用于并行發(fā)射mri的鳥籠體線圈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及磁共振（MR)成像領(lǐng)域。本發(fā)明涉及用于MR成像的鳥籠共振器以及包 括鳥籠共振器的MR設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 利用在磁場與核自旋之間的相互作用以便形成二維或者三維圖像的圖像形成MR 方法現(xiàn)今被廣泛應(yīng)用，尤其是應(yīng)用在醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域中，因為對于對軟組織的成像而言，所述 圖像形成MR方法在許多方面優(yōu)于其他成像方法，不需要電離輻射并且通常是非侵入的。
[0003] 根據(jù)一般的MR方法，要被檢查的患者的身體被布置在強、均勻的磁場中，所述磁 場的方向同時定義了坐標(biāo)系的一個軸（通常是z軸），所述測量基于所述軸。磁場根據(jù)能 夠通過應(yīng)用限定的頻率（所謂的拉莫爾頻率、共振頻率或MR頻率）的電磁交替場（RF場） 來激勵（自旋共振）的磁場強度而針對個體核自旋產(chǎn)生不同的能級。從宏觀的角度來看， 個體核自旋的分布產(chǎn)生總體磁化，能夠通過應(yīng)用合適頻率的電磁脈沖（RF脈沖）來使所述 總體磁化偏離平衡狀態(tài)，同時磁場垂直于z軸延伸，從而使得磁化執(zhí)行關(guān)于z軸的進動。磁 化的這一運動描述了圓錐的表面，所述圓錐的孔徑角被稱為翻轉(zhuǎn)角。翻轉(zhuǎn)角的幅值取決于 應(yīng)用的電磁脈沖的強度和持續(xù)時間。在所謂的90°脈沖的情況下，自旋從z軸偏轉(zhuǎn)到橫平 面（翻轉(zhuǎn)角90° )。RF脈沖經(jīng)由MR設(shè)備的RF線圈布置朝向患者的身體發(fā)射。RF線圈布 置通常圍繞患者的身體被放置于其中的檢查體積。
[0004] 在RF脈沖終止之后，磁化弛豫回初始平衡狀態(tài)，其中，z方向的磁化以第一時間常 數(shù)T1 (自旋晶格或縱軸弛豫時間）再次建立，并且垂直于z方向的方向的磁化以第二時間 常數(shù)T2 (自旋-自旋或橫向弛豫時間）弛豫。能夠借助MR設(shè)備的前述的RF線圈布置來探 測磁化的變化。在例如應(yīng)用90°脈沖之后，橫向磁化的衰減伴隨有核自旋的從具有相同相 位的有序狀態(tài)到在其中全部相位角均勻分布（失相）的狀態(tài)的轉(zhuǎn)變（由局部磁場不均勻所 誘發(fā)）。失相可以借助再聚焦脈沖（例如180°脈沖）來補償。這在接收線圈中產(chǎn)生回波 信號（自旋回波）。
[0005] 為了實現(xiàn)身體中的空間分辨，沿三個主軸延伸的線性磁場梯度疊加在均勻磁場 上，這造成自旋共振頻率的線性空間依賴性。在RF線圈布置中拾取的信號然后包括能夠與 身體中的不同位置相關(guān)聯(lián)的不同頻率分量。經(jīng)由接收線圈獲得的信號數(shù)據(jù)對應(yīng)于空間頻率 域并且被稱為k空間數(shù)據(jù)。k空間數(shù)據(jù)通常包括利用不同相位編碼采集的多條線。通過收 集多個樣本來將每條線數(shù)字化。借助于傅立葉變換將一組k空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為MR圖像。
[0006] 帶通鳥籠共振器（也被稱為鳥籠線圈）是用于MR成像中的RF線圈布置的公知的 概念。這樣的鳥籠共振器包括多個梯級，所述多個梯級被布置為平行于由所述鳥籠共振器 圍繞的檢查區(qū)域的縱軸。每個梯級包括梯級電容Cals。兩個端部環(huán)被布置在梯級的相對的 端部處，其中，每個端部環(huán)包括多個環(huán)電容Cw。每個環(huán)電容Cjf與一對相鄰的梯級互連。圖 1中示出了MR成像中通常使用的鳥籠共振器的這樣的常規(guī)設(shè)計。
[0007]帶通鳥籠線圈的多個共振模式的共振頻率由分別被放置在端部環(huán)部分和梯級的C 電容的值和線圈的各種幾何屬性（其影響線圈的電感屬性）確定。對于任何給定 的幾何結(jié)構(gòu)而言，在將的比率保持為固定的同時，能夠調(diào)諧線圈結(jié)構(gòu)以在需要的拉 莫爾頻率處實現(xiàn)期望的共振模式。這通過以耦合的方式來操縱Cjf和Cals的值來實現(xiàn)。己 發(fā)現(xiàn)，Cjf /Cg的比率確定模式的相對頻率分離，而Cjf和Cg的絕對值確定絕對頻率。通 過Cjf/Cal8J的比率，能夠按需要操縱線圈的多個共振模式。ISMRM1997第176頁的摘要 ^ThebandpassbirdcageresonantormodifiedasacoilrayforsimultaneousMR acquisition'提到，梯級電容器與環(huán)電容器的比率對于確定帶通鳥籠線圈的低通或高通特 性而言是關(guān)鍵參數(shù)。在根據(jù)ISMRM1997第176頁的摘要已知的鳥籠線圈中，相鄰的網(wǎng)格被 隔離。
[0008] 盡管在圖1中電容被示為分立的電容器，但是可以使用串聯(lián)或并聯(lián)的多個電容器 實現(xiàn)值。
[0009] 在典型的MR成像系統(tǒng)中，采用帶通鳥籠共振器，其中，使用電容值Cjf和C_設(shè)計 鳥籠共振器，所述電容值Cjf和實現(xiàn)通常所謂的兩端口鳥籠調(diào)諧，在所述兩端口鳥籠調(diào) 諧中僅單個均一共振模式被調(diào)諧到拉莫爾頻率。在這一情況下，能夠通過經(jīng)由物理定位為 90°分隔的兩個RF驅(qū)動端口來供應(yīng)RF功率，來正交地驅(qū)動線圈結(jié)構(gòu)。在正交激勵的情況 下，RF電流的幅值在每個梯級中是相等的，同時RF電流的相位從梯級到梯級以相等的增量 從0°到360°地增長。
[0010] 通常能夠期望具有生成的RF場的相對均勻一致性，用于激勵在患者的身 體的被成像的部分的整個截面上的磁共振。然而，由于MR頻率隨著主磁場（Bj^)的增加 的強度而增加，這由于導(dǎo)通損失以及在患者身體內(nèi)的波長效應(yīng)而變得更加困難。在關(guān)于激 勵均勻性檢查常規(guī)鳥籠共振器的性能中發(fā)現(xiàn)，在高頻0128MHZ)處，基于介電的駐波機制 嚴重影響B(tài)1場的均勻性。
[0011]多通道發(fā)射MR成像已經(jīng)被接納作為操縱體積RF線圈來實現(xiàn)相對均勻的B1場的 標(biāo)準方法。在多發(fā)射的基本范例中，體積RF線圈布置分裂為許多獨立共振器元件。用于生 成B1場的RF信號然后經(jīng)由連接到個體共振器元件的RF驅(qū)動端口而被供應(yīng)到RF線圈布置。 能夠個體地控制被應(yīng)用到不同RF驅(qū)動端口的RF功率以及RF相位，以優(yōu)化RF場的均勻性 (所謂的RF勻場）。
[0012] 根據(jù)US6043658已知實現(xiàn)多發(fā)射RF線圈布置的一種方式。在這一方法中，鳥籠 共振器的Cjf和Cals電容值被選擇為使得全部共振模式被調(diào)諧到單個頻率。它的效應(yīng)是鳥 籠共振器的個體網(wǎng)格表現(xiàn)得像電磁去耦的個體元件。然后能夠?qū)⒚總€網(wǎng)格看成獨立共振器 元件，利用個體可控制RF信號根據(jù)多發(fā)射方案來對所述獨立共振器元件進行供電，以實現(xiàn) 均勻
[0013] 然而，實現(xiàn)對鳥籠共振器的退化（degenerate)調(diào)諧（如根據(jù)US6043658已知） 的能力取決于線圈的尺寸和梯級數(shù)。已經(jīng)觀測到，在具有近的適配的RF屏蔽的大的膛設(shè)計 的情況下，難以，甚至不能夠在實踐中實現(xiàn)常規(guī)的退化調(diào)諧。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 根據(jù)以上容易意識到，存在對于改進的RF成像技術(shù)的需要。因此本發(fā)明的目的是 實現(xiàn)均勻B1場的在高共振頻率0128MHZ)處的功率高效的生成。根據(jù)本發(fā)明，公開了一種 用于MR成像的鳥籠共振器。所述鳥籠共振器圍繞檢查體積并且包括：
[0015]-多個梯級，其被布置為平行于所述檢查體積的縱軸，每個梯級包括梯級電容Cal 級，
[0016]-兩個端部環(huán)，其被布置在所述梯級的相對的端部，每個端部環(huán)包括多個環(huán)電容C $，其中，每個環(huán)電容Cjf與一對相鄰的