專利名稱：核磁共振線圈模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于核磁共振(MR)成像系統(tǒng)中接收和/或發(fā)射RF(射頻)信號的核磁共振線圈模塊。本發(fā)明還涉及一種包含發(fā)射和/或接收RF信號的RF線圈系統(tǒng)的核磁共振成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
Klaas P.Pruessmann等在《醫(yī)學(xué)中的核磁共振》42期952至962頁(1999年)發(fā)表的題為“《檢測(SENSE)快速核磁共振成像的靈敏性(Sensitivity)編碼》一文中描述了一個概念，通過多個接收線圈陣列提高核磁共振成像的性能。其中靈敏度編碼(SENSE)被描述為基于這樣一事實；接收靈敏度一般具有編碼校應(yīng)，通過線性場梯度準備補充傅立葉制備(Fourier preparation)。通過采用多個并聯(lián)的接收線圈，可以減少掃描時間，并提高分辨率。
在實踐中，根據(jù)其不同的應(yīng)用——例如根據(jù)感興趣部位的大小和位置，在非常短的時間幀內(nèi)，核磁共振成像需要不同種類的接收和/或發(fā)射RF線圈。本發(fā)明的目的在于提供一種核磁共振線圈模塊，它適用于核磁共振成像系統(tǒng)中的各種不同的應(yīng)用。當(dāng)采用所述的靈敏度(SENSE)方式時，它具有更好的靈敏度(SENSE)性能——特別是更高的靈敏度(SENSE)系數(shù)等，即，能夠使所增加的掃描時間縮短。

發(fā)明內(nèi)容
為實現(xiàn)此目的，本發(fā)明采用如權(quán)利要求1所述的核磁共振線圈模塊，包括-至少兩個彼此相鄰放置的線圈元件，-每個線圈元件帶有一個前置放大器，-一個信號總線，用于在所述的線圈元件、輸出裝置和輸入裝置之間傳輸RF信號，-一個輸出裝置用于輸出來自核磁共振線圈模塊的RF信號，-一個輸入裝置用于向核磁共振線圈模塊輸入RF信號，-開關(guān)裝置，用于切換所述的線圈元件、輸出裝置和輸入裝置的連接，其中，附加地采用所述的輸出裝置和所述的輸入裝置，以保證模塊與其它模塊的機械和電氣連接。
本發(fā)明基于這樣一種構(gòu)思，提供一種相同的核磁共振線圈模塊，它即可以單個使用，也可與其它相同的多個模塊結(jié)合起來使用以增大感興趣部位的可覆蓋范圍。通過使用相同的線圈模塊，實現(xiàn)更高的生產(chǎn)產(chǎn)量，從而可以降低開發(fā)和生產(chǎn)成本。另外，開發(fā)時間縮短，因為需要同步開發(fā)多種不同的線圈。用戶可以從一小套的線圈模塊開始配置，以后再擴展到全部模塊。還有，如果一個模塊出現(xiàn)故障，仍然可以使用其它模塊。由于覆蓋范圍大的線圈必定自身體積大，難以操作，而本發(fā)明的線圈模塊可以一個挨一個地放在病床架上使得操作更加容易。
本發(fā)明設(shè)有輸出裝置和輸入裝置，分別用于輸出和輸入RF信號，同時在必要時使該模塊與其它模塊機械和電氣連接。每個模塊由許多線圈元件組成，線圈元件的最大數(shù)量受限于核磁共振成像系統(tǒng)可以同時讀出信號的信道數(shù)量。設(shè)有一信號總線，其寬度最好與核磁共振成像系統(tǒng)同時可讀的信道數(shù)相等。還設(shè)有一開關(guān)裝置，用于使一個模塊信號總線與其它模塊信號總路線的連接和斷開一個模塊信號總線與其它模塊信號總線的連接。當(dāng)模塊連接到核磁共振成像系統(tǒng)上但沒用于掃描時，該模塊被從信號總線上斷開，使其不干擾其它模塊的工作。
在本線圈模塊中包括置于線圈元件和開關(guān)裝置之間的前置放大器，其位置最好靠近每個涉及的線圈元件。這樣可以得到一個好的信噪比。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，當(dāng)采用檢測(SENSE)線圈時，核磁共振線圈模塊最好包括至少兩個不相重迭地相鄰放置的線圈元件。已發(fā)現(xiàn)最佳的檢測(SENSE)線圈的線圈元件不重迭，通過使用檢測(SENSE)方法，這種最佳的檢測(SENSE)線圈可以增大靈敏度系數(shù)(SENSEfactor)，使掃描持續(xù)時間減少。另外，還發(fā)現(xiàn)對線圈元件相互之間的精確位置要求不很嚴格。通常，靈敏度系數(shù)(SENSE factor)取決于可以獨立并行接收信號的線圈元件的數(shù)量。使用的線圈元件越多，靈敏度系數(shù)(SENSE factor)越高。
為改善模塊與其它模塊的機械連接性能，可選擇性地設(shè)置如權(quán)利要求3所述的機械連接裝置。該機械連接裝置可以包括彈性膜片(snap)和/或片狀物(flap)，它們最好用于軟線圈方案中。通過采用在每個模塊上的片狀物(flap)，可以將模塊用維可牢尼龍搭扣連接到相鄰的模塊上。作為另一選擇，線圈元件和線圈模塊也可僅僅相鄰放置而不用機械連接，因為根據(jù)本發(fā)明，線圈元件相互之間的精確位置要求不是很重要。
作為本發(fā)明的另一優(yōu)選方面，設(shè)置了如權(quán)利要求4所述的輸出接口裝置和/或輸入接口裝置，用于將核磁共振成像系統(tǒng)的信號轉(zhuǎn)換成核磁共振線圈模塊的信號。所述的接口裝置最好集成在每個核磁共振線圈模塊中，當(dāng)然所述接口裝置也可以作為核磁共振成像系統(tǒng)的一個的部分。根據(jù)優(yōu)選的實施例，設(shè)有開關(guān)裝置，使所述的輸入裝置或所述的線圈元件與所述的輸出裝置相連接，以防止信號總線上的不同信號的相互干擾。采用所述的開關(guān)裝置，可以得到不同信號的時分多路復(fù)用。
進一步，開關(guān)裝置可以為每一線圈元件配備一個開關(guān)元件，用于將所述的線圈元件或所述的輸入裝置的相應(yīng)輸入線與所述的輸出裝置的相應(yīng)輸出線相連接。這樣，可以選擇是否將來自線圈模塊中各單獨的線圈元件的信號傳輸?shù)叫盘柨偩€和輸出裝置。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施中，給每個核磁共振線圈模塊提供一個如權(quán)利要求7所述的模塊識別器。所述的模塊識別器能使核磁共振線圈系統(tǒng)識別出哪個核磁共振線圈模塊及共多少個核磁共振線圈模塊與核磁共振成像系統(tǒng)連接。
通過將本發(fā)明的線圈模塊多個組合起來可以得到多種線圈配置。為了使核磁共振成像系統(tǒng)知道采用的是哪種配置，如權(quán)利要求8所述，在每個線圈模塊中設(shè)有一個電阻。當(dāng)幾個線圈模塊相互鏈接，這些電阻以并聯(lián)方式相連，第一線圈模塊的輸出端的總電阻減小，這樣，總電阻就可以用來計量所連接上的線圈模塊的數(shù)量。還可以做到，當(dāng)連接幾個模塊時，上述接口裝置可以將幾個并聯(lián)電阻的總阻值轉(zhuǎn)化成一個特定的線圈識別符，使得這個特定的線圈模塊配置可以被識別出來。
本發(fā)明還涉及一種核磁共振成像系統(tǒng)，包括用于發(fā)射和/或接收RF信號的RF線圈系統(tǒng)。所述的RF線圈系統(tǒng)包括如權(quán)利要求1所述的至少兩個相同連接的核磁共振線圈模塊。
下面將結(jié)合附圖通過例子對本發(fā)明做進一步詳細描述。


圖1所示為本發(fā)明核磁共振線圈模塊的示意圖；圖2所示為本發(fā)明的6個核磁共振線圈模塊示意圖；圖3所示為本發(fā)明核磁共振線圈模塊的電路示意圖；圖4所示為本發(fā)明核磁共振線圈模塊中所使用的開關(guān)裝置示意圖。
具體實施例方式
圖1所示為本發(fā)明的一個單獨的核磁共振線圈模塊1，包括封裝在線圈載體3上的6個線圈元件2。線圈元件2由帶有分布電容的導(dǎo)電回路(圖中未示出)組成。
圖2所示為核磁共振成像系統(tǒng)中采用的RF線圈系統(tǒng)4。所述的RF線圈系統(tǒng)包括6個相同的核磁共振線圈模塊11至16，每個核磁共振線圈模塊包括6個如圖1所示的線圈元件。所述的線圈模塊11至16由適當(dāng)?shù)臋C電連接裝置(圖中未示出)進行機械和電氣連接。附加地提供和適配所述的連接裝置，使核磁共振線圈模塊11至16可以容易地連接，為用戶自選特定的配置留有一定的自由度。
圖2所示的所建議的RF線圈系統(tǒng)可以作為一個RF接收器線圈系統(tǒng)接收來自感興趣部位的RF信號，和/或作為一個RF發(fā)射線圈系統(tǒng)向感興趣部位發(fā)射RF信號，以便刺激該部位。所建議的線圈模塊1可以折疊，像身體套一樣環(huán)罩在病人身上。這樣半數(shù)線圈元件2在后部，另一半數(shù)線圈元件2在前部。作為另一種方式，用戶可選擇左/右方位來取代前/后方位。如果采用簡單的單個線圈回路作為線圈元件，只有左/右配置可以用于開放型的核磁共振成像系統(tǒng)。如果采用蝶形回路作線圈元件，前/后配置也可以用于開放型核磁共振成像系統(tǒng)。
圖1所示的單個線圈模塊實施例可以與一個6信道和協(xié)同作用體線圈相比較，能夠得到靈敏度系數(shù)大于2的效果。能夠達到較高的成像速度。它也可以用于心臟、胃賁門(cardiac)成像。當(dāng)幾個線圈模塊1如圖2所示組合起來，就即可對外圍動脈管進行成像又可以對下脊柱進行研究。當(dāng)用如圖2所示的線圈系統(tǒng)對腿部進行掃描時，位于外邊的兩個模塊11、12可以得到腿動脈的良好成像效果。當(dāng)用該線圈系統(tǒng)對脊柱進行掃描時，中間的模塊，如模塊13-16可以提供高質(zhì)量的脊柱成像。當(dāng)使用檢測(SENSE)方法時，所有模塊11-16對提高成像速度都有貢獻。對某些成像過程，僅將模塊平面放置，不必環(huán)罩著病人，即可滿足使用要求。
如圖1所示的核磁共振線圈模塊1的時操作是容易的。然而。在使用公知的外圍動脈管線圈進行血管造影術(shù)時，采用線圈模塊組合的方式，需要采用大量的線圈模塊，使得操作困難。當(dāng)連接裝置安放在床面上磁體旁邊和底側(cè)(或其它更多地方)時，即可容易地將線圈組合成兩個或更多的RF線圈系統(tǒng)，例如，軀干部分使用2個線圈模塊，一條腿部使用3個線圈模塊。另一方式是制造更小的線圈模塊，例如每個模塊只含有3個線圈元件，制造成前后分開的線圈系統(tǒng)。這樣在不同病人中間，后面的線圈系統(tǒng)可以留在病桌上。
圖3所示為本發(fā)明核磁共振線圈模塊的電路示意圖。所述的線圈模塊包括6個線圈元件21-26，并設(shè)有失諧電路和可選的電纜陷阱(traps)。其中每個線圈元件分別接有一個前置放大器51-56，放大器的位置靠近相應(yīng)的線圈元件21-26。所述的前置放大器51-56連接到一個RF開關(guān)矩陣6，該矩陣6即可以將來自輸入連接器9的RF信號連接到輸出連接器10，或當(dāng)采用所述的線圈元件21-26作為接收線圈時，將從線圈元件21-26借助前置放大器51-56接收到的RF信號連接到輸出連接器10。當(dāng)采用所述的線圈元件21-26作為發(fā)射器線圈時，輸入到輸入連接器9的RF信號通過RF開關(guān)矩陣6切換至線圈元件21-26。
控制單元7用于分離來自總線41的信號，產(chǎn)生失諧信號和控制RF開關(guān)6。還設(shè)有電阻8用于識別線圈模塊，所述的電阻8連接到輸入連接器9和輸出連接器10，這樣，幾個線圈模塊的電阻相互并聯(lián)連接，使得總電阻值可以識別所連接的線圈模塊的數(shù)量。
輸入連接器9用于連接另一個線圈模塊，最好連接另一模塊的輸出連接器，因為附加地采用(adapted complementary)線圈模塊的輸入連接器和輸出連接器。輸出連接器10用于輸出從線圈元件21-26接收到、經(jīng)由開關(guān)6和信號總線40傳送到輸出連接器10上的信號，或從其它模塊輸入到輸入連接器9、再經(jīng)由信號總線40和開關(guān)6傳輸?shù)捷敵鲞B接器10上的信號。所述的輸出連接器10即可以連接到另一線圈模塊的輸入連接器，也可以如圖3所示連接到接口單元30。由于圖3所示的線圈模塊的控制信號和與之相連的核磁共振成像系統(tǒng)中產(chǎn)生的控制信號常常不相匹配，接口單元用于“轉(zhuǎn)換”這些信號。轉(zhuǎn)換后的信號又通過標準的系統(tǒng)互連電纜31傳輸?shù)綐藴氏到y(tǒng)連接器32，用于將線圈模塊連接到核磁共振成像系統(tǒng)。當(dāng)然，所述的接口單元也可以包括在核磁共振成像系統(tǒng)中。
每個線圈模塊所包含的最多線圈元件的數(shù)量取決于核磁共振成像系統(tǒng)接收通道的最多數(shù)量。當(dāng)幾個模塊相互連接時，控制信號和RF信號經(jīng)由控制總線41和RF信號總線40連接。RF信號總線與未工作的線圈元件電隔離。更進一步，為防止RF耦合而影響成像質(zhì)量和出現(xiàn)安全問題，在每個線圈模塊中RF信號總線40是不連續(xù)的，在內(nèi)腔中的位置比成象容積(imaging volume)中的深?？刂瓶偩€41中設(shè)置有低頻過濾器。
將屏蔽電纜繞成螺旋管狀(toroid)，形成一個螺旋管陷阱，在這樣所構(gòu)成的導(dǎo)體的端部連接一個電容器，從而，整個結(jié)構(gòu)以核磁共振頻率發(fā)生諧振，沿電纜形成一個高阻抗，阻止電流的流動。典型實施方式不是將電纜繞成單個的螺旋管，而是蝶形的，以減小感應(yīng)線圈自身與發(fā)射場的耦合。
另一種可選用的器件是bozooka，它使用了四分之一Jambda(在核磁共振頻率)偉輸發(fā)射線段以形成高阻抗。與螺旋管型相比，這種器件的特點是可以在橫截面上制造得比螺旋管更小(但較長)，但器件本身與發(fā)射場的耦合問題不會(或?qū)嶋H上)更少。
當(dāng)用線圈模塊制成一個大線圈時，RF信號總線和控制總線將延伸穿過磁內(nèi)腔，與集成在掃描器上的正交體線圈(QBC)耦合。隨后開始流動的大電流將給病人帶來危害，并影響QBC的最佳性能。上述問題可由如圖4所述的RF開關(guān)6加以解決。其中信號和地兩者都被開關(guān)控制，或加裝一個螺旋管陷阱或bazooka型陷阱，以防止電流流入線圈模塊。另外，可以使控制總線41通過同一陷阱反饋，或者加上離散濾波器。
線圈模塊中采用的開關(guān)6的細節(jié)如圖4所示，它由6個開關(guān)模塊61-66組成，每個開關(guān)模塊用于切換經(jīng)由RF信號總線40從輸入連接器9接收到的RF信號或經(jīng)由RF信號總線40從所連接的線圈模塊21-26接收到的RF信號。
本發(fā)明核磁共振線圈模塊操作容易，RF線圈系統(tǒng)可以標準配置，也允許用戶定制配置。所述的RF線圈系統(tǒng)可用于水平場(圓筒型掃描器)和垂直場(開放型掃描器)。所述的核磁共振線圈模塊可用于血管造影、軀體成像、(下)脊柱成像和心臟、胃賁門成像?？傻玫酱笥?的高SENSE系數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種用于核磁共振成像系統(tǒng)中接收和/發(fā)射RF信號的核磁共振線圈模塊(1)，包括-至少兩個彼此相鄰放置的線圈元件(21-26)；-每個線圈元件(21-26)接有一個前置放大器(51-56)；-一條信號總線(40)，用于在所述的線圈元件(21-26)、輸出裝置(10)和輸入裝置(9)之間傳輸RF信號；-一個輸出裝置(10)用于輸出來自核磁共振線圈模塊(1)的RF信號；-一個輸入裝置(9)用于向核磁共振線圈模塊(1)輸入RF信號；-開關(guān)裝置(6)，用于切換所述的線圈元件(21-26)、所述輸出裝置(10)和所述輸入裝置(9)之間連接；其特征在于，附加地采用所述的輸出裝置(10)和所述的輸入裝置(9)，以使模塊(1)能與其它模塊保持機械和電氣連接。
2.如權(quán)利要求1所述的核磁共振線圈模塊，其特征在于所述的至少兩個線圈元件(21-26)彼此不相重迭地相鄰放置。
3.如權(quán)利要求1所述的核磁共振線圈模塊，其特征在于還包括機械連接裝置，特別是彈性膜片和/或片狀物，用于將模塊與其它模塊機械連接。
4.如權(quán)利要求1所述的核磁共振線圈模塊，其特征在于，還包括輸出接口裝置(30)，連接到所述的輸出模塊(10)，用于將要輸出的RF信號轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)可讀的RF信號以使核磁共振成像系統(tǒng)讀??；和/或包括一個輸入接口裝置，連接到所述的輸入裝置(9)，用于將輸入的、要傳送到所述的線圈元件(21-26)的RF信號轉(zhuǎn)換成所述線圈元件可讀的線圈可讀RF信號。
5.如權(quán)利要求1所述的核磁共振線圈模塊，其特征在于采用所述的開關(guān)裝置(6)用于將所述的輸入裝置(9)或線圈元件(21-26)與所述的輸出裝置(10)相連接。
6，如權(quán)利要求5所述的核磁共振線圈模塊，其特征在于所述的開關(guān)裝置(6)包括一個相應(yīng)于每個線圈元件(21-26)的開關(guān)元件(61-66)，采用所述的開關(guān)元件用于將所述的線圈元件或相應(yīng)的輸入裝置(9)的輸入線與相應(yīng)的所述輸出裝置(10)的輸出線相連接。
7.如權(quán)利要求1所述的核磁共振線圈模塊，其特征在于還包括一個模塊識別器(8)，使得當(dāng)模塊連接到其它模塊上時，核磁共振成像系統(tǒng)可以識別到該模塊。
8.如權(quán)利要求7所述的核磁共振線圈模塊，其特征在于所述的模塊識別器包括連接有一個電阻(8)，特別是并聯(lián)連接，當(dāng)該模塊(1)與其它模塊連接上時，所述電阻(1)連接到相應(yīng)的其它模塊的電阻上。
9.一種核磁共振成像系統(tǒng)，包括一個用于發(fā)射和/或接收RF信號的RF線圈系統(tǒng)，所述的RF線圈系統(tǒng)包括如權(quán)利要求1所述的至少兩個相同連接的核磁共振線圈模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種核磁共振成像系統(tǒng)中用于接收和/或發(fā)射RF信號的核磁共振成像線圈模塊。為了提供一種即可對RF線圈系統(tǒng)進行標準配置，又可用戶定制配置的核磁共振線圈模塊，并能得到高靈敏度的系數(shù)(＞2)，本發(fā)明的核磁共振線圈模塊包括至少兩個相鄰放置的線圈元件(21－26)；每個線圈元件(21－26)接有一個前置放大器(51－56)；一條信號總線(40)，用于在所述的線圈元件(21－26)、輸出裝置(10)和輸入裝置(9)之間傳輸RF信號；一個輸出裝置(10)用于輸出來自核磁共振線圈模塊(1)的RF信號；一個輸入裝置(9)用于向核磁共振線圈模塊(1)輸入RF信號；開關(guān)裝置(6)，用于切換所述的線圈元件、輸出裝置和輸入裝置之間連接的通斷；其中，附加地采用所述的輸出裝置(10)和所述的輸入裝置(9)，以使模塊(1)能與其它模塊保持機械和電氣連接。
文檔編號A61B5/055GK1555492SQ02818051
公開日2004年12月15日 申請日期2002年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月14日
發(fā)明者M·J·A·M·范赫沃特, J·S·范登布林克, D·M·F·戈拉亞特斯, P·C·H·A·哈安斯, C·L·G·哈姆, F 戈拉亞特斯, G 哈姆, H A 哈安斯, M J A M 范赫沃特, 范登布林克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司