用于MR成像的射频线圈系统技术方案

本发明专利技术提供了用于磁共振成像(MRI)系统的柔性、轻质且低成本的射频(RF)线圈的各种方法和系统。在一个示例中，用于MRI系统的射频线圈组件包括分布式电容环部分、耦合电子器件部分以及线圈接口电缆，该分布式电容环部分包括由介电材料封装和隔开的两个平行导线，该两个平行导线沿着环部分在其终端端部之间的整个长度由介电材料保持分离，该耦合电子器件部分包括前置放大器，该线圈接口电缆在射频线圈组件的耦合电子器件部分与接口连接器之间延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于MR成像的射频线圈系统相关申请的交叉引用本申请要求2016年11月23日提交的名称为“用于MR成像的射频线圈系统(SYSTEMSFORARADIOFREQUENCYCOILFORMRIMAGING)”的美国临时专利申请No.62/425,955的优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文以用于所有目的。
本文所公开的主题的实施方案涉及磁共振成像(MRI)，以及更具体地，涉及MRI射频(RF)线圈。
技术介绍
磁共振成像(MRI)是一种医学成像模式，可在不使用x线或其他电离辐射的情况下创建人体内部的图像。MRI系统包括超导磁体以产生强而均匀的静磁场。当人体或人体的一部分被放置在磁场中时，与组织水中的氢核相关联的核自旋变得极化，其中与这些自旋相关联的磁矩优先沿磁场方向对准，从而导致沿该轴的小的净组织磁化。MRI系统还包括梯度线圈，其产生具有正交轴的较小幅度、空间变化的磁场，以通过在身体中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处或附近产生射频能量的脉冲，该脉冲向核自旋系统增加能量。随着核自旋放松回到其静止能量状态，它们以MR信号的形式释放所吸收的能量。该信号由MRI系统检测，并使用计算机和已知的重建算法转换成图像。如所提及的，射频线圈用于MRI系统中以传输射频激发信号(“传输线圈”)，并接收由成像对象(“接收线圈”)发射的MR信号。线圈接口电缆可用于在射频线圈与处理系统的其他方面之间传输信号，例如以控制射频线圈和/或从射频线圈接收信息。然而，常规的射频线圈往往体积庞大、刚性并且被配置为相对于阵列中的其他射频线圈保持在固定位置。这种庞大和缺乏柔韧性通常会阻止射频线圈环与期望的解剖结构最有效地耦合并使它们令成像对象非常不舒服。此外，线圈与线圈的交互作用决定了线圈的尺寸和/或定位从覆盖或成像加速的角度来看不太理想。
技术实现思路
在一个实施方案中，用于磁共振(MR)成像系统的射频(RF)线圈组件包括分布式电容环部分、耦合电子器件部分以及线圈接口电缆，该分布式电容环部分包括由介电材料封装和隔开的两个平行导线，这两个平行导线沿着环部分在其终端端部之间的整个长度由介电材料保持隔开，该耦合电子器件部分包括前置放大器，该线圈接口电缆在射频线圈组件的耦合电子器件部分与接口连接器之间延伸。以这种方式，可以提供柔性的射频线圈组件，其允许阵列中的射频线圈更加任意地定位，从而允许线圈的放置和/或尺寸基于所期望的解剖结构覆盖范围，而不必考虑固定的线圈重叠或电子器件定位。线圈可以相对容易地符合患者的解剖结构、刚性或半刚性壳体轮廓。另外，由于最小化的材料和生产工艺，线圈的成本和重量可以显著降低，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，将会更好地理解本专利技术，其中：图1是根据实施方案的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射频线圈。图3示出了第一示例射频线圈和相关联的耦合电子器件。图4示出了第二示例射频线圈和相关联的耦合电子器件。图5示出了示例射频线圈的分布式电容环部分的剖视图。图6示出了多个示例射频线圈阵列构型。图7示出了示例射频线圈阵列。图8示出了耦合到柔性支撑件的示例射频线圈阵列。图9和图10示出了封装射频线圈阵列的实施例。图11示意性地示出了示例射频线圈阵列接口电缆，其包括位于MRI系统的处理系统与射频线圈阵列之间的多个连续和/或邻接的共模陷波器。图12A和图12B示意性地示出了示例射频线圈阵列接口电缆，其包括多个连续和/或邻接的共模陷波器。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，提供了用于低成本、柔性和轻质射频线圈的系统和方法，其在多个方面都是有效透明的。考虑到线圈的低重量和射频线圈实现的柔性封装，射频线圈对患者是有效透明的。由于磁和电耦合机制的最小化，射频线圈对射频线圈阵列中的其他射频线圈也是有效透明的。此外，射频线圈通过电容最小化对其他结构有效透明，并且通过质量减少对正电子透明，使得能够在混合正电子发射断层显像(PET)/MR成像系统中使用射频线圈。射频线圈可以是低成本的，使得射频线圈可以是一次性的。本公开的射频线圈可以用在各种磁场强度的MRI系统中。与常规射频线圈中使用的相比，本公开的射频线圈包括显著更少量的铜、印刷电路板(PCB)材料和电子部件，并且包括平行的细长导线导体，其由介电材料封装和隔开，从而形成线圈元件。平行导线形成低电抗结构，而不需要分立电容器。最小导体的尺寸可以保持容许损耗，消除线圈环之间的大部分电容，并减少了电场耦合。通过与大采样阻抗接口，电流减小并且磁场耦合最小化。使电子器件的尺寸和内容最小化，以保持质量和重量为低，并防止与所期望的场的过度交互作用。封装现在可以极其灵活，这允许符合解剖结构、优化信噪比(SNR)和成像加速。用于MR的常规射频接收线圈包括通过电容器在它们之间接合的若干导电间隔。通过调节电容器的值，可以使射频线圈的阻抗达到其最小值，通常通过低电阻来表征。在共振频率下，所存储的磁能和电能周期性地交替。每个导电间隔由于其长度和宽度，具有一定的自电容，其中电能周期性地存储为静电。这种电的分布发生在约5至15cm量级的整个导电间隔长度上，从而引起类似范围的电偶极子场。在大介电负载附近，间隔的自电容改变—因此线圈失谐。在有损耗电介质的情况下，偶极电场引起焦耳耗散，其特征在于线圈观察到的总电阻增加。相比之下，本公开的射频线圈表示几乎理想的磁偶极天线，因为其共模电流沿其周边的相位和幅度是均匀的。射频线圈的电容建立在沿着环周边的两根导线之间。保守电场严格限制在两条平行导线和介电填充材料的小横截面内。在两个射频线圈环重叠的情况下，与常规射频线圈的两个重叠铜迹线相比，交叉处的寄生电容大大地减小。与两个常规的基于迹线的线圈环相比，射频线圈薄的横截面允许更好的磁去耦并减少或消除两个环之间的关键重叠。图1示出了磁共振成像(MRI)设备10，其包括超导磁体单元12、梯度线圈单元13、射频线圈单元14、射频体或体积线圈单元15、传输/接收(T/R)开关20、射频驱动器单元22、梯度线圈驱动器单元23、数据获取单元24、控制器单元25、患者检查台或床26、数据处理单元31、操作控制台单元32和显示单元33。在一个示例中，射频线圈单元14是表面线圈，其是局部线圈，通常被放置在对象16感兴趣的解剖结构附近。在本文中，射频体线圈单元15是传输射频信号的传输线圈，并且局部表面射频线圈单元14接收MR信号。这样，传输体线圈(例如，射频体线圈单元15)和表面接收线圈(例如，射频线圈单元14)是独立但电磁耦合的结构。MRI设备10将电磁脉冲信号传输到放置在成像空间18中的对象16，其中形成静态磁场以执行扫描，用于获得来自对象16的磁共振信号，以基于通过扫描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于磁共振成像(MRI)系统的射频(RF)线圈组件，包括：分布式电容环部分，所述分布式电容环部分包括由介电材料封装和隔开的两个平行导线，所述两个平行导线沿着所述环部分在其终端端部之间的整个长度由所述介电材料保持隔开；耦合电子器件部分，所述耦合电子器件部分包括前置放大器；和线圈接口电缆，所述线圈接口电缆在所述射频线圈组件的所述耦合电子器件部分与接口连接器之间延伸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.23 US 62/425,9551.一种用于磁共振成像(MRI)系统的射频(RF)线圈组件，包括：分布式电容环部分，所述分布式电容环部分包括由介电材料封装和隔开的两个平行导线，所述两个平行导线沿着所述环部分在其终端端部之间的整个长度由所述介电材料保持隔开；耦合电子器件部分，所述耦合电子器件部分包括前置放大器；和线圈接口电缆，所述线圈接口电缆在所述射频线圈组件的所述耦合电子器件部分与接口连接器之间延伸。2.根据权利要求1所述的射频线圈组件，其中所述耦合电子器件部分还包括去耦电路和阻抗逆变器电路。3.根据权利要求2所述的射频线圈组件，其中所述阻抗逆变器电路包括阻抗匹配网络和输入平衡-不平衡转换器。4.根据权利要求3所述的射频线圈组件，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。5.根据权利要求1所述的射频线圈组件，其中所述环部分的电容是所述两个平行导线之间的间隔、所述两个平行导线上的切口的位置和/或数量以及所述介电材料的函数。6.根据权利要求5所述的射频线圈组件，其中所述两个平行导线中的第一导线在第一位置中被切割，导致所述环部分具有第一共振频率。7.根据权利要求5所述的射频线圈组件，其中所述两个平行导线中的每个导线是连续的，导致所述环部分具有第二共振频率。8.根据权利要求1所述的射频线圈组件，其中所述环部分沿着所述环部分在其终端端部之间的整个长度没有任何电容和电感集总部件。9.根据权利要求1所述的射频线圈组件，其中所述线圈接口电缆包括至少一个平衡-不平衡转换器。10.根据权利要求1所述的射频线圈组件，其中所述耦合电子器件部分直接耦合到所述环部分。11.根据权利要求1所述的射频线圈组件，其中所述耦合电子器件部分被配置为耦合到所述MRI系统的数据获取单元，所述数据获取单元被配置为将由所述射频线圈组件获取的信息输出到被配置为根据所述信息产生图像的数据处理单元。12...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·史蒂文·斯托蒙特，斯科特·艾伦·琳赛，维克托·塔拉西拉，加齐·穆斯塔法，纳比勒·M·马利克，弗雷泽·约翰·莱恩·罗伯，褚大申，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US