[发明专利]包括具有两个前置放大器的线圈元件的RF线圈阵列

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及用于多通道RF线圈阵列的无损耗或低损耗耦合的方法和装置。特定实施例涉及用于磁共振成像(MRI)的方法和装置。

相关申请的交叉参考

本申请请求2007年12月6日提交的序号为61/005,657的美国临时申请的权益，此处结合其全文作为参考，包括所有图示、表格或附图。

背景技术

磁共振成像(MRI)的当前趋势是采用越来越多的射频(RF)线圈。目前，标准的临床MRI系统具有可用于RF线圈采集的32通道。随着32通道临床MRI系统以及具有更多通道数的研究系统的出现，许多RF线圈产品和样机开始利用接收机的硬件基本结构来构造。在许多情况下，如果线圈元件的数量非常多并且单元线圈很小就会影响信噪比(SNR)(Boskamp，E.B等，Proc.ISMRM，2007，1048页，以及Wiggins，G.C.等，Proc.ISMRM，2005，第671页)，这一点已经非常明显。尤其明显的是在与阵列体积中心附近的体积线圈相比时候的体积阵中。引起这些SNR损耗的原因假设包括不必要的导体损耗、不可逆噪声的耦合、多通道的屏蔽效应以及线缆电流损耗(Wiggins，G.C.等，Proc.ISMRM，2005，第243页)。消除一个或所有这些影响是有利的。

不可逆噪声的耦合是多通道RF线圈阵列中SNR损耗的一个重要影响。(Reykowski，Arne等，Rigid Signal-to-Noise Analysis of Coupled MRI CoilsConnected to Noisy Preamplifiers and the Effect of Coil Decoupling onCombined SNR，Proc.ISMRM，2000.)。去耦线圈阵列的最新方法是利用与线圈元件严重功率失配的前置放大器(Roemer等)。这种方式通过减小每个线圈元件中的电流来降低互感的影响。这种减小是由于附接前置放大器而将大阻抗插入到线圈回路中而导致的，该大阻抗通常是初级阻抗。虽然由于前置放大器的噪声系数典型地小于1dB，这种方法不会严重损耗指定线圈的SNR，但是，由于以共用阻抗的方式从一个元件耦合到另一个元件的某个前置放大器的噪声，因此这确实降低了线圈元件阵列的组合SNR(信噪比)。因为线圈元件包含前置放大器，因此前置放大器的噪声对于线圈信号很低。但是，对于耦合到第一线圈元件的第二线圈元件来说，来自于第一线圈的前置放大器的噪声相对于从第一线圈耦合到第二线圈的噪声能量来说是主要的。减小电流的相同阻抗和由此产生的电感去耦成为在线圈元件中传播的噪声流的主要来源。采用与线圈功率失配的前置放大器的方法对于允许有效的多通道阵列非常管用。由于失配的增多和回路中有效电阻的增加，耦合也单调降低。但是，随着失配的增多，来自于前置放大器的耦合到阵列中其他元件的噪声相对百分比也增加。从第一线圈元件耦合到第二线圈元件的噪声与来自前置放大器的在第一线圈元件上出现的噪声非常不同。这一事实使完全消除噪声耦合的影响变得不可能。

因此，使用与线圈功率失配的前置放大器对于多通道线圈阵列显示出局限性。在新式的32元件线圈中，一个指定元件可以与20个或更多其他元件具有很小但可测量的耦合效应。由于与每个前置放大器相关联的噪声源与来自另外一个前置放大器的是不互相关联的，因此来自于前置放大器的每个耦合的噪声成分是不互相关联的。因此，SNR中的每个损耗几乎与耦合的噪声功率线性相加。结果就是对于4或8通道阵列来说足够的互阻抗，对于32或更小的线圈元件则不够。

如上所述，利用多元件系统，每个线圈元件典型地具有一个相应的前置放大器。前置放大器接收来自于线圈的信号，并且输出由接收机处理的信号。由此，输出到接收机的信号包括线圈电阻引起的噪声。这是因为电阻产生热噪声。与附近的线圈电感耦合能增加从与线圈相关联的前置放大器输出到接收机的总噪声。当耦合很强和/或许多线圈元件相耦合时，目前的降低SNR损耗的方法则失效。具有32或更多元件的阵列线圈似乎处于某一点，即，从前置放大器经由线圈元件互阻抗耦合的噪声效应变得非常重要。