CN102401886B - 磁共振成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明名称为“磁共振成像系统”。一种磁共振成像装置(100)包括：用于容纳对象的孔(21)，围绕孔(21)布置的RF线圈(22)，以及围绕RF线圈(22)布置的RF屏蔽(23)。RF线圈(22)具有布置在孔(21)下表面侧上的部分，并且该部分与布置在孔(21)上表面侧上的RF线圈(22)的部分相比，与RF屏蔽(23)间隔更大的距离。

Description

磁共振成像系统
日本专利申请第2010-169901号的英文译文。
技术领域
本发明涉及一种具有RF线圈的磁共振成像系统。
背景技术
一种用于发送发射脉冲的RF线圈安装在磁共振成像系统之内。RF线圈的直径与其中承载对象的孔的尺寸有关。因此，RF线圈直径的值非常重要。可通过做大RF线圈的直径来使孔变大，从而有可能减少对象被承载到孔中时的压迫感。然而，如果RF线圈直径做得大了，就需要增加供给到RF线圈的电能，从而引发了电能消耗增加的问题。此外，因为RF屏蔽环绕RF线圈布置，因此如果RF线圈直径做得大了，介于RF线圈和RF屏蔽之间的间隔就变得较为狭窄。RF屏蔽起到了抵消RF线圈生成的磁场的作用，并且介于RF线圈和RF屏蔽之间的间隔越狭窄，RF屏蔽的作用就越明显。因此，这带来了介于RF线圈和RF屏蔽之间的间隔越狭窄，供给到RF线圈的电能就越大的问题，导致了电能消耗的进一步增加。
已经提出了使用椭圆RF线圈作为解决上面问题的方法(参见专利文件1)。
【现有技术文献】
【专利文件】
日本待决专利公开第平成7年(1995)-222729号。
发明内容
【本发明要解决的问题】
然而，由于专利文件1中描述的RF线圈是椭圆形的，因此在椭圆短轴方向中的线圈直径不能做大。因此，存在孔不能在椭圆短轴方向中做大，并且因此承载到孔中的对象容易感到压迫感的问题。
【用于解决问题的装置】
实现用于解决该问题的装置的本发明置于磁共振成像系统中，本发明包括：用于容纳对象的孔；围绕孔布置的RF线圈；以及围绕RF线圈布置的RF屏蔽，RF线圈构造成使得：与布置在孔上表面侧上的RF线圈的部分相比，布置在孔下表面侧上的RF线圈的部分与RF屏蔽间隔更大的距离。
【本发明的效果】
通过如上构造RF线圈，可能在保证需要的孔尺寸的同时，降低RF线圈的电能消耗。
附图说明
图1是示出根据本发明一实施例的、磁共振成像系统的透视图。
图2是解释鸟笼线圈22和RF屏蔽23之间位置关系的简图。
图3是示出RF屏蔽23已相对于鸟笼线圈22向后移位的状态的简图。
图4是示出鸟笼线圈22的简图。
图5是解释鸟笼线圈22形状和RF屏蔽23形状的简图。
图6是解释环D1的上半部Da形状和环D1的下半部Db形状的简图。
图7是用于解释由实施例中使用的鸟笼线圈22获得的效果的简图。
图8是示出用于仿真鸟笼线圈22阻抗分布的情况的曲线图。
图9是示出仿真结果的简图。
图10是示出具有另一形状的环D1的示例的简图。
具体实施方式
本发明的实施例将在下面进行描述，但本发明并不仅限于下列实施例。
图1是示出根据本发明一实施例的、磁共振成像系统的透视图。
指示为100的磁共振成像系统(下文中称为“MRI系统”，MRI：磁共振成像)具有磁场发生器2和工作台3。
磁场发生器2配备有用于容纳对象的孔21。在磁场发生器2之内，安装了用于发射RF脉冲和接收来自对象的磁共振信号的鸟笼线圈22，以及用于降低辐射到MRI系统100之外的RF功率的RF屏蔽23。
图2是解释鸟笼线圈22和RF屏蔽23之间位置关系的简图，而图3是示出RF屏蔽23已相对于鸟笼线圈22向后移位的状态的简图。
磁场发生器2具有用于支撑鸟笼线圈22的线圈支架220。线圈支架220是圆柱形的，并且在线圈支架220内装配了用于在孔21之内支撑托架31(参见图1)的托架支撑底座221。由线圈支架220环绕的空间与托架支撑底座221形成了用于容纳对象的孔21。鸟笼线圈22提供在线圈支架220的外表面220a上。RF屏蔽23围绕鸟笼线圈22布置。
图4是示出鸟笼线圈22的简图。
图4(a)是鸟笼线圈22的透视图，而图4(b)是示出当从前侧观察鸟笼线圈22时，支腿L1至L16假想的位置的简图。
鸟笼线圈22具有两个环D1、D2和用于使两个环D1和D2彼此连接的数量为n的支腿Li(i＝1到n)。在该实施例中，n设定为16。因此，鸟笼线圈22具有16个支腿L1至L16。
鸟笼线圈22具有回路电路Ci，j。每一回路电路Ci，J使用相邻的支腿Li、Lj和环D1、D2组成。例如，回路电路C1，2使用两个相邻支腿L1、L2和两个环D1、D2组成，以及C16，1使用两个支腿L16、L1和两个环D1、D2组成。在附图4(a)中，使用点划线示意性示出了回路电路C1，2的路径(route)和回路电路C16，1的路径。
接着，下面将给出有关鸟笼线圈22形状和RF屏蔽23形状的描述。
图5是解释鸟笼线圈22形状和RF屏蔽23形状的简图。
图5(a)是在z方向中观察的图2的示图，而图5(b)是在图5(a)中的线A-A上取得的截面图。为便于说明，线圈支架220和托架支撑底座221并没有在图5(b)中示出。
如图5(a)中所示，当在z方向中观察时，RF屏蔽23具有圆形形状。更特别地，RF屏蔽具有以参考轴线A为中心、r1为半径的圆形形状。
另一方面，鸟笼线圈22的环D1被构造成使得环D1的上半部Da(位于孔21的上表面21a侧上的部分)和环D1的下半部Db(位于孔21的下表面21b侧上的部分)提供非对称形状。
图6是解释环D1的上半部Da形状和环D1的下半部Db形状的简图。
图6(a)是解释环D1的上半部Da形状的简图，而图6(b)是解释环D1的下半部Db形状的简图。在图6(a)中，环D1的上半部Da以实线指示，而环D1的下半部Db以虚线指示。另一方面，在图6(b)中，环D1的上半部Da以虚线指示，而环D1的下半部Db以实线指示。
如图6(a)中所示，环D1的上半部Da具有以参考轴线A为中心、ra为半径的圆的上半部分的形状(半圆形形状)。另一方面，如图6(b)中所示，环D1的下半部Db具有长轴长度为2ra(ra的两倍)、短轴长度为rb(＜ra)的椭圆的下半部分的形状(半椭圆形形状)。因此，与上半部Da相比，环D1的下半部Db与RF屏蔽23间隔更大的距离。在该实施例中，环D1的上半部Da与RF屏蔽23间隔□ra，但环D1的下半部Db与RF屏蔽23间隔最大为Δrb(＝Δra+Δx)。因此，环D1的下半部Db具有与RF屏蔽23的、最大值为Δx的进一步的间隔。
尽管在图6中示出环D1，但是另一个环D2也具有与环D1相同的形状。
因此，如图5(b)中所示，相对于鸟笼线圈22的上半部(位于孔21的上表面21a侧上的部分)22a，鸟笼线圈22的下半部(位于孔21的下表面21b侧上的部分)22b具有与RF屏蔽23的、最大值为Δx的进一步的间隔。通过这样构造鸟笼线圈22，在使得对象容纳孔尽可能宽的同时，可获得鸟笼线圈22的电能消耗降低的效果。获得这一效果的原因将在下面参照图7进行说明。
图7是用于解释由该实施例中使用的鸟笼线圈22获得的效果的简图。
图7(a)是示出RF屏蔽23和具有圆形环DC的鸟笼线圈22的简图，而图7(b)是示出RF屏蔽23和用于本实施例的鸟笼线圈22的简图。
在图7(a)中示出的鸟笼线圈22’的情况下，线圈直径ra越大，孔21就可以越宽，因此对象在孔21之内具有的压迫感可减少。然而，存在线圈直径ra越大，线圈中心生成的磁场越小的问题。而且，由于线圈直径ra被做得较大，因此鸟笼线圈22’和RF屏蔽23之间的间隔Δra就变得更狭窄。RF屏蔽23起到了抵消由鸟笼线圈生成的磁场的作用，而间隔Δra越狭窄，作用就越显著。因此，为了阻止线圈中心处生成的磁场变小，就必须向鸟笼线圈22’供给更大的电力。结果，带来了电能损耗增加的问题。
另一方面，在图7(b)中，鸟笼线圈22的下半部22b被构造成使得：相对于鸟笼线圈22的上半部22a，鸟笼线圈22的下半部22b与RF屏蔽23具有最大值为Δx的、进一步的间隔。因此，通过Δx的量，由RF屏蔽23抵消磁场的作用可减少，并因此可能减少鸟笼线圈22的电能损耗。
由于鸟笼线圈22的下半部22b和鸟笼线圈22的上半部22a在形状上是非对称的，有时候存在磁场均匀性紊乱的情况。一旦磁场均匀性紊乱，不利影响将施加到图像质量上。因此，期望磁场尽可能均匀。可通过调整鸟笼线圈22的阻抗分布，以使得鸟笼线圈22的上半部22a的阻抗变高、同时鸟笼线圈22的下半部22b的阻抗变低，来使磁场尽可能均匀。例如，关于鸟笼线圈22的回路电路Ci，j(参见图4(b))，可通过使回路电路C1，2至C8，9在阻抗上高、而回路电路C9，10至C16，1在阻抗上低，来获得上面的阻抗分布。通过这样调整鸟笼线圈22的阻抗分布，可能增强磁场的均匀性。接着，实施仿真来验证：通过调整阻抗分布可增强磁场的均匀性。下文描述提供了关于该仿真的情况和结果。
图8是示出用于仿真鸟笼线圈22阻抗分布的情况的曲线图。
在图8的曲线图中，鸟笼线圈22的回路电路Ci，j沿横坐标轴绘制，而回路电路Ci，j的阻抗沿纵坐标轴绘制。如图8的曲线图中示出的，回路电路C1，2至C8，9在阻抗上被设定为高，而回路电路C9，10至C16，1在阻抗上被设定为低。具体地，在本次实施的仿真中，阻抗被设置成使得：位于最高位置处的回路电路C4，5和C5，6在阻抗上是最高的，而位于最低位置处的回路电路C12，13和C13，14在阻抗上是最低的。
在图7(b)中，鸟笼线圈22和RF屏蔽23之间的间隔Δra和Δrb设置成满足Δra∶Δrb＝1∶2的关系。
图9是示出仿真结果的简图。
在图9的曲线图中，在AP方向中的孔21的位置沿横坐标轴绘制，鸟笼线圈生成的磁场B1的强度沿纵坐标轴绘制。曲线图中的实曲线(solidcurve)A1指示了图7(a)中示出的传统鸟笼线圈22’生成的磁场B1的强度，而曲线图中的点划线曲线A2指示了根据具有图8中示出的阻抗分布的本实施例的鸟笼线圈22生成的磁场B1的强度。曲线A1和A2之间的对比示出获得了几乎相同的磁场强度。因此，可以看出，通过调整本实施例中使用的、像图8中的鸟笼线圈22的阻抗分布，可使磁场强度分布足够均匀。例如，可通过调整鸟笼线圈22的电容和电感，来调整鸟笼线圈22的阻抗分布。
在根据本实施例的鸟笼线圈22中，环D1的上半部Da具有半圆形形状(参见图6(a))，而环D1的下半部Db具有半椭圆形形状(参见图6(b))。然而，环D1的形状并不限于图6中示出的形状。它可以是另一个形状。下面将参考具有另一形状的环D1的示例。
图10是示出了具有另一形状的环D1的示例的简图。
环D1的上半部Da具有像图6中示出的环D1的半圆形形状。然而，与图6中示出的环D1不同的是，环D1的下半部Db’具有直线延伸部P。因此，可对鸟笼线圈22的环形状进行多种改变。
尽管在上面的实施例中示出了使用鸟笼线圈22作为RF线圈的示例，但本发明中使用的RF线圈可以是不同于鸟笼线圈的RF线圈。
参考标记说明
2磁场发生器
3工作台
21孔
22鸟笼线圈
23RF屏蔽
100MRI系统
220线圈支架
220a外表面
221托架支撑底座

Claims (8)

1.一种磁共振成像装置(100)，包括：
孔(21)，其用于容纳对象；
RF线圈(22)，其围绕所述孔(21)布置；以及
RF屏蔽(23)，其围绕所述RF线圈(22)布置，
其中，所述RF线圈(22)具有布置在所述孔(21)下表面侧上的部分，并且所述部分与布置在所述孔(21)上表面侧上的所述RF线圈(22)的部分相比，与所述RF屏蔽(23)间隔更大的距离；
其中，布置在所述孔(21)下表面侧上的所述RF线圈(22)的所述部分在阻抗上小于布置在所述孔(21)上表面侧上的所述RF线圈(22)的所述部分。
2.根据权利要求1所述的磁共振成像装置(100)，
其中，所述RF线圈(22)包括：
都围绕所述孔(21)布置的第一环(D1)和第二环(D2)；以及
使所述第一环和所述第二环彼此连接的多个支腿(L)。
3.根据权利要求2所述的磁共振成像装置(100)，其中：
所述第一环(D1)的上半部和所述第二环(D2)的上半部在形状上是半圆形的；并且，
所述第一环(D1)的下半部和所述第二环(D2)的下半部在形状上是半椭圆形的。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的磁共振成像装置(100)，其中：
所述RF线圈(22)包括多个回路电路，所述多个回路电路由所述第一环和所述第二环(D1、D2)及多个支腿(L)组成；以及
布置在所述孔(21)下表面侧上的回路电路在阻抗上小于布置在所述孔(21)上表面侧上的回路电路。
5.根据权利要求4所述的磁共振成像装置(100)，
其中，在所述多个回路电路中，位于最高位置处的回路电路具有最大的阻抗，并且位于最低位置处的回路电路具有最小的阻抗。
6.根据权利要求1至3中任何一项所述的磁共振成像装置(100)，
其中，所述RF线圈(22)是鸟笼线圈。
7.根据权利要求4所述的磁共振成像装置(100)，其中，所述RF线圈(22)是鸟笼线圈。
8.根据权利要求5所述的磁共振成像装置(100)，其中，所述RF线圈(22)是鸟笼线圈。
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