用于磁共振成像(MRI)系统的适形后部射频(RF)线圈阵列技术方案

技术编号:21458907 阅读:28 留言:0更新日期:2019-06-26 06:29
本发明专利技术提供了用于磁共振成像(MRI)系统的柔性、轻质、低成本射频(RF)线圈阵列的各种方法和系统。在一个示例中,MRI系统的后部RF线圈组件包括RF线圈阵列,该RF线圈阵列包括多个RF线圈和容纳多个RF线圈的可变形材料,每个RF线圈包括分布式电容线导体的环部分以及耦合到多个RF线圈中的每个RF线圈的耦合电子器件单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于磁共振成像(MRI)系统的适形后部射频(RF)线圈阵列相关申请的交叉引用本申请要求2016年11月23日提交的美国临时专利申请No.62/426,010的优先权,该临时专利申请全文以引用方式并入本文。
技术介绍
本文所公开的主题的实施方案涉及磁共振成像(MRI),并且更具体地讲,涉及MRI射频(RF)线圈。磁共振成像(MRI)是可在不使用x射线或其他电离辐射的情况下创建人体体内的图像的医学成像模态。MRI系统包括超导磁体以产生较强的均匀静磁场。当人体或人体的一部分处于该磁场中时,与组织水中的氢核相关联的核自旋发生极化,其中与这些自旋相关联的磁矩优先沿着该磁场的方向对齐,从而引起沿着该轴线的较小的净组织磁化。MRI系统还包括梯度线圈,这些梯度线圈利用正交轴线产生更小幅度、在空间上变化的磁场,以便通过在体内的每个位置处创建特征共振频率来对磁共振(MR)信号进行空间编码。然后使用射频(RF)线圈在氢核的共振频率下或附近创建RF能量的脉冲,从而将能量添加到核自旋系统。当核自旋弛豫回到其静能状态时,它们以MR信号的形式释放被吸收的能量。该信号由MRI系统检测并使用计算机和已知的重构算法变换成图像。如所提及的,RF线圈在MRI系统中用于发射RF激励信号(“发射线圈”),并且用于接收由成像受检者发出的MR信号(“接收线圈”)。线圈接口电缆可用于在RF线圈与处理系统的其他方面之间传输信号,例如以便控制RF线圈和/或从RF线圈接收信息。然而,常规RF线圈往往很庞大、呈刚性并且被配置为相对于阵列中的其他RF线圈保持在固定位置。这种庞大和缺乏柔性的情况通常会防止RF线圈环与所需的解剖结构最有效地耦合并且会让成像受检者感觉很不舒服。此外,从覆盖度或成像加速度视角来看,线圈与线圈相互作用导致这些线圈的尺寸和/或定位不尽理想。
技术实现思路
在一个实施方案中,用于磁共振成像(MRI)系统的后部射频(RF)线圈阵列包括分布式电容环部分,该分布式电容环部分包括由介电材料封装并隔开的两个平行线导体,这两个平行线导体由介电材料沿着其终止端之间的环部分的整个长度保持分隔;耦合电子器件部分,该耦合电子器件部分包括前置放大器;以及线圈接口电缆,该线圈接口电缆包括以连续和/或邻接方式定位的多个平衡-不平衡变换器或共模陷波器。这样,可提供柔性RF线圈组件,该柔性RF线圈组件允许阵列中的RF线圈更为任意地定位,从而允许线圈的布置和/或尺寸基于所需的解剖结构覆盖度,而不必考虑固定的线圈重叠或电子器件定位。这些线圈可相对容易地适形于受检者解剖结构。另外,由于材料和生产流程减到最少,可显著降低这些线圈的成本和重量,并且与常规线圈相比,可在本公开的RF线圈的制造和小型化中使用更环境友好的工艺。应当理解,提供上面的简要描述以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征,该主题范围由具体实施方式后的权利要求唯一地限定。此外,所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。附图说明通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述,将会更好地理解本公开,其中以下:图1是MRI系统的框图。图2示意性地示出了耦合到控制器单元的示例性RF线圈。图3示出了第一示例性RF线圈和相关联的耦合电子器件。图4示出了第二示例性RF线圈和相关联的耦合电子器件。图5示出了示例性RF线圈的分布式电容环部分的剖视图。图6示出了后部RF线圈阵列的示例。图7示出了示例性后部RF线圈阵列的RF线圈布置。图8示出了示例性后部RF线圈阵列的分解图。图9示出了示例性后部RF线圈阵列的剖视图。图10示意性地示出了示例性RF线圈阵列接口电缆,其包括定位在MRI系统的处理系统与RF线圈阵列之间的多个连续和/或邻接共模陷波器。图11和图12示意性地示出了示例性RF线圈阵列接口电缆,其包括多个连续和/或邻接共模陷波器。具体实施方式以下描述涉及MRI系统中的射频(RF)线圈的各种实施方案。具体地讲,为低成本、柔性且轻质的RF线圈提供了系统和方法,该线圈在多个方面是有效透明的。考虑到线圈的低重量以及RF线圈所实现的柔性封装,RF线圈对于受检者是有效透明的。由于磁和电耦合机构的最小化,RF线圈对于RF线圈阵列中的其他RF线圈也是有效透明的。此外,RF线圈通过电容最小化而对于其他结构是有效透明的,并且通过质量减轻而对于正电子是透明的,从而能够在混合正电子发射断层扫描(PET)/MR成像系统中使用RF线圈。本公开的RF线圈可用于各种磁场强度的MRI系统。MRI系统可包括后部RF线圈阵列,如图6-图9所示。后部RF线圈阵列被成形为支撑由MRI系统成像的受检者的身体。后部RF线圈阵列可包括多个柔性RF线圈,其中每个RF线圈包括环部分和耦合电子器件部分,该耦合电子器件部分被配置为与MRI系统的处理器或控制器单元对接。RF线圈被嵌入后部RF线圈阵列内,并且被定位成靠近每个RF线圈阵列的外表面,该外表面被配置为抵靠经历成像的受检者的身体定位。本公开的RF线圈包括比常规RF线圈中的使用的显著更少量的铜、印刷电路板(PCB)材料和电子部件,并且包括由介电材料封装并隔开的平行细长线导体,从而形成线圈元件。这些平行导线形成低电抗结构,而不需要分立电容器。最小导体(其尺寸被设定为保持损耗可容忍)消除了线圈环之间的许多电容,并且减少了电场耦合。通过与大采样阻抗对接,减小了电流并且使磁场耦合最小化。使电子器件在尺寸和容量方面最小化,以保持质量和重量较低并且防止与所需场的过度相互作用。此时封装可极有柔性,这允许适形于解剖结构,从而优化信噪比(SNR)和成像加速度。用于MR的传统接收线圈由若干导电间隔构成,这些导电间隔由电容器接合在它们自身之间。通过调节电容器的值,可使RF线圈的阻抗达到其最小值(通常由低电阻表征)。在共振频率下,存储的磁能和电能周期性地交替。每个导电间隔因其长度和宽度而具有一定自电容,其中电能周期性地存储为静电。该电的分布在大约5-15cm的整个导电间隔长度内发生,从而引起类似范围的电偶极场。在较大介电负荷的附近,间隔的自电容改变,从而使线圈失谐。就耗损性介电质而言,偶极电场引起焦耳耗散,其由线圈观察到的增加的总电阻表征。相比之下,本公开的RF线圈代表几乎理想的磁偶极天线,因为其共模电流沿着其周边在相位和幅值方面是均匀的。RF线圈的电容沿着环的周边在两个线导体之间建立。保守电场严格限制在这两个平行导线和介电填料的小横截面内。在两个RF线圈重叠的情况下,与两个重叠的铜迹线相比,大大减小了跨接或重叠处的寄生电容。与两个传统的基于迹线的环相比,RF线圈薄横截面允许更好的磁去耦并且减少或消除两个环之间的临界重叠。图1示出了磁共振成像(MRI)装置10,该装置包括超导磁体单元12、梯度线圈单元13、RF线圈单元14、RF体或容积线圈单元15、发射/接收(T/R)开关20、RF驱动器单元22、梯度线圈驱动器单元23、数据获取单元24、控制器单元25、检查台26、数据处理单元31、操作控制台单元32以及显示单元33。在一个示例中,RF线圈单元14是表面线圈,其是通常位于受检者16的感兴趣解剖结构附近的局部线圈。在本文中,RF体线圈单元15是发射RF信号的本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于磁共振成像(MRI)系统的后部射频(RF)线圈组件,包括:RF线圈阵列,所述RF线圈阵列包括多个RF线圈和容纳所述多个RF线圈的可变形材料,每个RF线圈包括分布式电容线导体的环部分;和耦合电子器件部分,所述耦合电子器件部分耦合到每个RF线圈的每个环部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.23 US 62/426,0101.一种用于磁共振成像(MRI)系统的后部射频(RF)线圈组件,包括:RF线圈阵列,所述RF线圈阵列包括多个RF线圈和容纳所述多个RF线圈的可变形材料,每个RF线圈包括分布式电容线导体的环部分;和耦合电子器件部分,所述耦合电子器件部分耦合到每个RF线圈的每个环部分。2.根据权利要求1所述的后部RF线圈组件,其中所述RF线圈阵列被配置为在MR成像系统的台中实现,所述RF线圈包括所述多个RF线圈和容纳所述多个RF线圈的可变形材料,所述台被配置为支撑待成像的受检者,所述RF线圈阵列被配置为当躺在所述台和所述可变形材料上时定位在最靠近所述受检者的所述可变形材料的顶部部分中。3.根据权利要求1所述的后部RF线圈组件,其中所述耦合电子器件部分包括前置放大器和阻抗匹配网络,所述阻抗匹配网络被配置为产生高阻塞阻抗。4.根据权利要求3所述的后部RF线圈组件,其中每个耦合电子器件单元还包括去耦电路。5.根据权利要求3所述的后部RF线圈组件,其中所述前置放大器包括用于高源阻抗优化的低输入阻抗前置放大器,并且其中所述阻抗匹配网络提供所述高源阻抗。6.根据权利要求1所述的后部RF线圈组件,其中每个分布式电容线包括由介电材料封装并隔开的两个平行线导体。7.根据权利要求6所述的后部RF线圈组件,其中每个环部分的电容是所述相应两个平行线导体之...

【专利技术属性】
技术研发人员:希瑟·富卡维克托·塔拉西拉马克·詹科拉罗伯特·斯托蒙特
申请(专利权)人:通用电气公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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