本發(fā)明涉及用于磁共振檢查目的的磁共振射頻傳輸設(shè)備，以及使用這樣的磁共振射頻傳輸設(shè)備來生成并應(yīng)用用于磁共振檢查目的的射頻激勵場b1的方法。

背景技術(shù)：

在磁共振檢查的領(lǐng)域中，鳥籠共振器，也被稱為鳥籠線圈，是用于生成要被應(yīng)用于感興趣對象的原子核或感興趣對象內(nèi)的原子核以用于磁共振激勵的射頻磁激勵場b1的公知的體積射頻線圈設(shè)計，其中，感興趣對象被至少部分地定位在鳥籠線圈內(nèi)，所述感興趣對象繼而被布置在靜態(tài)均勻磁場b0內(nèi)，所述靜態(tài)均勻磁場b0被布置為實質(zhì)上垂直于射頻磁激勵場b1。

在本領(lǐng)域中，已知鳥籠共振器充當(dāng)射頻發(fā)射線圈和/或射頻接收線圈。它們通常以與拉莫爾頻率相對應(yīng)的射頻共振操作，這取決于在考慮中的原子核的種類的旋磁比中的靜態(tài)磁場b0的強度。

美國專利us4680548描述了一種體積射頻線圈設(shè)計，以后針對其外觀被稱為“鳥籠線圈”，作為具有沿著公共縱軸間隔開的導(dǎo)電環(huán)元件的對的磁共振射頻線圈。所述環(huán)元件中的每個包括多個沿著環(huán)外圍間隔開的串聯(lián)的電容元件。多個軸向?qū)щ娫?被共同稱為“梯級(rung)”)在串聯(lián)的電容元件的鄰近元件之間的點處與所述導(dǎo)電環(huán)元件電氣互連。在射頻線圈的高通實施例中，軸向?qū)щ姽?jié)段可以是導(dǎo)線、導(dǎo)電管、或者平面導(dǎo)電帶，其固有電感需要恰當(dāng)?shù)木€圈操作。通過在軸向?qū)щ姽?jié)段中的每個節(jié)段中包括電容元件來實現(xiàn)線圈的帶通實施例。已知鳥籠線圈具有與徑向或軸向?qū)щ姽?jié)段一樣多的共振模式。針對鳥籠線圈的優(yōu)選激勵模式是其中當(dāng)鳥籠線圈被操作為發(fā)射線圈時所生成的射頻磁激勵場b1盡可能均勻的一種模式。對于其在梯級中的電流分布分別與sinθ或cosθ成比例的共振模式是這種情況，其中，θ指代圍繞鳥籠線圈軸圓周地測量的方位角。

美國專利4680548還描述了以正交激勵模式來操作鳥籠線圈，其中，鳥籠線圈發(fā)射圓偏振射頻磁場，其已知為與核自旋最大程度地相互作用。對此，通過相對于彼此電氣90°異相的兩個射頻源，例如沿著導(dǎo)電環(huán)元件中的一個的圓周，在相對于彼此以直角定位的兩個輸入電容器處激勵鳥籠線圈。在正交激勵的情況下，在每個梯級中的電流的幅值是相等的，而相對相位角隨著方位角θ以線性方式遞增。

還已知的是，針對諸如3t或更高的大場強度的靜態(tài)磁場b0，與感興趣對象有關(guān)的基于電介質(zhì)的駐波機制嚴重影響射頻磁激勵場b1的均勻度。在美國專利6043658中已經(jīng)提出了用于改善在這種情況下在鳥籠線圈中的射頻磁激勵場b1的均勻度的一種選項。在本文中，帶通鳥籠線圈被描述為以操作的退化模式來操作，其中，所有共振模式和所有共振頻率相一致，其是通過分別選擇針對梯級和導(dǎo)電環(huán)中的電容的特定值來實現(xiàn)的。所述鳥籠線圈的個體網(wǎng)格(每個網(wǎng)格包括兩個鄰近的導(dǎo)體以及位于其之間的兩個導(dǎo)電環(huán)的區(qū)段)然后與彼此去耦合，并且因此，使得能夠作為線圈陣列的操作，其中，能夠由射頻放大器獨立地驅(qū)動每個線圈，以便優(yōu)化射頻磁激勵場b1的均勻性(也被稱為射頻“勻場”)。

在國際申請wo2014/053289al中，描述了一種帶通鳥籠線圈，其中，選取環(huán)到梯級電容值的比率，以實現(xiàn)n種共振模式，每種共振模式被調(diào)諧到相同的共振頻率，籍此，針對每種共振模式，鳥籠共振器的個體網(wǎng)格不與彼此實質(zhì)上電氣去耦合。以不同共振模式生成的射頻磁激勵場b1然后在空間分布上與在美國專利6043658中所描述的操作的退化模式的那些不相等，并且允許線性組合，使得能夠?qū)崿F(xiàn)有功率效率的、均勻的、圓偏振場分布的射頻磁激勵場b1。

國際申請wo02/095435涉及在磁共振檢查系統(tǒng)的檢查體積中生成rf場的布置。對rf場分布的控制是通過被饋送到共振器節(jié)段中的每個節(jié)段的rf的相位和幅度的個體選擇來實現(xiàn)的。國際申請wo2006/076624公開了一種鳥籠線圈，其具有被提供到鳥籠共振器的末端環(huán)的環(huán)共振器。固定的90°正交分裂器在環(huán)共振器附近創(chuàng)建行進波從而以正交模式來驅(qū)動鳥籠線圈。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

以正交模式操作鳥籠線圈的常規(guī)方式將例如是利用在關(guān)于圍繞鳥籠線圈的中心軸的方位角方向上相對于彼此以直角定位的兩個環(huán)電容器處具有90°的固定相位角度差的相同射頻功率來激勵鳥籠線圈。在圖7中示意性示出了典型的常規(guī)配置。為了在檢查空間中實現(xiàn)射頻激勵場b1的適當(dāng)?shù)膱鰪姸龋笤诖蠹s35kw的范圍內(nèi)的總射頻功率，其意味著采用每個具有大約18kw的最大額定功率的兩個射頻放大器421和422。每個射頻放大器421、422經(jīng)由射頻傳輸線與鳥籠線圈44連接，并且與射頻循環(huán)器761、762串聯(lián)，以用于傾倒由鳥籠線圈44反射的射頻功率。射頻循環(huán)器761、762是龐大的、重的并且昂貴的。所述傳輸線必須具有適當(dāng)?shù)念~定功率并且因此是重的，并且要求在成本、重量與射頻功率的損失之間的折衷。放大器421、422可以包括以具有大約1kw的方案的額定功率的推挽配置的個體射頻功率晶體管，使得還要求通常被安裝在一個櫥柜中的多個射頻組合器。

因此，本發(fā)明的目的是提供一種磁共振射頻傳輸設(shè)備，其用于利用較少的硬件部件來生成和應(yīng)用用于磁共振檢查目的的射頻激勵場b1，同時允許關(guān)于生成射頻激勵場b1的靈活操作，具體包括2模式射頻勻場，其中，“2模式”指在體線圈的拉莫爾頻率處的兩種激勵模式。

在本發(fā)明的一個方面中，所述目的是由用于生成磁共振頻率的射頻激勵場b1并將所述射頻激勵場b1應(yīng)用到感興趣對象的原子核或感興趣對象內(nèi)的原子核以用于磁共振檢查的目的的磁共振射頻傳輸設(shè)備來實現(xiàn)的。所述磁共振射頻發(fā)射傳輸設(shè)備包括鳥籠線圈，所述鳥籠線圈包括：

沿著公共縱軸間隔開的導(dǎo)電環(huán)構(gòu)件的對；

多個n個導(dǎo)電節(jié)段，其平行于軸向方向被對齊并且與所述導(dǎo)電環(huán)構(gòu)件電氣互連；以及

多個n個激活端口，每個激活端口被配置為接收射頻功率并且將所接收的射頻功率轉(zhuǎn)移給所述鳥籠線圈，以用于生成所述射頻激勵場b1的部分，其中，所述多個n個激活端口被定位為緊密靠近所述鳥籠線圈；

其中，所述鳥籠線圈被設(shè)計為能以至少n/2個分離的共振頻率來激勵。

所述磁共振射頻傳輸設(shè)備還包括多個m個射頻放大器單元。所述多個m個射頻放大器中的每個射頻放大器單元被配置用于接收來自射頻源的射頻功率，被配置用于放大所接收的射頻功率，并且被配置用于經(jīng)由從所述多個n個激活端口中選擇的多個m個激活端口以磁共振頻率向所述鳥籠線圈提供射頻功率，其中，m小于或等于n。所述多個m個射頻放大器單元中的每個射頻放大器單元被配置為以所述磁共振頻率向所述多個m個激活端口中的一個激活端口提供能個體調(diào)節(jié)水平的射頻功率。

另外，在所述鳥籠線圈的操作狀態(tài)中，所述多個m個射頻放大器單元中的每個射頻放大器單元通過射頻傳輸線被電氣連接到所述多個n個激活端口中的激活端口，并且被布置為緊密靠近所述射頻放大器單元向其提供射頻功率的激活端口。然后，在所述鳥籠線圈的操作狀態(tài)中，在所述多個m個射頻放大器單元之中，確立由所述多個m個射頻放大器單元提供的磁共振射頻功率的能調(diào)節(jié)的相位角的固定關(guān)系和能調(diào)節(jié)的幅值。

如在本申請中所使用的短語“鳥籠線圈”應(yīng)當(dāng)具體被理解為涵蓋：在沿著公共縱軸間隔開的兩個導(dǎo)電環(huán)元件中具有電容器的高通類型的鳥籠線圈、在電氣連接沿著公共縱軸的間隔開的兩個導(dǎo)電環(huán)元件的軸向?qū)щ姽?jié)段中具有電容器的低通類型的鳥籠線圈，以及在兩個導(dǎo)電環(huán)元件中以及在電氣連接間隔開的兩個導(dǎo)電環(huán)元件的軸向?qū)щ姽?jié)段中具有電容器的帶通類型的鳥籠線圈。

如在申請中所使用的短語“分離的共振頻率”應(yīng)當(dāng)被具體理解為使得兩個任意選擇的共振頻率的峰值幅度被大于所述兩個共振頻率的半峰全寬(fwhm)的50％的加和的頻率區(qū)間間隔開。

如在本申請中所使用的短語“緊密靠近”應(yīng)當(dāng)被具體理解為在射頻放大器單元與對應(yīng)的激活端口之間的空間距離，其小于所述共振頻率的有效波長λ的λ/4，優(yōu)選小于λ/8，并且最優(yōu)選小于λ/10。

如在本申請中所使用的短語“有效波長”應(yīng)當(dāng)被具體理解為在傳輸線中行進的具有不同于100％的速度因子的共振頻率的波長。在這種情況下，所述有效波長是在真空中的共振頻率的波長乘以所述速度因子(例如，針對通常使用的射頻線纜rg58的速度因子是66％)。

本發(fā)明的一個優(yōu)點在于，在合適的實施例中，諸如射頻放大器單元的昂貴的射頻部件能夠利用較低功率規(guī)格的硬件部件來代替。

另一優(yōu)點在于，由于射頻放大器單元與對應(yīng)的激活端口之間的緊密靠近，因此不要求循環(huán)器，并且由于具有分離的共振頻率的鳥籠線圈擴展在其網(wǎng)格之中被饋送到其的射頻功率的事實，能夠忽略至少兩條長損耗射頻功率線纜(通常為-1.8db)和射頻功率組合器。

此外，本發(fā)明的磁共振射頻傳輸設(shè)備有利地提供了以正交模式激勵或者以獨立雙射頻通道(2模式激勵)多傳輸模式(例如，針對射頻勻場目的)來操作所述鳥籠線圈的選項。

在優(yōu)選實施例中，平行于軸向方向被對齊并且電氣連接導(dǎo)電環(huán)構(gòu)件的導(dǎo)電節(jié)段的數(shù)量n是多個射頻放大器單元中的射頻放大器單元的數(shù)量m的整數(shù)倍。在合適的實施例中，利用射頻放大器單元與激活端口的布置的對稱屬性，能夠容易地確立能調(diào)節(jié)的相位角的固定關(guān)系，并且能夠有利地平衡在諸如梯級的硬件部件和射頻放大器單元上的負載。

在另一優(yōu)選實施例中，平行于所述軸向方向被對齊的所述多個n個導(dǎo)電節(jié)段中的所述導(dǎo)電節(jié)段關(guān)于圍繞所述鳥籠線圈的所述公共縱軸的方位角方向被等距地布置。以這種方式，能夠避免用于生成均勻的射頻激勵場b1的導(dǎo)電節(jié)段中的射頻電纜負載的大的差異。

在又一優(yōu)選實施例中，所述磁共振射頻傳輸設(shè)備還包括控制單元，所述控制單元被配置用于控制由所述多個m個射頻放大器單元以所述磁共振頻率提供的射頻功率的所述能個體調(diào)節(jié)的水平，并且/或者被配置用于控制在所述多個m個射頻放大器單元之中的所述磁共振射頻功率的能調(diào)節(jié)的相位角的固定關(guān)系。

所述控制單元可以是單獨的控制單元，其尤其被設(shè)計為控制所述磁共振射頻傳輸設(shè)備。備選地，所述控制單元可以是諸如磁共振成像系統(tǒng)的磁共振檢查裝置的另一控制單元的一體部分。

以這種方式，由多個射頻放大器單元提供的射頻功率的個體水平和/或在多個射頻放大器單元之中的能調(diào)節(jié)的相位角的固定關(guān)系能夠以對人類誤差小的敏感性而被容易且可靠地設(shè)置，并且還能夠被快速地改變到多個射頻放大器單元之中的不同射頻功率水平和能調(diào)節(jié)的相位角的不同固定關(guān)系，如果期望的話。優(yōu)選地，所述不同射頻功率水平和能調(diào)節(jié)的相位角的不同固定關(guān)系能夠被預(yù)確定并且被存儲在控制單元的數(shù)字存儲器單元中以用于檢索。

優(yōu)選地，所述控制單元包括基于被配置用于數(shù)字地確立在所述多個m個射頻放大器單元之中的能調(diào)節(jié)的相位角的所述固定關(guān)系并且被配置用于將射頻功率的所述能個體調(diào)節(jié)的水平設(shè)置在所述多個m個射頻放大器單元處的所述磁共振頻率處的現(xiàn)場可編程門陣列。

優(yōu)選地，數(shù)字波生成器是基于現(xiàn)場可編程門陣列的。這種類型的數(shù)字波生成器是可商業(yè)獲得的，并且因此不必在本文中詳細討論。

通過采用數(shù)字波生成器，能夠容易地確定在多個m個射頻放大器單元中的射頻放大器單元之間的能調(diào)節(jié)的相位角的固定關(guān)系，并且/或者能夠如根據(jù)期望設(shè)置并且快速改變其個體射頻功率水平。

在一個實施例中，能調(diào)節(jié)的相位角的所述固定關(guān)系以及在所述多個m個射頻放大器單元的所述磁共振頻率處的射頻功率的所述能個體調(diào)節(jié)的水平被設(shè)置用于以正交模式來操作所述鳥籠線圈。以這種方式，所述鳥籠線圈的正交模式，如在磁共振檢查中通常使用的，能夠利用較低功率規(guī)格的較少硬件部件而被容易地激勵。

備選地，能夠確立能調(diào)節(jié)的相位角的固定關(guān)系并且在多個m個射頻放大器單元的磁共振頻率處的射頻功率的能個體調(diào)節(jié)的水平被設(shè)置用于操作所述鳥籠線圈，使得補償在感興趣對象內(nèi)部的頻率激勵場b1的不均勻度。以這種方式，所述磁共振射頻傳輸設(shè)備允許操作作為用于射頻勻場目的的雙射頻通道多傳輸線圈。

在又一優(yōu)選實施例中，所述磁共振射頻傳輸設(shè)備包括射頻傳輸線，所述射頻傳輸線具有：

-對應(yīng)于所述磁共振頻率的實質(zhì)上一個波長的有效電氣長度，其中，所述射頻傳輸線的兩個端部被電氣連接以形成環(huán)，以及

-多個n個觸點，其電氣接觸所述射頻傳輸線，并且以間隔開的方式沿著所述射頻傳輸線被布置，其中，所述多個n個觸點中的至少兩個觸點中的每個被配置用于接收來自至少兩個射頻源的射頻功率。

所述多個m個射頻放大器單元中的射頻放大器單元的數(shù)量等于所述多個n個激活端口中的激活端口的數(shù)量。所述多個n個觸點中的每個觸點被電氣連接到多個m＝n個射頻放大器單元中的不同射頻放大器單元。

這樣，由多個m＝n個射頻放大器單元提供的磁共振射頻功率的能調(diào)節(jié)的相位角的固定關(guān)系能夠以模擬的方式被容易地確立，其中，在兩個鄰近射頻放大器單元之間的相位角偏移(被固定在360°/n)是由在被電氣連接到兩個鄰近射頻放大器單元的觸點之間的射頻傳輸線的有效電氣長度的部分(被固定在λ/n)來確定的。在一個合適的實施例中，其中，例如，至少兩個射頻源中的每個以相等水平的射頻功率但具有90°的相位差來激勵鳥籠線圈的一種模式，所述鳥籠線圈能夠以正交模式來激勵。在另一合適的實施例中，所述鳥籠線圈還能夠例如利用具有不等水平的射頻功率和/或不同于90°的相位差的兩個獨立射頻源以雙射頻通道多傳輸模式來驅(qū)動以用于射頻勻場目的。

在本發(fā)明的另一方面中，一種使用如在本文中所公開的磁共振射頻傳輸設(shè)備的實施例來生成和應(yīng)用射頻激勵場b1以用于磁共振檢查的目的的方法。

所述方法包括如下步驟：

-將來自射頻源的射頻功率提供給多個m個射頻放大器單元；

-將由所述多個m個射頻放大器單元以磁共振頻率提供的射頻輸出功率的能個體調(diào)節(jié)的水平控制到期望的射頻功率水平；

-將在所述多個m個射頻放大器單元之中的所述磁共振射頻輸出功率的能調(diào)節(jié)的相位角的關(guān)系控制到期望的相位角的固定關(guān)系。

所述方法能夠允許通過使用越來越少的昂貴硬件部件以正交模式以及以雙射頻通道多傳輸模式對鳥籠線圈的激勵以例如用于射頻勻場目的。上文針對磁共振射頻傳輸設(shè)備所描述的其他益處也同樣適用。

在使用磁共振射頻傳輸設(shè)備的方法的另一優(yōu)選實施例中，所述磁共振射頻傳輸設(shè)備的多個n個導(dǎo)電節(jié)段中的導(dǎo)電節(jié)段平行于軸向方向被對齊并且關(guān)于圍繞鳥籠線圈的公共縱軸的方位角被等距離地布置，所述方法包括如下步驟：

-將由多個m個射頻放大器單元以磁共振頻率提供的射頻功率的能個體調(diào)節(jié)的水平控制到在所述m個射頻放大器單元之中實質(zhì)上相同的射頻功率水平；

-根據(jù)下式來控制在多個m個射頻放大器單元之中的磁共振射頻功率的能調(diào)節(jié)的相位角的關(guān)系：

其中，索引數(shù)i指代鳥籠線圈的多個導(dǎo)電節(jié)段中的導(dǎo)電節(jié)段，在圍繞公共縱軸的方位角方向上從1到n，并且索引f指代多個n個激活端口中絕對相位角被任意限定為0的激活端口。

以這種方式，所述鳥籠線圈能夠通過使用較低功率規(guī)格的硬件部件分別以正交模式或者以m個射頻通道多傳輸模式來激勵。

如從公式(1)能夠獲得的，如果i＝f(即，在從多個m個射頻放大器單元中的射頻放大器單元接收射頻功率的激活端口處)，則相位角為零。針對i–f＝n/4的情況，相位角偏移導(dǎo)致π/2，即，90°。

優(yōu)選地，所述多個m個射頻放大器單元中的射頻放大器單元的數(shù)量等于所述多個n個激活端口中的激活端口的數(shù)量，并且每個射頻放大器單元經(jīng)由所述多個n個激活端口中的不同激活端口以磁共振頻率向所述鳥籠線圈提供射頻功率。

在本發(fā)明的又一方面中，提供了一種被配置用于采集感興趣對象的至少部分的磁共振圖像的磁共振成像系統(tǒng)，包括：

-檢查空間，其被提供為將所述感興趣對象的至少所述部分定位在所述檢查空間內(nèi)；

-主磁體，其被配置用于在所述檢查空間中生成靜態(tài)磁場b0，

-磁梯度線圈系統(tǒng)，其被配置用于生成被疊加到所述靜態(tài)磁場b0的梯度磁場；

-在本文中所公開的磁共振射頻傳輸設(shè)備的至少一個實施例；

-至少一個射頻天線設(shè)備，其被配置用于接收來自已經(jīng)通過應(yīng)用所述射頻激勵場b1激勵的所述感興趣對象的所述部分的原子核或所述部分內(nèi)的原子核的磁共振信號；

-控制單元，其被配置用于控制所述磁共振成像系統(tǒng)的功能；以及

-信號處理單元，其被配置用于處理磁共振信號，以根據(jù)所接收的磁共振信號來確定所述感興趣對象的至少所述部分的磁共振圖像。

附圖說明

參考下文描述的實施例，本發(fā)明的這些方面和其他方面將是明顯的并且得到闡明。然而，這樣的實施例并不是必須表示本發(fā)明的完整范圍，并且可以引用權(quán)利要求和本文以用于解讀本發(fā)明的范圍。

在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的磁共振成像系統(tǒng)的實施例的部分的示意性圖示，

圖2示意性圖示了依據(jù)圖1的磁共振成像系統(tǒng)的磁共振射頻傳輸設(shè)備的鳥籠線圈，

圖3示意性圖示了根據(jù)依據(jù)圖1的磁共振成像系統(tǒng)的磁共振射頻傳輸設(shè)備的實施例，其向在圖2中示出的鳥籠線圈提供射頻功率，

圖4描繪了根據(jù)本發(fā)明的磁共振射頻傳輸設(shè)備的備選實施例。

圖5是依據(jù)圖1的磁共振成像系統(tǒng)的控制單元的數(shù)字波生成器的示意性圖示，

圖6是根據(jù)本發(fā)明的磁共振射頻傳輸設(shè)備的另一備選實施例的示意性圖示，并且

圖7示意性圖示了向鳥籠線圈提供射頻功率以用于正交模式激勵的射頻放大器的典型常規(guī)配置。

附圖標(biāo)記列表

10磁共振成像系統(tǒng)

12掃描器單元

14主磁體

16檢查空間

18中心軸

20感興趣對象

22磁梯度線圈系統(tǒng)

24人機接口設(shè)備

26控制單元

28數(shù)字存儲器單元

30信號處理單元

32射頻屏蔽

34多個接收射頻天線設(shè)備

36射頻發(fā)射器

38法蘭

40磁共振射頻傳輸設(shè)備

42射頻放大器單元

44鳥籠線圈

46中心軸

48導(dǎo)電環(huán)構(gòu)件

50導(dǎo)電節(jié)段

52環(huán)電容器

54環(huán)電容器

56梯級電容器

58激活端口

60射頻傳輸線

62方位角方向

64數(shù)字波生成器

66模塊

68射頻源

70射頻源

72射頻傳輸線

74觸點

φ相位角

θ方位角

具體實施方式

在下文中，公開了根據(jù)本發(fā)明的若干實施例。個體實施例參考具體附圖來描述并且由具體實施例的前綴數(shù)字來識別。其功能在所有實施例中相同或基本相同的特征通過其所涉及的實施例的前綴數(shù)字所構(gòu)成的附圖標(biāo)記(其跟隨有特征的標(biāo)號)來識別。如果在對應(yīng)的附圖描繪中未描述實施例的特征，或者在附圖本身中未示出在附圖描繪中所提及的附圖標(biāo)記，則應(yīng)當(dāng)參考對先前實施例的描述。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的、被配置用于采集感興趣對象120(通常為患者)的至少部分的磁共振圖像的磁共振成像系統(tǒng)110的實施例的部分的示意性圖示。磁共振成像系統(tǒng)110包括具有主磁體114的掃描器單元112。主磁體114具有中心膛，所述中心膛提供針對要被定位在其內(nèi)的感興趣對象120的圍繞中心軸118的檢查空間116，并且所述主磁體114還被提供用于至少在檢查空間116中生成靜態(tài)磁場b0。出于清晰的原因，在圖1中已經(jīng)省略了用于支撐感興趣對象120的慣用桌臺。靜態(tài)磁場b0定義檢查空間116的軸向方向，其平行于中心軸118而被對齊。應(yīng)當(dāng)意識到，本發(fā)明也適用于在靜態(tài)磁場內(nèi)提供檢查區(qū)域的任何其他類型的磁共振成像系統(tǒng)。

另外，磁共振成像系統(tǒng)110包括磁梯度線圈系統(tǒng)122，所述磁梯度線圈系統(tǒng)22被配置用于生成被疊加到靜態(tài)磁場b0的梯度磁場。磁梯度線圈系統(tǒng)122被同心地布置在主磁體114的膛內(nèi)。

磁共振成像系統(tǒng)110包括控制單元126，所述控制單元26被配置為控制磁共振成像系統(tǒng)110的功能?？刂茊卧?26包括人機接口設(shè)備124，所述人機接口設(shè)備124由具有觸敏屏幕的監(jiān)視器單元形成。

此外，磁共振成像系統(tǒng)110包括磁共振射頻傳輸設(shè)備140，所述磁共振射頻傳輸設(shè)備140用于在射頻發(fā)射時間段期間生成磁共振頻率的射頻激勵場b1并將所述射頻激勵場b1應(yīng)用到感興趣對象120的原子核或感興趣對象120內(nèi)的原子核以用于磁共振檢查的目的。磁共振射頻傳輸設(shè)備140包括被設(shè)計為全身線圈的鳥籠線圈144以及多個四射頻放大器單元1421-1424(圖3)。鳥籠線圈144具有中心軸146，并且在操作狀態(tài)中被同心地布置在主磁體114的膛內(nèi)，使得所述鳥籠線圈144的中心軸146與掃描單元112的中心軸118相一致(圖1)。

多個射頻放大器單元1421-1424中的每個射頻放大器單元142被配置用于接收來自射頻源的射頻功率，以用于放大所所接收的射頻功率，并且用于向鳥籠線圈144提供磁共振頻率的經(jīng)放大的射頻功率。

對此，來自作為射頻源的射頻發(fā)射器136的射頻功率由控制單元126控制并饋送到多個射頻放大器單元1421-1424(在圖1中針對射頻放大器單元1421示范性地示出)。

如在本領(lǐng)域中公知的，圓柱形金屬射頻屏蔽132被同心地布置在磁梯度線圈系統(tǒng)122與鳥籠線圈144之間。

此外，磁共振成像系統(tǒng)110包括多個射頻天線設(shè)備134，所述多個射頻天線設(shè)備134被提供用于接收來自已經(jīng)通過應(yīng)用射頻激勵場b1激勵的感興趣對象120的原子核或感興趣對象20內(nèi)的原子核的磁共振信號。射頻天線設(shè)備134被設(shè)計為局部線圈的陣列，其旨在被定位為接近要被成像的感興趣對象120的區(qū)域。所述局部線圈被配置用于在與射頻發(fā)射時間段不同的射頻接收時間段期間接收來自要被成像的感興趣對象120的部分的激勵的原子核或所述部分內(nèi)的激勵的原子核的磁共振信號。

此外，磁共振成像系統(tǒng)110包括信號處理單元130，所述信號處理單元130被配置用于處理磁共振信號以根據(jù)所接收的磁共振信號來確定感興趣對象120的至少部分的磁共振圖像。

在圖2中給出了磁共振射頻傳輸設(shè)備140的鳥籠線圈144的示意性視圖。鳥籠線圈144包括沿著由中心軸146給出的公共縱軸間隔開的相同導(dǎo)電環(huán)構(gòu)件的對1481、1482，以及被設(shè)計為平行于軸向方向被對齊的直導(dǎo)體(梯級)的多個n＝16個導(dǎo)電節(jié)段1501-15016。鳥籠線圈144被設(shè)計為具有被放置在導(dǎo)電環(huán)構(gòu)件1481、1482中的多個2n個環(huán)電容器1521-15216、1541-15416的帶通類型(以這種方式，所述多個2n個環(huán)電容器1521-15216、1541-15416與形成導(dǎo)電環(huán)的導(dǎo)電環(huán)構(gòu)件1481、1482的部分電氣互連)以及被放置在梯級中的每個中的多個n個梯級電容器1561-15616中的一個梯級電容器156i(i＝1-n)(所述梯級電容器156i與兩個鄰近的環(huán)電容器152i、152i+1、154i、154i+1之間的導(dǎo)電環(huán)構(gòu)件1481、1482的部分電器互連)。多個n個導(dǎo)電節(jié)段1501-15016中的導(dǎo)電節(jié)段150i(i＝1-n)相對于關(guān)于中心軸146的方位角方向162被等距離地布置。

鳥籠線圈144被設(shè)計為能以n/2個分離的共振頻率來激勵。選擇用于實現(xiàn)此的鳥籠線圈設(shè)計參數(shù)的方法在本領(lǐng)域中是已知的，并且因此不需要在本文中詳細討論?？紤]用于激勵的鳥籠線圈144的兩種共振模式是其在梯級中的射頻電流分布分別與sinθ(模式1)或cosθ(模式2)成比例的模式，其中，θ指代在圍繞鳥籠線圈144的中心軸146的方位角方向162上測量的方位角。

根據(jù)本發(fā)明，鳥籠線圈144包括多個n＝16個激活端口1581-15816。每個激活端口158i(i＝1-16)被配置為接收射頻功率并且被配置為將所接收的射頻功率傳遞到鳥籠線圈144，以用于生成射頻激勵場b1的部分。多個n個激活端口1581-15816中的激活端口1581-15816被定位為緊密靠近鳥籠線圈144，其在圖4中示出的磁共振射頻傳輸設(shè)備的備選實施例中被最佳地圖示。

磁共振射頻傳輸設(shè)備140包括多個m＝4個射頻放大器單元1421-1424(圖3)，其小于數(shù)量n＝16，其繼而是m的整數(shù)倍。射頻放大器單元1421-1424中的每個的最大功率被額定到4.4kw，使得大約18kw的總射頻功率對于操作鳥籠線圈144是可用的。圖3示意性圖示了多個m＝4個射頻放大器單元1421-1424的配置，其經(jīng)由從多個n＝16個激活端口1581-15816中選擇的多個n＝4個激活端口向鳥籠線圈144提供射頻功率。所選擇的激活端口是激活端口1583、1587、15811、15815。

多個m＝4個射頻放大器單元1421-1424中的每個射頻放大器單元142i(i＝1-4)被配置為以磁共振頻率向多個選擇的m＝4個激活端口1583、1587、15811,15815中的一個激活端口158提供能個體調(diào)節(jié)水平的射頻功率。

在鳥籠線圈144的操作狀態(tài)中，多個m＝4個射頻放大器單元1421-1424中的每個射頻放大器單元142i(i＝1-m)通過具有小于射頻傳輸線160中的共振頻率的有效長度的十分之一的長度的射頻傳輸線160i(i＝1-4)被電氣連接到多個n＝16個激活端口1581-15816中的選擇的激活端口1583、1587、15811、15815中的一個激活端口158，并且因此被布置為緊密靠近射頻放大器單元142i(i＝1-m)向其提供射頻功率的激活端口158。在具有3.0t的靜態(tài)磁場b0的場強的磁共振系統(tǒng)110的該實施例中(其導(dǎo)致針對質(zhì)子的大約128mhz的磁共振頻率、以及66％的傳輸線的速度因子)，傳輸線1601-1604的長度小于大約0.15m。

在操作狀態(tài)中，由多個m＝4個射頻放大器單元1421-1424驅(qū)動鳥籠線圈144，從而根據(jù)下式(依據(jù)慣例，ω指代磁共振頻率的圓形頻率)向具有幅度和相對相位角φ3、φ7、φ11、φ15的激活端口1583、1587、15811、15815提供磁共振射頻功率：

激活端口1583：

激活端口1587：

激活端口15811：

激活端口15815：

以這種方式，激活端口1587、15815被提供有具有180°的相位偏移的射頻功率。對于激活端口1583、15811同樣如此。

四個幅度a7、a11、b7和b11是獨立的，并且能夠被選擇，以便相應(yīng)地通過驅(qū)動鳥籠線圈144來實現(xiàn)期望的射頻激勵場b1。

例如，鳥籠線圈144的正交操作能夠通過將幅度b7和a11選擇為0并且將幅度a7選擇為等于幅度b11來完成。分別由在圍繞鳥籠線圈144的中心軸146的方位角方向162上測量的90°的方位角δθ分開的激活端口1583/1587和15811/15815的對被提供有具有90°的相位角φ的相對差的射頻功率。

如上所示，在鳥籠線圈144的操作狀態(tài)中，在多個m＝4個射頻放大器單元1421-1424之中，確立由多個m＝4個射頻放大器單元1421-1424所提供的磁共振射頻功率的能調(diào)節(jié)的相位角φi(i＝1-4)的固定關(guān)系。

出于射頻勻場的目的，能夠不同地選擇四個獨立的幅度a7、a11、b7和b11，例如，用于補償由感興趣對象120引起的射頻激勵場b1的不均勻度。鳥籠線圈144然后被操作為具有m個放大器的雙射頻通道多傳輸線圈。

由多個m＝4個射頻放大器單元1421-1424以磁共振頻率提供的射頻功率的能個體調(diào)節(jié)的水平以及在多個m＝4個射頻放大器單元1421-1424之中的磁共振射頻功率的能調(diào)節(jié)的相位角φi(i＝1-4)的固定關(guān)系由作為磁共振成像系統(tǒng)110的控制單元126的一體部分的控制單元來控制。

在圖4中示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明的磁共振射頻傳輸設(shè)備240的備選實施例。僅將描述與依據(jù)圖3的實施例不同的特征。針對第二實施例中在之后未進行描述的特征參考第一實施例的描述。

與第一實施例(圖3)相比，依據(jù)圖4的磁共振射頻傳輸設(shè)備240的實施例包括多個m＝n＝16個射頻放大器單元2421-24216，使得射頻放大器單元2421-24216的數(shù)量m等于鳥籠線圈244的梯級的數(shù)量n。

多個射頻放大器單元2421-24216中的每個射頻放大器單元242i(i＝1-16)的最大功率被額定為僅1.1kw。盡管如此，大約18kw的總射頻功率對于操作鳥籠線圈244來說仍是可用的。圖4示意性圖示了多個m＝16個射頻放大器單元2421-24216的配置，其經(jīng)由多個m＝n＝16個激活端口2581-25816向鳥籠線圈244提供射頻功率。

射頻放大器單元2421-24216被便利地布置在主磁體214的法蘭238上，緊密靠近激活端口2581-25816，并且多個射頻放大器單元2421-24216中的每個射頻放大器單元242i(i＝1-16)由被設(shè)計為具有小于0.15m的長度的同軸線纜的射頻傳輸線260i(i＝1-16)電氣連接到多個激活端口2581-25816中的一個激活端口258i(i＝1-16)。

在操作狀態(tài)中，根據(jù)下式由向具有幅度和相對相位角φi(i＝1-16)的多個n＝16個激活端口2581-25816提供磁共振射頻功率的多個m＝n＝16個射頻放大器單元2421-24216來驅(qū)動鳥籠線圈244：

其中，索引數(shù)i指代鳥籠線圈244的多個導(dǎo)電節(jié)段2501-25016中的導(dǎo)電節(jié)段250i，在關(guān)于中心軸246的方位角方向262上從1到n，并且索引f指代在其處絕對相位角被任意設(shè)置為0的激活端口258f。在以上情況中，其是針對激活端口2587的情況。

再次地，四個幅度a7、a11、b7和b11是獨立的，并且能夠被選擇，以便相應(yīng)地通過驅(qū)動鳥籠線圈244來實現(xiàn)期望的射頻激勵場b1。

例如，鳥籠線圈244的正交操作能夠通過將幅度b7和a11選擇為0并且將幅度a7選擇為等于幅度b11來完成。由多個m＝n個射頻放大器單元2421-24216以磁共振頻率提供的射頻功率的能個體調(diào)節(jié)的水平然后根據(jù)(3)被設(shè)置為a7＝b11，即，被設(shè)置在m＝n個射頻放大器單元2421-24216之中實質(zhì)上相同的射頻功率水平。根據(jù)下式來確立在多個m＝n個射頻放大器單元2421-24216之中的磁共振射頻功率的能調(diào)節(jié)的相位角φi(i＝1-16)的固定關(guān)系：

從i＝1到n，相位角φi分別等于-135°、-112.5°、-90°、-67.5°、-45°、-22.5°、0°、22.5°、45°、67.5°、90°、112.5°、135°、157.5°、180°和-157.5°。

出于射頻勻場的目的，能夠不同地選擇四個獨立的幅度a7、a11、b7和b11以及相位角φi(i＝1-16)，例如，用于補償由感興趣對象220引起的射頻激勵場b1的不均勻度。鳥籠線圈244然后被操作為16射頻通道多傳輸線圈。

圖5示出了作為磁共振成像系統(tǒng)210的控制單元226的一體部分的數(shù)字波生成器64的模塊66。數(shù)字波生成器64包括多個模塊66i(i＝1-16)，其中的每個模塊能被分配到多個m＝n個射頻放大器單元2421-24216中的射頻放大器單元242i中的一個。控制單元226控制數(shù)字波生成器64，所述數(shù)字波生成器64是基于現(xiàn)場可編程門陣列的，并且所述數(shù)字波生成器64被配置用于根據(jù)公式(3)在多個m＝n個射頻放大器單元2421-24216之中數(shù)字地確立能調(diào)節(jié)的相位角φi(i＝1-16)的固定關(guān)系，并且被配置用于根據(jù)公式(3)將射頻功率的能個體調(diào)節(jié)的水平設(shè)置在多個m＝n個射頻放大器單元2421-24216處的磁共振頻率處。

在圖6中示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明的磁共振射頻傳輸設(shè)備340的另一備選實施例。

與依據(jù)圖4的實施例相比，在圖6中示出的磁共振射頻傳輸設(shè)備340還包括具有對應(yīng)于磁共振頻率的實質(zhì)上一個波長的有效電氣長度的另一射頻傳輸線72。射頻傳輸線72的兩個端部被電氣連接以形成環(huán)。

磁共振射頻傳輸設(shè)備340還包括多個n＝16個觸點74i(i＝1-n)，所述多個n＝16個觸點74i(i＝1-n)電氣接觸射頻傳輸線72并且以間隔開的方式沿著射頻傳輸線72被布置，其中，多個n個觸點74i(i＝1-n)中的觸點74i中的每個被配置用于接收來自兩個獨立射頻源68、70的射頻功率。

在圖6中示出的實施例中，觸點747和7411接收來自兩個獨立射頻源68、70的射頻功率。

多個m個射頻放大器單元342i(i＝1-m)中的射頻放大器單元342i(i＝1-m)的數(shù)量m等于多個n個激活端口358i(i＝1-n)中的激活端口358i(i＝1-n)的數(shù)量n。多個n個觸點74i(i＝1-n)中的每個觸點74i被電氣連接到多個m＝n個射頻放大器單元342i(i＝1-16)中的不同射頻放大器單元342i的輸入端口。在圖6中示范性且示意性圖示了經(jīng)由傳輸線36015從觸點7415到射頻放大器單元34215并且進一步到鳥籠線圈344的激活端口35815的射頻路徑。

以這種方式，在n個觸點74i(i＝1-n)中的一個處可用的射頻功率被用作針對多個m＝n個射頻放大器單元342i(i＝1-16)中的一個的輸入射頻功率。由多個m＝n個射頻放大器單元342i(i＝1-16)提供的磁共振射頻功率的能調(diào)節(jié)的相位角φi(i＝1-16)的固定關(guān)系和幅值是由在任意兩個觸點74m、74n(m、n＝1-16)之間的射頻傳輸線72的有效電氣長度的部分以模擬方式通過射頻傳輸線72來確立的，其中，針對任意n，在兩個鄰近觸點74n、74n+1之間的有效電氣長度等于360°/n。

由下式(參考公式(2))給出兩個獨立射頻源68、70的幅度和相對相位角φk(k＝1，2)：

激活端口3587：

激活端口35811：

鳥籠線圈344的正交操作能夠通過將幅度b7和a11選擇為0(其意味著在兩個獨立射頻源之間的90°的相位偏移)，將幅度a7選擇為等于幅度b11，并且以相同的增益(即，以與射頻功率的相同的能獨立調(diào)節(jié)的水平)來操作多個m＝n個射頻放大器單元342i(i＝1-16)中的每個射頻放大器單元342i。

為了出于射頻勻場的目的而以2射頻通道多傳輸模式來操作鳥籠線圈344，能夠如根據(jù)期望選取獨立的幅度a7、a11、b7和b11。

盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細圖示和描述了本發(fā)明，但是這樣的圖示和描述應(yīng)當(dāng)被認為是圖示性或示范性的，而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過研究附圖、公開內(nèi)容以及權(quán)利要求，在實踐請求保護的發(fā)明時能夠理解并實現(xiàn)對所公開的實施例的其他變型。在權(quán)利要求中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，并且詞語“一”或“一個”不排除多個。盡管某些措施被記載在互不相同的從屬權(quán)利要求中，但是這并不指示不能有利地使用這些措施的組合。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)被解釋為對范圍的限制。