[发明专利]用于并行发射MRI的鸟笼体线圈

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振(MR)成像领域。本发明涉及用于MR成像的鸟笼共振器以及包括鸟笼共振器的MR设备。

背景技术

利用在磁场与核自旋之间的相互作用以便形成二维或者三维图像的图像形成MR方法现今被广泛应用，尤其是应用在医学诊断领域中，因为对于对软组织的成像而言，所述图像形成MR方法在许多方面优于其他成像方法，不需要电离辐射并且通常是非侵入的。

根据一般的MR方法，要被检查的患者的身体被布置在强、均匀的磁场中，所述磁场的方向同时定义了坐标系的一个轴(通常是z轴)，所述测量基于所述轴。磁场根据能够通过应用限定的频率(所谓的拉莫尔频率、共振频率或MR频率)的电磁交替场(RF场)来激励(自旋共振)的磁场强度而针对各个核自旋产生不同的能级。从宏观的角度来看，各个核自旋的分布产生总体磁化，能够通过应用合适频率的电磁脉冲(RF脉冲)来使所述总体磁化偏离平衡状态，同时磁场垂直于z轴延伸，从而使得磁化执行关于z轴的进动。磁化的这一运动描述了圆锥的表面，所述圆锥的孔径角被称为翻转角。翻转角的幅值取决于应用的电磁脉冲的强度和持续时间。在所谓的90°脉冲的情况下，自旋从z轴偏转到横平面(翻转角90°)。RF脉冲经由MR设备的RF线圈布置朝向患者的身体发射。RF线圈布置通常围绕患者的身体被放置于其中的检查体积。

在RF脉冲终止之后，磁化弛豫回初始平衡状态，其中，z方向上的磁化以第一时间常数T₁(自旋晶格或纵轴弛豫时间)再次建立，并且在垂直于z方向的方向上的磁化以第二时间常数T₂(自旋-自旋或横向弛豫时间)弛豫。能够借助MR设备的前述的RF线圈布置来探测磁化的变化。在例如应用90°脉冲之后，横向磁化的衰减伴随有核自旋的从具有相同相位的有序状态到在其中全部相位角均匀分布(失相)的状态的转变(由局部磁场不均匀所诱发)。失相可以借助再聚焦脉冲(例如180°脉冲)来补偿。这在接收线圈中产生回波信号(自旋回波)。

为了实现身体中的空间分辨，沿三个主轴延伸的线性磁场梯度叠加在均匀磁场上，这造成自旋共振频率的线性空间依赖性。在RF线圈布置中拾取的信号然后包括能够与身体中的不同位置相关联的不同频率分量。经由接收线圈获得的信号数据对应于空间频率域并且被称为k空间数据。k空间数据通常包括利用不同相位编码采集的多条线。通过收集多个样本来将每条线数字化。借助于傅立叶变换将一组k空间数据转换为MR图像。

带通鸟笼共振器(也被称为鸟笼线圈)是用于MR成像中的RF线圈布置的公知的概念。这样的鸟笼共振器包括多个梯级，所述多个梯级被布置为平行于由所述鸟笼共振器围绕的检查区域的纵轴。每个梯级包括梯级电容C_梯级。两个端部环被布置在梯级的相对的端部处，其中，每个端部环包括多个环电容C_环。每个环电容C_环与一对相邻的梯级互连。图1中示出了MR成像中通常使用的鸟笼共振器的这样的常规设计。

带通鸟笼线圈的多个共振模式的共振频率由分别被放置在端部环部分和梯级的C_环和C_梯级电容的值和线圈的各种几何属性(其影响线圈的电感属性)确定。对于任何给定的几何结构而言，在将C_环/C_梯级的比率保持为固定的同时，能够调谐线圈结构以在需要的拉莫尔频率处实现期望的共振模式。这通过以耦合的方式来操纵C_环和C_梯级的值来实现。己发现，C_环/C_梯级的比率确定模式的相对频率分离，而C_环和C_梯级的绝对值确定绝对频率。通过C_环/C_梯级的比率，能够按需要操纵线圈的多个共振模式。ISMRM1997第176页的摘要‘The bandpass birdcage resonantor modified as a coilray for simultaneous MR acquisition’提到，梯级电容器与环电容器的比率对于确定带通鸟笼线圈的低通或高通特性而言是关键参数。在根据ISMRM 1997第176页的摘要已知的鸟笼线圈中，相邻的网格被隔离。

尽管在图1中电容被示为分立的电容器，但是可以使用串联或并联的多个电容器实现值C_环和C_梯级。