[发明专利]用于患者肢部的匀场线圈装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用在磁共振设备内的用于患者的至少一个肢部、特别是前臂和/或手的匀场线圈装置。此外，本发明也涉及一种带有这种匀场线圈装置的用于肢部的局部线圈。

背景技术

磁共振成像和适合于磁共振成像的磁共振设备在现有技术中在很大程度上已知。在磁共振断层成像中进行成像的基础是原子核在主磁场（B0）中对齐的自旋。在现有技术中也已知所谓的局部线圈，其在应实现尽可能好的信噪比（SNR）时使用。局部线圈是紧邻例如患者上方（前方）或下方（后方）设置的天线系统。在接收到磁共振图像数据时，受激的原子核在局部线圈的各个天线或线圈元件中感生电压，所述电压以少噪声的前置放大器（LNA）预防大，且最后被转发给进一步处理磁共振图像数据的采集装置。通过使用所谓的高场设备力图实现尤其在高分辨率磁共振图像中进一步改进信噪比改进，所述高场设备的基本磁场的强度为1.5T直至12T或更高。

对于所有磁共振成像的目的，磁共振设备的基本磁场、即B0场的均匀性具有特别的意义。如果在成像体积中存在均匀性的过强偏差，则可能出现伪影或畸变。在基本磁场的确定的不均匀性的情况下，例如脂肪饱和的确定应用不再可执行。

脂肪饱和（fat saturation,fatsat）是一种成像技术，其中利用结合在脂肪或类似脂肪的材料中的质子的频移，以通过在脂肪频率下作为发射脉冲的所谓的饱和脉冲将源自脂肪组织的信号进行“屏蔽”。因为水中的质子频率和脂肪中的质子频率之间的差很小，尤其小于基本磁场的很少个ppm，所以此成像技术很强地取决于基本磁场的空间均匀性。

功能良好的脂肪饱和对于许多诊断性问题确定具有重要意义。在许多序列类型中，病理学组织显示出与脂肪类似或相同的对比特性。目前已知的用于脂肪饱和的方法例如是狄克逊（Dixon）方法和频谱脂肪饱和。

在频谱脂肪饱和以及相关的技术中利用如下事实，即如前所述，水中的质子和脂肪中的质子具有略微不同的谐振频率，其中水中的质子和脂肪中的质子的频率偏差可为大约3.1ppm。在脂肪频率上的强发射脉冲抑制脂肪的质子的信号，而不影响属于水分子的质子的成像。所有基于脂肪和水的频谱分离的技术的作用能力取决于基本场的均匀性。如果基本场具有与脂肪和水中的质子的频谱分离类似量级上的不均匀性，则脂肪和水的谐振处在相同的谐振频率上，且不再能够在频谱上分离。

在目前的磁共振设备中，可在大约30×40×50cm的体积上实现偏差小于1ppm的磁场均匀性。因此，例如在解剖结构的很靠外的区域中可能存在不均匀性的问题，例如在肩部的由于在磁共振设备的患者容纳部的位置有限而不可居中放置的区域中。

在此，由磁共振设备及其部件自身所形成的不均匀性在其可确定并且可决定的情况下基本上较不关键。较关键的是患者自身组织所导致的不均匀性，例如在1996年11月在奥克兰的“New Zealand MR Users’Meeting”的文献汇编中的作者为Greg Brown的文献“Fat Suppression Techniques”中所论述，参见http://www.users.on.net/～vision/papers/fatsup/fatweb.htm。

人体组织具有不同于1的相对磁导率。因此，特别地，空气和组织之间的不连续性以及带有不同的磁化率的不同组织类型的边界面导致相对的（局部的）基本磁场畸变。在人体内的水/空气/骨骼/脂肪的不均匀分布也导致基本磁场对于每个患者不同的畸变。

特别存在问题的是肢部的场畸变，例如膝部、肘部、臂部、腿部、足部的场畸变，特别是手-手指区域的场畸变，在手-手指区域产生在解剖结构和周围环境（即例如空气或局部线圈壳体）之间的几何上复杂的磁化率跃变。用于手关节和手的局部线圈在现有技术中已经已知。所述局部线圈通常具有容纳部，所述容纳部围绕局部线圈的线圈元件设置，例如设置在容纳部的表面上。

为解决不均匀的基本磁场的问题，已知所谓的“匀场”技术。例如使用金属匀场元件的静态匀场过程不能克服尤其由于患者而导致的基本磁场不均匀性的问题，然而也已知其中使用匀场线圈的方法，所述匀场线圈产生将在成像区域内修复基本场均匀性的修正场。对于此类匀场线圈，已知将其例如设置在磁共振设备的壳体上，因而远离身体地设置。现在如果应补偿强的局部场梯度、例如在手-手指区域内由于几何复杂的磁化率跃变而出现的强的局部场梯度，则要求具有复杂的几何形状和大的安装空间以及很低的效率的很高阶的匀场线圈，这意味着在产生相对小的修正场时就需要高的电流并且产生高的废热。