n的內(nèi)導(dǎo)體70n，而第二導(dǎo)電環(huán)路84n和關(guān)聯(lián)的電抗元件88n連接到傳輸線54n的外導(dǎo)體72n。環(huán)路82n和84n彼此對(duì)稱并串聯(lián)90n、92n，其中，八字形導(dǎo)體與饋送點(diǎn)相交而不互連。電路板可繞傳輸線52n旋轉(zhuǎn)。印刷電路板相對(duì)于線圈元件18n的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)了線圈元件的匹配。旋轉(zhuǎn)電路板以將線圈元件的特性阻抗匹配到饋送系統(tǒng)在端口 64n的特性阻抗。如上所述，每個(gè)線圈元件18n的阻抗隨著例如由患者造成的線圈負(fù)載改變。參考圖4，在另一實(shí)施例中，每個(gè)線圈元件18n都是連接到地平面的諧振TEM型線圈元件。由TEM型元件，而不是前述八字形環(huán)路，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的能調(diào)節(jié)電感元件100n。電感元件IOOn位于TEM型線圈的下方，并且包括關(guān)聯(lián)的電抗元件86’ n、88’ n。電感耦合元件IOOn能夠相對(duì)于對(duì)應(yīng)的TEM元件平移，以調(diào)節(jié)電感耦合元件IOOn與線圈元件18n之間的空間關(guān)系，因此調(diào)節(jié)電感耦合。由于能調(diào)節(jié)的電感元件IOOn接地，即連接到共享的RF屏蔽，平移是通過柔性TEM型耦合元件實(shí)現(xiàn)的，可以由定義相對(duì)于線圈元件18n的位置的螺絲調(diào)節(jié)耦合元件。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，也想到了能調(diào)節(jié)耦合元件51n的其他線圈幾何結(jié)構(gòu)，諸如環(huán)形線圈等，以及用于使柔性TEM型線圈變形的方法。通過調(diào)節(jié)諧振元件80n，將每個(gè)線圈元件18n調(diào)諧到諧振頻率，然后調(diào)節(jié)能調(diào)節(jié)耦合元件51n，以匹配饋送系統(tǒng)的阻抗。應(yīng)當(dāng)指出，諧振元件80n和能調(diào)節(jié)耦合元件51n，一起為阻抗匹配提供了兩個(gè)自由度。一旦線圈元件18n被調(diào)諧并匹配，就逐個(gè)地調(diào)節(jié)解耦元件40n以對(duì)線圈元件18n解耦。一旦例如由適當(dāng)?shù)碾娙萜鬟x擇了解耦元件40n,x，如有必要，就可以再次進(jìn)行阻抗匹配(的調(diào)節(jié))。在一個(gè)實(shí)施例中，在初始設(shè)置期間固定地調(diào)節(jié)能調(diào)節(jié)電感元件51n。亦即，一旦根據(jù)需要確定了期望的調(diào)節(jié)并相應(yīng)地調(diào)節(jié)了每個(gè)能調(diào)節(jié)電感元件51n，然后固定能調(diào)節(jié)耦合元件51n，從而不進(jìn)行任何進(jìn)一步調(diào)節(jié)，然后安裝保護(hù)外殼。通常，基于平均大小患者的負(fù)載確定期望的調(diào)節(jié)，可以利用人模實(shí)現(xiàn)這種負(fù)載以模擬平均大小的患者。
在另一實(shí)施例中，在安裝保護(hù)外殼之后，可以由非鐵致動(dòng)器50n調(diào)節(jié)每個(gè)能調(diào)節(jié)的耦合元件51n、100n。非鐵致動(dòng)器可以是通過調(diào)諧/匹配處理器45進(jìn)行電子控制的壓電電動(dòng)機(jī)，或者可以通過一系列拉線，例如尼龍實(shí)現(xiàn)非鐵致動(dòng)器，可以從成像區(qū)域遠(yuǎn)程進(jìn)行人工拉動(dòng)或電動(dòng)機(jī)控制。每個(gè)致動(dòng)器50n用于調(diào)節(jié)關(guān)聯(lián)的能調(diào)節(jié)耦合元件51n、IOOn相對(duì)于對(duì)應(yīng)線圈元件18n的取向和/或位置。通過這種方式，可以針對(duì)每位患者動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)解耦網(wǎng)絡(luò)端口 64n處線圈元件18n之間的阻抗匹配。例如，更大的患者相對(duì)于更小的患者在個(gè)體線圈元件18n上表現(xiàn)出更大負(fù)載。此外，諸如肩部和胸部區(qū)域的區(qū)域表現(xiàn)出比諸如腿、踝和腳的區(qū)域更大的負(fù)載。在另一實(shí)施例中，解I禹網(wǎng)絡(luò)40的每個(gè)解I禹兀件40n，x都是能調(diào)節(jié)的解稱兀件，例如可變電容器，通過調(diào)諧/匹配或解耦處理器44，45遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)之。此外，能夠?qū)⒚總€(gè)諧振元件80n、86n、88n實(shí)現(xiàn)為能調(diào)節(jié)諧振元件，例如可變電容器，通過調(diào)諧/匹配處理器45遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)之。如前所述，患者可能在個(gè)體線圈元件18 上表現(xiàn)出負(fù)載。這改變了線圈18n與解耦網(wǎng)絡(luò)端口 64 之間的阻抗匹配(52無須具有相同的阻抗)，由能調(diào)節(jié)耦合元件51 和/或能調(diào)節(jié)諧振元件對(duì)其進(jìn)行能調(diào)節(jié)的補(bǔ)償。可調(diào)諧解耦40和匹配使得能夠獨(dú)立于患者進(jìn)行線圈調(diào)節(jié)，這能夠改善成像系統(tǒng)10的功率效率和信噪比。在另一實(shí)施例中，將經(jīng)由42n的電感連接和線圈元件的遠(yuǎn)程解耦40與一種或多種現(xiàn)有解耦方法組合，例如電感解耦、梯形網(wǎng)絡(luò)或阻抗倒置。例如，在電感解耦方法中，重疊線圈元件以對(duì)直接相鄰(下一鄰居)線圈元件解耦，如接收線圈陣列中通常所做那樣。不相鄰線圈元件，例如第二最近鄰居線圈元件之間的互耦不能通過這種重疊方法來補(bǔ)償。不過，可以通過電感連接對(duì)應(yīng)的線圈元件18n，x與元件42n、42x并利用對(duì)應(yīng)的解耦元件40n，x對(duì)不相鄰線圈元件進(jìn)行遠(yuǎn)程解耦實(shí)現(xiàn)不相鄰線圈元件的解耦，解耦元件40n，x通過k λ /2傳輸線52η、52χ或等效集總元件傳輸線與線圈電分離。在阻抗倒置方法中，用端口 60η處的線圈元件18η和端口 64η處遠(yuǎn)程解耦網(wǎng)絡(luò)40之間的(2k+l) λ /4的四分之一波長(zhǎng)傳輸線替代電感饋送和匹配網(wǎng)絡(luò),其中k = 0、1、2、3。應(yīng)當(dāng)指出，這兩種方法能夠共享同樣的解耦網(wǎng)絡(luò)40，即可以用等效電路，例如四分之一波長(zhǎng)傳輸線取代單個(gè)匹配元件42n，而維持解耦網(wǎng)絡(luò)40已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。他人在閱讀和理解以上詳細(xì)描述之后可能想到修改和變更。應(yīng)當(dāng)將本發(fā)明解釋為包括所有這樣的修改和變更，只要它們?cè)谒綑?quán)利要求或其等價(jià)要件的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種射頻線圈組件(18)，其包括 多個(gè)線圈元件(18ρ182、…、18N)，其向檢查區(qū)域(14)中發(fā)射射頻信號(hào)，以激勵(lì)磁共振和/或從所述檢查區(qū)域接收感生的磁共振信號(hào)； 最多為Σ= i = N(N-1)/2個(gè)解I禹元件(40n，x)的解I禹網(wǎng)絡(luò)(40)，每個(gè)解f禹元件(40n，x)對(duì)一對(duì)相應(yīng)線圈元件(18n、18x)進(jìn)行電解耦； 電感耦合環(huán)路(5ln、IOOn)，其將所述相應(yīng)線圈元件(18n)電感耦合到相應(yīng)解耦網(wǎng)絡(luò)端口(64n);以及 傳輸線(52n)，其將每個(gè)電感耦合環(huán)路(51n)電連接到位于所述解耦網(wǎng)絡(luò)(40)處的所述相應(yīng)解耦網(wǎng)絡(luò)端口(64n)，所述傳輸線具有1^/2的電距離，其中1^ = 0、1、2、3……，并且λ是在所述傳輸線內(nèi)部激勵(lì)和/或接收的磁共振信號(hào)的波長(zhǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻線圈組件(18)，其中，k的值、特性阻抗和所述傳輸線(52p522、…、52n)的類型在通道間有所變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻線圈組件(18)，其中，每個(gè)解耦元件(40n，x)是具有電抗的電抗元件，所述電抗基于所述一對(duì)線圈元件(18n、18x)之間的互耦。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻線圈組件(18)，其中，所述傳輸線(52n)包括同軸電纜、雙紐線電纜、微條帶、共平面形波導(dǎo)、條帶線、波導(dǎo)、等效集總元件電路的中至少一種或者其任何組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的射頻線圈組件(18)，其中，一個(gè)或多個(gè)電感耦合環(huán)路(51n、IOOn)包括至少一個(gè)能調(diào)節(jié)的電路，所述至少一個(gè)能調(diào)節(jié)的電路在被調(diào)節(jié)后，將所述線圈元件(18n)的阻抗匹配到所述解耦網(wǎng)絡(luò)端口(64n)，所述解耦網(wǎng)絡(luò)端口然后能夠用于對(duì)相應(yīng)元件進(jìn)行饋送。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的射頻線圈組件(18)，其中，所述電感耦合環(huán)路包括一對(duì)導(dǎo)體(82n、84n)，其被布置形成八字形環(huán)路，至少一個(gè)環(huán)路包括至少一個(gè)電抗元件(86’ n、88， η)。 ·
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中的任一項(xiàng)所述的射頻線圈組件(18)，其中，每個(gè)能調(diào)節(jié)的電感元件(51n、100n)都能夠通過電感器或限定互感磁通的插入物中的至少一個(gè)的旋轉(zhuǎn)、變形和平移中的至少一種來加以調(diào)節(jié)。
8.一種磁共振成像系統(tǒng)(10)，包括 磁體(12)，其在檢查區(qū)域(14)中生成靜磁場(chǎng)； 根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任一項(xiàng)所述的射頻線圈組件(18)，其在所述檢查區(qū)域(14)中在受試者的選定偶極子中激勵(lì)磁共振并從所述檢查區(qū)域接收磁共振信號(hào)； 射頻發(fā)射器(24)，其令所述射頻線圈組件(18)生成磁共振激勵(lì)和操控脈沖；以及 射頻接收器(26)，其從所述射頻線圈組件(18)接收所生成的磁共振信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁共振成像系統(tǒng)(10)，還包括 解耦處理器(44)或計(jì)算機(jī)例程，其控制所述射頻發(fā)射器(24n)向選定的解耦網(wǎng)絡(luò)端口(64n)發(fā)送測(cè)試信號(hào)； 方向耦合器(47n)、磁場(chǎng)探頭(48n)和信號(hào)傳感器(49n)中的至少一個(gè)，其根據(jù)所發(fā)送的測(cè)試信號(hào)來確定相應(yīng)饋送端口(64n)處的阻抗失配和/或測(cè)量相應(yīng)線圈元件(18n、18x)對(duì)之間的互耦程度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁共振成像系統(tǒng)(10)，還包括 調(diào)諧/匹配處理器(45)或計(jì)算機(jī)例程，其控制致動(dòng)器(50n)以調(diào)節(jié)電感耦合環(huán)路(51n、10011)中的一個(gè)或多個(gè)，和/或控制相應(yīng)電抗元件(8011、8611、8811、86’11、88’11)的能調(diào)節(jié)的電抗以調(diào)節(jié)與所述相應(yīng)線圈元件(18n)的電感耦合和在所述相應(yīng)解耦網(wǎng)絡(luò)端口(64n)處的阻抗。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10中的任一項(xiàng)所述的磁共振成像系統(tǒng)(10)，還包括 顯示單元(46)，其顯示所測(cè)得的阻抗失配和/或所測(cè)得的互耦程度。
12.根據(jù)權(quán)利要求8-11中的任一項(xiàng)所述的磁共振成像系統(tǒng)(10)，其中，將具有相應(yīng)電感耦合環(huán)路(51n、100n)和傳輸線(52n)的解耦網(wǎng)絡(luò)(40)與諸如電感解耦、梯形網(wǎng)絡(luò)或阻抗倒置的現(xiàn)有解耦方法進(jìn)行組合。
13.一種用于生成射頻場(chǎng)的方法，包括 利用多個(gè)線圈元件(18n)向檢查區(qū)域(14)中發(fā)射射頻信號(hào)，以感生磁共振和/或從所述檢查區(qū)域接收所感生的磁共振信號(hào)； 利用電感耦合環(huán)路(5In)將相應(yīng)線圈元件(18n)電感耦合到相應(yīng)解耦網(wǎng)絡(luò)端口(64n)； 利用與相應(yīng)端口( 64n、64x)連接的解耦元件(40n，x)對(duì)線圈元件對(duì)(18n、18x)之間的互耦進(jìn)行補(bǔ)償，所述解耦元件(40n，x)通過傳輸線(52n)電連接到能調(diào)節(jié)的電感元件(5 ln、100n)，所述傳輸線具有電長(zhǎng)度kX/2，其中k=0、l、2、3……，并且λ是所述傳輸線的內(nèi)部激勵(lì)和/或接收的共振信號(hào)的波長(zhǎng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，至少部分由具有諸如電容器和/或電感器的等效電路元件的集總元件傳輸線來實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)傳輸線(52η)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13和14中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，每個(gè)能調(diào)節(jié)的電感元件(51η)包括被布置成形成八字形環(huán)路的一對(duì)導(dǎo)體(82η、84η)或者環(huán)形線圈，至少一個(gè)環(huán)路包括至少一個(gè)電抗兀件(86η、88η)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13-15中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，每個(gè)電感耦合(51η、100η)能夠通過使電感器或限定互感磁通的插入物中的至少一個(gè)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、變形和平移中的至少一種來加以調(diào)節(jié)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13-16中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括 在檢查區(qū)域(14)中生成靜磁場(chǎng)； 利用所述射頻線圈元件(18η)進(jìn)行如下中的至少一項(xiàng) (1)生成所述檢查區(qū)域(14)中受試者的選定偶極子的磁共振激勵(lì)和操控脈沖或感生磁共振；或者 (2)從所述成像區(qū)域(14)接收所生成的磁共振信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括 控制射頻發(fā)射器(24η)以向選定的解耦網(wǎng)絡(luò)端口(64η)發(fā)送測(cè)試信號(hào)； 測(cè)量在相應(yīng)饋送端口(64η)處的阻抗失配和/或測(cè)量在相應(yīng)線圈元件對(duì)(18η, 18χ)之間的互耦； 監(jiān)測(cè)由選定的其他線圈元件(18η、18χ)接收的信號(hào)； 控制致動(dòng)器(50η)以調(diào)節(jié)電感耦合環(huán)路(51η、100η)中的一個(gè)或多個(gè)和/或控制相應(yīng)電抗元件(80η、86η、88η、102η)的能調(diào)節(jié)的電抗，以根據(jù)測(cè)得的阻抗失配來調(diào)節(jié)相應(yīng)線圈元件(18n,x)之間的電感耦合和在所述相應(yīng)饋送端口(64n，x)處的阻抗；以及 控制所述解耦元件(40n，x)的能調(diào)節(jié)的電抗以根據(jù)測(cè)得的互耦程度來調(diào)節(jié)相應(yīng)線圈元#(18nU8x)之間的互耦。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括 顯示測(cè)得的阻抗失配和/或互耦程度。
20.根據(jù)權(quán)利要求17-19中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，將具有相應(yīng)電感耦合環(huán)路(51n、100n)和傳輸線(52n)的解耦網(wǎng)絡(luò)(40)與諸如電感解耦、梯形網(wǎng)絡(luò)或阻抗倒置等的現(xiàn)有解耦方法進(jìn)行組合。
全文摘要
一種用于磁共振成像系統(tǒng)(10)中的射頻線圈組件(18)包括多個(gè)線圈元件(18n)。線圈元件(18n)連接到解耦網(wǎng)絡(luò)(40)，包括在對(duì)應(yīng)端口(64n、64x)處(經(jīng)由傳輸線)連接到線圈元件對(duì)(18n、18x)的多個(gè)解耦元件(40n,x)，從端口可以為線圈饋送。解耦元件(40n，x)補(bǔ)償對(duì)應(yīng)線圈元件對(duì)之間的互耦。具有恒定或能調(diào)節(jié)互感的電感耦合環(huán)路(51n)將關(guān)聯(lián)的線圈元件(18n)電感耦合到對(duì)應(yīng)的解耦網(wǎng)絡(luò)(64n)。傳輸線(52n)將每個(gè)電感耦合環(huán)路(51n)電連接到對(duì)應(yīng)端口(64n)處的解耦網(wǎng)絡(luò)(40)。每條傳輸線(52n)都具有kλ/2的電長(zhǎng)度，其中k＝0、1、2……，并且λ是傳輸線內(nèi)部激勵(lì)和/或接收的共振信號(hào)的波長(zhǎng)。
文檔編號(hào)G01R33/36GK103026251SQ201180036052
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月27日
發(fā)明者C·芬德科里 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司