專利名稱：用于高增益磁共振成像的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及診斷醫(yī)療成像，并且更具體地，本發(fā)明涉及高信噪比 的磁共振成像。
背景技術(shù)：
如今，在世界范圍內(nèi)較大的醫(yī)療機(jī)中，磁共振成像(MRI)技術(shù) 是一種普通的技術(shù)，并且已經(jīng)在醫(yī)療實(shí)踐中產(chǎn)生了巨大的益處。阻礙 這種多用途成像技術(shù)進(jìn)一步廣泛使用的重要因素在于購(gòu)買(mǎi)和維護(hù) MRI系統(tǒng)的成本通常都非常高。
與這種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造相關(guān)的成本主要是需要產(chǎn)生大的并且非 常均質(zhì)的靜磁場(chǎng)，以及需要產(chǎn)生使用這種系統(tǒng)進(jìn)行成像的梯度場(chǎng)。目 前需要這種大的靜磁場(chǎng)來(lái)獲得高的圖像質(zhì)量和分辨率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一種用于磁共振成像的方法和裝置，其使用具有高信
噪比(SNR)的成像線圏來(lái)平衡增加的SNR，以降低靜磁場(chǎng)強(qiáng)度。公 開(kāi)的各種線圏設(shè)置和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)利用由電阻不隨導(dǎo)體長(zhǎng)度顯著增加的電 導(dǎo)體(稱作"彈道導(dǎo)體")，諸如由碳納米管材料制造的電導(dǎo)體制造的 低電阻成像線圏的電特性。本發(fā)明的成像系統(tǒng)可包括一個(gè)均質(zhì)靜磁場(chǎng)， 或一個(gè)特別定制的非均質(zhì)靜磁場(chǎng)。本發(fā)明也提供一種用于構(gòu)造高質(zhì)量 的集成成像系統(tǒng)的方法，其重量也較輕，并且在某些情況下，重量和 體積可以顯著降低，從而便于攜帶。
本發(fā)明的該成像線圏用來(lái)獲取通過(guò)旋進(jìn)所要成像樣品中的質(zhì)子自 旋而發(fā)射出的射頻(RF)信號(hào)。進(jìn)一步，類似的線圏也可用作發(fā)射機(jī) 線圈來(lái)發(fā)射所需要的RF信號(hào)，以反轉(zhuǎn)該樣品中的質(zhì)子自旋，從而導(dǎo) 致它們旋進(jìn)。
本發(fā)明的該成像線圏結(jié)構(gòu)利用了碳納米管的彈道導(dǎo)電特性，從而 將每單位電流流過(guò)線圈時(shí)在該線圏所產(chǎn)生的成像容積內(nèi)的該磁場(chǎng)Bl 最優(yōu)化最大化。根據(jù)本發(fā)明，將碳納米管導(dǎo)體制造成薄膜，然后將其 形成線圏和線圏設(shè)置，該線圏設(shè)置在成像容積內(nèi)產(chǎn)生相當(dāng)大的磁場(chǎng) Bl，同時(shí)具有相對(duì)較小的電阻，從而提供非常高的SNR值。
進(jìn)一步，該線圏的碳納米管材料的彈道導(dǎo)電性能夠產(chǎn)生具有較大 品質(zhì)因子(Quality Factors )的RF接收電路。較大的品質(zhì)因子就意味 著最大的能量接收，從而提供高的信號(hào)質(zhì)量和窄帶寬，以提供具有高
選擇成像能力的磁共振成像系統(tǒng)?？梢匀绱双@得的該窄帶寬可被用于 在存有非均質(zhì)靜磁場(chǎng)的情況下有效成像，從而增強(qiáng)了成像的片層選擇性。
由于本發(fā)明的該接收線圏具有顯著增強(qiáng)的SNR特性，所以使用較 小的靜磁場(chǎng)強(qiáng)度B1即可得到與使用已知磁系統(tǒng)的靜磁場(chǎng)強(qiáng)度B1相同 的成像質(zhì)量。于是，在本發(fā)明中可以使用較小的磁系統(tǒng)，從而使得本 發(fā)明的磁共振成像系統(tǒng)體積顯著減小，并且系統(tǒng)成本顯著降低。相反， 相比于標(biāo)準(zhǔn)成像線圏而言，使用標(biāo)準(zhǔn)靜磁場(chǎng)幅度Bl以及本發(fā)明的線 圏和線圏結(jié)構(gòu)可以得到圖像質(zhì)量和圖像分辨率顯著提高的圖像。
例如，本發(fā)明的磁共振成像系統(tǒng)從至少一個(gè)包括主要由碳納米管 材料組成的電導(dǎo)體的RF接收線圏接收電信號(hào)，可以高于10幀/每秒 的速率獲得體積至少為7cmx7cmx7cm、三維體素(voxel)尺寸小于 或等于lmmxlmmxlmm的實(shí)時(shí)三維容積圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明的一個(gè)基
本方面在于，提供一種具有增強(qiáng)信噪比的磁共振成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)包 括用于提供具有較低磁場(chǎng)強(qiáng)度的靜磁場(chǎng)的磁系統(tǒng)；以及至少一個(gè)RF 接收線圏組件，其包括主要由碳納米管材料組成的盤(pán)繞導(dǎo)電元件，和 具有大品質(zhì)因子的RF接收電路。
在優(yōu)選實(shí)施例中，該品質(zhì)因子基本上為100。在替換實(shí)施例中， 該品質(zhì)因子大于15。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用于提供靜磁場(chǎng)的該磁系統(tǒng)提供強(qiáng)度小 于大約1.5特斯拉的磁場(chǎng)。在替換實(shí)施例中，用于提供靜磁場(chǎng)的該磁 系統(tǒng)提供強(qiáng)度在0.1至1.5特斯拉之間的磁場(chǎng)。在其它實(shí)施例中，用于場(chǎng)。
在某些優(yōu)選實(shí)施例中，包括多個(gè)RF接收線圏，每一RF接收線圏包括主要由碳納米管材料組成的盤(pán)繞電導(dǎo)體元件，并且該多個(gè)RF 接收線圏配置成相控陣列(phased array),以增強(qiáng)信號(hào)采集。
在優(yōu)選實(shí)施例中，該至少一個(gè)RF接收線圏具有基本上由碳納米 管材料組成的導(dǎo)電元件的3到500個(gè)完全繞組。在其它實(shí)施例中，該 至少一個(gè)RF接收線圏具有基本上由碳納米管材料組成的導(dǎo)電元件的 至少3個(gè)完全繞組。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，該導(dǎo)電繞組的繞組直徑為 5厘米-80厘米。在另一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施例中，該導(dǎo)電繞組的繞組厚度 為20納米-500微米。
在還有其它的優(yōu)選實(shí)施例中，該至少一個(gè)RF接收線圏組件包括 一對(duì)相向配置的盤(pán)繞導(dǎo)電元件，每一盤(pán)繞導(dǎo)電元件基本上由薄的碳納 米膜薄形式的碳納米管材料組成，其構(gòu)成為薄膜厚度在20納米至500 微米之間的碳納米管薄膜的緊繞環(huán)，并且繞組至少為3匝。
在還有其它的優(yōu)選實(shí)施例中，該至少一個(gè)RF接收線圏包括基本 上由碳納米管材料組成的導(dǎo)電元件的多層繞組。
在優(yōu)選實(shí)施例中，該磁系統(tǒng)是永磁體。
在其它的優(yōu)選實(shí)施例中，該至少一個(gè)RF接收線圏可以被操作者 移動(dòng)。在替換的優(yōu)選實(shí)施例中，該至少一個(gè)RF接收線圏包括傳感器， 以感測(cè)該至少一個(gè)RF接收線圍的位置和方向。
在還有其它的優(yōu)選實(shí)施例中，該RF接收線圏包括具有螺旋狀的 多個(gè)繞組匝數(shù)的盤(pán)繞導(dǎo)電元件。
在還有其它的優(yōu)選實(shí)施例中，該RF接收線圏包括具有錐形螺旋 狀的多個(gè)繞組匝數(shù)的盤(pán)繞導(dǎo)電元件。在進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例中，具有 錐形螺旋狀的多個(gè)繞組匝數(shù)的盤(pán)繞導(dǎo)電元件的軸向長(zhǎng)度L為9cm。在其它進(jìn)一步的實(shí)施例中，具有錐形螺旋狀的多個(gè)繞組匝數(shù)的盤(pán)繞導(dǎo)電
元件具有5cm至80cm的最大繞組直徑和比最大繞組直徑小達(dá)20倍的 最小繞組直徑。在還有其它進(jìn)一步的實(shí)施例中，該盤(pán)繞導(dǎo)電元件具有 錐形螺旋狀的多個(gè)繞組匝數(shù)，并且該多個(gè)繞組匝數(shù)為3至500個(gè)繞組 匝數(shù)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，該RF接收線圏包括具有錐形螺旋狀的多個(gè)繞 組匝數(shù)的第一盤(pán)繞導(dǎo)電元件，緊接其后至少是具有錐形螺旋狀的多個(gè) 繞組匝數(shù)的第二盤(pán)繞導(dǎo)電元件。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，該RF接收線圏包括具有緊繞環(huán)狀的多個(gè) 繞組匝數(shù)的盤(pán)繞導(dǎo)電元件。
在還有另一優(yōu)選實(shí)施例中，該至少一個(gè)RF接收線圏包括具有螺 旋狀的多個(gè)繞組匝數(shù)的盤(pán)繞導(dǎo)電元件。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，該盤(pán)繞 導(dǎo)電元件具有由碳納米管材料構(gòu)成的3-500個(gè)完全繞組。在還進(jìn)一步 的實(shí)施例中，最內(nèi)側(cè)的該盤(pán)繞導(dǎo)電元件的繞組直徑基本上為lcm，并 且其中最外側(cè)的該盤(pán)繞導(dǎo)電元件的繞組直徑為5cm-80cm。在還進(jìn)一 步的實(shí)施例中，該導(dǎo)電元件具有螺旋狀的多個(gè)繞組匝數(shù)，該多個(gè)繞組 匝數(shù)包括至少3個(gè)完全繞組匝數(shù)。在另一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施例中，該RF 接收線圏進(jìn)一步包括具有螺旋狀的多個(gè)繞組匝數(shù)的第二盤(pán)繞導(dǎo)電元 件，該第二盤(pán)繞導(dǎo)電元件以相同的繞組方向與具有傳感器以感測(cè)位置 和方向的盤(pán)繞導(dǎo)電元件串聯(lián)。在還有另一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施例中，具有 傳感器以感測(cè)位置和方向的該盤(pán)繞導(dǎo)電元件與該第二盤(pán)繞導(dǎo)電元件相 隔開(kāi)的距離為2mm-15mm。在還有另 一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施例中，進(jìn)一步 包括3-15個(gè)串聯(lián)的附加盤(pán)繞導(dǎo)電元件。在本發(fā)明的另一個(gè)基本方面， 一種磁共振成像系統(tǒng)包括用于在 成像容積內(nèi)提供非均質(zhì)靜磁場(chǎng)的磁系統(tǒng)，使得該非均質(zhì)靜磁場(chǎng)在某些 部分的該成像容積中強(qiáng)于在其中該靜磁場(chǎng)較弱的其它部分的成像容 積；以及至少一個(gè)包括基本上由碳納米管組成的盤(pán)繞導(dǎo)電元件的RF 接收線圏，該至少一個(gè)RF接收線圏的構(gòu)造和放置使得該RF接收 線圈的磁場(chǎng)在某些部分的該成像容積中強(qiáng)于在其中該RF接收線圏的 磁場(chǎng)較弱的其它部分的成像容積；并且該RF接收線圏的磁場(chǎng)在其中 該非均質(zhì)靜磁場(chǎng)較弱的該部分成像容積中較強(qiáng)。
本發(fā)明的另 一基本方面是提供一種在磁共振成像系統(tǒng)中使用的包 括基本上由碳納米管材料組成的盤(pán)繞導(dǎo)電元件和具有大品質(zhì)因子的 RF接收電路的RF接收線圏組件。
在本發(fā)明的另一基本方面，提供一種具有增強(qiáng)信噪比磁共振成像 系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于提供磁場(chǎng)的磁系統(tǒng)；以及包括基本上由碳納 米管材料組成的盤(pán)繞導(dǎo)電元件和品質(zhì)因子大于15的RF接收電路的至 少一個(gè)RF接收線圈組件。
對(duì)附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明 通過(guò)結(jié)合下面的這些附圖參照詳細(xì)說(shuō)明，可更加全面地理解本發(fā) 明，其中
圖l是磁系統(tǒng)和相應(yīng)的非均質(zhì)靜磁場(chǎng)圖案的說(shuō)明，由多個(gè)穩(wěn)定幅 度的等值面標(biāo)示；
圖2是緊繞環(huán)線圏形式的彈道導(dǎo)體成像線圏的說(shuō)明；
圖3是一對(duì)相控陣列環(huán)線圏形式的彈道導(dǎo)體成像線圏結(jié)構(gòu)的說(shuō)明；
圖4是廣義螺旋線圏形式的彈道導(dǎo)體成像線圈的說(shuō)明；
圖5是重復(fù)的廣義螺旋線圏形式的彈道導(dǎo)體成像線圏結(jié)構(gòu)的說(shuō)
明；
圖6是螺旋餅線圏形式的彈道導(dǎo)體成像線圏的說(shuō)明；
圖7是層疊的螺旋餅線圏形式的彈道導(dǎo)體成像線圏結(jié)構(gòu)的說(shuō)明；
圖8是三線圏形式的彈道導(dǎo)體成像線圏結(jié)構(gòu)的說(shuō)明；
圖9是一對(duì)夾角線圏形式的彈道導(dǎo)體成像線圏結(jié)構(gòu)的說(shuō)明；


圖10是描述一個(gè)可移動(dòng)的彈道導(dǎo)體成像線圏結(jié)構(gòu)的三個(gè)位置的
說(shuō)明，其在三個(gè)位置中的每一個(gè)及各自的被成像容積各具有一個(gè)線圏，
用于動(dòng)態(tài)掃描所需要的完整三維空間； 圖ll是第一磁系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖； 圖12是第二磁系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖；和 圖13是第三磁系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖。
詳細(xì)說(shuō)明
本發(fā)明的該成像系統(tǒng)包括磁系統(tǒng)，其具有至少一個(gè)磁體，用于 在所要成像的希望容積內(nèi)產(chǎn)生均質(zhì)或非均質(zhì)靜磁場(chǎng)，并且連帶有至少 一個(gè)射頻(RF)發(fā)射線圏；以及由彈道電導(dǎo)體、諸如由碳納米管形式 的碳制成的至少一個(gè)RF接收線圏。
碳納米管具有許多有趣的電子、機(jī)械和熱屬性。具體地，它們具 有彈道電子傳送的屬性，其中由該導(dǎo)體傳送的電子在傳送期間并不會(huì) 顯著擴(kuò)散，從而使得該導(dǎo)體對(duì)電流的電阻并不隨著長(zhǎng)度而增加。作為對(duì)比，標(biāo)準(zhǔn)(金屬)電導(dǎo)體的電阻隨著長(zhǎng)度而線性增加，其它事物也 一樣。而且，彈道導(dǎo)體并不具有使得電阻隨著頻率而增加的表皮效應(yīng)，
實(shí)際上，在MR成像的該MHz頻率范圍特性內(nèi)，碳納米管表現(xiàn)出電 阻對(duì)頻率^t弱降低的相關(guān)性(例如，在Y. P. Zhao等人的iV^si'oi/ 及ev/譜丑，Volume 64， 2001年，p.201402(R)中對(duì)此有討論)。
最近，已經(jīng)開(kāi)始研究制造薄片形式的碳納米管導(dǎo)體的有用長(zhǎng)度的 工藝(M. Zhang等人的Sc/e/ice， 2005年8月19日，p.1215 )。這些 薄片可以薄至50納米。由這種片材構(gòu)成的接收線圏由于其彈道導(dǎo)電屬 性以及沒(méi)有金屬(散射)導(dǎo)體常見(jiàn)的表皮效應(yīng)而可以具有非常低的固 有電阻。
MRI中的圖像質(zhì)量和圖像分辨率直接取決于使用該系統(tǒng)所使用 的成像線圏所獲得的信噪比。磁共振成像中的該整體信噪比(SNR) 取決于該系統(tǒng)中所使用的靜磁場(chǎng)強(qiáng)度、以及所使用的該成像線團(tuán)的屬 性，并且通過(guò)下面的比例關(guān)系式來(lái)確定
SNR (Bo)2B!/sqrt(FU) (1) 其中，B。是該靜磁場(chǎng)強(qiáng)度，B!是每單元電流流經(jīng)該成像線圏時(shí)其所產(chǎn)
生的磁場(chǎng)，并且Reff- (Rb。dy+Re。H)是由于在患者身體中和在該成像 線圏本身中的電阻損耗而得到的有效電阻(凈電阻)。
于是，當(dāng)更靈敏的成像線圏(即一個(gè)具有更大B,磁場(chǎng)和更小的有
效電阻Reff的線圏)與更小的靜磁場(chǎng)強(qiáng)度Bo—起使用時(shí)，可以產(chǎn)生相
同的SNR，根據(jù)上面的該關(guān)系式，其表明線圏SNR值中B^sqrt(Reff) 的每個(gè)因子4倍的增加需要靜磁場(chǎng)強(qiáng)度Bo雙倍的降低才能保持該相同 的SNR值。相應(yīng)地，對(duì)于給定的圖像質(zhì)量或分辨率，所需要的該MRI系統(tǒng)的尺寸隨著該線圏SNR的增加而降低。
由彈道導(dǎo)體、諸如由碳納米管形式的碳制成的成像線圏讓有效 SNR的幅度級(jí)數(shù)增加。這既由于降低的固有電阻R^也由于更大的 Bi磁場(chǎng)，降低的固有電阻R^和更大的Bi磁場(chǎng)都可以通過(guò)用于成像 線圏的導(dǎo)體(這種導(dǎo)體的電阻并不隨著繞組的長(zhǎng)度增加而顯著增加) 的許多繞組匝數(shù)而產(chǎn)生。以薄膜形式進(jìn)行制造，即使具有許多繞組匝 數(shù)，該成像線圏的重量也可以制造得較小。
當(dāng)本發(fā)明的該線圏由碳納米管導(dǎo)體制成時(shí)，將該線圏與典型地采 用金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體、或金屬和半導(dǎo)體器件的組合制成的電子電路連 接起來(lái)是本領(lǐng)域熟知的。例如，在Z. Wu等人的5We""， Vol. 305， 2004年8月27日，p.1273中討論了一種將碳納米管線圍與金屬元件 或電極連接起來(lái)的已知方法。于是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過(guò)在適當(dāng)?shù)?基底、諸如在聚合體薄膜上將該碳納米管導(dǎo)體纏繞成希望的幾何形狀， 并將金屬導(dǎo)體與該碳納米管的自由端聯(lián)接就可以制造適合與磁共振成 像系統(tǒng)一起使用的形式的本發(fā)明的碳納米管線圏。已知聯(lián)接金屬導(dǎo)體 要使用的熟知方法是沉積導(dǎo)電金屬，諸如沉積金、銅、鈀、鉑、或銀。 也已知這種沉積可以使用熟知方法來(lái)進(jìn)行，通過(guò)直接應(yīng)用熔融的金屬 骨來(lái)形成碳納米管金屬結(jié)、應(yīng)用機(jī)械壓力進(jìn)行汽相沉積、使用濺射工 藝、或者本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的各種其它方式。如在前述參考中 所述，標(biāo)準(zhǔn)微光刻技術(shù)或者掩模沉積技術(shù)在這方面是有用的。
如本領(lǐng)域所熟知的，諸如在M. Zhang等人的Sc/e/ice， 2005年8 月19日，p.1215中所教導(dǎo)的，可以通過(guò)利用碳納米管的微波吸收屬性 將碳納米管片彼此串行聯(lián)接。在使用產(chǎn)生局部熔化的微波進(jìn)行適當(dāng)輻射的情況下，可以形成納米管-納米管結(jié)、以及可以將納米管-聚合 物基底結(jié)或者納米管-納米管結(jié)的夾心構(gòu)造裝入在外圍基底中。通過(guò) 使用這些方式，如果需要，分離的納米管片、或者堆疊的片可以彼此 熔合，同時(shí)保持電連接。在一個(gè)實(shí)施例中，有效產(chǎn)生較長(zhǎng)長(zhǎng)度導(dǎo)體的 這種擴(kuò)展技術(shù)或方法用于構(gòu)建特定的線圈幾何尺寸，包括多個(gè)匝數(shù)或 繞組或更多復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，包括在本發(fā)明的其它地方所描述的幾何尺寸。 已知碳納米管導(dǎo)體可以單壁或多壁形成，并且在文獻(xiàn)中已知并描述了構(gòu)建這兩種碳納米管的方法。雖然在M. Zhang等人的5Wewce， 2005年8月19日，p.1215中描述的該片材拉延法中采用了多壁碳納 米管，但是例如K. Hata等人的Sdewce， Vol. 306， 2004年11月19 日，p.l362描述了一種用于單壁碳納米管的水輔助合成的技術(shù)。這種 技術(shù)可以提供成型的、高度組織的納米管結(jié)構(gòu)，包括片和柱以及納米 管林，通過(guò)拉延工藝就可以從其制造進(jìn)一步的宏觀結(jié)構(gòu)，諸如片或薄 膜。已知存在諸如鐵納米微粒的催化劑并且伴隨有諸如硅的適當(dāng)基底 通常有利于該初始納米管結(jié)構(gòu)或納米管林的生長(zhǎng)。在某些情況下，諸 如氳的適當(dāng)摻雜劑可以使得從納米管林拉延的片材的電阻進(jìn)一步降 低。例如在M. Zhang等人的Sc/e"ce， 2005年8月19日，p.1215中 描述了同時(shí)摻雜單壁納米管和多壁納米管的優(yōu)點(diǎn)。上面該薄膜或片材構(gòu)建的范例只是用于說(shuō)明性的目的。本領(lǐng)域的 技術(shù)人員不脫離本發(fā)明所要求的范圍可以設(shè)計(jì)替換的制造或構(gòu)建方 法。作為附帶的益處，本發(fā)明的該成像線圏的低電阻可以用來(lái)建造包 括具有大品質(zhì)因子的接收電子電路的線圏組件。這就意味著在該電路中的能量消耗較小，并且更多的原始信號(hào)可以用于放大和隨后處理。 其也意味著可以得到非常窄的信號(hào)帶寬，從而可以進(jìn)行非常精確的成 像片層選擇。這對(duì)于使用非均質(zhì)靜磁場(chǎng)進(jìn)行成像也是有用的，其中需 要使用適當(dāng)頻率范圍上的一 系列仔細(xì)調(diào)諧的射頻來(lái)從一 系列適當(dāng)整形 的螺旋片層獲取數(shù)據(jù)，用于隨后的處理和圖像重構(gòu)。在優(yōu)選實(shí)施例中，該碳納米管成像線圏與電子電路連接，以選擇 正確的調(diào)諧，從而確保以所想要的信號(hào)拾取(來(lái)自所要成像的該容積) 的射頻為中心的窄帶寬內(nèi)的最大響應(yīng)，因而提供最優(yōu)的共振信號(hào)。熟 知的是該電路也可以包括信號(hào)放大。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知曉，該成像 線圏通常具有一組特定的電特性，諸如電阻、阻抗以及與其相關(guān)的電 容。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也知曉，該電子電路通常包含標(biāo)準(zhǔn)組件，諸如 電阻器、電容器和電感器，其設(shè)置方式便于獲得以所關(guān)心的該頻率為 中心的該所想要的共振響應(yīng)?？梢杂懈鞣N電路設(shè)計(jì)，并且這種電子裝 置的具體設(shè)計(jì)可以依據(jù)便利性、易于實(shí)施性和最優(yōu)性而定，正如本領(lǐng) 域的技術(shù)人員所熟悉的。也已知，該電路也可以包括在發(fā)射相位期間，當(dāng)使用其它發(fā)射線圏來(lái)發(fā)射在所要成像的樣本或解剖體中產(chǎn)生質(zhì)子旋進(jìn)的該RF信號(hào) 時(shí)，解諧(detune)該成像線圏的裝置。進(jìn)一步，已知解諧可以防止在 該發(fā)射相位期間在該成像線圏中感應(yīng)出大的電流。這種解諧可以通過(guò) 適當(dāng)?shù)氖褂肞IN二極管或本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的其它標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái) 完成，并且該解諧可以由適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)。已知選擇性可變 的電容器或變抗器也可以用作該電子接收電路的部件。如本領(lǐng)域中所 熟知的，可以設(shè)計(jì)該電路以提供適當(dāng)高的電路品質(zhì)因子。典型地，該電路被設(shè)計(jì)成將輸入阻抗匹配到該MR成像系統(tǒng)中，就好像來(lái)自該電 子電路的信號(hào)是通過(guò)適當(dāng)?shù)难b置、諸如通過(guò)同軸電纜饋送到該MR成 像系統(tǒng)中 一 樣。例如，在E. Atalar等人的"High Resolution Intravascular MRI and MRS using a Catheter Receiver Coil", Mag""/c及eswifl/ice /" M^//c/"e， Vol. 36， No. 4, pp.596 — 605， 1996 年10月中描述了這種電路。在該靜磁場(chǎng)為均質(zhì)并且需要拾取多個(gè)射頻的情況下，可以由本領(lǐng) 域的技術(shù)人員通過(guò)該電子組件的適當(dāng)有源調(diào)諧、例如通過(guò)電壓驅(qū)動(dòng)的 電容器來(lái)提供線圏電子裝置，以達(dá)到整個(gè)頻率范圍上的最優(yōu)共振響應(yīng)。 這里所提到的該具體電路設(shè)計(jì)元件是用于說(shuō)明目的，并且本領(lǐng)域的技 術(shù)人員保持在本發(fā)明所要求的范圍內(nèi)可以使用其它設(shè)計(jì)元件。(例如 參見(jiàn)E. Atalar等人的"High Resolution Intravascular MRI and MRS using a Catheter Receiver Coil", Af"gwWc /" A/^//c/"e，Vol 36， No. 4， pp.596-605, 1996年10月)在一個(gè)實(shí)施例中，該同樣的RF線圏可以用于RF信號(hào)的發(fā)射和 接收。在其它實(shí)施例中，不同的RF線圏可以用于發(fā)射和用于接收。 在這些實(shí)施例中的任何一種情況下，至少一個(gè)接收線圏中的該電導(dǎo)體 由諸如碳納米管的彈道導(dǎo)體制成。該靜磁場(chǎng)由環(huán)繞該成像容積適當(dāng)布 置的至少一個(gè)磁體產(chǎn)生。該至少一個(gè)磁體可以是由高級(jí)磁性材料，諸 如由釹鐵硼構(gòu)成的永磁體，或者其可以是超導(dǎo)磁體，其具有通過(guò)讓大 電流在該超導(dǎo)體中流過(guò)而產(chǎn)生的磁場(chǎng)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該磁體系統(tǒng)專門(mén)被設(shè)計(jì)用于在想要被用作 該成像容積的適當(dāng)容積內(nèi)產(chǎn)生定制的非均質(zhì)圖案的磁場(chǎng)。在這種情況下，仔細(xì)配置該空間磁場(chǎng)梯度分布。該磁場(chǎng)強(qiáng)度值的變化范圍被細(xì)分 為一系列磁場(chǎng)強(qiáng)度增量，其每一個(gè)都對(duì)應(yīng)于特定的射頻，并使用其進(jìn) 行成像，從而實(shí)現(xiàn)片層選擇。將RF脈沖作為一系列主導(dǎo)單頻率脈沖、或者作為包括幾個(gè)相關(guān) 頻率的脈沖、或者作為包含該整個(gè)頻率范圍的完整寬帶信號(hào)應(yīng)用于該 相關(guān)頻率的范圍上。這些RF脈沖用于翻倒或者反轉(zhuǎn)所選擇的該片層 中的質(zhì)子旋進(jìn)。接下來(lái)，該自旋旋進(jìn)，以將它們自己與該局部靜磁場(chǎng) 對(duì)齊，并且在該過(guò)程中，發(fā)射由該接收/成像線圍拾取的RF輻射。在 一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)通過(guò)片層中的自旋旋進(jìn)發(fā)射的對(duì)應(yīng)于第一頻率范圍 的RF信號(hào)被該接收線圏拾取時(shí)，由分開(kāi)的發(fā)射機(jī)線圏發(fā)射第二頻率 范圍上的RF脈沖。通過(guò)這種方式，可以交織進(jìn)行RF信號(hào)獲取和發(fā) 射。可以存在并使用至少 一組梯度場(chǎng)產(chǎn)生線圏來(lái)空間地編碼質(zhì)子密度， 就像使用標(biāo)準(zhǔn)MR成像一樣完成。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，與該碳納米管導(dǎo)體成像線圏一起使用的該 靜磁場(chǎng)被設(shè)計(jì)為均質(zhì)的，就像在標(biāo)準(zhǔn)MRI系統(tǒng)中一樣，并且該信號(hào)獲 取過(guò)程遵從標(biāo)準(zhǔn)模式。圖1示意性地描述了非均質(zhì)磁場(chǎng)圖案。該圖案中的梯度可以用于 成像目的。更具體地而言，由該磁體12所產(chǎn)生的穩(wěn)定磁場(chǎng)幅度的等值 面125、 127、 129和131是已知的。僅僅是為了說(shuō)明，所關(guān)心的容積 內(nèi)的典型磁場(chǎng)強(qiáng)度的范圍可以是從0.1特斯拉到0.5特斯拉。在一個(gè)優(yōu) 選實(shí)施例中，該磁場(chǎng)強(qiáng)度在其中該靜磁場(chǎng)最低的該部分成像容積中可 以低至0.03特斯拉，并且在其中該靜磁場(chǎng)最高的該部分成像容積中可 以高至0.7特斯拉。為了成像的目的，該磁場(chǎng)圖案按照大約0.008特斯拉的步進(jìn)被分成多個(gè)區(qū)域。圖1中示出了這種區(qū)域115、 118和121。 每一區(qū)域?qū)φ{(diào)諧到對(duì)應(yīng)于該關(guān)聯(lián)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的中心頻率的RF激勵(lì)。 隨著每一區(qū)域中的該自旋通過(guò)RF發(fā)射進(jìn)行激勵(lì)，當(dāng)該信號(hào)旋進(jìn)回來(lái) 與該靜磁場(chǎng)對(duì)齊時(shí)使用彈道導(dǎo)體成像線圏來(lái)拾取隨后的弛豫RF信 號(hào)。該成像線圈中的該彈道導(dǎo)體可以提供增益因子高于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)MR 成像線圏(由金屬導(dǎo)體制成)、范圍至少在10至20的SNR增益。如 先前所述，SNR增加16倍就意味著靜磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小需要減少4倍 才能保持圖像質(zhì)量。于是，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)建的具有0.35特斯拉 靜磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁共振成像系統(tǒng)可以提供的圖像質(zhì)量和分辨率可以與使 用標(biāo)準(zhǔn)的1.5特斯拉MRI系統(tǒng)所獲得的相比擬。
圖2所示為成像線圏140的實(shí)施例，其構(gòu)建有薄碳納米管薄膜形 式的電導(dǎo)體，其構(gòu)建為薄膜厚度在20納米和500微米之間并且至少有 3個(gè)繞組匝數(shù)的緊繞環(huán)141。該繞組直徑的范圍在5厘米到80厘米之 間。該圖也顯示了由作為該系統(tǒng)(未示出)的部件的永磁體所產(chǎn)生的 該靜磁場(chǎng)Bo的一般方向。出于簡(jiǎn)明的目的，該患者臺(tái)143所示具有頭 部145。在所示的該構(gòu)造中，該線圏安裝在所要成像的該患者的側(cè)邊。
可替換地，圖3所示為薄膜厚度在20納米和500微米之間并且至 少有3個(gè)繞組匝數(shù)的碳納米管薄膜的一對(duì)相向緊繞環(huán)148、 150，其可 以在該患者的任何側(cè)邊4吏用。該對(duì)環(huán)/成像線圏148、 150可以用于標(biāo) 準(zhǔn)相控陣列形式的MR成4象。線圏148、 150的繞組152和154的方 向分別是相向的，并褲識(shí)每一繞組。也示出了該靜磁場(chǎng)B。的一般方向。
圖4所示為成像線圏的實(shí)施例，其構(gòu)造為廣義的錐形螺旋碳納米 管繞組，并且越靠近該患者，該部分線圏中匝數(shù)的繞組直徑越逐漸變小。該繞組的軸向長(zhǎng)度L可以高至約8厘米，最大繞組直徑的范圍在 5厘米至80厘米，并且最小繞組直徑可以比該最大繞組直徑小達(dá)20 倍。該繞組匝數(shù)的總數(shù)范圍可以為3至500。該線圏安裝在所要成像 的該患者的側(cè)邊。再次，安放在該患者側(cè)邊的一對(duì)相向的這種廣義錐 形螺旋線圏可以相控陣列形式來(lái)使用，以進(jìn)一步優(yōu)化該SNR。
圖5的說(shuō)明為成像線圏的實(shí)施例，其構(gòu)造為重復(fù)的廣義錐形螺旋 碳納米管繞組，并且越靠近該患者，該部分線圏中匝數(shù)的繞組直徑越 逐漸變小。緊隨該第一繞組螺旋159之后的是第二繞組螺旋161。每 一螺旋繞組的軸向長(zhǎng)度可以長(zhǎng)達(dá)約8厘米，最大繞組直徑的范圍在5 厘米至80厘米，并且最小繞組直徑可以比該最大繞組直徑小達(dá)20倍。 在該第一繞組螺旋159的最小直徑的繞組匝之后，該導(dǎo)體軸向160地 連接回來(lái)靠近該最大直徑繞組匝的軸向部分，并且該廣義錐形螺旋繞 組圖案以可能的軸向偏移進(jìn)行重復(fù)161。該每一繞組螺旋的繞組匝數(shù) 的總數(shù)范圍可以為3至500。該分離繞組螺旋的數(shù)量可以在2至20之 間，其中圖5中示出了兩個(gè)分離繞組螺旋。該線圏安裝在所要成像的 該患者的側(cè)邊。再次，安放在該患者側(cè)邊的一對(duì)相向的、或者其它多 重的這種廣義錐形螺旋線圈可以相控陣列形式來(lái)使用，以進(jìn)一步優(yōu)化 該SNR。
圖6所示為成像線圏的實(shí)施例，其構(gòu)造成具有碳納米管導(dǎo)體的螺 旋盤(pán)圖案。最內(nèi)側(cè)繞組直徑的數(shù)量級(jí)大約為l厘米，并且最外側(cè)繞組 直徑的范圍為5厘米至80厘米。該繞組匝數(shù)的總數(shù)范圍可以為3至 500。
圖7所示的成像線圏的實(shí)施例包括碳納米管導(dǎo)體的螺旋盤(pán)繞組的兩個(gè)平行面線圏165和157。這兩個(gè)平行面線圏串行連接，并且繞組 在每一面線圏中(繞該繞組軸)具有相同的方向，如圖所示。每一面 線圏可以具有與圖6中所提到的單個(gè)螺旋盤(pán)相關(guān)的尺寸。該平行面線 圏的距離可以在2亳米至15亳米之間，可以有2至15個(gè)這樣串行連 接的面線圏，以形成該成像線圍。
圖8所示的優(yōu)選實(shí)施例為從側(cè)視圖觀察的三個(gè)成像線圏170、 173 和176。在所示的該成^^區(qū)域179中，由該三個(gè)線圏所產(chǎn)生的該凈Bi 磁場(chǎng)181具有較強(qiáng)的輻向成分。該組三個(gè)線圏170、 173和176在優(yōu)選 實(shí)施例中以相控陣列的形式使用。在替換實(shí)施例中，它們串行連接。 每一該單個(gè)線圏可以是這里所描述的任何一種類型，并可以根據(jù)本發(fā) 明進(jìn)行構(gòu)造。通常，該線圏在成像期間分三部分環(huán)繞患者。該三個(gè)線 圏的角度以及它們之間的間距和該整體幾何布局都需要仔細(xì)選擇，以 優(yōu)化該成像區(qū)域的尺寸和形狀以及其內(nèi)的該Bi磁場(chǎng)，本領(lǐng)域的技術(shù)人 員熟悉該優(yōu)化過(guò)程。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該整個(gè)線圏安裝在剛性框 架內(nèi)，使得該線圏170、 173和176之間的角度以及該整個(gè)線圏結(jié)構(gòu)不 能改變。在替換的優(yōu)選實(shí)施例中，該線圏170、 173和176安裝在韌性 框架內(nèi)，當(dāng)該整個(gè)結(jié)構(gòu)安放在患者周圍時(shí)，允許該線圏170、 173和 176之間的角度有所改變。
圖9示出了從側(cè)視圖觀察的一對(duì)夾角的成# 線圏184、186形式的 優(yōu)選實(shí)施例。構(gòu)造該對(duì)夾角線圏184、 186，使得在所示的該成像區(qū)域 188內(nèi)，該線圏對(duì)184和186產(chǎn)生顯著均質(zhì)并優(yōu)化的Bi磁場(chǎng)190。每 一該單個(gè)線圏184、 186可以是上述任何一種類型。該線圏184、 186 之間的間距、它們的尺寸以及它們之間的夾角都需要仔細(xì)選擇，以優(yōu)化該成像區(qū)域的尺寸和形狀以及其內(nèi)的該Bi磁場(chǎng)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員 熟悉該優(yōu)化過(guò)程。該線圏可以串行連接，或者它們可以用作相控陣列。 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該整個(gè)線圏結(jié)構(gòu)安裝在剛性框架內(nèi)，使得該線 圏之間的夾角以及該整個(gè)線圏結(jié)構(gòu)不能改變。在替換的優(yōu)選實(shí)施例中， 該線圈安裝在韌性框架內(nèi)，當(dāng)安放在患者周圍時(shí)，允許該線圏之間的 夾角有所改變。在一組優(yōu)選實(shí)施例中，上述線圏結(jié)構(gòu)可以全部都用作固定結(jié)構(gòu)并 且不可移動(dòng)地安放，用于成像。在一組替換的優(yōu)選實(shí)施例中，每一線 圏類型都可以由操作者環(huán)繞該患者移動(dòng)，并方便地安放在該患者不同 側(cè)附近，以對(duì)該患者解剖體(anatomy)的不同區(qū)域進(jìn)行成像，從而在動(dòng) 態(tài)掃描過(guò)程期間提供每一區(qū)域內(nèi)的最大SNR。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例 中，如這里所描述的這種可移動(dòng)線圏進(jìn)一步配有至少一個(gè)微電機(jī)械系 統(tǒng)(MEMS)傳感器，其可以測(cè)量線性以及角度加速度，并因此通過(guò) 適當(dāng)?shù)木C合產(chǎn)生用于該成像線圏的空間定位和方向信息。當(dāng)該線圏環(huán) 繞患者在各個(gè)位置移動(dòng)時(shí)，該系統(tǒng)可以使用該空間定位信息來(lái)自動(dòng)選 擇在其內(nèi)重構(gòu)該圖像的優(yōu)化并且有限的空間區(qū)域。于是，當(dāng)該線團(tuán)環(huán) 繞移動(dòng)時(shí)，圖像獲取就在進(jìn)行，以提供隨后由系統(tǒng)軟件"縫合，，在一起 的一組優(yōu)化的成像區(qū)域，以產(chǎn)生所想要的該患者解剖體的完整重構(gòu)。圖IO描述了使用單個(gè)線圏的動(dòng)態(tài)掃描，其由操作者移動(dòng)并放在所 示的三個(gè)位置193、 195和197，以提供該患者截面200內(nèi)三個(gè)可能部 分交疊的區(qū)域202、 204和206內(nèi)的每一最優(yōu)圖4象。該系統(tǒng)軟件將這三 個(gè)區(qū)域縫合成為單個(gè)包圍區(qū)域208,其提供所關(guān)心的該整個(gè)容積的完 整三維圖像。該靜磁場(chǎng)B。如在標(biāo)準(zhǔn)MRI系統(tǒng)一樣可以被設(shè)計(jì)為均質(zhì)的，或者 其可以被設(shè)計(jì)成在所關(guān)心的區(qū)域中的每一處產(chǎn)生具有已知梯度的具 體、已知的磁場(chǎng)圖案。在后一種情況下，該成像線圏及相關(guān)電路的調(diào) 諧被設(shè)計(jì)成允許在與該成像容積內(nèi)的靜磁場(chǎng)強(qiáng)度的范圍對(duì)應(yīng)的共振頻 率的范圍上可變調(diào)諧。例如，可以使用變抗器來(lái)實(shí)行這種可變調(diào)諧以 及在不同的頻率段之間切換。另外，該患者臺(tái)、系統(tǒng)磁體、或者該成 像線圏、或者它們的任何組合可以移動(dòng)和重新固定，以掃描不同部分 的解剖體，用于所關(guān)心的該整個(gè)解剖體隨后的三維容積重構(gòu)。可以使 用如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的專用圖像獲取和處理模態(tài)來(lái)獲取非靜 態(tài)器官、諸如獲取正在跳動(dòng)的心臟的實(shí)時(shí)或動(dòng)態(tài)圖像。使用具有如本 發(fā)明中所公開(kāi)的彈道導(dǎo)體的成像線圏的一個(gè)結(jié)果就是使用這種線圏可 得到的SNR越高就允許越快的圖像獲取，從而可相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所可能 的以更加實(shí)時(shí)得多的方式獲取動(dòng)態(tài)圖像。作為用于說(shuō)明目的而提供的 非限制性范例，用于質(zhì)子密度的空間編碼的該梯度線圏的數(shù)量在根據(jù) 本發(fā)明的該技術(shù)所建造的MRI系統(tǒng)中可以從1至8變化?？梢杂袔讉€(gè)磁體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其可以用于這里所描述的優(yōu)化成像以 及該成像線圏設(shè)計(jì)。圖11所示的優(yōu)選實(shí)施例為磁體在該患者下面的永 磁體結(jié)構(gòu)210的橫斷軸視圖(從患者腳部察看)。在該成像容積內(nèi)， 該B0的磁力線212從一側(cè)到另 一側(cè)橫向地跨過(guò)該成像容積，如圖所示。 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在該磁場(chǎng)中可以有垂直梯度。在替換的優(yōu)選實(shí) 施例中，仔細(xì)地設(shè)計(jì)該磁體，以在該成像容積內(nèi)產(chǎn)生基本上均質(zhì)的磁 場(chǎng)。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，該磁體可以同樣的位于該患者上面。在還 有另一實(shí)施例中，可以有多于一個(gè)的永磁體(例如一個(gè)在該患者上面，一個(gè)在下面)，并且每一磁體被設(shè)計(jì)用來(lái)優(yōu)化該成像容積內(nèi)的凈磁場(chǎng)和梯度屬性。圖2的該環(huán)形線圈、圖4的該錐形螺旋線圏、圖6的該 螺旋盤(pán)線圏、圖7的該分層螺旋盤(pán)線圏、圖5的該重復(fù)螺旋線圏、以 及圖9的該一對(duì)夾角的線圏都可以與該系統(tǒng)磁體設(shè)計(jì)一起使用。在系統(tǒng)磁體的第二優(yōu)選實(shí)施例中，在該患者的任何一側(cè)邊具有兩 個(gè)磁體。圖12所示為這一優(yōu)選實(shí)施例的永磁體結(jié)構(gòu)的橫斷軸視圖(從 患者腳部察看)，磁體215和218相對(duì)于該患者布置在側(cè)邊，并且示 意性的表示B。靜磁場(chǎng)磁力線圖案223。為了簡(jiǎn)明，也示出了從患者腳 部察看的該桌臺(tái)邊緣220。任何前述類型的該線圏可以與該系統(tǒng)磁體 結(jié)構(gòu)一起使用。圖13描述了系統(tǒng)磁體的另一優(yōu)選實(shí)施例，其中，該磁力線235 從該磁體230發(fā)出，直接進(jìn)入該成像容積237。在所示的該橫斷軸視 圖(從患者腳部察看)中，我們也可以看到該成像線圏232的邊緣。 該成像線圏可以是前面描述的下面任何一種類型環(huán)形線圏(圖2)、 螺旋線圈(圖4)、螺旋盤(pán)線圏(圖6)、分層的螺旋盤(pán)線圏(圖7)、 重復(fù)的螺旋線圏(圖5)、或者三線圏結(jié)構(gòu)(圖8)。這里該系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 的一種有用屬性就是在該系統(tǒng)和線圏結(jié)構(gòu)中，雖然Bo在幅度上隨著遠(yuǎn) 離該磁體而減小，但是該成像線圏所產(chǎn)生的該Bi磁場(chǎng)隨著遠(yuǎn)離該磁體 而增加。于是，這一系統(tǒng)實(shí)施例中的該有效SNR根據(jù)等式(1)在該 成像容積內(nèi)的每個(gè)地方都可以非常高。通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)該成像線圏并 將其與該系統(tǒng)磁體安放在一起，該成像容積內(nèi)的SNR在每個(gè)地方都可 以優(yōu)化。一種磁共振成像方法也可以包括使用至少一個(gè)RF接收線圏接收電子信號(hào)，其包括主要由碳納米管材料組成的盤(pán)繞導(dǎo)電元件，并且包括至少一個(gè)傳感器，以估計(jì)該RF接收線圏的位置和方向。這一方 法包括在存在靜磁場(chǎng)并且該接收線圏處于固定的空間結(jié)構(gòu)的情況下， 使用該接收線圏從成像容積獲取高信噪比的RF信號(hào)；將該RF接收 線圈移動(dòng)到第二空間結(jié)構(gòu)，并使用處于第二空間結(jié)構(gòu)的該RF接收線 圏從該成像容積獲取RF信號(hào)；使用兩種結(jié)構(gòu)中該RF接收線圏的位 置和方向信息來(lái)處理如此獲得的該RF信號(hào)，以計(jì)算至少兩個(gè)圖像子 容積中的圖像密度；以及自動(dòng)組合該兩個(gè)子容積中的該圖像密度，從 而創(chuàng)建該整個(gè)成像容積的三維圖像密度重構(gòu)。在優(yōu)選實(shí)施例中，使用多于兩個(gè)的接收線圏空間結(jié)構(gòu)來(lái)重構(gòu)多于 兩個(gè)對(duì)應(yīng)的圖像子容積，根據(jù)其可以自動(dòng)組合該整個(gè)成像容積的三維 圖像密度重構(gòu)。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，該RF接收線圏的位置和方向也用來(lái)歸一 化該重構(gòu)圖像的圖像密度分布。遵從這里的教導(dǎo)，MR成像領(lǐng)域的技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)除了上面所 描述的這些之外的其它系統(tǒng)和線團(tuán)結(jié)構(gòu)以及變型。不脫離本發(fā)明所要求的精神和范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)想到其 它修改和實(shí)施方式。相應(yīng)地，本發(fā)明并不是想要通過(guò)上面的描述進(jìn)行 限定，而是通過(guò)下面的權(quán)利要求進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1.一種具有增強(qiáng)信噪比的磁共振成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于提供具有低磁場(chǎng)強(qiáng)度的靜磁場(chǎng)的磁系統(tǒng)；以及至少一個(gè)RF接收線圈組件，其包括主要由碳納米管材料組成的盤(pán)繞導(dǎo)電元件；和具有大品質(zhì)因子的RF接收電路。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，該品質(zhì)因子基本上為100。
3. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，該品質(zhì)因子大于15。
4. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，用于提供靜磁場(chǎng)的該磁系統(tǒng) 提供強(qiáng)度小于1.5特斯拉的磁場(chǎng)。
5. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，用于提供靜磁場(chǎng)的該磁系統(tǒng) 提供強(qiáng)度在0.1至1.5特斯拉之間的磁場(chǎng)。
6. 如權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，用于提供靜磁場(chǎng) 的該磁系統(tǒng)提供強(qiáng)度在0.02特斯拉至3.00特斯拉之間的磁場(chǎng)。
7. 如權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，包括多個(gè)RF接 收線圈，每一RF接收線圏包括主要由碳納米管材料組成的盤(pán)繞導(dǎo)電 元件；以及該多個(gè)RF接收線圏被構(gòu)造為相控陣列，從而增強(qiáng)信號(hào)獲取。
8. 如權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，該至少一個(gè)RF 接收線圈具有主要由碳納米管材料組成的導(dǎo)電元件的3至500個(gè)完全 繞組。
9. 如權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，該至少一個(gè)RF 接收線圏具有主要由碳納米管材料組成的導(dǎo)電元件的至少3個(gè)完全繞 組。
10. 如權(quán)利要求9所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，該導(dǎo)電繞組的 繞組直徑在5厘米至80厘米之間。
11. 如權(quán)利要求所述9的磁共振成像系統(tǒng)，其中，該導(dǎo)電繞組的 繞組厚度在20納米至500微米之間。
12. 如權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，該至少一個(gè)RF 接收線圏組件包括一對(duì)相向配置的盤(pán)繞導(dǎo)電元件，每一盤(pán)繞導(dǎo)電元件基本上由薄碳 納米膜薄形式的碳納米管材料組成，其構(gòu)成為薄膜厚度在20納米至 500微米之間的碳納米管薄膜的緊繞環(huán)，并且繞組至少為3匝。
13. 如權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，該至少一個(gè)RF 接收線圈包括基本上由碳納米管材料組成的導(dǎo)電元件的多層繞組。
14. 如權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，該磁系統(tǒng)是永 磁體。
15. 如權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，該至少一個(gè)RF 接收線圏可以被操作者移動(dòng)。
16. 如權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，該至少一個(gè)RF 接收線圈包括傳感器，以感測(cè)該至少一個(gè)RF接收線圏的位置和方向。
17. 如權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，該RF接收線 圏包括具有螺旋狀的多個(gè)繞組匝數(shù)的盤(pán)繞導(dǎo)電元件。
18. 如權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，該RF接收線圏包括具有錐形螺旋狀的多個(gè)繞組匝數(shù)的盤(pán)繞導(dǎo)電元件。
19. 如權(quán)利要求18所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，具有錐形螺旋 狀的多個(gè)繞組匝數(shù)的盤(pán)繞導(dǎo)電元件的軸向長(zhǎng)度L高達(dá)9厘米。
20. 如權(quán)利要求18所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，具有錐形螺旋 狀的多個(gè)繞組匝數(shù)的盤(pán)繞導(dǎo)電元件具有5厘米至80厘米的最大繞組直 徑，和比該最大繞組直徑小達(dá)20倍的最小繞組直徑。
21. 如權(quán)利要求18所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，該盤(pán)繞導(dǎo)電元 件具有錐形螺旋狀的多個(gè)繞組臣數(shù)，該多個(gè)繞組臣數(shù)為3個(gè)繞組匣數(shù)至500個(gè)繞組臣數(shù)。
22. 如權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，該RF接收線 圏包括具有錐形螺旋狀的多個(gè)繞組匝數(shù)的第一盤(pán)繞導(dǎo)電元件，緊接其 后至少是具有錐形螺旋狀的多個(gè)繞組匝數(shù)的第二盤(pán)繞電導(dǎo)體。
23. 如權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，該RF接收線 圏包括具有緊繞環(huán)狀的多個(gè)繞組匝數(shù)的盤(pán)繞導(dǎo)電元件。
24. 如權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，該至少一個(gè)RF 接收線圏包括具有螺旋狀的多個(gè)繞組匝數(shù)的盤(pán)繞導(dǎo)電元件。
25. 如權(quán)利要求24所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，該盤(pán)繞導(dǎo)電元 件具有碳納米管材料的3至500個(gè)之間的完全繞組。
26. 如權(quán)利要求24所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，最內(nèi)側(cè)的該盤(pán) 繞導(dǎo)電元件的繞組直徑基本上為l厘米，并且最外側(cè)的該盤(pán)繞導(dǎo)電元 件的繞組直徑為5厘米至80厘米之間。
27. 如權(quán)利要求24所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，該盤(pán)繞導(dǎo)電元 件具有螺旋狀的多個(gè)繞組匝數(shù)，該多個(gè)包括至少3個(gè)完全繞組匝數(shù)。
28. 如權(quán)利要求24所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，該RF接收線 圏進(jìn)一步包括具有螺旋狀的多個(gè)繞組匝數(shù)的第二盤(pán)繞導(dǎo)電元件，該第二盤(pán)繞導(dǎo)電元件以相同的繞組方向與具有傳感器以感測(cè)位置和方向的 盤(pán)繞導(dǎo)電元件串聯(lián)。
29. 如權(quán)利要求28所述的磁共振成像系統(tǒng)，其中，權(quán)利要求28 的該盤(pán)繞導(dǎo)電元件與該第二盤(pán)繞導(dǎo)電元件相隔開(kāi)2毫米至15毫米之間 的距離。
30. 如權(quán)利要求28所述的磁共振成像系統(tǒng)，進(jìn)一步包括3至15 個(gè)串聯(lián)的附加盤(pán)繞導(dǎo)電元件。
31. —種磁共振成像系統(tǒng)，其包括用于在成像容積內(nèi)提供非均質(zhì)靜磁場(chǎng)的磁系統(tǒng)，使得該非均質(zhì)靜 磁場(chǎng)在某些部分的該成像容積中強(qiáng)于在其中該靜磁場(chǎng)較弱的其它部分 的成像容積；以及包括基本上由碳納米管組成的盤(pán)繞導(dǎo)電元件的至少一個(gè)RF接收 線圏，該至少一個(gè)RF接收線圏的構(gòu)造和放置使得該RF接收線圍的磁場(chǎng)在某些部分的該成像容積中強(qiáng)于在其中該 RF接收線圏的磁場(chǎng)較弱的其它部分的成像容積；并且該RF接收線團(tuán)的磁場(chǎng)在其中該非均質(zhì)靜磁場(chǎng)較弱的該部分成像 容積中較強(qiáng)。
32. RF接收線圏組件在磁共振成像系統(tǒng)中的應(yīng)用，該RF接收線 圏組件包括基本上由碳納米管材料組成的盤(pán)繞導(dǎo)電元件；和 具有大品質(zhì)因子的RF接收電路的RF。
33. —種具有增強(qiáng)信噪比的磁共振成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 用于提供磁場(chǎng)的磁系統(tǒng)；和 至少一個(gè)RF接收線圏組件，其包括基本上由碳納米管材料組成的盤(pán)繞導(dǎo)電元件；和 品質(zhì)因子大于15的RF接收電路。
全文摘要
一種用于磁共振成像方法和設(shè)備，其具有擁有高信噪比(SNR)的專用成像線圈。成像線圈和/或射頻接收線圈包括諸如碳納米管的彈道電導(dǎo)體，該彈道電導(dǎo)體的電阻不會(huì)隨著長(zhǎng)度而顯著增加。因?yàn)槠湓鰪?qiáng)的SNR特性，對(duì)于相同的成像質(zhì)量而言，可以構(gòu)造具有更小靜磁場(chǎng)強(qiáng)度的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因而導(dǎo)致系統(tǒng)尺寸和成本的實(shí)質(zhì)減少，也增強(qiáng)了現(xiàn)有MRI系統(tǒng)的成像。
文檔編號(hào)G01V3/00GK101292175SQ200680038924
公開(kāi)日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2006年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日
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