專利名稱：用于高場mri線圈的電磁屏蔽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
以下涉及磁共振成像領(lǐng)域。它特別應(yīng)用于高場磁共振成像(MRI )， 例如在大約3特斯拉或更高處成像，以下將特別參照其進(jìn)行說明。然 而，它還可以應(yīng)用于在較低磁場處執(zhí)行的磁共振成像、磁共振光鐠等。
背景技術(shù)：
在磁共振成像中，成像對象被放置在時(shí)間恒定的主磁場中，并且 承受射頻(RF)激勵(lì)脈沖以在成像對象中產(chǎn)生核磁共振。磁場梯度被 疊加到該主磁場上以空間編碼該磁共振。該空間編碼的磁共振被讀 出，并基于該空間編碼進(jìn)行重建以生成磁共振圖像。
在磁共振成像中，信噪比(SNR)和其他圖像特性通常隨著主磁場
強(qiáng)度的增加而改善。拉莫爾或核磁共振頻率與磁場強(qiáng)度成比例。例如， 對于1. 5特斯拉的質(zhì)子成像，核磁共振頻率大約為64 MHz;在3. 0特 斯拉，核磁共振頻率大約為128 MHz;在7.0特斯拉，核磁共振頻率 大約為298 MHz，等等。
在高達(dá)大約128 MHz的共振頻率(3. 0特斯拉)，有時(shí)使用整體 (whole-body )射頻線圍進(jìn)行射頻激勵(lì)，并且可選地，用于接收磁共 振信號。這種RF線圈的 一個(gè)例子是建造在磁共振成像掃描器外殼中的 整體正交鳥籠式線圏。這種整體RF線圏便于永久安裝，并且提供大視 場以進(jìn)行整體成像。由于RF磁場的空間不均勻性、線圉負(fù)載和在高共 振頻率下增強(qiáng)的其他問題因素，整體線團(tuán)在大約3特斯拉或更高的磁 場中的有效性降低。
還可以使用局部射頻線圈進(jìn)行射頻激勵(lì)，用于接收磁共振信號， 或者用于傳輸和接收相位。與整體線圏相比，局部RF線圈更小，更緊 密地與成像對象的被成像區(qū)域耦合。因此，局部RF線圈對小區(qū)域具有 比整體RF線圏更高的SM，特別是在更高的磁場強(qiáng)度下，例如7特斯 拉時(shí)。這種局部線圈的例子是配置成安裝在成像人體的頭上的頭部線 圏，用于腦或其他顱成像；安裝在對應(yīng)肢體上的臂或腿線圏；安裝在 患者全部軀體或其一部分上以進(jìn)行心臟成^f象、肺成像等等的軀體線
圏；以及被設(shè)置在成像對象的關(guān)注區(qū)域附近或與其相接觸的通常為平 面或輕微曲面的線圈。
在更高的磁場強(qiáng)度，特別是大約3特斯拉或更高，由于電磁場的 RF傳輸損失，即使是局部射頻線圍也會顯示出明顯降低的性能。例如 在頭部線圏的情況下，在該線圍外部有一個(gè)強(qiáng)電場與患者肩膀耦合， 導(dǎo)致功率需求增加和特殊的吸收比(SAR)問題。在該頭部線團(tuán)的兩個(gè) 開口端，實(shí)質(zhì)上存在輻射泄漏，這就降低了傳輸線圈效率和減少了接 收信號的SNR。在一些頭部線圏中，用端蓋(end-cap)蓋在距離頸部 和肩膀區(qū)域的遠(yuǎn)端，以減少在該端部的輻射損失和使耦合到該線圈外 部其他結(jié)構(gòu)的RF最小化。然而，在臨床上也需要在線圈在兩端開口的 情形?，F(xiàn)有的射頻屏蔽在低磁場強(qiáng)度時(shí)有效，例如低于大約3特斯拉， 這時(shí)，共振頻率較低并且RF波長較長。當(dāng)RF波長比RF屏蔽直徑長時(shí)， 直徑大約為65 c邁的RF線團(tuán)和RF屏蔽可以很好地包含該成4象場。隨 著磁場和共振頻率的增加，例如在大約3特斯拉或更高時(shí)，現(xiàn)有的射 頻屏蔽在減少電磁耦合和輻射線圈損失上的有效性降低。例如，對包 含圓柱形屏蔽的常規(guī)鳥籠型頭部線圏的模擬顯示，在7特斯拉時(shí)有大 約20%的輻射損失。
本發(fā)明關(guān)注能夠克服前述局限性和其他缺陷的改進(jìn)的設(shè)備和方法。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，公開了一種用于磁共振成像的射頻線團(tuán)。由有效線 圏元件限定成像體積。該有效線圈元件包括具有第一截面維度的第一 開口端。屏蔽線團(tuán)元件基本上環(huán)繞在該有效線圈元件周圍。該屏蔽線 圏元件具有收縮開口端，其被設(shè)置成與該有效線圏元件的第一開口端 相鄰近，并且具有比該屏蔽線圈元件的截面維度小的收縮截面維度。
在另一個(gè)方面，公開了一種用于磁共振成像的射頻線圏。由有效 線圈元件限定成像體積。該有效線團(tuán)元件包括具有第一截面維度的第 一開口端。屏蔽線圈元件基本上與該有效線圏元件環(huán)繞地相符。該屏 蔽線圏元件具有收縮開口端，其被設(shè)置成與該有效線團(tuán)元件的第一開 口端相鄰近。外部屏蔽線團(tuán)顯著大于該屏蔽線圏元件，并且包圍該有 效線圈元件和屏蔽線圈元件。
在另一個(gè)方面，提供一種磁共振成像方法。生成射頻磁場，其具 有激勵(lì)對象的關(guān)注區(qū)域的磁共振的頻率。該射頻場處于該關(guān)注區(qū)域以 及該對象的其他區(qū)域中。該射頻場在該對象其他區(qū)域中的部分被屏蔽 以增強(qiáng)該關(guān)注區(qū)域中的射頻場。
一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提高了射頻線圏的效率。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是減少了射頻線團(tuán)的輻射損失。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是減少了 SAR，并且增加了射頻線團(tuán)的SNR。 在閱讀以下對于優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員將會清楚其他許多的優(yōu)點(diǎn)和好處。


本發(fā)明可以實(shí)施為各種組件和組件裝置，以及各種過程操作和過 程操作的集合。附圖僅僅是用于例示優(yōu)選實(shí)施例的目的，而不應(yīng)被解 釋為對本發(fā)明的限制。
圖1示意性示出了包括射頻頭部線團(tuán)的磁共振成像系統(tǒng)的一個(gè)例子。
圖2A、 2B和2C示出了圖1的射頻頭部線團(tuán)的透視圖、剖面圖和 示意性截面圖。
圖3繪出了不同直徑和長度的外部屏蔽線圏元件的輻射損失。
圖4示出了具有端蓋的頭部線圏的剖面透視圖。
圖5示出了具有護(hù)環(huán)的頭部線團(tuán)的剖面透視圖。
圖6A和6B示出了屏蔽線圈元件的透視圖，其具有可分離以方便 患者進(jìn)入的半環(huán)形凸緣元件。圖6A示出了安裝有該半環(huán)形凸緣元件的 屏蔽線圏元件，圖6B示出了該半環(huán)形凸緣元件被移除的屏蔽線團(tuán)元 件。
圖7示出了設(shè)置在該成像對象頭部上的屏蔽線圏元件的透視圖， 其中該屏蔽線圏元件具有與肩膀周邊基本相符的形狀的一致形狀的凸 緣。
圖8示出了設(shè)置在該成像對象頭部上的屏蔽線團(tuán)元件的透視圖， 其中該屏蔽線圏元件具有設(shè)置在該線圈外部的成像對象一部分周圍的 柔性織物凸緣。
圖9示出了與圖2A、 2B和2C相似的頭部線圈的剖面透視圖，但
是該鳥籠型有效線圈元件被TEM型有效線圏元件替代。
圖IO示意性示出了射頻線圏的端視圖，包括有效線圈元件和屏蔽
線團(tuán)元件，該有效線圏元件包括具有電抗元件(reactive element)
的端環(huán)，屏蔽線圈元件具有屏蔽該電抗元件的多個(gè)凸緣部分。
圖11示意性示出了射頻線圈的端視圖，包括有效線圏元件和屏蔽
線圏元件，該有效線圏元件包括具有電抗元件的端環(huán)，屏蔽線圈元件
包括具有屏蔽該電抗元件的護(hù)環(huán)部分的凸緣。
圖12示意性示出了射頻線圏的端視圖，包括有效線圏元件和屏蔽
線團(tuán)元件，該有效線圏元件在外徑上具有包含電抗元件的端環(huán)，該屏
蔽線圏元件具有屏蔽該電抗元件的凸緣。
具體實(shí)施例方式
參照圖1，磁共振成像掃描器10包括掃描器外殼12，其中至少部 分放置有患者或其他成像對象16。掃描器外殼12的表面孔腔套管 (cosmetic bore liner) 18可選地劃出掃描器外殼12的一個(gè)圓柱形 孔腔或開口，在其中設(shè)置成像對象16。設(shè)置在掃描器外殼12中的主磁 體20由主磁體控制器22控制以在成像對象16中生成主磁場Bfl。典型 地，主磁體20是由4氐溫環(huán)箍(cryoshrouding) 24環(huán)繞的持久超導(dǎo)永 磁體。主磁體20生成典型地約為3特斯拉或更高的主磁場。在一些實(shí) 施例中，該主磁場是大約7特斯拉。
磁場梯度線圏28被布置在外殼12中或其上，以便將選擇的磁場 梯度疊加在該主磁場上。典型地，該磁場梯度線圏包括用于產(chǎn)生三個(gè) 正交磁場梯度(例如x梯度、y梯度和z梯度)的線團(tuán)。 一個(gè)或多個(gè)射 頻線團(tuán)被設(shè)置在掃描器10的孔腔中以注入射頻激勵(lì)脈沖B,和測量磁共 振信號。在所示實(shí)施例中，射頻頭部線圈30環(huán)繞該成像對象16的頭 部32 (在圖1中的虛象所示)。
在磁共振成像數(shù)據(jù)采集期間，射頻功率源38通過射頻切換電路40 耦合到頭部線團(tuán)30以便向由頭部線圈30所限定的成像區(qū)域中注入射 頻激勵(lì)脈沖，從而生成和從設(shè)置在頭部線團(tuán)30內(nèi)的頭部32接收磁共 振信號。磁場梯度控制器44操作磁場梯度線圏28以空間編碼該磁共 振。例如，在射頻激勵(lì)期間應(yīng)用的一維磁場梯度產(chǎn)生切片選擇性激勵(lì)； 在激勵(lì)和磁共振讀出之間應(yīng)用的磁場梯度提供相位編碼；以及在讀出 磁共振期間應(yīng)用的磁場梯度提供頻率編碼。該磁共振成像脈沖序列可 以被配置成產(chǎn)生笛卡爾、輻射狀、螺旋形或其他空間編碼。
在磁共振讀出相位期間，切換電路40從頭部線圏30斷開該射頻 發(fā)射機(jī)38，并且將射頻接收機(jī)46連接到頭部線圏30以從設(shè)置在頭部 線團(tuán)30內(nèi)的頭部32采集空間編碼的磁共振。該采集的空間編碼磁共 振被存儲在數(shù)據(jù)緩沖器50中，并且被重建處理器52重建以產(chǎn)生頭部 32或存儲在圖像存儲器54中的其被選擇部分的重建圖像。重建處理器 52應(yīng)用一種適于解碼該空間編碼磁共振的重建算法。例如，如果是采 用了笛卡爾編碼，那么二維或三維快速傅里葉變換(FFT)重建算法就 是合適的。
該重建圖像適于在用戶界面56或另一高分辨率顯示設(shè)備上顯示， 打印，通過因特網(wǎng)或局域網(wǎng)傳輸，存儲在非易失性存儲介質(zhì)上，或者 其他應(yīng)用。在圖l的實(shí)施例中，用戶界面56還使放射學(xué)家或其他操作 者與掃描器控制器60對接以控制該磁共振成像掃描器10。在其他實(shí)施 例中，可以提供分離的掃描器控制接口。
繼續(xù)參照圖1和參照圖2A、 2B和2C，更詳細(xì)地描述該頭部線團(tuán) 30。該頭部線團(tuán)包括基本上被屏蔽線圏元件72環(huán)繞的有效線圍元件 70。在圖2A的透視圖中，僅能看到環(huán)繞的屏蔽線圈元件72;圖2B提 供了有效線團(tuán)元件70的略少于一半的剖面圖。圖2C提供了用于顯示 射頻線圈30的維度方面的示意性切片圖。在圖2B和2C中用虛線顯示 有效線團(tuán)元件70以便將其與環(huán)繞的屏蔽線圏元件72區(qū)分開。
在射頻線團(tuán)30中，有效線圈元件70是具有對應(yīng)于圓柱直徑da"^ 的基本恒定的截面維度的、通常為圓柱形的鳥籠式線圈。該有效線圈 元件70具有第一開口端74和與該第一開口端相對的第二開口端76， 成像對象16的頸部穿過該第一開口端74。在鳥籠式線圍實(shí)施例中，該 有效線圏元件70包括設(shè)置在第一開口端74鄰近的第一端環(huán)80,和設(shè) 置在第二開口端76鄰近的第二端環(huán)82。相互平4亍并且與端環(huán)80、 82 橫向布置的多個(gè)輻條(rung) 84在第一和第二端環(huán)80、 82之間延伸。 該有效線團(tuán)元件70可以包含電容器、PIN二極管或其他電子電路控制 元件的陣列。
該環(huán)繞屏蔽線團(tuán)元件72的形狀通常是圓柱形，并且與通常圓柱形 的有效線圈元件70同心設(shè)置。該環(huán)繞屏蔽線圏元件72具有大于該鳥 籠式線團(tuán)直徑da"ive的圓柱直徑dshi"d，從而使得該屏蔽線圏元件72環(huán)
繞該有效線圈元件70。該屏蔽元件72可以由與電容器或其他電元件橋 接的分段導(dǎo)電材料制成，或者可以是沒有電容器的掩蔽材料等。
頸部所穿過的有效線圈元件70的笫一端74與成像對象16的肩膀 34緊密相鄰。為了減少與肩膀34的電磁耦合，以及為了減少輻射損 失，屏蔽線圏元件72限定了被布置成與有效線圏元件70的第一開口 端74相鄰近的收縮開口端88。該收縮開口端88具有由環(huán)形凸緣90 產(chǎn)生的收縮截面直徑d,st，環(huán)形凸緣90具有對應(yīng)于通常圓柱形的屏蔽 線圏元件72的直徑dsM"d的外徑和限定收縮直徑(L,t的內(nèi)徑。
第二環(huán)形凸緣92可選地限定該屏蔽線團(tuán)元件72的第二收縮端 94。該第二凸緣92減少了在該屏蔽線團(tuán)元件72的第二端94處的輻射 損失。在圖2A、 2B和2C的實(shí)施例中，該第一和第二凸緣90、 92具有 相同的尺寸和形狀，從而使得屏蔽線團(tuán)元件72和射頻線圈30的端部 是對稱的。
參照圖1和2C，減少收縮直徑de,t (即，使其更狹窄)被認(rèn)為可 以減少輻射損失和與肩膀34的電磁耦合。然而，該收縮直徑(L,t應(yīng)當(dāng) 足夠大以使得頭部32進(jìn)入屏蔽線圈元件72中。而且，凸緣90與有效 線圏元件70的第一端74分離開距離Ax。隨著該距離的減少，有效線 圏元件70與肩膀34之間的耦合通常也減少。然而，Ax的減少增加了 凸緣90與端環(huán)80之間的耦合，這可能減少線團(tuán)靈敏度和頭部圖像的 SNR。距離Ax的一種適當(dāng)確定是頭部32的中心到肩膀34的平均距離 減去有效線圏元件70的一半長度。存在分隔距離Ax的最優(yōu)值，其可 以平衡減少通過屏蔽線圈元件72的第一開口端74與肩膀34的電磁耦 合的優(yōu)點(diǎn)和降低線團(tuán)靈敏度與圖像SNR的缺點(diǎn)。該最優(yōu)距離適于通過 電磁模擬或者通過測量該線圏的電磁泄漏和比較該距離Ax的一組試驗(yàn) 值的頭部圖像SNR來確定。
對于7特斯拉(298 MHz)的模擬顯示，與省略凸緣90的類似線 團(tuán)相比，肩膀34附近的凸緣90將輻射損失減少了大約一半。凸緣90 還減少了大約8%的SAR，這主要是通過減少與肩膀34的電磁耦合而 減少所應(yīng)用的功率需求來實(shí)現(xiàn)的。所應(yīng)用功率的大部分#:應(yīng)用到所關(guān) 注區(qū)域，少部分被損失到鄰近區(qū)域或者輻射到周圍環(huán)境中。RF功率成 本隨著頻率/場強(qiáng)度而增加，所以有利于減少這些損失。
分隔距離Ax還對射頻線團(tuán)30的共振頻率有影響。因此，分隔距離 △x還可以用于將射頻線圈30調(diào)諧到預(yù)期的磁共振頻率。這種調(diào)諧例 如適于通過反復(fù)試驗(yàn)來執(zhí)行，通過對分隔距離Ax作一些小的調(diào)整和測 量射頻線圈30的共振頻率來實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，在肩膀側(cè)的Ax (即第一開口端74)被調(diào)節(jié)以使輻射損失最小化，而在該線團(tuán)相反端 的相同分隔(即笫二開口端76 )被調(diào)節(jié)以調(diào)諧射頻線圈30。
返回參照圖1,射頻線團(tuán)30可選地還包括圍繞有效線團(tuán)元件70 和屏蔽線圈元件72的外部屏蔽線團(tuán)元件100。與基本上和有效線團(tuán)元 件70圍繞地相符的屏蔽線圏元件72不同，外部屏蔽線團(tuán)元件100顯 著大于有效和屏蔽線圏元件70、 72。例如，在圖l的實(shí)施例中，外部 屏蔽線圏元件100基本上是圓柱形的，并且基本上與磁共振成像掃描 器外殼12的孔腔對齊；然而，有效和屏蔽線圏元件70、 72顯著較小， 并且被設(shè)置在成像對象16的頭部32周圍。該頭部32通常但并非必需 地被設(shè)置在掃描器外殼12的孔腔中央。電磁模擬顯示，對于在7特斯 拉工作的射頻線團(tuán)，包括該外部屏蔽線圏元件IOO可以減少多于一半 的輻射損失。 一般地，希望將該外部屏蔽線圏元件IOO與局部RF屏蔽 相結(jié)合用于工作在大于3特斯拉的掃描器中。
為了相對于輻射損失提供有效的屏蔽，該外部屏蔽線圈元件100 不應(yīng)獨(dú)自作為輻射體。根據(jù)波導(dǎo)理論，無限長度的空心圓柱的最低截 止頻率(MHz)是G (TEh) -175.8/D (MHz)的TE"模式，其中D是 以米為單位的波導(dǎo)直徑。例如，對于D- 0. 65 m， fx (TEh) - 270. 5 MHz; 對于D= 0. 59 m, fx (TE") 298. 0 MHz。假設(shè)7特斯拉'H線團(tuán)的共 振頻率是大約298MHz，那么用于無限長圓柱屏蔽的截止頻率略低于或 者等于該線圏共振頻率的邊緣。這些值是對于無限長的空心圓柱波導(dǎo) 計(jì)算的。
圖3繪出了輻射損失與外部屏蔽線團(tuán)元件100的長度的對比圖， 包括對于加載有7特斯拉的5mm分辨率真實(shí)人體模型的局部屏蔽傳輸 鳥籠式頭部線團(tuán)(沒有端部收縮凸緣90、 92)的一個(gè)在Ds-65 cm時(shí) 的模擬和四個(gè)在Ds = 59 cm時(shí)的模擬。輻射損失隨著外部屏蔽線圏元 件直徑Ds的減少而減少。輻射損失還隨著外部屏蔽線圏元件100的長 度增加而減少。在Ds-59 cm時(shí)的四次模擬的基礎(chǔ)上，圖1中的實(shí)線 將估計(jì)的輻射損失表示為Ds = 59 cm的外部屏蔽線圏元件100的長度
的函數(shù)。在完全省略了可選的外部屏蔽線團(tuán)元件100的情況下，模擬 顯示的輻射損失為大約20%，因此，即使對于更大的直徑Ds-65 cm， 也可以通過包括1米長的外部屏蔽線團(tuán)元件100來使輻射損失減少超 過一半。
參照圖4， 一個(gè)替代的屏蔽線團(tuán)元件72,與屏蔽線圈元件72類似， 除了用端蓋92!代替了第二凸緣92。換句話說，在屏蔽線圈元件72! 中，笫二凸緣的內(nèi)徑減小為零。
參照圖5，另一個(gè)替代的屏蔽線圏元件722與屏蔽線團(tuán)元件72類 似，除了用替換的包括環(huán)形護(hù)環(huán)102的替換的環(huán)形第一凸緣902代替了 第一凸緣92，并且類似地用包括環(huán)形護(hù)環(huán)104的替換的環(huán)形第二凸緣 922代替了第二凸緣92。每個(gè)護(hù)環(huán)102、 104延伸到屏蔽線圏元件722 中，并且在一些實(shí)施例中延伸到有效線圏元件70中?？梢哉J(rèn)識到，對 于該凸緣還可以作出其他修改，例如朝向屏蔽線圏元件72的主體或遠(yuǎn) 離屏蔽線圏元件72的主體傾斜或翹起該凸緣，提供連續(xù)彎曲或分段彎 曲的凸緣表面而不是平面凸緣表面，等等。
參照圖6A和6B，在另一替代的屏蔽線圏元件723中，用可分離的 半環(huán)形凸緣元件9(K、 9(hb代替凸緣90。圖6A示出了該附著配置，其 中凸緣元件903a、 9(hb與屏蔽線圏元件723的主體可導(dǎo)和/或電容性耦 合。圖6B示出了分離配置，通過去除該可分離凸緣元件9(K、 903b， 提供了一個(gè)更大的開口用于插入成像對象16的頭部32。在該頭部插入 后，將半環(huán)形凸緣元件9(ha、 9(hb安裝到頸部任一側(cè)的屏蔽723的主體 上。這樣就可以使得屏蔽線圏元件723具有較小的收縮直徑，從而相應(yīng) 地進(jìn)一步提高效率和SAR。雖然該可分離凸緣元件903a、 903b應(yīng)當(dāng)緊密 匹配或重疊以在圖6A所示的安裝配置中提供基本完整的環(huán)形凸緣，但 是可以預(yù)期的是，在安裝時(shí)可以在兩個(gè)凸緣元件903a、 9(hb之間的連接 處設(shè)置小間隙106、 108。間隙106、 108可以被遠(yuǎn)離肩膀34排列以4吏 它們妨礙電磁耦合的不利影響最小化。該半環(huán)形可分離凸緣元件可選 地包括與圖5的護(hù)環(huán)102類似的護(hù)環(huán)(未示出)。在其他變體中，提 供了三個(gè)或更多的半環(huán)形可分離凸緣元件。例如，可以使用每個(gè)跨度 為大約120。的三個(gè)可分離凸緣元件。此外，屏蔽線圈元件723的第二 端可以具有永久凸緣，半環(huán)形可分離凸緣元件，端蓋，或者可以完全 打開。此外，該凸緣的開口不需要是圓形的。例如，該凸緣可以距離
肩膀更遠(yuǎn)，這樣電磁耦合將會最大，并且遠(yuǎn)離肩膀的一端更窄或帶孔 可以減少幽閉恐怖效應(yīng)。
參照圖7，在另一替代的屏蔽線圏元件724中，用形狀基本與肩膀 34周邊相符的一致形狀的凸緣90,來代替凸緣90。該一致形狀凸緣904 與屏蔽線團(tuán)元件724的主體可導(dǎo)地連接，例如直接連接或通過可導(dǎo)電纜 或電線110連接。該一致形狀的凸緣904可選地是可分離的，從而可以 從例如一組"小"、"中"、"大"和"超大"的相符凸緣中選擇與 特定患者的肩膀最佳配合的一致形狀的凸緣。與將一致形狀的凸緣904 附著到屏蔽線團(tuán)元件724的主體上不同，可以將它機(jī)械連接和支撐到患 者床上，并且通過電纜IIO與屏蔽線團(tuán)元件724的主體耦合。屏蔽線圏 元件724的第二端可以具有永久凸緣、可去除凸緣、端蓋，或者可以是 完全打開的。
參照圖8，在另一替代的屏蔽線圏元件725中，用由可導(dǎo)纖維或電 線、銅鏈甲(copper chain mail )、金屬網(wǎng)或遮蔽(screening )等 編織的布制成的柔性織物凸緣905代替凸緣90。該織物鋪設(shè)在成像對 象16的頸部和肩膀上。柔性凸緣9(h可以覆蓋有絕緣膜或者具有絕緣 織物外層以避免與成像對象16可導(dǎo)接觸?？蛇x地，柔性織物凸緣9(h 可以通過夾子、按扣(snap)等附著在成像對象16的頸部周圍。屏蔽 線團(tuán)元件72s的第二端可以具有永久凸緣、可去除凸緣、端蓋，或者可 以是完全打開的。
參照圖9， 一個(gè)替代的有效線圏元件70,是橫向電磁(TEM)線圏， 而不是鳥籠型有效線團(tuán)元件70。在該TEM線團(tuán)70'中，省略了端環(huán)80、 82，并且輻條84!與鳥籠式線圏70的輻條84類似，但是輻條84,的端 部連接到屏蔽線圏元件72以提供封閉的電流路徑?？梢哉J(rèn)識到，其他 類型的有效線圈也可以被設(shè)置在屏蔽線圈元件72內(nèi)。
屏蔽線圍元件72、 72" 722、 723、 72" 72s可以由可導(dǎo)殼體、電 線網(wǎng)或遮蔽、具有內(nèi)嵌導(dǎo)線或纖維的透明、半透明或不透明塑料殼等 等制成。有效線團(tuán)元件70、 70i可以由剛性導(dǎo)體、印刷電路、可導(dǎo)帶、 微波傳輸帶、金屬桿或管、或者被設(shè)置在圓柱形線圈架上或內(nèi)的類似 物等制成。在一些實(shí)施例中，共用的圓柱形線圍架可以在內(nèi)表面上支 撐有效線圏元件70、 70i，并且在外表面上支撐屏蔽線團(tuán)元件72、 72,、 722、 723、 72" 725。此外，雖然例示了圓柱形線圈元件，但是該屏蔽
線閨元件、有效線圏元件或者二者也可以是橢圓形、圓錐形或者其他 形狀。這些形狀都被術(shù)語"通常圓柱形"所涵蓋，其不是用于限制到 完全圓形的圓柱。
類似地，可選的外部屏蔽線團(tuán)元件100可以是可導(dǎo)殼體、電線網(wǎng)
或遮蔽、具有內(nèi)嵌導(dǎo)線或纖維的透明、半透明或不透明塑料殼等等。
在一些實(shí)施例中，該外部屏蔽線團(tuán)元件100是設(shè)置在電介質(zhì)線圈架上 的金屬膜、金屬膜網(wǎng)等，該線團(tuán)架還支撐磁場梯度線團(tuán)28。在一些實(shí) 施例中，該外部屏蔽線圍元件100是設(shè)置在表面孔腔套管18內(nèi)表面或 外表面上的金屬膜、金屬膜網(wǎng)等。在一些實(shí)施例中，該外部屏蔽線圏 元件100是設(shè)置在孤立的(stand-alone)電介質(zhì)線圈架上的金屬膜、 金屬膜網(wǎng)等。在一些實(shí)施例中，該外部屏蔽線圈元件100是剛性孤立 的金屬膜、金屬膜網(wǎng)等。
有效線團(tuán)元件70、 7(K可以包括電抗元件例如電容器或電感器，用 于將該有效線圏元件調(diào)諧到磁共振頻率。例如，鳥籠式線團(tuán)典型地在 端環(huán)、輻條或者二者中包括調(diào)諧電容器。端環(huán)中的電容器可以是電磁 泄漏的主要源頭。
參照圖10，有效線圏元件170(用虛線繪出)被屏蔽線圈元件172 (用實(shí)線繪出)屏蔽。所示有效線圈元件170是包括與輻條184相連 接的端環(huán)180的鳥籠式線圏。屏蔽線團(tuán)元件172包括以定距離間隔的 凸緣元件190，其限定了屏蔽線圈元件172的收縮端，該收縮端具有等 于或小于有效線圏元件170的直徑的收縮直徑。端環(huán)180包括電抗元 件200，例如集中或分布式電容器。屏蔽線圏元件172的凸緣元件190 與集中式電抗元件200對齊以減少通過該電抗元件200產(chǎn)生的輻射損 失和電磁耦合。
參照圖11，有效線圏元件170(用虛線繪出)被屏蔽線圏元件1722 (用實(shí)線繪出)屏蔽。該屏蔽線圈元件1722包括通常為環(huán)形的第一凸 緣190"以定距離間隔的環(huán)形護(hù)環(huán)元件1902延伸入有效線圏元件17 0 中。以定距離間隔的環(huán)形護(hù)環(huán)元件19(h與電抗元件200對齊以減少通 過該電抗元件200產(chǎn)生的輻射損失和電磁耦合。該環(huán)形護(hù)環(huán)元件19(h 電連接到凸緣19(h,或者可選地電浮動(floating)而不與凸緣19(h 連接。
參照圖12，有效線圍元件270 (用虛線繪出)被屏蔽線圈元件272(用實(shí)線繪出)屏蔽。所示有效線團(tuán)元件270是包括與輻條284相連 接的端環(huán)280的鳥籠式線圏。屏蔽線圈元件272包括限定了屏蔽線圈 元件272的收縮端的凸緣元件290。端環(huán)280包括電抗元件300，例如 集中或分布式電容器。端環(huán)280在比輻條284更大的半徑上配置有電 抗元件300。
雖然這里舉例說明和描述了頭部線圈，但是可以認(rèn)識到，所說明 和描述的射頻線圈很容易被修改以用于成像胳膊、腿、軀干或其他身 體區(qū)域。例如，在軀干、膝蓋或肘成像的情況下，非圖4所示的射頻 線圏是適合的(圖4的屏蔽線圈元件72,的端蓋將會影響該特定示例的 屏蔽線圈元件72,在軀干、膝蓋或肘上的放置)。
已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述。顯而易見地，可以在 閱讀和理解前面詳細(xì)說明的基礎(chǔ)上進(jìn)行其他修改和替換。本發(fā)明將被 解釋為包括所有這些修改和替換，以使得它們均被包含在所附權(quán)利要 求及其等效含義的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于磁共振成像的射頻線圈，該線圈包括用于限定成像體積的有效線圈元件(70，701，170，270)，該有效線圈元件包括具有第一截面維度(dactive)的第一開口端(74)；和基本上環(huán)繞在該有效線圈元件周圍的屏蔽線圈元件(72，721，722，723，724，725，172，1722，272)，該屏蔽線圈元件具有收縮開口端(88)，其被設(shè)置成與有效線圈元件的第一開口端相鄰近，并且具有比屏蔽線圈元件的截面維度(dshield)小的收縮截面維度(dconst)。
2. 如權(quán)利要求1所述的射頻線圈，其中有效線團(tuán)元件(70， 70,， 170， 270 )在其與第一開口端(74)的相對側(cè)具有第二開口端(76)， 并且屏蔽線圏元件(72， 722， 723， 724， 725 ， 172， 1722 ， 272 )具有 與該有效線圏元件第二開口端相鄰的第二開口端(94)，該第二開口 端收縮為小于屏蔽線圏元件的截面維度(dshi"d)的截面維度。
3. 如權(quán)利要求1所述的射頻線團(tuán)，其中屏蔽線圈元件(7(h)具有 設(shè)置在與其收縮開口端(88)相對一端的端蓋(92i)。
4. 如權(quán)利要求1所述的射頻線圏，其中有效線圈元件(70， 70i， 170， 270 )和屏蔽線圏元件(72， 72^ 72" 72" 724， 725， 172， 1722， 272 )形成同心的通常圓柱形的形狀，并且該屏蔽線圏元件的收縮開口 端(88)包括凸緣(90， 902， 903a， 903b， 904， 90s, 190， 290 )，其具有限定 該收縮截面維度(d，")的內(nèi)徑。
5. 如權(quán)利要求4所述的射頻線圏，其中凸緣(9(h)包括延伸進(jìn)入 該通常圓柱形屏蔽線圍元件(700中的護(hù)環(huán)(102)。
6. 如權(quán)利要求5所述的射頻線圈，其中該護(hù)環(huán)(102)延伸進(jìn)入 通常圓柱形的有效線圉元件(70， 700中并且在其中徑向地向內(nèi)位移。
7. 如權(quán)利要求4所述的射頻線團(tuán)，其中該凸緣包括可以從該通常 圃柱形的屏蔽線團(tuán)元件(723 )分離的一個(gè)或多個(gè)可分離凸緣元件(903a, 903b)，以便為該射頻線圈提供更大的入口。
8. 如權(quán)利要求4所述的射頻線圏，其中該凸緣包括與成像對象 (16)的周邊基本相符的一個(gè)或多個(gè)凸緣元件(90" 900，該成像對象被部分地設(shè)置在該射頻線圏內(nèi)部以及部分地延伸到該射頻線圏外 部。
9. 如權(quán)利要求8所述的射頻線圏，其中該成像對象(16)是人， 其頭部(32)被放置在該射頻線圏內(nèi)部，該一個(gè)或多個(gè)凸緣元件(904， 90s)基本上與人的肩膀(34 )相符。
10. 如權(quán)利要求8所述的射頻線圏，其中與成像對象的周邊基本 相符的一個(gè)或多個(gè)凸緣元件包括與該成像對象(16)的周邊基本相符 的一個(gè)或多個(gè)一致形狀的凸緣元件(904)。
11. 如權(quán)利要求1所述的射頻線團(tuán)，其中屏蔽線團(tuán)元件(72， 72,， 722， 723， 724， 72" 172， 1722， 272 )的收縮開口端(88)的收縮截 面維度(cL。 st)小于或等于有效線圏元件(70， 70，， 170， 270 )的第 一開口端(74)。
12. 如權(quán)利要求1所述的射頻線圏，還包括 電連接到屏蔽線圏元件(72， 72,， 72" 723， 724， 725， 172, 172"272 )的一端(74， 76 )并且從其徑向向內(nèi)延伸的凸緣(90， 9(h， 90"， 90n， 904， 905， 92， 92。 922， 190， 290 )，該凸緣是軸向可調(diào)整的 以便調(diào)諧該有效線圏元件(70， 70,， 170， 270 )的共振頻率。
13. 如權(quán)利要求1所述的射頻線圏，其中有效線圏元件(17 0， 27 0 )的第一開口端包括具有電抗元件(2 00， 300 )的端環(huán)(180， 280 );和屏蔽線團(tuán)元件(172， 1 722 ， 272 )的收縮開口端包括一個(gè)或多個(gè) 凸緣部件(190， 19(h， 290 ),其用于屏蔽該有效線圏元件的端環(huán)的 電抗元件。
14. 如權(quán)利要求13所述的射頻線圏，其中該一個(gè)或多個(gè)凸緣部件 包括與電抗元件(200 )對齊的多個(gè)凸緣部件(1902， 290 )以便屏蔽 該電抗元件。
15. 如權(quán)利要求14所述的射頻線團(tuán)，其中該多個(gè)凸緣部件(1902， 290 )相對于該屏蔽線圈元件電浮動。
16. 如權(quán)利要求1所述的射頻線圉，其中端環(huán)(280 )具有不均勻 的截面維度，其中電抗元件(300 )被設(shè)置在該端環(huán)的外部區(qū)域。
17. 如權(quán)利要求1所述的射頻線圏，還包括顯著大于屏蔽線團(tuán)元件(72， 72!， 722， 723， 72^， 725， 172， 272 ) 并且包圍有效線圏元件(70， 70" 170， 270 )和屏蔽線團(tuán)元件的外部 屏蔽線團(tuán)元件(100)。
18. —種磁共振成像掃描器，包括 主磁體(20)，其生成主磁場；磁場梯度線圈(28)，其在主磁場上選擇性疊加磁場梯度；和 如權(quán)利要求1所述的射頻線圏。
19. 一種用于磁共振成像的射頻線圈，該線團(tuán)包括 用于限定成^f象體積的有效線團(tuán)元件(70， 7(h， 170， 270 )，該有效線圏元件包括具有第一截面維度(da""s)的第一開口端(74);與該有效線圏元件基本上環(huán)繞相符的屏蔽線圍元件(72， 72,， 72" 723 ， 724， 725， 172， 272 )，該屏蔽線圈元件具有收縮開口端(88)， 其被設(shè)置成與該有效線圏元件的第一開口端相鄰近；和顯著大于該屏蔽線團(tuán)元件并且包圍該有效線圈元件和屏蔽線圈元 件的外部屏蔽線圈元件(100)。
20. 如權(quán)利要求19所述的射頻線圈，其中該外部屏蔽線圏元件 (100)基本上是圓柱形，并且與相關(guān)聯(lián)的磁共振成像掃描器(10)的孔腔基本對齊。
21. 如權(quán)利要求20所述的射頻線圏，其中該相關(guān)聯(lián)的磁共振成像 掃描器在所關(guān)注區(qū)域中生成大于3特斯拉的磁場B。。
22. 如權(quán)利要求2 0所述的射頻線圍，其中該相關(guān)聯(lián)的磁共振成像 掃描器在所關(guān)注區(qū)域中生成大于或大約4. 7特斯拉的磁場B。。
23. 如權(quán)利要求19所述的射頻線圏，其中該外部屏蔽線團(tuán)元件 (100)的直徑(Ds)和長度被選擇以便基本上抑制通過該外部屏蔽線團(tuán)元件在磁共振頻率處的輻射損失。
24. —種磁共振成l象方法，包括生成射頻磁場，其具有激勵(lì)對象的關(guān)注區(qū)域的磁共振的頻率，該 射頻場處于該關(guān)注區(qū)域以及該對象的其他區(qū)域中；和屏蔽該射頻場在該對象其他區(qū)域中的部分以增強(qiáng)該關(guān)注區(qū)域中的 射頻場。
25. 如權(quán)利要求24所述的磁共振成像方法，其中該射頻場被屏蔽 線圈元件(72， 72!， 722， 723， 72,， 725， 172， 272 )屏蔽，該屏蔽線 團(tuán)元件在生成該射頻場的有效線圈元件(70， 70i， 170， 270 )的軸向 端周圍延伸，該方法還包括軸向調(diào)節(jié)在該軸向端周圍延伸的屏蔽線圉元件的至少一部分以調(diào) 節(jié)該有效線圏元件的共振頻率。
全文摘要
一種用于磁共振成像的射頻線圈包括限定成像體積的有效線圈元件(70，70₁，170，270)。該有效線圈元件包括具有第一截面維度(d_active)的第一開口端。屏蔽線圈元件(72，72₁，72₂，72₃，72₄，72₅，172，172₂，272)基本上環(huán)繞在該有效線圈元件周圍。該屏蔽線圈元件具有收縮開口端(88)，其被設(shè)置成與該有效線圈元件的第一開口端相鄰近，并且具有比該屏蔽線圈元件的截面維度(d_Shield)小的收縮截面維度(d_const)。在一些實(shí)施例中，該射頻線圈還包括顯著大于該屏蔽線圈元件(72，72₁，72₂，72₃，72₄，72₅，172，172₂，272)并且包圍該有效線圈元件和屏蔽線圈元件的外部屏蔽線圈元件(100)。
文檔編號G01R33/28GK101171526SQ200680015497
公開日2008年4月30日 申請日期2006年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月6日
發(fā)明者C·G·盧斯勒, G·D·德米斯特, K·盧德克, M·A·莫里克, Z·翟 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司