超导体RF线圈阵列制造技术

一种超导RF线圈阵列，其可用在全身MRI扫描器及/或专用MRI系统中。一些实施例提供一种超导RF线圈阵列，用于在对样品进行磁共振分析期间完成从样品接收信号和发送信号到样品中的至少一个，所述超导RF线圈阵列包括：构造成被低温冷却的导热部件；以及包括超导材料的多个线圈元件，其中每个线圈元件被热耦合到所述导热部件并构造成用于下述动作的至少一个：(i)从空间区域接收磁共振信号，所述空间区域与所述多个线圈元件中的至少一个另外的线圈元件构造成从其处接收信号的那个空间区域毗邻及/或交迭迭，及(ii)发送射频信号到空间区域，所述空间区域与所述多个线圈元件中的至少一个另外的线圈元件构造成发送射频信号至其处的那个空间区域毗邻及/或交迭。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超导体RF线圈阵列相关申请本申请要求2009年9月21日申请的申请号61/244,132的美国临时申请的优先权，针对每一个许可或未禁止通过引用实现并入的PCT成员国和地区，其全部内容通过引用并入此处。
本专利技术总体涉及磁共振成像及光谱学，尤其是，本专利技术涉及包括多个线圈元件的超导体线圈阵列，其构造成线圈面阵或线圈体积阵，用于根据磁共振技术接受来自待检查的样品的信号及/或发送信号到样品，此外，本专利技术涉及利用这种超导体线圈阵列的磁共振成像及/或光谱设备及/或方法。
技术介绍
磁共振成像(MRI)技术现今一般地用于全世界较大的医疗机构，并且在医疗实践中已经带来了显著和独特的益处。在MRI已经被发展为一种用于对结构和解剖进行成像的完善的诊断工具的同时，MRI也被发展用于对功能性活动和其他生物物理和生物化学特性或过程(例如血液流、代谢物/新陈代谢、扩散)进行成像，这些磁共振(MR)成像技术中的一些被称为功能性MRI、光谱MRI或磁共振光谱成像(MRSI)、扩散加权成像(DWI)和扩散张量成像(DTI)。这些磁共振成像技术，除了其用于标识和评估病理和确定所检查的组织的健康状态的医疗诊断价值之外，还具有广阔的临床和研究应用。在典型的MRI检查中，患者的身体(或样品对象)被放置在检查区域内，并由MRI扫描器中的患者支撑件支撑，其中，主要(主)磁体提供实质上恒定和均匀的主要(主)磁场。磁场将诸如身体中的氢(质子)的进动原子的核磁化排成一个方向。磁体内的梯度线圈组件造成给定位置的磁场的小变化，从而提供成像区域中的共振频率编码。在计算机控制下，根据脉冲序列选择性驱动射频(RF)线圈，以在患者中产生瞬时振荡的横向磁化信号，该信号由RF线圈检测，并通过计算机处理可以被映射至患者的空间上局部化的区域，从而提供所检查的感兴趣区域的图像。在通常的MRI配置中，典型地由螺线管磁体设备来产生静态主磁场，患者平台置于由螺线管绕组(即主磁孔)缠绕的圆筒形空间中。主磁场的绕组典型地实现为低温超导体(LTS)材料，并且利用液氦来进行超冷却，以减小电阻，从而最小化所产生的热量以及创建和维持主磁场所需的功率的量。现有LTS超导MRI磁体主要由铌-钛(NbTi)和/或Nb3Sn材料制成，利用低温恒温器将该材料冷却至4.2K的温度。如本领域技术人员所知道的那样，磁场梯度线圈一般被配置为沿空间中的三个主要笛卡尔轴(这些轴中的一个是主磁场的方向)中的每一个选择性地提供线性磁场梯度，使得磁场的幅度随检查区域内的位置而变化，根据在区域内的位置对来自感兴趣的区域内的不同位置的磁共振信号的特性(如信号的频率和相位)进行编码(从而提供空间局部化)。典型地，利用穿过线圈缠绕的鞍座或螺线管绕组(它们附着至与包含主磁场的绕组的较大圆柱体同心并安装于其内部的圆柱体)的电流来创建梯度场。与主磁场不同，用于创建梯度场的线圈典型地是通常的室温铜绕组。梯度强度和场线性对于所产生图像的细节的精度以及对于关于组织化学的信息(例如在MRSI中)都至关重要。自从MRI出现起，对改进MRI质量和能力的追求从未停止，例如通过提供更高的空间分辨率、更高的频谱分辨率(例如对于MRSI)、更高的对比度和更快的获取速度。例如，提高的成像(获取)速度有利于最小化成像模糊，所述成像模糊是由于图像获取期间成像区域中的瞬时改变导致的，所述瞬时改变为例如患者移动、自然解剖性移动和/或功能性移动(例如心跳、呼吸、血液流动)和/或自然生物化学变化(例如由于MRSI期间的新陈代谢导致)造成的变化。类似地，例如，由于在光谱MRI中，用于获取数据的脉冲序列对频谱信息进行编码(除了对空间信息进行编码以外)，为了改进临床实用性和光谱MRI的效用，最小化获取充分的频谱和空间信息以提供期望的频谱分辨率和空间局部化是尤其重要的。在高对比度、分辨率和获取速度方面，多个因素有助于得到更好的MRI图像质量。影响图像质量和获取速度的重要参数是信噪比(SNR)。通过在MRI系统的预放大器之前增大信号来增大SNR对于提高图像质量而言很重要。改进SNR的一种方式是增大磁体的磁场强度，因为SNR与磁场的幅度成比例。然而，在临床应用中，MRI在磁体的场强幅度上有最高限度(USFDA的当前最高限度为3T(特斯拉))。改进SNR的其他方式包括在合适时：通过减小视野(在合适时)来减小样品噪声、减小样品与RF线圈之间的距离、和/或减小RF线圈噪声。尽管为了改进MRI做出了不懈努力和许多进步，然而仍继续需要进一步改进MRI，例如以提供更大的对比度、改进的SNR、更高的获取速度、更高的空间和时间分辨率和/或更高的频谱分辨率。此外，影响MRI技术的进一步使用的一个重要因素是与高磁场系统相关联的高成本，对于购买和维护而言均是如此。因此，提供能够以合理成本制造和/或维护的高质量MRI成像系统，从而允许MRI技术更广泛地使用，将是有利的。
技术实现思路
本专利技术的各种实施例提供一种超导RF线圈阵列，其可用在全身MRI扫描器及/或专用MRI系统中。本专利技术的一些实施例提供一种超导RF线圈阵列，用于在对样品进行磁共振分析期间完成从样品接收信号和发送信号到样品中的至少一个，所述超导RF线圈阵列包括：导热部件，构造成被低温冷却；以及包括超导材料的多个线圈元件，其中每个线圈元件被热耦合到所述导热部件并构造成用于下述动作的至少一个：(i)从空间区域接收磁共振信号，所述空间区域与所述多个线圈元件中的至少一个另外的线圈元件构造成从其处接收信号的那个空间区域毗邻及/或交迭，及(ii)发送射频信号到空间区域，所述空间区域与所述多个线圈元件中的至少一个另外的线圈元件构造成发送射频信号至其处的那个空间区域毗邻及/或交迭。在一些实施例中，每个线圈元件可包括设置在导热基板上的薄膜超导线圈。导热基板可包括矾土和蓝宝石中的至少一种，所述导热部件可实施为矾土板和蓝宝石板。在各种实施例中，每个线圈元件的导热基板可被直接或间接地热耦合到所述导热部件。例如，在一些实施例中，多个导热基板的每一个被直接热耦合到所述导热部件，所述导热基板的至少一个另外那些的每一个被间接或非直接地耦合到所述导热部件。这些其它的导热基板可被直接热耦合到所述直接热耦合到所述导热部件的导热基板的至少一个，由此被间接热耦合到所述导热部件。导热间隔部件(例如支座)可替代地或额外地用来将这些其它导热基板的热耦合到所述导热部件，由此在这些其它导热基板和导热部件之间提供间接热耦合。在一些实施例中，超导线圈的一个或更多可包括高温超导体，其可实施为例如薄膜及/或用高温超导带。替代地或额外地，邻近的高温超导线圈可以构造成使得它们关于导电方面是分开的并在空间上交迭。这些邻近的交迭线圈可设置在导热部件的公共表面的上面或上方及/或设置在导热部件的相对表面的上面。在不同实施例中，超导RF线圈阵列可构造成线性阵列或二维阵列或体积阵。线圈可实施为仅接收、仅发送、或者发送和接收。在一些实施例中，每个线圈元件包括至少一个高温超导线圈和导热基板，所述导热基板被热耦合到(i)至少一个高温超导线圈及(ii)所述导热部件。导热基板可构造成具有外表面的大致圆柱形结构，至少一个超导线圈设置在所述外表面上。例如，每个导热基板(i)是大致环形形状的，具有相对于直径而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.09.21 US 61/244,1321.一种超导RF线圈阵列，用于在对样品进行磁共振分析期间完成从样品接收信号和发送信号到样品中的至少一个，所述超导RF线圈阵列包括：导热部件，构造成被低温冷却，所述导热部件包括公共支撑环；及多个线圈元件，多个线圈元件的每一个包括超导线圈，所述超导线圈在空间上部分地交迭并且与至少一个相邻线圈元件的超导线圈电绝缘，其中每个超导线圈被热耦合到所述导热部件并构造成提供相应的电通道，用于下述动作的至少一个：(i)从空间区域接收磁共振信号，所述空间区域与至少一个另外的超导线圈构造成从其处接收信号的那个空间区域毗邻及/或交迭，及(ii)发送射频信号到空间区域，所述空间区域与至少一个另外的超导线圈构造成发送射频信号至其处的那个空间区域毗邻及/或交迭；交迭的线圈被缠绕在公共支撑环上，每个线圈以适合用在竖直场中的结构缠绕。2.根据权利要求1所述的超导RF线圈阵列，其中每个线圈元件包括设置在导热基板上的薄膜超导线圈。3.根据权利要求2所述的超导RF线圈阵列，其中导热基板包括矾土和蓝宝石中的至少一种，并且所述导热部件为矾土板和蓝宝石板。4.根据权利要求2所述的超导RF线圈阵列，其中每个线圈元件的导热基板被直接或间接地热耦合到所述导热部件。5.根据权利要求4所述的超导RF线圈阵列，其中多个导热基板中的每一个被直接地热耦合到所述导热部件，并且所述导热基板中的至少一个另外那些的每一个被间接或非直接地耦合到所述导热部件。6.根据权利要求5所述的超导RF线圈阵列，其中所述导热基板中的至少一个另外那些的每一个被直接地热耦合到所述直接热耦合到所述导热部件的导热基板的至少一个，由此被间接地热耦合到所述导热部件。7.根据权利要求5所述的超导RF线圈阵列，其中所述至少一个另外那些导热基板的一个或更多个经由导热间隔部件热耦合到所述导热部件，由此被间接地热耦合到所述导热部件。8.根据权利要求2所述的超导RF线圈阵列，其中薄膜超导线圈的每一个包括高温超导体。9.根据权利要求1所述的超导RF线圈阵列，其中每个线圈元件包括高温超导线圈，邻近线圈元件的高温超导线圈关于导电方面是分开的并在空间上部分地交迭。10.根据权利要求9所述的超导RF线圈阵列，其中邻近线圈元件的超导线圈设置在导热部件的公共表面的上面或上方。11.根据权利要求9所述的超导RF线圈阵列，其中邻近线圈元件的超导线圈设置在导热部件的相对表面的上面或上方。12.根据权利要求1所述的超导RF线圈阵列，其中线圈元件构造成线性阵列。13.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：马启元，高尔震，
申请(专利权)人：美时医疗控股有限公司，
类型：发明
国别省市：