CN101896830A - 适于提供端环模式的双调谐体积线圈 - Google Patents

适于提供端环模式的双调谐体积线圈 Download PDF

Info

Publication number
CN101896830A
CN101896830A CN2008801201142A CN200880120114A CN101896830A CN 101896830 A CN101896830 A CN 101896830A CN 2008801201142 A CN2008801201142 A CN 2008801201142A CN 200880120114 A CN200880120114 A CN 200880120114A CN 101896830 A CN101896830 A CN 101896830A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic resonance
end ring
transport element
magnetic field
coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2008801201142A
Other languages
English (en)
Inventor
Z·翟
M·莫里希
G·德梅斯泰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN101896830A publication Critical patent/CN101896830A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
    • G01R33/34046—Volume type coils, e.g. bird-cage coils; Quadrature bird-cage coils; Circularly polarised coils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
    • G01R33/34046—Volume type coils, e.g. bird-cage coils; Quadrature bird-cage coils; Circularly polarised coils
    • G01R33/34076—Birdcage coils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
    • G01R33/345—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR of waveguide type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
    • G01R33/345—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR of waveguide type
    • G01R33/3453—Transverse electromagnetic [TEM] coils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/36—Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
    • G01R33/3628—Tuning/matching of the transmit/receive coil
    • G01R33/3635—Multi-frequency operation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/42—Screening
    • G01R33/422—Screening of the radio frequency field

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

一种磁共振线圈包括布置用于限定圆柱体的平行细长传导元件(32)和端环(34，35)，所述端环设置于平行细长传导元件的相对端并与平行细长传导元件横向取向。端环配置用于支持在一磁场强度下的正弦1H或其他第一核素磁共振。端环和平行细长传导元件配置用于协同地支持在同一磁场强度下的第二核素鸟笼磁共振，第二核素与1H或其他第一核素不同。

Description

适于提供端环模式的双调谐体积线圈
技术领域
本发明涉及磁共振领域。本发明在磁共振成像和光谱学中有说明性应用，并将特别参考其进行描述。但是，本发明也将适用于其他磁共振和射频应用。
背景技术
多核磁共振成像和光谱学有望用于多种应用，例如新陈代谢监测、诊断和临床监护等。在一些多核应用中，在1H磁共振频率以及在诸如13C、31P或23Na的第二核素的磁共振频率下执行磁共振激励、磁共振接收或两者都执行。
为了在1H磁共振频率和第二核素磁共振频率下都能够同时或并行运行，可以使用两个分立的经不同调谐的线圈。这样能够在两个磁共振频率下都实现真正的同时操作，但有某些缺点。两个不同的磁共振线圈占据了宝贵的内腔空间。此外，两个线圈必须要在多核磁共振会话之前在空间上彼此对准并在扫描器成像体积之内。
另一种方式是使用配置用于工作在1H磁共振频率和第二核素的磁共振频率(在这里也称为第二核素磁共振频率)两者下的单个线圈。使用针对每个共振频率的交错线圈元件(有时称为线圈横档)可以对横向电磁(TEM)体积线圈进行双调谐。使用交错横档连同射频(RF)陷波器和复合端环布置也可以对鸟笼体积线圈进行双调谐。这些方法可以更有效地利用内腔空间，并且通过使用单个线圈，不需要在多核磁共振会话之前在空间上对准两个不同线圈。不过，出现了一些缺点，例如线圈复杂性增加，两个共振频率之间可能发生电耦合。
下文提供了能够克服上述和其他问题的新的改进的设备和方法。
发明内容
根据一个方面，公开了一种磁共振线圈，包括：布置用于限定圆柱体的平行细长传导元件；以及端环，所述端环设置于所述平行细长传导元件相对端并与所述平行细长传导元件横向取向。端环配置用于支持在一磁场强度下的正弦1H磁共振。线圈配置用于支持在同一磁场强度下的第二核素磁共振，所述第二核素与1H不同。支持特定核素磁共振表明能够在所述磁场强度下在特定核素的拉莫尔频率处发射射频信号和/或接收磁共振信号。
根据另一方面，一种磁共振扫描器包括：用于产生静(B0)磁场(也称为主磁场)的主磁体；配置用于在所述静(B0)磁场上叠加选定的磁场梯度的磁场梯度线圈；以及在前面段落中所述的磁共振线圈。
根据另一方面，公开了一种磁共振线圈，包括：布置用于限定圆柱体的平行细长传导元件；端环，所述端环设置于所述平行细长传导元件的相对端并与所述平行细长传导元件横向取向；以及至少靠近所述端环设置的射频屏蔽。所述端环、所述平行细长传导元件和所述射频屏蔽配置用于协同支持在一磁场强度下所述端环上的正弦端环第一核素磁共振和在同一磁场强度下的第二核素鸟笼磁共振。
根据另一方面，一种磁共振扫描器包括：配置用于产生静(B0)磁场的主磁体；配置用于在所述静(B0)磁场上叠加选定的磁场梯度的磁场梯度线圈；以及在前面段落中所述的磁共振线圈。
根据另一方面，公开了一种磁共振线圈，包括：布置用于限定圆柱体的平行细长传导元件；端环，所述端环设置于所述平行细长传导元件相对端并与所述平行细长传导元件横向取向；以及射频陷波器，所述射频陷波器操作性地与细长传导元件相通并被调谐到在一磁场强度下的1H磁共振频率，以便抑制在所述磁场强度下所述磁共振线圈的1H鸟笼磁共振。
根据另一方面，一种磁共振扫描器包括：配置用于产生静(B0)磁场的主磁体；配置用于在所述静(B0)磁场上叠加选定的磁场梯度的磁场梯度线圈；以及在前面段落中所述的磁共振线圈。
根据另一方面，公开了一种使用线圈在公共磁场中并行激励或探测两种不同核素的磁共振的磁共振方法，所述线圈具有一对端环和多个横向细长传导元件，所述方法包括：以正弦模式操作所述端环以产生或探测在所述端环中以第一核素磁共振频率流动的电流；以及并行地以第二模式操作所述线圈以产生或探测至少在所述横向细长传导元件中以第二核素磁共振频率并行流动的电流。
一个优点在于提供了一种用于多核磁共振操作的双调谐射频线圈。
另一个优点在于更有效地使用了内腔空间。
另一个优点在于降低了用于多核磁共振操作的双调谐射频线圈的复杂性。
另一个优点在于有助于在1H和第二核素磁共振频率同时操作双调谐线圈。
在阅读并理解了下述详细说明的情况下，本领域普通技术人员将认识到本发明的进一步的优点。
附图说明
在下文中将参考附图，基于下述实施例以举例的方式详细说明这些和其他方面，其中：
图1示意性示出了用于执行多核磁共振成像或光谱分析的系统；
图2示意性示出了适用于图1中的系统中的双调谐射频线圈；
图3描绘了针对端环的正弦共振频率与端环半径的关系，该端环被建模为连续无屏蔽圆形环状导体，没有居间的电容或电感元件；
图4示意性示出了适用于图2的线圈中的适当1H射频陷波器的电气图；以及
图5示意性示出了双调谐射频线圈，该双调谐射频线圈适用于图1的系统中并且与图2的线圈相比具有不同的射频屏蔽或筛网配置。
具体实施方式
参考图1，磁共振扫描器10包括主磁体12，主磁体12在检查区域14中产生静(B0)磁场，在检查区域中设置受检者16(图1中的虚线所示)。图示的磁共振扫描器10是水平腔式扫描器，其中以横截面示出以露出选定部件用于说明。磁共振扫描器10是高场扫描器，其中，主磁体12在检查区域14中以大于3特斯拉的磁场强度产生静(B0)磁场，在一些实施例中，磁场强度大于或大约为5特斯拉。在一些实施例中，主磁体12在检查区域14中以7特斯拉的磁场强度产生静(B0)磁场。也预期更高的磁场强度。
磁共振扫描器10还包括磁场梯度线圈18，其在静(B0)磁场上叠加选定的磁场梯度以执行各种任务，例如空间限制性磁共振激励、空间编码磁共振频率和/或相位、干扰(spoiling)磁共振等。任选地，磁共振扫描器可以包括在图1中未示出的其他元件，例如腔内衬、有源线圈或无源铁磁垫片等。通过将受检者16放在可移动受检者支架20上对受检者16进行适当准备，然后连同被支撑的受检者16一起将可移动受检者支架插入图示位置中以进行磁共振采集。例如，受检者支架20可以是垫板或台，其一开始设置于与磁共振扫描器10相邻的卧榻22上，将受检者16放在支架20上然后从卧榻22滑动转移到磁共振扫描器10的内腔中。
继续参考图1，并进一步参考图2，提供磁共振线圈30以激励和接收磁共振。在多核磁共振中，对两种或更多种核素感兴趣，例如从由1H、13C、31P和23Na构成的组选择的两种或更多种核素。在一些多核磁共振应用中，对两种核素感兴趣，即1H和除1H之外的第二种核素，例如13C、31P、23Na等。
磁共振线圈30具有鸟笼构造，包括多个布置用于限定圆柱体的平行细长传导元件32(这里有时称为“横档”32)以及端环34、35，端环34、35设置于平行细长传导元件32的相对端并相对于平行细长传导元件32横向取向。大致圆柱形的射频屏蔽36环绕平行细长传导横档32并与由平行细长传导元件32限定的圆柱体大致共轴。射频屏蔽36包括环形凸缘38、39，环形凸缘被设置成在平行横档32的相对端与相应端环34、35平行并邻近。图示的磁共振线圈30是整体线圈，其尺寸可以共轴配合到图示的水平内腔扫描器10的柱形内腔中；不过，也可以将磁共振线圈的尺寸设计作为头部线圈，以配合在受检者16的头部上，或将其尺寸设计作为四肢线圈以配合在受检者16的手臂或腿部上，等等。
磁共振线圈30是双调谐射频线圈，在第一核素的第一磁共振频率支持端环共振，并且在与第一核素不同的第二核素的第二磁共振频率支持鸟笼磁共振。在下文中，假设端环共振与由主磁体12产生的静(B0)磁场的磁场强度下的1H磁共振频率对应，而假设鸟笼共振与同样磁场强度下的第二核素磁共振频率对应，其中第二核素磁共振频率与1H磁共振频率不同。不过，也可以预期，在一磁场强度下端环共振与与除1H之外的另一核素的磁共振频率对应。
鸟笼线圈30在第二核素磁共振频率下与鸟笼共振一起作为体积共振器而共振。任选地，通过适当调谐细长传导元件或横档中的元件，例如如图所示，通过分立横档电容40，或通过横档32、端环34、35中或两者中的分布电容，或通过分立的或分布式电感等来调谐鸟笼磁共振频率。使用多调谐电容或分布电容可能是有利的，以便减小调谐电容器附近的高度局域化电场。在一些实施例中，屏蔽36和环形凸缘38、39的几何或材料方面，例如但不限于材料电导、与横档32的间隔、屏蔽的网或筛网材料的厚度等也影响鸟笼磁共振频率。
简要参考图3，端环34、35(图2所示)还配置用于在1H磁共振频率下以正弦方式共振。图3描绘了针对端环的正弦共振频率与端环半径的关系，该端环被建模为连续无屏蔽圆形环状导体，没有居间的电容或电感元件。(如这里使用的，术语“正弦共振”等意在包含不论相位是什么的正弦共振，根据参考相位，例如包含可能也被称为“余弦共振”的共振)。图3的描绘图是由针对直到20cm半径的电磁模拟产生的，曲线外推到30cm半径。在这里认识到，对于高场磁共振和半径充分大的端环34、35，正弦模式在与感兴趣的特定磁共振频率匹配的有用频率范围内循环。例如，在7特斯拉的静(B0)磁场中1H磁共振频率为298MHz。如图3所示，合理半径大约为15厘米的端环34、35的正弦共振接近7特斯拉磁场强度下的1H磁共振频率，15厘米是人头部线圈的典型半径。考虑到圆柱屏蔽36和相邻屏蔽凸缘38、39的效果，在头部线圈配置中可以将正弦模式的共振频率紧密地匹配到298MHz。屏蔽36、38、39还有利地锐化了端环34、35支持的正弦共振的共振质量(Q因子)。
继续参考图2和3，能够看出，在端环34、35的半径在大约10厘米和大约20厘米之间时，正弦模式的共振频率在大约200MHz和大约500MHz之间(考虑到屏蔽36、38、39的效果并允许通过在环形导体中增加诸如电容或电容性间隙的电抗元件来任选地调谐)。这些共振频率在高磁场时跨越一些感兴趣核素的磁共振频率。图3还将计算出的曲线外推到128MHz(外推部分由虚线表示)，这对应于大约3特斯拉的静磁场。外推部分表明，无屏蔽且未调谐的直径大约60厘米(半径30厘米)到70厘米(半径35厘米)的端环支持大约在3特斯拉磁场强度下的1H质子磁共振频率处的正弦共振，其中，直径大约60厘米到70厘米是对于全身射频线圈的典型直径。
图3的描绘图图示了无屏蔽的连续环形导体。应该理解，可以通过包括调谐元件，通过屏蔽36、38、39的构造，通过端环34、35的厚度和宽度等，在很大频率范围内调节给定直径的端环34、35所支持的正弦共振频率。可以通过以下措施将端环34、35的正弦共振频率调谐到1H磁共振频率或另一感兴趣磁共振频率：通过沿着端环增加集总式或分布式电容或电感，通过改变诸如端环34、35的半径、厚度或其他截面维度的参数，通过调节屏蔽36、38、39，通过在端环34、35中增加诸如电容或电容性间隙的电抗元件，通过在端环34和凸缘38和/或端环35和凸缘39之间增加绝缘材料，或通过这些调节的各种组合。此外，在这里认识到，在高磁场下，由端环34、35中的正弦共振提供的空间均匀性很大程度上由受检者16或线圈30的其他负载的介电和传导特性决定；因此，在静B0磁场值大于或大约为3特斯拉时，正弦模式产生的B1场的较大去载不均匀性是可接受的。
返回到图2，端环34、35连接到横档32。横档32干扰正弦端环共振。为了减小或消除这种干扰，为横档32适当设置射频陷波器44、45或将射频陷波器集成到横档32中。陷波器44、45是射频滤波器，设计用于在端环34、35支持的正弦共振频率提供阻塞高阻抗，而在与由端环34、35支持的共振频率不同的第二频率处对鸟笼共振几乎没有影响。在端环共振时，陷波器44、45实际上将端环34、35与横档32隔离开。例如，如果设计的磁场强度为7特斯拉，且端环被设计用于支持在7特斯拉的1H磁共振频率(即298MHz)，那么将射频陷波器44、45适当设计为陷波滤波器以阻挡298MHz的共振频率。如图2所示，在一些实施例中，射频陷波器44、45设置于横档32的端，靠近端环34、35。
参考图4，在一些实施例中，射频陷波器44、45是并联LC储能电路(其中L表示电感，C表示电容)，在频率
Figure GPA00001155481900061
处其阻抗最大。也预期其他射频陷波器构造。在陷波器44、45调谐到1H磁共振频率时，陷波器44、45阻挡1H磁共振频率下的电流，但允许其他频率下的电流，例如以鸟笼共振模式所工作在的第二核素磁共振频率下的电流。
参考图5，经修改的线圈30’包括横档32和端环34、35。不过，在图5的经修改的线圈30’中用开放屏蔽36’替换了图2中线圈的屏蔽36、38、39，开放屏蔽36’在中央区域不包括屏蔽材料。在这种情况下，由开放的中央区域将圆柱形屏蔽36’分成两个分立部分。在鸟笼共振频率下，鸟笼线圈的行为接近无屏蔽的鸟笼，这充分改善了线圈的灵敏度。该屏蔽还包括凸缘38、39。任选地，可以由端盖38’替代一个凸缘，例如凸缘38。尽管未示出，这样用端盖替换凸缘也可以在图2的线圈30中进行。开放屏蔽36’有利地提高了针对第二核素(非1H)磁共振的线圈灵敏度，因为在第二核素磁共振频率下的辐射损失不显著。开放屏蔽36’不会对1H磁共振的线圈灵敏度造成不利影响，因为与1H磁共振耦合的正弦共振是由端环34、35支持的，端环距开放屏蔽36’的开放中央区域较远。
已经描述了一些说明性的线圈实施例30、30’，通过其他示例描述另外一些说明性实施方式。
通过可调环形电容器(未示出)或影响端环34、35的正弦共振的其他元件将端环34、35适当调谐到1H磁共振频率下的正弦共振模式。在一些实施例中，预先确定环的期望直径，可以使用与环电容器串联的个体电感器来将端环34、35调谐到1H磁共振频率下的正弦共振模式。在1H磁共振频率下，线圈横档32中的陷波器44、45具有高阻抗，这样抑制了电流流向线圈横档32。在图示的实施例中，陷波器44、45位于靠近与相应端环34、35的连接的横档32上。于是，可以正交地对两个端环34、35馈电用于对1H信号的发射和接收。在第二核素(非1H)频率下，陷波器44、45大致起到短路电路的作用，这允许在第二核素磁共振频率下的电流根据鸟笼共振模式在端环34、35和横档32之间流动。线圈30、30’就这样限定了在第二核素磁共振频率下共振的被屏蔽的带通鸟笼线圈。可以通过调节横档电容器40的值将鸟笼共振调谐到期望的第二核素磁共振频率。任选地，还可以通过调节端环34、35的直径，通过调节端环沿横档32的位置，通过包括诸如电容器或电感器的调谐端环元件等来调节鸟笼共振频率。在诸如端环调谐电容器值的参数既影响正弦共振频率又影响鸟笼共振频率的情况下，可以结合适当的电磁建模通过迭代地调节来选择参数值，以一起调谐正弦和鸟笼共振频率。
为了进一步说明这里公开的双调谐体积线圈相对于TEM多核线圈的优点，将图1的线圈30建模为头部尺寸的发射/接收(T/R)线圈，直径为30cm，横档长度为21cm。将圆柱形屏蔽直径建模为35cm，将屏蔽长度建模为23cm。在线圈模型中包括十二个横档32。将两个端环34、35建模为平坦圆环，内径为28cm，外径为31cm。将端环34、35调谐到298MHz的1H磁共振频率(对应于7特斯拉的磁场强度)，并将被屏蔽的鸟笼线圈调谐到针对同样的7特斯拉磁场强度的120.7MHz的31P频率。作为对比，将12元件的TEM线圈建模为具有与鸟笼线圈相同尺寸，并将其调谐到同样的120.7MHz的31P频率。使用20cm直径的球形体模(电导率□＝0.855S/m，相对介电常数□r＝80)对两个线圈模型的负载建模。在该模型中，线圈元件和屏蔽结构被空气分开。
将两个端环建模为在298MHz在正交的两端口驱动下工作，其中一个端口被馈入一个端环中，另一个端口具有相反电压但相位差90度，被馈入另一端环中。在120.7MHz下，在两个横档中间对鸟笼线圈进行正交的两端口驱动。将比较用TEM线圈也建模为工作于跨过电容器的端的两端口正交驱动下。在两个共振频率，298MHz和120.7MHz下都计算球形体模的三个中心切片中的|B1 +|场(射频发射场)。发射效率计算为
Figure GPA00001155481900081
其中|B1 +|ave是球形体模中心横向切片中的平均|B1 +|场，并且Pabs是体模的总吸收功率。将线圈灵敏度计算为线圈横档(或者，在仅有端环共振模式的情况下的环)中每单位电流的|B1 +|ave。
发现在1H磁共振频率下的|B1 +|场均匀性受体模材料的介电效应支配，这与T/R鸟笼或TEM体积线圈可比。发现在31P磁共振频率下的|B1 +|场均匀性相对均匀，类似于TEM线圈的均匀性。表1列出了在|B1 +|ave＝1□T时计算出的发射效率和最大局部SAR(10g体模材料平均的SAR)。在表1中还给出了模型化的双调谐体积线圈和比较用12元件TEM体积线圈在120.7MHz下的线圈灵敏度。可以看出，在120.7MHz，鸟笼线圈与TEM线圈具有大约相同的发射效率，但具有较小的局部SAR和显著更高的线圈灵敏度。此外，鸟笼线圈具有仅十二个横档的较小复杂性结构，而双调谐TEM体积线圈采用了更为复杂的二十四元件结构，其中十二个元件提供在1H磁共振频率下的共振，另外十二个交错的元件提供在31P磁共振频率下的共振。
表1
Figure GPA00001155481900091
采用正弦端环和鸟笼共振的双调谐体积线圈的另一个优点在于，如图5所示，可以通过在屏蔽中部开口来提高在鸟笼共振(即第二核素磁共振)的线圈灵敏度。图5的开放屏蔽36’与TEM线圈不可比，因为其不会支持TEM共振模式。
还提供了图5的经修改的线圈30’的建模示例。再次使用与前述相同的线圈模型，只是在图5所示的中部为圆柱形屏蔽开口，中央开口区域为10cm宽的间隙。在建模过程中不包括任选的端盖38’。表2列出了具有密封屏蔽(如图2所示)和部分开放屏蔽(如图5所示)的模型的计算结果。从表2中可以看出，线圈灵敏度从对于具有密封屏蔽的线圈的2.5□T/A增大到对于具有带10cm间隙的开放屏蔽的线圈的6.4□T/A。通过具有10cm的间隙使得线圈灵敏度增加两倍还多。在用于7特斯拉运行的双调谐线圈中不容易获得开放屏蔽线圈的高线圈灵敏度，双调谐线圈在1H和第二核素磁共振频率下都被屏蔽。尽管为1H线圈共振提供屏蔽对于在7特斯拉减少辐射损失是有利的，但为第二核素(即，非1H)线圈共振提供屏蔽则不是有利的，因为大部分非1H磁共振频率显著低于1H磁共振频率(对于同样的磁场强度而言)并因此表现出显著更低的辐射损失。通过将用于1H磁共振耦合的正弦端环共振与用于第二核素磁共振耦合的鸟笼共振进行组合实现了对图5的线圈的部分屏蔽。
表2
  在298MHz的两个端环   在120.7MHz的鸟笼
发射效率   0.5□T/W1/2   0.8□T/W1/2
|B1+|ave＝1□T时的最大局部SAR 2.8W/kg 0.6W/kg
线圈灵敏度   -   6.4□T/A
还执行建模以估计在屏蔽36’中具有10cm间隙的图5的双调谐(正弦端环/鸟笼)线圈30’的峰值电场分布。发现屏蔽36’中的间隙导致了线圈外部的电磁场泄漏，这增加了辐射损失。不过，预计这种效应不会成为问题，因为典型的磁共振扫描器包括另一身体大小的屏蔽，其可以帮助容纳功率损失。此外，在3特斯拉下128MHz的1H磁共振的辐射损失对于鸟笼型头部T/R线圈而言不成为问题。在更高的磁场强度下，可以在辐射损失(通过减小屏蔽36’的间隙来抑制)和对于第二核素磁共振的线圈灵敏度(通过增加屏蔽36’的间隙来增强)之间做出设计折衷。
在图示的实施例中，线圈具有鸟笼构造，其中，端环34、35与平行细长传导元件32操作性地耦合以支持第二核素鸟笼磁共振。这样允许选择使用封闭射频屏蔽36或开放射频屏蔽36’。还预期将平行细长传导元件与屏蔽操作性地连接，在这种实施例中屏蔽是类似于射频屏蔽36的密封屏蔽，从而使得在TEM模式中支持第二核素共振，同时端环仅支持正弦型第一核素(例如1H)磁共振。在这种实施例中，阻塞平行细长传导元件32上的1H(或其他第一核素)共振的射频陷波器抑制在1H频率下的感应耦合。
已经参考优选实施例描述了本发明。在阅读并理解了前述详细说明的同时，可以进行修改和变化。这意味着，应当将本发明解读为包括所有此类落在权利要求及其等同替代的范围内的修改和变化。在权利要求中，不应当将任何放置在括号内的附图标记解读为限制所述权利要求。“包括”一词不排除存在权利要求列举的元件或步骤之外的元件或步骤。元件前的词语“一”、“一个”不排除存在复数个这样的元件。可以利用包括若干分立元件的硬件，也可以利用适当编程的计算机实现所公开的方法。在列举了若干器件的系统权利要求中，可以在同一个计算机可读软件或同一个硬件内体现这些器件中的几个。在互不相同的从属权利要求中陈述某些措施不表示不能有利地采用这些措施的组合。

Claims (15)

1.一种磁共振线圈，包括：
平行细长传导元件(32)，其布置用于限定圆柱体；以及
端环(34、35)，所述端环设置于所述平行细长传导元件的相对端并与所述平行细长传导元件横向取向；
所述端环配置用于支持在一磁场强度下的正弦1H磁共振；以及
所述线圈还配置用于支持在同一所述磁场强度下的第二核素磁共振，所述第二核素与1H不同。
2.根据权利要求1所述的磁共振线圈，其中，所述端环(34、35)和所述平行细长传导元件(32)协同以支持所述第二核素磁共振，作为在所述磁场强度下的鸟笼第二核素磁共振。
3.根据权利要求1所述的磁共振线圈，其中，所述平行细长传导元件(32)包括射频陷波器元件(44、45)，所述射频陷波器元件配置用于充分抑制在所述磁场强度下所述平行细长传导元件上的1H磁共振。
4.根据权利要求1所述的磁共振线圈，还包括：
至少靠近所述端环(34、35)布置的一个或多个射频屏蔽部分(36、36’、38、38’、39)，所述一个或多个射频屏蔽部分与所述端环协同以将所述端环配置用于支持在所述磁场强度下的所述正弦1H磁共振。
5.根据权利要求4所述的磁共振线圈，其中，所述一个或多个射频屏蔽部分(36、36’、38、38’、39)包括：
布置在所述平行细长传导元件(32)的每个端的屏蔽凸缘部分(38、39)和屏蔽端盖部分(38’)中的至少一种，以屏蔽所述端环(34、35)中邻近的一个。
6.根据权利要求4所述的磁共振线圈，其中，所述一个或多个射频屏蔽部分(36、36’、38、38’、39)包括：
圆柱形射频屏蔽(36、36’)，所述圆柱形射频屏蔽还包括布置在所述平行细长传导元件(32)的每个端的屏蔽凸缘部分(38、39)和屏蔽端盖部分(38’)中的至少一种，以屏蔽所述端环(34，35)中邻近的一个。
7.根据权利要求6所述的磁共振线圈，其中：
所述端环(34、35)和所述平行细长传导元件(32)协同以支持所述第二核素磁共振，作为在所述磁场强度下的鸟笼第二核素磁共振；并且
所述圆柱形射频屏蔽(36’)具有中央开口区域。
8.一种磁共振扫描器，包括：
配置用于产生静(B0)磁场的主磁体(12)；
配置用于在所述静(B0)磁场上叠加选定的磁场梯度的磁场梯度线圈(18)；以及
根据权利要求1所述的磁共振线圈。
9.一种磁共振线圈，包括：
平行细长传导元件(32)，其布置用于限定圆柱体；
端环(34、35)，其设置于所述平行细长传导元件的相对端并与所述平行细长传导元件横向取向；以及
至少接近所述端环的射频屏蔽(36、36’、38、38’、39)；
所述端环、所述平行细长传导元件和所述射频屏蔽配置用于协同地支持在一磁场强度下所述端环上的正弦端环第一核素磁共振和同一所述磁场强度下的第二核素鸟笼磁共振。
10.根据权利要求9所述的磁共振线圈，其中，所述平行细长传导元件(32)包括射频陷波器(44、45)，所述射频陷波器被调谐用于阻塞在所述磁场强度下的所述第一核素磁共振频率。
11.根据权利要求9所述的磁共振线圈，其中，所述射频屏蔽(36、36’、38、38’、39)包括：
接近所述端环中的第一端环设置的凸缘(38、39)或端盖(38’)；以及
接近所述端环中的第二端环设置的凸缘或端盖。
12.根据权利要求11所述的磁共振线圈，其中，所述射频屏蔽(36、36’、38、38’、39)还包括：
圆柱形射频屏蔽(36、36’)，所述圆柱形射频屏蔽环绕所述平行细长传导元件(32)并与由所述平行细长传导元件限定的所述圆柱体共轴。
13.根据权利要求12所述的磁共振线圈，其中，所述圆柱形射频屏蔽(36’)具有开放的中央区域。
14.一种使用线圈在公共磁场中并行地激励或探测两种不同核素的磁共振的磁共振方法，其中所述线圈具有一对端环(34、35)和多个横向细长传导元件(32)，所述方法包括：
以正弦模式操作所述端环以产生或探测在所述端环中以第一核素磁共振频率流动的电流；以及
并行地以第二模式操作所述线圈以产生或探测至少在所述横向细长传导元件中以第二核素磁共振频率并行地流动的电流。
15.根据权利要求14所述的磁共振方法，其中，以所述第二模式操作所述线圈包括：
以鸟笼模式操作所述线圈以产生或探测在所述横向细长传导元件(32)和所述端环(34，35)中以所述第二核素磁共振频率并行地流动的电流。
CN2008801201142A 2007-12-13 2008-12-12 适于提供端环模式的双调谐体积线圈 Pending CN101896830A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US1333307P 2007-12-13 2007-12-13
US61/013,333 2007-12-13
PCT/IB2008/055235 WO2009074966A1 (en) 2007-12-13 2008-12-12 Dual tuned volume coils adapted to provide an end ring mode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101896830A true CN101896830A (zh) 2010-11-24

Family

ID=40467240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008801201142A Pending CN101896830A (zh) 2007-12-13 2008-12-12 适于提供端环模式的双调谐体积线圈

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20100253333A1 (zh)
EP (1) EP2223134A1 (zh)
JP (1) JP2011505956A (zh)
CN (1) CN101896830A (zh)
WO (1) WO2009074966A1 (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103576111A (zh) * 2013-11-15 2014-02-12 厦门大学 一种双调频表面线圈
CN103777160A (zh) * 2012-10-25 2014-05-07 西门子股份有限公司 磁共振成像设备的体线圈及使用其的磁共振成像设备
CN103852739A (zh) * 2014-03-12 2014-06-11 苏州众志医疗科技有限公司 一种自适应跳频磁共振射频线圈及其使用方法
CN104704352A (zh) * 2012-10-15 2015-06-10 卡斯西部储备大学 异核核磁共振指纹法
CN104755950A (zh) * 2012-10-25 2015-07-01 皇家飞利浦有限公司 在磁共振(mr)成像系统中使用的具有单独控制的环形构件和横档的射频(rf)鸟笼式线圈
CN107340485A (zh) * 2016-05-02 2017-11-10 医疗法人吉医疗财团 磁共振成像系统
CN108020798A (zh) * 2016-10-28 2018-05-11 通用电气公司 用于对一个或多个受检者进行磁共振成像的系统和方法
CN112782626A (zh) * 2019-11-06 2021-05-11 佳能医疗系统株式会社 磁共振成像装置
CN113504494A (zh) * 2021-07-23 2021-10-15 深圳先进技术研究院 支持三核素成像的四端环鸟笼射频线圈系统

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009201886A (ja) * 2008-02-29 2009-09-10 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc コイル、ｍｒｉ装置、およびｍｒｉシステム
US7936170B2 (en) * 2008-08-08 2011-05-03 General Electric Co. RF coil and apparatus to reduce acoustic noise in an MRI system
JP5685476B2 (ja) * 2011-04-11 2015-03-18 株式会社日立製作所 磁気共鳴イメージング装置
ITRM20110266A1 (it) * 2011-05-30 2012-12-01 Uni Degli Studi Dell Aquila Metodo ed apparato di risonanza magnetica con selezione sequenziale dei modi di risonanza
US20130009735A1 (en) * 2011-06-13 2013-01-10 Los Alamos National Security, Llc Permanent magnet options for magnetic detection and separation - ring magnets with a concentric shim
JP5718830B2 (ja) * 2012-01-16 2015-05-13 トヨタ自動車株式会社 車両
US9689939B2 (en) * 2012-10-10 2017-06-27 University Of Georgia Research Foundation, Inc. Split birdcage coil, devices, and methods
US9404983B2 (en) * 2013-03-12 2016-08-02 Viewray, Incorporated Radio frequency transmit coil for magnetic resonance imaging system
US11385307B2 (en) 2016-09-19 2022-07-12 The Medical College Of Wisconsin, Inc. Strongly coupled fourth-order resonance coil systems for enhanced signal detection
US10551449B2 (en) * 2017-01-11 2020-02-04 Neva Electromagnetics, LLC Whole body non-contact electrical stimulation device with variable parameters
WO2018152511A1 (en) * 2017-02-20 2018-08-23 University Of Florida Research Foundation, Inc. Augmented tune/match circuits for high performance dual nuclear transmission line resonators
DE102019105021B3 (de) * 2019-02-27 2020-07-16 Forschungszentrum Jülich GmbH Spulenanordnung, MR-System, insbesondere MRT- und/oder MRS-System, mit einer solchen Spulenanordnung sowie Verwendung einer solchen Spulenanordnung
US20230009401A1 (en) * 2019-12-04 2023-01-12 Korea University Research And Business Foundation, Sejong Campus High frequency coil apparatus for obtaining nuclear magnetic resonance signals of other nuclides within magnetic resonance imaging system, and method for operating same
CN112230172B (zh) * 2020-09-21 2023-05-26 上海联影医疗科技股份有限公司 陷波装置及磁共振系统
DE102020213938A1 (de) * 2020-11-05 2022-05-05 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Störunterdrückung für MR-Ganzkörperantennen
US12025684B2 (en) 2021-08-04 2024-07-02 Viewray Systems, Inc. RF coil assemblies
US12350523B2 (en) 2021-10-22 2025-07-08 Viewray Systems, Inc. MRI guided radiotherapy
US12478803B2 (en) 2021-10-22 2025-11-25 Viewray Systems, Inc. Systems, methods and computer software for optimized radiation therapy

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5281918A (en) * 1991-02-11 1994-01-25 Bruker Medizintechnik Gmbh Sample head for NMR tomography
EP1085337A2 (en) * 1999-09-17 2001-03-21 Marconi Medical Systems, Inc. Birdcage RF coil for magnetic resonance
WO2006120588A1 (en) * 2005-05-06 2006-11-16 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Electromagnetic shielding for high field mri coils

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4799016A (en) * 1987-07-31 1989-01-17 General Electric Company Dual frequency NMR surface coil
US5619996A (en) * 1995-03-15 1997-04-15 Medical Advances, Inc. NMR local coil providing improved lower brain imaging
US5777474A (en) * 1996-11-08 1998-07-07 Advanced Imaging Research, Inc. Radio-frequency coil and method for resonance imaging/analysis
US6211677B1 (en) * 1998-05-08 2001-04-03 Picker International, Inc. Lung coil for imaging hyper-polarized gas in an MRI scanner
JP2003500133A (ja) * 1999-05-21 2003-01-07 ザ ゼネラル ホスピタル コーポレーション 撮像システム用ｒｆコイル
US6400154B2 (en) * 2000-01-05 2002-06-04 National Research Council Of Canada Multiple tunable double ring surface coil with high B1 homogeneity
WO2003098234A2 (en) * 2002-05-17 2003-11-27 Mr Instruments, Inc. A cavity resonator for mr systems
US7123012B2 (en) * 2002-11-29 2006-10-17 Advanced Imaging Research, Inc. Multiple tuned radio frequency coil for resonance imaging and spectroscopic analysis
JP4768627B2 (ja) * 2003-11-18 2011-09-07 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 超高磁場（ｓｈｆ）ｍｒｉ用のｒｆコイル
US7659719B2 (en) * 2005-11-25 2010-02-09 Mr Instruments, Inc. Cavity resonator for magnetic resonance systems
EP2115485A1 (en) * 2007-02-26 2009-11-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Doubly resonant high field radio frequency surface coils for magnetic resonance
WO2008104894A2 (en) * 2007-02-26 2008-09-04 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Sinusoidally resonant radio frequency volume coils for high field magnetic resonance applications

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5281918A (en) * 1991-02-11 1994-01-25 Bruker Medizintechnik Gmbh Sample head for NMR tomography
EP1085337A2 (en) * 1999-09-17 2001-03-21 Marconi Medical Systems, Inc. Birdcage RF coil for magnetic resonance
WO2006120588A1 (en) * 2005-05-06 2006-11-16 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Electromagnetic shielding for high field mri coils

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.S.PESHKOVSKY: "Three-dimensional high-inductance birdcage coil for NQR applications", 《SOLID STATE NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE》 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104704352A (zh) * 2012-10-15 2015-06-10 卡斯西部储备大学 异核核磁共振指纹法
US9869739B2 (en) 2012-10-15 2018-01-16 Case Wetern Reserve University Heteronuclear nuclear magnetic resonance fingerprinting
CN103777160B (zh) * 2012-10-25 2017-03-01 西门子股份有限公司 磁共振成像设备的体线圈及使用其的磁共振成像设备
CN104755950A (zh) * 2012-10-25 2015-07-01 皇家飞利浦有限公司 在磁共振(mr)成像系统中使用的具有单独控制的环形构件和横档的射频(rf)鸟笼式线圈
US9568570B2 (en) 2012-10-25 2017-02-14 Siemens Aktiengesellschaft Body coil for magnetic resonance imaging
CN103777160A (zh) * 2012-10-25 2014-05-07 西门子股份有限公司 磁共振成像设备的体线圈及使用其的磁共振成像设备
CN104755950B (zh) * 2012-10-25 2019-03-22 皇家飞利浦有限公司 在磁共振(mr)成像系统中使用的具有单独控制的环形构件和横档的射频(rf)鸟笼式线圈
CN103576111A (zh) * 2013-11-15 2014-02-12 厦门大学 一种双调频表面线圈
CN103852739A (zh) * 2014-03-12 2014-06-11 苏州众志医疗科技有限公司 一种自适应跳频磁共振射频线圈及其使用方法
CN107340485A (zh) * 2016-05-02 2017-11-10 医疗法人吉医疗财团 磁共振成像系统
CN108020798A (zh) * 2016-10-28 2018-05-11 通用电气公司 用于对一个或多个受检者进行磁共振成像的系统和方法
CN112782626A (zh) * 2019-11-06 2021-05-11 佳能医疗系统株式会社 磁共振成像装置
CN113504494A (zh) * 2021-07-23 2021-10-15 深圳先进技术研究院 支持三核素成像的四端环鸟笼射频线圈系统

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009074966A1 (en) 2009-06-18
JP2011505956A (ja) 2011-03-03
EP2223134A1 (en) 2010-09-01
US20100253333A1 (en) 2010-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101896830A (zh) 适于提供端环模式的双调谐体积线圈
CN101622549B (zh) 用于高场磁共振应用的正弦谐振射频体积线圈
US8089281B2 (en) Doubly resonant high field radio frequency surface coils for magnetic resonance
US10649048B2 (en) Single layer magnetic resonance imaging (MRI) transmit/receive (TX/RX) radio frequency (RF) coil with integrated shimming
KR101424976B1 (ko) 위상 배열형 고주파 코일 및 이를 채용한 자기공명영상 장치
US10948557B2 (en) MRI RF coil assemblies with RF coil elements that allow wireless communication data transmission and related methods and systems
CN100554993C (zh) 用于超高场(shf)mri的rf线圈系统
US5680047A (en) Multipl-tuned radio frequency coil for simultaneous magnetic resonance imaging and spectroscopy
DE102012207722B3 (de) MR- Antenne mit Kompensation für variablen Abstand zum Schirm
CN101198882A (zh) 具有可选择视场的rf体线圈
Rietsch et al. Parallel transmit capability of various RF transmit elements and arrays at 7T MRI
CN103645452A (zh) 多通道射频线圈装置和使用该装置的磁共振成像系统
US20030071621A1 (en) Rf coil for reduced electric filed exposure for use in very high field magnetic resonance imaging
US8648597B2 (en) Antenna system and magnetic resonance imaging apparatus
JP2015533327A (ja) 磁気共鳴イメージングのためのｚセグメント化されたラジオ周波数アンテナ装置
US8680863B1 (en) Double resonance MRI coil design
US11204401B2 (en) Cylindrical-like single layer technology (SLT) magnetic resonance imaging (MRI) array coil with at least one row as a birdcage coil in transmit mode
CN104703538B (zh) 磁共振成像装置以及天线装置
US20100277168A1 (en) Multi-channel tem coils with auxiliary decoupling elements
US20080157770A1 (en) Dual-tuned tem/birdcage hybrid volume coil for human brain and spectroscopy
US20050107684A1 (en) Elevated Endring Birdcage Antenna For MRI Applications
US20080161675A1 (en) Ultra-Short Mri Body Coil
US20230078150A1 (en) Double-resonant coil, array of double-resonant coils, and use thereof
Seo et al. Investigation of the B1 field distribution and RF power deposition in a birdcage coil as functions of the number of coil legs at 4.7 T, 7.0 T, and 11.7 T
CN118033510B (zh) 磁共振鸟笼线圈和磁共振设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20101124