本發(fā)明涉及一種用在至少包括磁共振檢查系統的醫(yī)療模態(tài)中的射頻線圈，以及一種至少包括具有這種射頻線圈的磁共振檢查系統的醫(yī)療模態(tài)。

背景技術：

在醫(yī)療檢查模態(tài)領域，將磁共振(mr)斷層掃描的成像方法與另一種檢查或治療方法組合在一種醫(yī)療模態(tài)中是眾所周知的。

例如，美國專利8,108,026b2描述了一種包括磁共振斷層掃描和正電子發(fā)射斷層掃描形成的組合的裝置。mr斷層掃描的磁共振(mr)射頻(rf)收發(fā)系統和正電子發(fā)射斷層掃描(pet)的pet檢測器被布置在mr斷層掃描的主磁體和磁共振梯度線圈內。

該裝置還包括用于mrrf收發(fā)系統的支撐管。該支撐管包括夾層結構，該夾層結構具有由分別具有高剛度的薄層制成的外壁和內壁，且可由(例如)玻璃纖維強化的環(huán)氧樹脂制成。該夾層結構還包括由被配置成用以抵抗所施加壓力的材料制成的中心層，例如，諸如聚氨酯泡沫的泡沫材料或蜂巢型材料。

該裝置被描述成由于布置在pet環(huán)內側的支撐結構而避免了伽馬輻射的衰減，且允許同時進行pet和mr成像，因此允許實現患者的更快掃描。

技術實現要素：

期望實現一種用在包括磁共振檢查系統的醫(yī)療模態(tài)中的射頻線圈，其可由標準材料容易地制造且在重量、機械穩(wěn)定性和成本以及(如果適用)輻射穿透性方面滿足需要。

因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種用在至少包括磁共振檢查系統的醫(yī)療模態(tài)中的射頻線圈，且所述射頻線圈被配置成用于布置在所述磁共振檢查系統的檢查空間內，其中主磁體被配置成用于至少在所述檢查空間內產生靜態(tài)磁場b0。

所述射頻線圈包括

-患者膛孔襯層，所述患者膛孔襯層的形狀為具有中心軸線的中空直柱體，

-內部支承構件，所述內部支承構件與所述患者膛孔襯層的朝向外的表面的至少主要部分機械接觸，且固定地附接到所述患者膛孔襯層，及

-至少一個射頻天線，所述至少一個射頻天線固定地附接到天線支承構件，其中所述天線支承構件由復合材料制成且固定地附接到所述內部支承構件的朝向外的表面。

用在本申請中的短語“射頻線圈”應尤其被理解為被配置成用于出于磁共振激發(fā)目的而至少將射頻功率施加到所關注受試者的至少身體部分的原子核或內部的原子核，其中所關注受試者的至少身體部分被布置在由所述射頻線圈環(huán)繞的體積內。具體地講，短語“射頻線圈”應涵蓋全身線圈、頭部線圈和線圈橋接件。

用在本申請中的短語“直柱體”應尤其被理解為由單參數族平行線橫跨的任何直紋曲面，所述單參數族平行線被布置成垂直于柱體的位于一個平面內的閉合基線，且“直柱體”應尤其涵蓋橢圓形和圓形直柱體以及具有多邊形橫截面的棱柱。

用在本申請中的短語“平行”應尤其被理解為涵蓋與恰好平行于所述中心軸線的一個方向形成銳角的任何方向，所述銳角介于至所述一個方向的兩側為10°的角度范圍內。

用在本申請中的短語“中心軸線”應尤其被理解為被布置成平行于所述單參數族平行線且穿過所述柱體的所述閉合基線的幾何中心的直線。

用在本申請案中的短語“朝向外”應尤其被理解為朝向遠離所述中心軸線的方向。更具體地講，從該表面伸出的法線相對于所述中心軸線具有非零的徑向分量，該徑向分量指向相對于所述中心軸線逐漸增加徑向距離的方向。

所述射頻線圈還包括：

至少一個外部支承間隔構件，所述至少一個外部間隔構件被布置在所述至少一個射頻天線或者所述天線支承構件的朝向外的表面中的至少一個上，其中所述至少一個外部支承間隔構件在平行于所述中心軸線的方向上提供自由的端到端空間，

外部支承構件，所述外部支承構件被成形為具有中心軸線的中空直柱體，在操作狀態(tài)下所述中心軸線被布置成平行于所述患者膛孔襯層的中心軸線，且所述外部支承構件與所述外部支承間隔構件的朝向外的表面的總面積的至少大部分機械接觸，及

殼構件，所述殼構件與所述外部支承構件的朝向外的表面的至少大部分機械接觸。

用在本申請中的短語“至少大部分”應尤其被理解為介于(且包括)30％與100％之間的任何百分比。

本發(fā)明的一個優(yōu)勢在于，射頻線圈可由滿足穩(wěn)定性需求但重量輕且具有成本效益的標準材料制造。因此，本發(fā)明基于以下構思：不僅通過單個部件，而是通過數個部件形成的分層結構所產生的剪切力分布來確立所需的穩(wěn)定性。由于其重量輕，所述射頻線圈可有利地由單個維修技術人員處理。

另一優(yōu)勢在于，所述射頻線圈可設計成對輻射(例如，γ-輻射)具有低的固有衰減，這有益于包括磁共振檢查系統和基于輻射的醫(yī)療檢查或療法模態(tài)(例如pet系統)形成的組合的醫(yī)療模態(tài)。

本發(fā)明的另一優(yōu)勢在于，由于分層結構和因此形成的到患者的安全距離，所述射頻線圈可容易地設計成固有地符合安全法規(guī)及標準所要求的特定吸收率(sar)的限制。

此外，所述射頻線圈的設計固有地包括用于處理用于操作所述至少一個射頻天線所需的電子部件以及將其保持在接近所述至少一個射頻天線的位置處的自由空間。

在射頻線圈的另一優(yōu)選實施例中，所述內部支承構件、所述多個外部支承間隔構件及所述外部支承構件中的每一個都沿相對于所述患者膛孔襯層的中心軸線的徑向方向具有均勻厚度。所述內部支承構件、所述多個外部支承間隔構件和所述外部支承構件的均勻厚度可彼此不同。

以此方式，可實現機械力的均勻分布，且可消除射頻線圈部件在應力或應變增加的位置處進行機械加強的必要性，從而導致尤其輕的重量。

在射頻線圈的另一優(yōu)選實施例中，在操作狀態(tài)下，至少所述患者膛孔襯層的中心軸線和所述外部支承構件的中心軸線重合。

以此方式，可有利地實現射頻線圈的緊湊設計。

優(yōu)選地，所述患者膛孔襯層的中心軸線和所述外部支承構件的中心軸線與平行于所述患者膛孔襯層的中心軸線布置的水平軸線重合，且穿過所述磁共振檢查系統的主磁體的磁性等中心點，其中所述磁性等中心點是由所述主磁體產生的磁場的中心點。

在一個實施例中，所述射頻線圈還包括固定地附接到用作支承件的殼構件的射頻篩網。以此方式，所述射頻線圈可以按照尤其緊湊的方式設計。

在一個實施例中，所述射頻線圈包括多個外部支承間隔構件，其中所述外部支承間隔構件中的至少兩個沿方位角方向繞所述患者膛孔襯層的中心軸線間隔開，以提供自由的端到端空間。由此，可容易地利于電子部件的緊湊保持。此外，可提供空氣導管以實現流經所述射頻線圈的冷卻空氣的受控流動。

優(yōu)選地，所述多個外部支承間隔構件中的每個外部支承間隔構件被以使得最大延伸部的方向被布置成平行于所述患者膛孔襯層的中心軸線的方式設置。用在本申請中的短語“平行”應尤其被理解為涵蓋與恰好平行于所述患者膛孔襯層的中心軸線的一個方向形成銳角的任何方向，所述銳角介于至所述一個方向的兩側為10°的角度范圍內。以此方式，可實現機械力在所述多個外部支承間隔構件上的均勻分布。

在一個優(yōu)選實施例中，所述多個外部支承間隔構件中的外部支承間隔構件沿方位角方向規(guī)則地間隔開。借此，可有利地實現機械力的尤其均勻的分布。

如果所述多個外部支承間隔構件的大部分的最大尺寸大致等于所述天線支承構件的尺寸(沿平行于所述患者膛孔襯層的中心軸線的方向獲取)，則所述外部支承構件和所述殼構件可在其整個長度上獲得支撐，且可避免沿所述患者膛孔襯層的中心軸線方向的非期望的彎曲。用在本申請中的短語“大致等于”應尤其被理解為在所指的值或數量的兩側在正負30％的范圍內、優(yōu)選地在正負20％的范圍內、且最優(yōu)選地在正負10％的范圍內相等。

在射頻線圈的優(yōu)選實施例中，所述患者膛孔襯層和所述天線支承構件大致由纖維增強的塑性復合材料制成。用在本申請中的短語“大致由……制成”應尤其理解為體積上等于或大于50％的份量，且尤其涵蓋100％的份量。以此方式，有關機械穩(wěn)定性的需求可利用沿徑向方向的較低材料厚度來滿足，從而使有關材料消耗和成本的制造工作量較低。

優(yōu)選地，所述纖維強化的塑性復合材料包括玻璃和碳中的至少一種作為纖維材料，以及環(huán)氧樹脂和聚酯樹脂中的至少一種作為基質材料。以此方式，可從容易購得的大量適合材料中選擇。

在一個實施例中，所述殼構件也大致由纖維增強的塑性復合材料制成，以實現射頻線圈的較高機械穩(wěn)定性。

在一個實施例中，其中所述殼構件大致由纖維強化的塑性復合材料制成，所述射頻篩網通過嵌入到纖維強化的塑性復合材料中而固定地附接到所述殼構件，以實現具有較高機械穩(wěn)定性的射頻線圈的緊湊設計。

在射頻線圈的優(yōu)選實施例中，所述內部支承構件或所述外部支承構件中的至少一個大致由聚合物泡沫材料制成。以此方式，所述射頻線圈可按照尤其重量輕的方式設計。此外，聚合物泡沫材料的電磁損耗與現有技術的射頻線圈中使用的材料的電磁損耗相比更低。

優(yōu)選地，所述聚合物泡沫材料具有介于25kg/m³與250kg/m³之間的體積質量密度。在這一電質量密度范圍內，聚合物泡沫材料提供足夠的機械穩(wěn)定性，同時實現射頻線圈的輕量設計。

在一個實施例中，所述聚合物泡沫材料包括聚偏二氟乙烯(pvdf)和聚甲基丙烯酸酯(pmi)中的至少一種。

在射頻線圈的另一優(yōu)選實施例中，所述至少一個射頻天線包括通過粘性接合而固定地附接到所述天線支承件的金屬箔、金屬網或導電涂層制成的至少一個構件。這有利于使用容易購得且具有成本效益的材料，使得所述射頻線圈可按照緊湊且低成本的方式設計。

如果所述射頻篩網包括通過粘性接合而固定地附接到作為支承件的殼構件的金屬箔、金屬網或導電涂層制成的至少一個構件，則可實現同樣的益處。

在本發(fā)明的另一方面，提供一種醫(yī)療模態(tài)，所述醫(yī)療模態(tài)至少包括具有主磁體的磁共振檢查系統，所述主磁體被配置成用于至少在檢查空間的區(qū)域內產生靜態(tài)磁場b0，所述醫(yī)療模態(tài)還包括諸如本文所公開的射頻線圈。針對根據本發(fā)明的射頻線圈描述的優(yōu)勢也適用于所述醫(yī)療模態(tài)。

附圖說明

參照下文中描述的實施例，本發(fā)明的這些和其它方面將變得明顯并得以闡明。然而，這樣的實施例未必代表本發(fā)明的完整范圍，因此參考權利要求和本文以解釋本發(fā)明的范圍。

在下圖中：

圖1示出了根據本發(fā)明的包括具有射頻線圈的磁共振檢查系統的醫(yī)療模態(tài)的示意圖，并且

圖2示出了依據圖1所示的射頻線圈的示意性透視圖。

具體實施方式

圖1是根據本發(fā)明的包括具有射頻線圈34的磁共振檢查系統10的醫(yī)療模態(tài)的示意圖。

磁共振成像系統10被配置成用于采集所關注受試者20(通常為患者)的至少一部分的磁共振圖像。為此，磁共振成像系統10包括具有主磁體14的掃描單元12，所述主磁體被設置成用于產生靜態(tài)磁場b0。主磁體14具有圓形中心膛孔，該膛孔為所關注受試者20提供圍繞主磁體14的中心軸線18的檢查空間16，以便所關注受試者至少在檢查期間定位于其內。主磁體14被配置成至少在檢查空間16內產生靜態(tài)磁場b0。靜態(tài)磁場b0限定檢查空間16的軸向方向，該軸向方向平行于主磁體14的中心軸線18對齊。

盡管在下文中，本發(fā)明將被描述成應用于膛孔型磁共振檢查系統，但應理解，本發(fā)明也能應用于在靜態(tài)磁場內提供檢查區(qū)域的任何其它類型的磁共振檢查系統。

此外，磁共振成像系統10包括被設置成用于控制磁共振成像系統10的功能的控制單元26?？刂茊卧?6包括用于顯示和控制目的的人機界面裝置28。

磁共振成像系統10還包括具有磁性梯度線圈的磁性梯度線圈系統22，所述磁性梯度線圈被設置成用于產生將與靜態(tài)磁場b0疊加的梯度磁場。所述磁性梯度線圈以同心方式布置在主磁體14的膛孔內，如本領域中已知的。

此外，磁共振成像系統10包括射頻線圈34，其被設計成整體線圈且被布置在磁共振檢查系統10的主磁體14的圓形中心膛孔內。

圖2給出了射頻線圈34的示意性透視圖。在下文中，射頻線圈34的各部件按照其距中心軸線38的徑向距離從內側開始的次序進行描述。

射頻線圈34包括具有中空直柱體形狀(即中空直圓柱體)的患者膛孔襯層36，其中心軸線38在操作狀態(tài)下與主磁體14的中心軸線18重合。所述中空直圓柱體完全由纖維強化的塑性復合材料制成，其是體積質量密度為1900kg/m³、楊氏模量為23000mpa且泊松比為0.5的玻璃纖維強化的環(huán)氧樹脂(gfrp)，且其沿垂直于患者膛孔襯層36的中心軸線38的徑向方向具有1.5mm的壁厚。此類患者膛孔襯層可在芯軸上制造，從而形成較高的幾何精度，且也可以根據芯軸的封套而允許實現不對稱的射頻線圈設計。

此外，射頻線圈34包括內部支承構件40。內部支承構件40沿相對于患者膛孔襯層36的中心軸線38的徑向方向62具有10mm的均勻厚度，且完全由市售的聚合物泡沫材料制成，其包括體積質量密度為30kg/m³、楊氏模量為0.5mpa且泊松比為0.33的聚偏二氟乙烯(pvdf)。內部支承構件40與患者膛孔襯層36的朝向外的表面的大部分機械接觸，且通過涂敷并固化粘合劑以在磁性膛孔襯層36與內部支承構件40之間形成粘性接合而固定地附接到患者膛孔襯層36?；颊咛趴滓r層36使內部支承構件40穩(wěn)定化，并保護其免受所關注受試者20損害。

因此，射頻線圈34包括固定地附接到天線支承構件44的射頻天線42，其中天線支承構件44由gfrp復合材料制成、具有0.5mm的均勻的徑向厚度，且通過涂敷并固化粘合劑以在天線支承構件44與內部支承構件40之間形成粘性接合而固定地附接到內部支承構件40的朝向外的表面。

以此方式，內部支承構件40夾在患者膛孔襯層36與天線支承構件44之間，并借助粘性接合而保持就位。作為選擇，用于內部支承構件40的聚合物泡沫材料的起始物質可注入到由患者膛孔襯層36與天線支承構件44所形成的間隙中并使其在其中固化，同時將這些部件牢固地保持在預期位置處。

射頻天線42包括由厚度為140μm的銅箔制成的多個(十六個)條形射頻天線構件46，其平行于患者膛孔襯層36的中心軸線38對齊，沿方位角方向64繞患者膛孔襯層36的中心軸線38規(guī)則地間隔，且通過粘性接合而附接到天線支承構件44的朝向外的表面。

內部支承構件40沿徑向方向62的10mm的均勻厚度形成了符合射頻天線構件46鄰近處的sar限制的安全距離。此外，由于聚合物泡沫材料的電特性，內部支承構件40允許實現低的電磁損耗。

為了進一步增加到患者膛孔襯層36的中心軸線38的徑向距離，射頻線圈34包括多個(十六個)相同的外部支承間隔構件48，其沿著相對于患者膛孔襯層36的中心軸線38的徑向方向62具有均勻厚度。外部支承間隔構件48由與內部支承構件40完全相同的聚合物泡沫材料制成，且布置在天線支承構件44的朝向外的表面上的條形射頻天線構件46之間。

沿著其最大延伸部的方向，外部支承間隔構件48中的每一個具有成形為圓環(huán)的扇形部分的均勻橫截面。外部支承間隔構件48沿方位角方向64繞患者膛孔襯層36的中心軸線38規(guī)則地間隔開，且被布置成使得該最大延伸部的方向平行于患者膛孔襯層36的中心軸線38。多個外部支承間隔構件48中的每一個的最大尺寸大致等于天線支承構件44的沿著平行于患者膛孔襯層36的中心軸線38的方向的尺寸。以此方式，在相對于方位角方向64鄰近布置的兩個外部支承間隔物構件48中的每一個之間設置一個自由的端到端空間50，其可有益地用于射頻天線42的輔助電子部件(諸如解調電路板、電容器或電纜(未示出))的緊鄰安裝。自由的端到端空間50可進一步用作用于經過射頻線圈34的冷卻氣體的可控流動的導管。同時，外部支承間隔構件48形成射頻線圈34的硬化復合結構的另一層。

射頻線圈34的外部支承構件52被向外地布置成鄰近多個(十六個)外部支承間隔構件48。外部支承構件52被成形為具有中心軸線54的中空直圓柱體，在射頻線圈34的操作狀態(tài)下，該中心軸線54與患者膛孔襯層36的中心軸線38重合。

外部支承構件52沿相對于患者膛孔襯層36的中心軸線38的徑向方向62具有8mm的均勻厚度，且完全由市售的聚合物泡沫材料制成，其包括體積質量密度約為50kg/m³且楊氏模量為0.7mpa的聚甲基丙烯酰亞胺(pmi)。外部支承構件52與外部支承間隔構件48的朝向外的表面總面積的大部分機械接觸。

最后，射頻線圈34包括通過粘性接合而固定地附接到殼構件58的射頻篩網56，殼構件58用作射頻篩網56的支承件，其中殼構件58由gfrp復合材料制成，具有1.0mm的均勻的徑向厚度，且與外部支承構件52的朝向外的表面機械接觸。以此方式，殼構件58為射頻線圈34提供額外的機械穩(wěn)定性。射頻篩網56包括被形成為70μm厚的銅箔帶的多個射頻篩網構件60。所述銅箔帶沿方位角方向64繞患者膛孔襯層36的中心軸線38規(guī)則地間隔開，以避免產生渦流，且被布置成使得其最大延伸部的方向平行于患者膛孔襯層36的中心軸線38。

外部支承構件52在射頻天線42與射頻篩網56之間形成額外的距離，且同時為射頻篩網56提供機械支撐。

內部支承構件40、多個外部支承間隔構件48和外部支承構件52形成各個層之間的必要空間，同時保持射頻線圈34的重量和電磁損耗較低。分層構造的構思需要最少的機加工且使用了標準材料。包括不同的聚合物泡沫材料和gfrp層的整體夾層結構最終導致形成非常堅硬耐用的裝置，其還提供了減少聽覺噪音水平的益處。

作為另外的選項(未示出)，可將硬化的環(huán)整合在中空圓柱體的端部，以形成機械安裝接口，從而平衡磁共振檢查系統10。

作為另一另外的選項(未示出)，外部支承間隔構件48與外部支承構件52之間的可拆卸固定將允許易于接近以便維護射頻天線42和/或輔助電子部件?？刹鹦豆潭赏ㄟ^軸向鍵和槽接頭來建立，或者通過本領域的技術人員看起來適合的任何其他固定構件來建立。

再次參見圖1，射頻天線42被設置成用于在射頻傳輸階段期間將射頻磁場b1施加到檢查空間16，以激發(fā)所關注受試者20的或內部的原子核。射頻線圈34也被配置成用于在射頻接收階段接收來自所關注受試者20的或內部的原子核(其已經通過施加射頻激發(fā)場b1而激發(fā))的磁共振信號。在磁共振成像系統10的操作狀態(tài)下，射頻傳輸階段和射頻接收階段以連續(xù)方式進行。

此外，磁共振成像系統10包括連接到控制單元26并由其控制的射頻傳輸單元24。射頻傳輸單元24被設置成用于在射頻傳輸階段期間將磁共振射頻的射頻功率經由射頻切換單元30饋送到射頻線圈34的射頻天線42。在射頻接收階段期間，射頻切換單元30將來自射頻線圈34的射頻天線42的磁共振信號引導至駐存于控制單元26中的信號處理單元32。信號處理單元32被配置成用于處理所采集的磁共振信號，以根據由磁共振信號所表示的所采集的掃描數據產生由所關注受試者20的所述部分的磁共振圖像表示的掃描圖像。

盡管已在附圖和前述描述中詳細圖示和描述了本發(fā)明，但此類圖示和描述應當視為圖示性或示例性而非限制性的；本發(fā)明并不限于所公開的實施例。根據對附圖、公開內容和隨附權利要求的研究，本領域的技術人員可理解和實施所公開實施例的其它變化形式，以實踐所主張的本發(fā)明。在權利要求書中，詞語“包括”并不排除其它元件或步驟，而不定冠詞“一”或“一個”并不排除多個。在相互不同的從屬權利要求中描述某些措施并不表明這些措施不能夠有利地結合起來使用。在權利要求書中的任何附圖標記不應解釋為限制其范圍。

附圖標記列表

10磁共振檢查系統

12掃描單元

14主磁體

16檢查空間

18中心軸線

20所關注受試者

22磁性梯度線圈系統

24射頻傳輸器單元

26控制單元

28人機界面裝置

30射頻切換單元

32信號處理單元

34射頻線圈

36患者膛孔襯層

38中心軸線

40內部支承構件

42射頻天線

44天線支承構件

46射頻天線構件

48外部支承間隔構件

50端到端空間

52外部支承構件

54中心軸線

56射頻篩網

58殼構件

60射頻篩網構件

62徑向方向

64方位角方向