КАТУШЕЧНАЯ СБОРКА ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА С РАДИОЧАСТОТНЫМ ЭКРАНОМ, ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫМ МЕЖДУ БЛОКИРУЮЩИМ СОСТОЯНИЕМ И ПРОЗРАЧНЫМ СОСТОЯНИЕМ Российский патент 2016 года по МПК G01R33/422 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к формированию изображений методом ядерного магнитного резонанса, в частности, к катушечной сборке с переключаемым радиочастотным экраном.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Магнитное поле используется в формировании магнитно-резонансного (MR) изображения, чтобы выравнивать ядерные спины атомов в виде части процедуры получения изображений в теле пациента. Это магнитное поле указывается как поле B0. В течение MR сканирования радиочастотные (РЧ, RF) импульсы, генерируемые передатчиком или усилителем и антенной, вызывают возмущения в локальном магнитном поле и могут использоваться для управления ориентацией ядерных спинов относительно поля B0. Радиочастотные (RF) сигналы, излучаемые ядерными спинами, детектируются приемной катушкой, и эти RF сигналы используются для формирования магнитно-резонансных изображений (MRI).

В большинстве MR систем на настоящее время используется объемная катушка (например, катушка с квадратурным корпусом, QBC), чтобы передавать сигналы высокой мощности для возбуждения спинов. Для исследования всего тела нормативным является установка вплоть до 3 Тл (тесла). Для исследования головы применяются объемные передатчики на 7 Тл и выше.

В большинстве таких систем формирования магнитно- резонансного изображения (томографов) используются приемные антенные решетки для улучшенного приема сигнала и протоколы ускоренного формирования изображений. Это является справедливым для всех анатомий и всех напряженностей полей.

Недостаток современных многоканальных систем состоит в том, что может иметься связь между антеннами или антенными элементами для каждого канала.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение представляет в независимых пунктах формулы изобретения систему формирования магнитно-резонансного изображения, катушечную сборку и компьютерный программный продукт. Варианты осуществления даются в зависимых пунктах формулы изобретения.

Варианты осуществления изобретения могут решать эту или другие проблемы путем использования переключаемого радиочастотного экрана для уменьшения связи между антенными элементами, используемыми для передачи радиочастотной энергии.

Варианты осуществления изобретения могут использовать переключаемый RF-экран, чтобы экранировать и/или развязывать передающие/приемные (Tx-Rx) поверхностные катушки. Это может обеспечить несколько усовершенствований по сравнению с традиционными катушками или группами катушек, используемыми для Tx-Rx операции: В течение фазы передачи RF-экран переключается на традиционный режим RF-блокирования, таким образом препятствуя излучению элементом катушки значительной величины своей RF мощности возбуждения. Кроме того, находящийся близко экран дает возможность намного более легкой развязки соседних элементов катушки, что является полезным для параллельной передачи. Оба упомянутых вопроса являются особенно важными в применениях с полями высокой напряженности.

В течение фазы приема подходящие переключатели (например, PIN-диоды) открывают RF-экран, повышая чувствительность приема для каждого элемента. В качестве побочного результата, электрические поля, присутствующие в течение фазы передачи, успешно подавляются, приводя к ослабленной рабочей характеристике SAR (удельная скорость поглощения).

Некоторые варианты осуществления могут использовать локальный RF-экран для локальных Tx-Rx катушек таким образом, что электрические переключатели (например, PIN-диоды) обеспечивают возможность изменения поведения (характеристик) такого экрана. В течение режима передачи переключатели соединяют отдельные фрагменты RF-экрана с тем, что обеспечивается поведение RF-блокирования. Это приводит к подавленным потерям на излучение для катушки в течение передачи и уменьшает связь с соседними элементами, что является обязательным для параллельных передающих антенных решеток. Кроме того электрические поля значительно подавляются, улучшая SAR-характеристику такой катушки. Электромагнитное излучение ограничивается требуемым полем обзора (FOV).

В течение режима приема переключатели открывают RF-экран, сегментируя его на несколько малых фрагментов, которые электрически изолированы друг от друга. Чувствительность элемента катушки таким образом значительно повышается по сравнению с фазой Tx, обеспечивая возможность ускоренного формирования изображений (например, по технологии SENSE).

Варианты осуществления изобретения могут решить следующие проблемы, особенно, в применениях с высокой напряженностью поля (3 Тл, 7 Тл):

радиационных потерь катушек, становящихся главным вопросом;

излучения по отношению к частям тела вне FOV (обратный охват, SAR, дополнительные потери, локальные оперативные (горячие) точки, расположенные на руках, отделах плеч и голове),

связи между элементами катушки, представляющей всегда большой вопрос, особенно, для применений с параллельной передачей.

′Машинно-читаемый носитель данных′, как используется в документе, охватывает любой реальный носитель данных, который может хранить команды, являющиеся исполнимыми процессором вычислительного устройства. Машинно-читаемый носитель данных может именоваться машинно-читаемым долговременным носителем данных. Машинно-читаемый носитель данных может также именоваться реальным читаемым компьютером носителем. В некоторых вариантах осуществления машинно-читаемый носитель данных также может быть способным хранить данные, к которым может осуществлять доступ процессор вычислительного устройства. Примеры машинно-читаемых носителей данных включают в себя, но без ограничения указанным: носитель данных на гибком диске, перфоленте, перфокартах, накопитель на магнитном жестком диске, накопитель на твердотельном жестком диске, флэш-память, флэш-накопитель с USB-разъемом, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, ROM), оптический диск, магнито-оптический диск и файл регистров процессора. Примеры оптических дисков включают в себя компакт-диски (CD) и цифровые многофункциональные диски (DVD), например, ПЗУ на компакт-диске (CD-ROM), компакт-диск многократной записи (CD-RW), компакт-диск однократной записи (CD-R), ПЗУ на цифровом многофункциональном диске (DVD-ROM), DVD диски многократной записи (DVD-RW) или однократной записи (DVD-R). Термин машинно-читаемый носитель также относится к различным типам носителей записи, допускающим доступ к ним компьютерных устройств через сеть или линию связи. Например, данные могут быть получены через модем, по сети Интернет или по локальной сети. Ссылки на машинно-читаемый носитель данных следует интерпретировать как возможно являющиеся множеством машинно-читаемых носителей. Различные исполнимые компоненты программы или программ могут храниться в различных местоположениях. Машинно-читаемый носитель данных, например, может быть множественным машинно-читаемым носителем данных внутри одной и той же компьютерной системы. Машинно-читаемый носитель данных также может быть машинно-читаемым носителем данных, распределенным по множеству компьютерных систем или вычислительных устройств.

′Память компьютера′ или ′память′ является примером машинно-читаемого носителя данных. Память компьютера является любой памятью, которая непосредственно доступна процессору. Примеры памяти компьютера включают, но без ограничения: оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM), регистры и файлы регистров. Ссылки на ′память компьютера′ или ′память′ следует интерпретировать возможно являющимися множеством запоминающих устройств. Память может, например, быть множеством запоминающих устройств в рамках той же компьютерной системы. Память может также быть множеством запоминающих устройств, распределенных по множеству компьютерных систем или вычислительных устройств.

′Хранилище данных компьютера′ или ′хранилище данных′ является примером машинно-читаемого носителя данных. Хранилище данных компьютера является любым энергонезависимым машинно-читаемым носителем данных. Примеры хранилища данных компьютера включают в себя, но без ограничения указанным: накопитель на жестком диске, флэш-накопитель с USB-разъемом, дисковод для гибких дисков, микропроцессорную карточку, DVD, CD-ROM и твердотельный накопитель. В некоторых вариантах осуществления, хранилище данных компьютера может также быть машинной памятью или наоборот. Ссылки на ′хранилище данных компьютера′ или ′хранилище данных′ следует интерпретировать возможно являющимися множественными носителями или устройствами. Хранилище данных может, например, быть множеством запоминающих устройств в рамках той же компьютерной системы или вычислительного устройства. Хранилище данных может также быть множеством хранилищ, распределенных среди множества компьютерных систем или вычислительных устройств.

′Процессор′, как используется в документе, охватывает электронный компонент, способный исполнять программу или машинно-исполняемую инструкцию. Ссылки на вычислительное устройство, содержащее “процессор”, следует интерпретировать возможно содержащим более одного процессора или ядра обработки. Процессор может, например, быть многоядерным процессором. Процессор может также относиться к набору процессоров в рамках одной компьютерной системы или распределенным среди множества компьютерных систем. Термин вычислительное устройство следует также интерпретировать возможно ссылающимся на набор или сеть вычислительных устройств, причем каждое содержит процессор или процессоры. Команды многих программ выполняются множеством процессоров, которые могут находиться внутри того же вычислительного устройства, или которые даже могут быть распределенными по многим вычислительным устройствам.

′Пользовательский интерфейс′, как используется в документе, является интерфейсом, который дает возможность пользователю или оператору взаимодействовать с компьютером или компьютерной системой. ′Пользовательский интерфейс′ может также именоваться ′человеко-машинный интерфейс′. Пользовательский интерфейс может предоставлять информацию или данные оператору и/или принимать информацию или данные от оператора. Пользовательский интерфейс может давать возможность приема компьютером ввода от оператора и может обеспечивать вывод пользователю из компьютера. Другими словами, пользовательский интерфейс может позволять оператору управлять или оперировать компьютером, и интерфейс может позволять компьютеру указывать эффекты соответствующего операторского управления или оперирования. Отображение данных или информации на устройстве отображения или графическом интерфейсе пользователя является примером предоставления информации оператору. Прием данных через клавиатуру, мышь, шаровой манипулятор, сенсорную панель, манипулятор-указку, графический планшет, джойстик, игровую панель, веб-камеру, гарнитуру, манипулятор рычажного типа, рулевое колесо, педали, проводную перчатку, танцевальный коврик, пульт дистанционного управления, один или несколько переключателей, одну или несколько кнопок и акселерометр являются примерами компонентов пользовательского интерфейса, которые дают возможность приема информации или данных от оператора.

′Аппаратный интерфейс′, как используется в документе, охватывает интерфейс, который дает возможность процессору компьютерной системы взаимодействовать и/или управлять внешним вычислительным устройством и/или аппаратурой. Аппаратный интерфейс может давать возможность процессору посылать управляющие сигналы или команды на внешнее вычислительное устройство и/или аппаратуру. Аппаратный интерфейс может также давать возможность процессору обмениваться данными с внешним вычислительным устройством и/или аппаратурой. Примеры аппаратного интерфейса включают в себя, но без ограничения указанным: универсальную последовательную шину, порт по стандарту Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (ИИЭР, IEEE) IEEE 1394, параллельный порт, порт стандарта IEEE 1284, последовательный порт, порт стандартного интерфейса RS-232 последовательной передачи данных, порт стандарта IEEE 488, соединение Bluetooth, соединение беспроводной локальной сети, соединение по протоколу управления передачей/протоколу IP (TCP/IP), соединение по протоколу Ethernet, интерфейс управляющего напряжения, цифровой интерфейс музыкальных инструментов (MIDI), интерфейс аналогового ввода и интерфейс цифрового ввода.

Данные магнитного резонанса (MR) определяются в документе как записываемые измерения радиочастотных сигналов, излучаемых спинами атомов, посредством антенны ядерно-магнитно-резонансного устройства в течение сканирования для формирования магнитно-резонансного изображения. Отображение сформированного магнитно-резонансного изображения (MRI) определяется в документе как реконструированная двумерная или трехмерная визуализация анатомических данных, содержащихся в данных сформированного магнитно-резонансного изображения. Эта визуализация может выполняться с использованием компьютера.

В одном аспекте, изобретение обеспечивает систему формирования магнитно-резонансного изображения для получения данных магнитного резонанса от объекта. Система формирования магнитно-резонансного изображения содержит магнит для обеспечения зоны формирования изображения. Система формирования магнитно-резонансного изображения дополнительно содержит катушечную сборку, сконфигурированную для излучения радиочастотной энергии в зону обработки изображений и/или приема радиочастотной энергии из зоны обработки изображений в течение получения данных формирования магнитно-резонансного изображения. Первая поверхность катушечной сборки сконфигурирована направленной к зоне формирования изображения. Первая поверхность может, например, быть внешней поверхностью катушечной сборки, которая находится в контакте с объектом. Катушечная сборка дополнительно содержит по меньшей мере один катушечный элемент. Катушечным элементом является радиочастотная катушка или антенный элемент, который сконфигурирован для излучения радиочастотной энергии и/или приема радиочастотной энергии. В некоторых вариантах осуществления имеются множественные катушечные элементы. Если имеются множественные катушечные элементы, каждый из катушечных элементов может быть сконфигурирован для излучения и/или приема радиочастотной энергии или может быть комбинацией некоторых катушечных элементов, сконфигурированных для излучения радиочастотной энергии, и других катушечных элементов, которые сконфигурированы для приема радиочастотной энергии.

Катушечная сборка дополнительно содержит радиочастотный экран, переключаемый между блокирующим состоянием и прозрачным состоянием. По меньшей мере один катушечный элемент находится между первой поверхностью и переключаемым радиочастотным экраном. Переключаемый радиочастотный экран содержит по меньшей мере два проводящих элемента. Проводящие элементы, например, могут быть поверхностями из проводящего материала. Они могут, например, быть тонкими пленками или слоями проводящей фольги или могут быть участками проводящего экрана. Радиочастотный экран содержит по меньшей мере один радиочастотный переключатель, сконфигурированный для электрического соединения по меньшей мере двух проводящих элементов, когда радиочастотный экран находится в блокирующем состоянии. По меньшей мере один радиочастотный переключатель дополнительно сконфигурирован для электрического разъединения по меньшей мере двух проводящих элементов, когда радиочастотный экран находится в прозрачном состоянии.

Если радиочастотный экран находится в прозрачном состоянии, затухание радиочастотной энергии меньше, чем в блокирующем состоянии. По существу, проводящие элементы в прозрачном состоянии оставляют в «плавающем» или несвязанном состоянии. Они являются достаточно малыми, так что они не ослабляют значительно радиочастотную энергию. Однако, когда переключатели соединены, то проводящие элементы функционируют или действуют как более большой проводящий элемент. Это более эффективно блокирует радиочастотную энергию, обуславливая более большое затухание радиочастотной энергии, чем при нахождении в прозрачном состоянии. В некоторых вариантах осуществления, когда радиочастотный экран находится в прозрачном состоянии, все еще имеется некоторое затухание радиочастотной энергии.

Этот вариант осуществления может быть полезным для нескольких различных случаев. Радиочастотный экран может использоваться, чтобы защищать чувствительные ткани в стороне от зоны формирования изображения или электронику. Когда радиочастотный экран находится в блокирующем состоянии, ткань и/или электроника являются защищенными. Если имеются множественные катушечные элементы, может быть полезным использовать радиочастотный экран, поскольку это может приводить к большей развязке различных катушечных элементов.

В другом варианте осуществления, катушечная сборка сконфигурирован для излучения радиочастотной энергии в зону формирования изображения и для приема радиочастотной энергии из зоны формирования изображения в течение получения формируемого магнитно-резонансного изображения. В некоторых вариантах осуществления одинаковые катушечные элементы используются и для передачи, и для приема, а в других имеются отдельные катушечные элементы для передачи и для приема. Система формирования магнитно-резонансного изображения дополнительно содержит процессор для управления работой системы формирования магнитно-резонансного изображения. Система формирования магнитно-резонансного изображения дополнительно содержит запоминающее устройство для сохранения машинно-исполняемых инструкций для исполнения процессором. Исполнение инструкций побуждает процессор получать данные магнитного резонанса путем управления системой формирования магнитно-резонансного изображения. Исполнение инструкций дополнительно побуждает процессор переключать радиочастотный экран в блокирующее состояние при излучении радиочастотной энергии катушечной сборкой. Исполнение инструкций дополнительно побуждает процессор переключать радиочастотный экран в прозрачное состояние в течение приема радиочастотной передачи катушечной сборкой. Этот вариант осуществления может быть полезным, поскольку при излучении катушечной сборкой радиочастотной энергии RF экран содержит область, в которую осуществляет излучение катушечная сборка. Переключение катушечной сборки в прозрачное состояние может сделать катушечную сборку более чувствительной к радиочастотным передачам.

В другом варианте осуществления, катушечная сборка сконфигурирована с возможностью излучения радиочастотной энергии в зону формирования изображения в течение получения (данных) формируемого магнитно-резонансного изображения. Система формирования магнитно-резонансного изображения дополнительно содержит по меньшей мере одну приемную катушку, сконфигурированную для приема радиочастотных сигналов от спинов атомов в зоне формирования изображения в течение получения данных магнитного резонанса. В некоторых вариантах осуществления, приемная катушка является отдельной от катушечной сборки. Например, приемная катушка может быть корпусной катушкой, смонтированной на внутренней части туннеля магнита для магнитного резонанса, и катушечная сборка может, например, являться поверхностной катушкой, которая приводится в контакт с объектом. Система формирования магнитно-резонансного изображения дополнительно содержит процессор для управления работой системы формирования магнитно-резонансного изображения. Система формирования магнитно-резонансного изображения дополнительно содержит запоминающее устройство, чтобы сохранять машинно-исполняемые команды для исполнения процессором. Исполнение команд побуждает процессор получать данные магнитного резонанса путем управления системой формирования магнитно-резонансного изображения. Исполнение команд дополнительно побуждает процессор переключать радиочастотный экран в блокирующее состояние при излучении радиочастотной энергии катушечной сборкой. Исполнение команд кроме того побуждает процессор переключать радиочастотный экран в прозрачное состояние в течение получения энергии радиочастотной катушки приемной катушкой. Это вариант осуществления может быть полезным, поскольку радиочастотный экран может вмешиваться в прием радиочастотной энергии приемной катушкой. Путем ее переключения в прозрачное состояние передача радиочастотной энергии через радиочастотный экран увеличивается.

В другом варианте осуществления, запоминающее устройство системы формирования магнитно-резонансного изображения содержит импульсную последовательность. Импульсная последовательность, как используется в документе, содержит ряд команд, которые выполняются в определенной последовательности во времени, чтобы управлять системой формирования магнитно-резонансного изображения для получения данных магнитного резонанса. Импульсная последовательность может детализировать, когда радиочастотный экран переключается в прозрачное состояние, и когда он переключается в блокирующее состояние.

В следующем варианте осуществления, по меньшей мере один катушечный элемент содержит управляемый элемент согласующей схемы для согласования полного сопротивления по меньшей мере одного катушечного элемента. Управляемый элемент согласующей схемы может быть согласующей схемой или частью согласующей схемы, чтобы согласовывать полное сопротивление катушечного элемента. Согласующая схема может переключаться между двумя различными полными сопротивлениями, или может быть плавно регулируемой. Исполнение команд дополнительно побуждает процессор настроить управляемую согласующую схему, чтобы компенсировать эффект изменения полного сопротивления по меньшей мере одного катушечного элемента из-за переключения радиочастотного экрана между блокирующим состоянием и прозрачным состоянием.

В очередном варианте осуществления, память дополнительно содержит импульсную последовательность кодирования чувствительности. Данные магнитного резонанса получают путем исполнения импульсной последовательности закодированной чувствительности. Это вариант осуществления может быть полезным, поскольку радиочастотный экран может уменьшить связь между множественными элементами в катушечной сборке. Импульсные последовательности кодирования чувствительности функционируют путем определения чувствительности отдельных катушечных элементов для многоэлементной катушки. Путем уменьшения связи между отдельными элементами катушки данные магнитного резонанса, полученные с помощью импульсной последовательности закодированной чувствительности, могут быть более точными.

В очередном варианте осуществления, катушечная сборка дополнительно содержит по меньшей мере одну приемную катушку, сконфигурированную для приема радиочастотных передач от спинов атомов в зоне формирования изображения в течение получения данных магнитного резонанса. Радиочастотный экран расположен по меньшей мере между одним катушечным элементом и по меньшей мере одной приемной катушкой.

В очередном варианте осуществления, вторая поверхность катушечной сборки сконфигурирована для вмещения участка объекта исследования. Вторая поверхность направлена от зоны формирования изображения. Радиочастотный экран находится между второй поверхностью и по меньшей мере одним катушечным элементом. Катушечная сборка имеет по меньшей мере две внешних поверхности. Одна поверхность направлена к зоне формирования изображения, и одна направлена от нее. Участки объекта в контакте или в направлении второй поверхности будут экранироваться от радиочастотной энергии, генерируемой катушечной сборкой. Это может помочь снизить радиочастотный нагрев в участках объекта, которые экранируются радиочастотным экраном.

В очередном варианте осуществления, радиочастотный переключатель содержит по меньшей мере один конденсатор, сконфигурированный для настройки радиочастотного экрана на частоту блокирования, когда радиочастотный экран находится в блокирующем состоянии. Это, например, может осуществляться соединением конденсатора между проводящим элементом и заземленным экраном или даже между двумя различными проводящими элементами. Это вариант осуществления может быть полезным, поскольку радиочастотный экран может быть спроектирован с возможностью поглощения конкретной частоты или полосы частот очень эффективно. Это может приводить к лучшему функционированию радиочастотного экрана.

В очередном варианте осуществления, радиочастотный переключатель содержит PIN диод.

В очередном варианте осуществления, радиочастотный переключатель содержит микроэлектромеханический переключатель или переключатель по технологии микроэлектромеханических систем (MEMS).

В очередном варианте осуществления, радиочастотный переключатель содержит механическое реле.

В очередном варианте осуществления, катушечная сборка дополнительно сконфигурирована с тем, что, по меньшей мере один катушечный элемент переключается на первую резонансную частоту, когда радиочастотный экран переключается в блокирующее состояние. Катушечная сборка дополнительно сконфигурирована с тем, что, по меньшей мере один катушечный элемент переключается на вторую резонансную частоту, когда радиочастотный экран переключается в прозрачное состояние. Будет формироваться емкостная связь между катушечными элементами и проводящими элементами. Величина емкости, конечно, будет изменяться между блокирующим состоянием и прозрачным состоянием. В результате, каждый из катушечных элементов может быть настроен на две конкретные частоты, которые соответствуют состояниям переключения. Это является особенно справедливым, если конденсатор встроен в переключатель и используется для настройки проводящих элементов и/или катушечного элемента.

В очередном варианте осуществления, катушечная сборка содержит множественные катушечные элементы. Радиочастотный экран содержит множественные экранные элементы, причем каждый включает в себя по меньшей мере два проводящих элемента. Каждый из множественных экранных элементов сконфигурирован с возможностью независимого переключения между блокирующим состоянием и прозрачным состоянием. Этот вариант осуществления является особенно полезным, поскольку катушечные элементы могут использоваться независимо, и степенью связи между различными катушечными элементами можно управлять путем переключения между блокирующим и прозрачным состоянием для части радиочастотного экрана, смежной с каждым из проводящих элементов.

В очередном варианте осуществления, по меньшей мере один катушечный элемент является петлевой катушкой.

В очередном варианте осуществления, по меньшей мере один катушечный элемент является катушкой типа «бабочка».

В очередном варианте осуществления, по меньшей мере один катушечный элемент является полосковой катушкой.

В очередном варианте осуществления, по меньшей мере один катушечный элемент является передающей катушкой TEM.

В очередном варианте осуществления, по меньшей мере один катушечный элемент является объемной катушкой TEM.

В очередном варианте осуществления, по меньшей мере один катушечный элемент является катушкой TEM.

В очередном варианте осуществления, по меньшей мере один катушечный элемент является катушкой типа «птичья клетка». По меньшей мере один катушечный элемент может также быть объемной катушкой «птичья клетка».

В очередном варианте осуществления, катушечная сборка дополнительно содержит электронный компонент. Радиочастотный экран находится между по меньшей мере одним катушечным элементом и электронным компонентом. Радиочастотный экран сконфигурирован для экранирования электронного компонента по меньшей мере от одного катушечного элемента, когда радиочастотный экран находится в блокирующем состоянии. Это вариант осуществления может быть полезным, поскольку он может защитить чувствительную электронику от радиочастотной энергии, излучаемой по меньшей мере одним катушечным элементом. Электронный компонент может быть детектором для позитрон-эмиссионной томографии, схемой настройки и согласования, схемой согласования полного сопротивления, предварительным усилителем, аналого-цифровым преобразователем и/или усилителем мощности.

В другом аспекте, изобретение обеспечивает катушечную сборку для излучения радиочастотной энергии и/или приема радиочастотной энергии в течение получения данных формирования магнитно-резонансного изображения. Катушечная сборка имеет первую поверхность, сконфигурированную направляемой к зоне формирования изображения системы формирования магнитно-резонансного изображения. Катушечная сборка дополнительно содержит по меньшей мере один катушечный элемент. Катушечная сборка дополнительно содержит радиочастотный экран, переключаемый между блокирующим состоянием и прозрачным состоянием. По меньшей мере один катушечный элемент находится между первой поверхностью и переключаемым радиочастотным экраном. Переключаемый радиочастотный экран содержит по меньшей мере два проводящих элемента. Радиочастотный экран содержит радиочастотный переключатель, сконфигурированный для электрического соединения по меньшей мере двух проводящих элементов, когда радиочастотный экран находится в блокирующем состоянии. Радиочастотный переключатель дополнительно сконфигурирован для электрического разъединения по меньшей мере двух проводящих элементов, когда радиочастотный экран находится в прозрачном состоянии. Преимущества этого варианта осуществления были обсуждены ранее.

В другом аспекте, изобретение обеспечивает компьютерный программный продукт, содержащий машинно-исполняемый код для исполнения процессором, управляющим системой формирования магнитно-резонансного изображения. Система формирования магнитно-резонансного изображения содержит магнит для обеспечения зоны формирования изображения. Система формирования магнитно-резонансного изображения дополнительно содержит катушечную сборку, согласно варианту осуществления изобретения. Катушечная сборка сконфигурирована для излучения радиочастотной энергии и для приема радиочастотной энергии. Исполнение команд побуждает процессор получать данные магнитного резонанса путем управления системой формирования магнитно-резонансного изображения. Исполнение команд дополнительно побуждает процессор переключать радиочастотный экран в блокирующее состояние при излучении радиочастотной энергии катушечной сборкой. Исполнение команд дополнительно побуждает процессор переключать радиочастотный экран в прозрачное состояние в течение приема радиочастотной передачи катушечной сборкой. Преимущества этого варианта осуществления были обсуждены ранее.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В последующем предпочтительные варианты осуществления изобретения будут описаны лишь в качестве примера и со ссылкой на чертежи, на которых:

Фиг. 1 - блок-схема, которая иллюстрирует способ, согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг. 2 - блок-схема, которая иллюстрирует способ, по дополнительному варианту осуществления изобретения;

Фиг. 3 - иллюстрация системы формирования магнитно-резонансного изображения, согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг. 4 - иллюстрация системы формирования магнитно-резонансного изображения по дополнительному варианту осуществления изобретения;

Фиг. 5 - иллюстрация примера катушечной сборки, согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг. 6 - показ дополнительного варианта осуществления катушечной сборки, согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг. 7 - иллюстрация, каким образом радиочастотный экран может использоваться для защиты участка объекта от радиочастотной энергии, генерируемой катушечными элементами;

Фиг. 8A, 8B, и 8C - иллюстрация геометрии радиочастотного экрана, используемого для имитационного моделирования;

Фиг. 9 - показ результатов моделирования, использующего геометрию, проиллюстрированную на фигурах Фиг. 8a, 8b и 8c;

Фиг. 10 - показ результатов моделирования, использующего геометрию, проиллюстрированную на фигурах Фиг. 8a, 8b и 8c;

Фиг. 11 - показ результатов моделирования, использующего модификацию геометрии, проиллюстрированной на фигурах Фиг. 8a, 8b и 8c;

Фиг. 12 - показ результатов моделирования, использующего модификацию геометрии, проиллюстрированной на фигурах Фиг. 8a, 8b и 8c;

Фиг. 13 - иллюстрация альтернативной геометрии радиочастотного экрана, используемого для моделирования;

Фиг. 14 - показ результатов моделирования, использующего геометрию иллюстрированы на Фиг. 13;

Фиг. 15 - показ результатов моделирования, использующего геометрию, проиллюстрированную на Фиг. 13;

Фиг. 16 - иллюстрация того, каким образом вариант осуществления изобретения может использоваться для защиты участка объекта;

Фиг. 17 - показ возможной геометрии радиочастотного экрана, согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг. 18 - показ возможной геометрии радиочастотного экрана по дополнительному варианту осуществления изобретения;

Фиг. 19 - показ возможной геометрии радиочастотного экрана по дополнительному варианту осуществления изобретения;

Фиг. 20 - показ возможной геометрии радиочастотного экрана по дополнительному варианту осуществления изобретения;

Фиг. 21 - иллюстрация того, каким образом радиочастотный экран может создаваться с использованием структурированной печатной платы.

Фиг. 22 - показ альтернативного варианта осуществления радиочастотного экрана 2200, согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг. 23 - иллюстрация катушечной сборки, согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг. 24 - иллюстрация катушечной сборки по дополнительному варианту осуществления изобретения;

Фиг. 25 - иллюстрация катушечной сборки по дополнительному варианту осуществления изобретения;

Фиг. 26 - иллюстрация катушечной сборки по дополнительному варианту осуществления изобретения; и

Фиг. 27 - иллюстрация примера внутренних компонентов катушечной сборки, согласно варианту осуществления изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Одинаково пронумерованные элементы на этих фигурах являются либо эквивалентными элементами, либо выполняют такую же функцию. Элементы, которые были обсуждены ранее, не будут обязательно обсуждаться на последующих фигурах, если функция является эквивалентной.

На Фиг. 1 показана блок-схема, которая иллюстрирует способ, согласно варианту осуществления изобретения. На этапе 100 получают данные магнитного резонанса. На этапе 102 радиочастотный экран переключается в блокирующее состояние, при излучении радиочастотной энергии катушечной сборкой. На этапе 104 радиочастотный экран переключается в прозрачное состояние при получении радиочастотной энергии катушечной сборкой. Следует отметить, что этапы 102 и 104 могут каждый выполняться многократно в течение получения 100 данных магнитного резонанса.

На Фиг. 2 показана блок-схема, которая иллюстрирует дополнительный вариант осуществления способа, согласно изобретению. На этапе 200 получают данные магнитного резонанса. На этапе 202 радиочастотный экран переключается в блокирующее состояние при излучении радиочастотной энергии катушечной сборкой. На этапе 204 радиочастотный экран переключается в прозрачное состояние при приеме радиочастотной энергии приемной катушкой. Следует отметить, что этапы 202 и 204 могут повторяться многократно в течение получения 200 данных магнитного резонанса.

На Фиг. 3 иллюстрируется пример системы 300 формирования магнитно-резонансного изображения, согласно варианту осуществления изобретения. Система 300 формирования магнитно-резонансного изображения содержит магнит 304. Магнит 304 является сверхпроводящим магнитом 304 цилиндрического типа с туннелем 306 через него. Магнит 304 выполнен с криостатом с охлаждением жидким гелием со сверхпроводящими катушками. Также возможно использовать постоянные или резистивные магниты. Использование других типов магнитов также возможно например, также является возможным использовать и расщепленный цилиндрический магнит и так называемый открытый магнит. Расщепленный цилиндрический магнит подобен традиционному цилиндрическому магниту, за исключением того, что криостат был разделен на две секции, чтобы обеспечить возможность доступа к изо-плоскости магнита, такие магниты, могут, например, использоваться вместе с лучевой терапией заряженными частицами. У открытого магнита имеются две магнитные секции, одна выше другой с пространством посередине, которое является достаточно большим, чтобы принять объект: расположение этих двух областей секций подобно таковому у катушки Helmholtz. Открытые магниты являются популярными, поскольку объект менее ограничен. В криостате цилиндрического магнита имеется набор сверхпроводимых катушек. Внутри туннеля 306 цилиндрического магнита 304 имеется зона 308 формирования изображения, где магнитное поле является сильным и достаточно однородным, чтобы выполнять формирование магнитно-резонансного изображения.

Внутри туннеля 306 магнита также имеется набор градиентных катушек 310 магнитного поля, который используется для получения данных магнитного резонанса, чтобы пространственно кодировать магнитные спины в зоне 308 формирования изображения внутри магнита 304. Градиентные катушки 310 магнитного поля подключены к источнику 312 питания градиентных катушек магнитного поля. Градиентные катушки 310 магнитного поля предполагаются типовыми. Обычно градиентные катушки 310 магнитного поля содержат три отдельных набора катушек для пространственного кодирования в трех ортогональных пространственных направлениях. Источник питания (для создания) градиента магнитного поля подает ток на градиентные катушки магнитного поля. Ток, подаваемый на градиентные катушки 310 магнитного поля, является управляемым в виде функции времени и может быть линейно изменяющимся или импульсным.

Объект 318 располагается на опоре (столе) 320 объекта внутри туннеля 306 магнита 304. Объект 318 находится частично внутри зоны 308 формирования изображения. В этом варианте осуществления, катушечная сборка 314 показана находящейся в зоне 308 формирования изображения. В других вариантах осуществления, катушечная сборка может находиться вне зоны 308 изображения, обращенной к зоне формирования изображения.

Имеется первая поверхность 315 катушечной сборки 314, которая направлена к зоне 308 формирования изображения. Катушечная сборка 314 содержит один или несколько катушечных элементов 317 и два проводящих элемента 322, которые соединяются с радиочастотным переключателем 324. Комплекс из проводящих элементов 322 и радиочастотного переключателя 324 образует радиочастотный экран. Катушечные элементы 317 подключены к приемопередатчику 316. Имеется контроллер радиочастотного экрана 325, который сконфигурирован для переключения одного или нескольких радиочастотных переключателей 324. Катушечный элемент 317 может представлять множество катушечных элементов, каждый из которых может независимо возбуждаться приемопередатчиком 316. Подобным образом, два проводящих элемента 322 могут представлять более двух проводящих элементов. Радиочастотный переключатель 324 также предназначается для возможного представления множества радиочастотных переключателей. Источник 312 питания градиентных катушек магнитного поля, приемопередатчик 316 и контроллер радиочастотного экрана 325 все подключены к аппаратному интерфейсу 328 компьютерной системы 326. Компьютерная система 326, дополнительно, содержит процессор 330. Процессор 330 соединен с аппаратным интерфейсом 328, пользовательским интерфейсом 334, хранилищем 336 данных компьютера и памятью 338 компьютера. Процессор сконфигурирован для управления работой и функционированием системы формирования магнитно-резонансного изображения с использованием аппаратного интерфейса 328.

Хранилище 336 данных компьютера показано содержащим импульсную последовательность 340. Импульсная последовательность, как используется в документе, содержит набор команд, которые могут использоваться, чтобы временно управлять системой 300 формирования магнитно-резонансного изображения для получения данных магнитного резонанса 342. Хранилище 336 данных компьютера дополнительно показано содержащим данные магнитного резонанса 342, полученные с использованием импульсной последовательности 340. Импульсная последовательность 340 в некоторых вариантах осуществления может быть импульсной последовательностью кодирования чувствительности, или импульсной последовательностью по технологии SENSE. Хранилище 336 данных компьютера дополнительно показано содержащим магнитно-резонансное изображение 344, которое было реконструировано из данных магнитного резонанса 342. Память 338 компьютера дополнительно показана содержащей управляющий модуль 350. Управляющий модуль 350 содержит машинно-исполняемый код для управления работой и функционированием системы 300 формирования магнитно-резонансного изображения. Он может, например, использовать импульсную последовательность 340, чтобы генерировать команды для управления системой 300 формирования магнитно-резонансного изображения, чтобы получить данные магнитного резонанса 342. Память компьютера 338 дополнительно показана содержащей модуль 352 реконструкции изображения, чтобы реконструировать магнитно-резонансное изображение 344 из данных магнитного резонанса 342.

На Фиг. 4 иллюстрируется система 400 формирования магнитно-резонансного изображения, согласно дополнительному варианту осуществления изобретения. Система 400 формирования магнитно-резонансного изображения, показанная на Фиг. 4, является подобной системе 300 формирования магнитно-резонансного изображения по Фиг. 3. В этом примере, катушечная сборка 314 построена немного по-другому. Катушечная сборка показана имеющей множественные катушечные элементы 317. Эти катушечные элементы 317 соединены с передатчиком 416. Катушечные элементы 317 являются, следовательно, выполненными с возможностью излучения или передачи радиочастотной энергии. В некоторых вариантах осуществления передатчик имеет множественные каналы для подачи каждому из катушечных элементов 317 радиочастотной энергии отдельно. Каждый из множественных каналов может иметь индивидуально управляемую амплитуду и/или фазу и/или частоту и/или форму волны и/или форму импульса. Альтернативно, каждый катушечный элемент 317 может также допускать подключение к отдельному передатчику. Каждый из передатчиков может иметь индивидуально управляемую амплитуду и/или фазу и/или частоту и/или форму волны и/или форму импульса.

В очередном варианте осуществления, имеется только один передатчик, и сумматор мощности распределяет RF энергию на отдельные катушечные элементы.

Радиочастотный экран 319 показан также содержащим три проводящих элемента 322, которые соединяются радиочастотными переключателями 324. Снова, каждый из множественных катушечных элементов 317 может представлять множество катушечных элементов, и проводящие элементы 322 могут также представлять дополнительные или большее число проводящих элементов. Аналогично, каждый радиочастотный переключатель 324 может представлять множественные радиочастотные переключатели. В туннеле 306 магнита 304 устанавливается приемная катушка 420. Приемная катушка 420 соединена с приемником 418. Передатчик 416 и приемник 418 оба подключены к аппаратному интерфейсу 328. Когда передатчик 416 осуществляет передачу с использованием катушечных элементов 317, переключатели 324 закрыты, и проводящие элементы 322 соединены. Когда приемник 418 осуществляет прием с использованием приемной катушки 420, переключатели 324 являются открытыми и радиочастотный экран 319 находится в прозрачном состоянии. Приемная катушка 420 может, например, быть корпусом или катушкой для всего тела.

На Фиг. 5 иллюстрируется пример катушечной сборки 500, согласно варианту осуществления изобретения. Внешняя поверхности катушечной сборки 500 имеет первую поверхность 514 и вторую поверхность 516. Внутри катушечной сборки 500 имеется набор элементов 502 приемной катушки. Теперь показаны отдельные катушечные элементы. В этом варианте осуществления имеется дополнительный набор элементов 504 передающей катушки. Отдельные элементы передающей катушки не показаны. Элементы 502 приемной катушки находятся между элементами передающей катушки и первой поверхностью 514. В этом варианте осуществления, дополнительно показан радиочастотный экран 506, который может переключаться между блокирующим состоянием и прозрачным состоянием. Отдельные радиочастотные переключатели и проводящие элементы, содержащие радиочастотный экран 506, не показаны. Элементы 504 передающей катушки находятся между радиочастотным экраном 506 и элементами 502 приемной катушки. Элементы 502 приемной катушки показаны подключенными к соединению с приемником 508. Элементы 504 передающей катушки показаны подключенными к соединению с передатчиком 510. Радиочастотный экран 506 показан подключенным к соединению с контроллером радиочастотного экрана 512.

На Фиг. 6 показан дополнительный вариант осуществления катушечной сборки 600, согласно варианту осуществления изобретения. Снова, у этой катушечной сборки имеется первая поверхность 514 и вторая поверхность 516. Первая поверхность предназначается для направления к зоне формирования изображения в системе формирования магнитно-резонансного изображения. Внутри катушечной сборки 600 имеется совокупность катушечных элементов 317. Каждый из катушечных элементов 317 соединен со своим собственным отдельным элементом 602 согласующей схемы. Элемент 602 согласующей схемы подключен к соединению с приемопередатчиком 604. Альтернативно, каждый из них может быть также соединен с передатчиком или приемником. Может быть отдельное соединение от каждого элемента 602 согласующей схемы к приемопередатчику, передатчику или приемнику. Также внутри катушечной сборки 600 имеется набор проводящих элементов 322, соединенных множественными радиочастотными переключателями 324. Радиочастотные переключатели 324 соединены с соединением с контроллером радиочастотного экрана 512. Катушечные элементы 317 находятся между первой поверхностью и проводящими элементами 322.

На Фиг. 7 иллюстрируется, каким образом радиочастотный экран 704 может использоваться для ограждения участка объекта 708 от радиочастотной энергии, генерируемой элементами 702 катушки. На этом чертеже имеется катушечная сборка 700. У нее имеется первая поверхность 514, направленная к зоне 308 формирования изображения системы формирования магнитно-резонансного изображения. У нее имеется вторая поверхность 516, направленная в сторону от зоны изображения 308. Имеется объект 318, частично, в зоне формирования изображения 706. В катушечной сборке 700 имеется один или несколько катушечных элементов 702, которые находятся между первой поверхностью 514 и радиочастотным экраном 704. Отдельные проводящие элементы и переключатели радиочастотного экрана 704 не иллюстрируются в этом примере. Изображение участка тела объекта 706 может быть получено в системе формирования магнитно-резонансного изображения. Область 708 тела объекта 318 экранируется радиочастотным экраном 704 от катушечных элементов 702.

На фигурах Фиг. 8a, 8b и 8c иллюстрируется геометрия для имитационного моделирования. Имеется одиночная петлевая катушка 800, которая действует в качестве катушечного элемента. Это показано на фигурах Фиг. 8a, 8b и 8c. На Фиг. 8b также показаны четыре проводящих элемента 802. Радиочастотный экран находится в открытом или в прозрачном режиме. В заключение, на Фиг. 8c четыре проводящих элемента 802 соединяются вместе, чтобы образовать радиочастотный экран 804, который находится в блокирующем состоянии.

Варианты осуществления изобретения могут быть легко реализованы с использованием обычной технологии катушек на основе печатных плат (PCB). Непосредственно катушечный элемент остается неизменным кроме надлежащей настройки, по сравнению со случаем без присутствующего RF-экрана. Предлагается RF-экран, использующий типовой материал для катушек и дополнительно, например, покрытую медью подложку PCB с малыми потерями, подобную материалу фиберглас FR-4. Экран структурирован например, в виде показанного на Фиг. 8: слоты между сегментами в этой реализации должны соединяться по мостовой схеме одним или несколькими PIN диодами подходящим образом. Диоды смещаются в прямом направлении в течение передачи, сокращая временные интервалы и, таким образом, формируя один RF-экран из различных частей цепи. В течение режима приема, PIN диоды смещаются в обратном направлении, изолируя части цепи друг от друга. Размер и количество частей цепи, необходимых для данной частоты и геометрии катушки, должны приспосабливаться на основе конкретного случая.

В варианте осуществления, альтернативном показанному на фигурах Фиг. 8a, 8b, и 8c, слоты в RF-экране оснащены сосредоточенными емкостями предварительно определенной величины, которые переключаются в «активный режим» PIN диодами. Выполнение этого дает в результате резонансный RF-экран. Резонансную частоту экрана можно смещать, используя настраиваемые конденсаторы, например, варакторы или предварительно установленные фиксированные значения. Эта установка обеспечивает возможность регулировки величины связи между RF-экраном и катушечным элементом и, с помощью этой регулировки, поведения B1- и E- полей. На фигурах Фиг. 8a, 8b и 8c локальное электрическое поле в представительном треугольнике на 10 мм выше конденсатора для поверхностной катушки (без диэлектрика) с RF экраном и без RF экрана, относящегося к такому же (полю) B1 на расстоянии 100 мм от катушки, было вычислено с использованием геометрии, показанной на Фиг. 8. RF ток возрастает от 469 А/м до 1237 А/м, что соответствует коэффициенту 2,638. Электрическое поле на 10 мм выше конденсатора возрастает от 3,98 кВ/м до 6,5 кВ/м, таким образом, возрастание только на коэффициент 1,64. Результаты показаны на фигурах Фиг. 9 и 10.

На фигурах Фиг. 9 и 10 показаны результаты моделирования с использованием геометрии, проиллюстрированной на фигурах Фиг. 8a, 8b и 8c. На Фиг. 9 компонент 902 магнитного поля показан в виде функции расстояния 900 для трех случаев без радиочастотного экрана 904, с открытым или прозрачным радиочастотным экраном 906, и с закрытым или блокирующим радиочастотным экраном 906.

На Фиг. 9 приведен график амплитуды H-поля по оси Z для трех различных сценариев для равной мощности возбуждения в 1 Вт. На Фиг. 9 демонстрируется, что щелевой RF-экран не подавляет значительно амплитуду достижимого H-поля. Открытый RF-экран будет использоваться в течение приема. На Фиг. 10 показано соответствующее E-поле по оси Z. В течение передачи RF-экран будет закрыт, например, с использованием PIN диодов, значительно уменьшающих E-поля. RF-экран расположен на 20 мм ниже катушки, центральное отверстие (см. Фиг. 8) составляет 20×20 мм).

На Фиг. 11 и 12 показаны результаты, подобные таковым, показанным на Фиг. 9 и 10, за исключением того, что расстояние моделирования до радиочастотного экрана был уменьшено до 10 мм, и радиочастотный экран был полностью закрытым, не содержащим отверстие в центре, как показано на Фиг. 8b и 8c. Снижение электрического поля для состояния передачи является даже лучше по сравнению с результатами, показанными на Фиг. 9 и 10.

На Фиг. 11 и 12, показаны результаты имитационных экспериментов как на Фиг. 9 и 10 с другой геометрией. Расстояние до RF-экрана было уменьшено до 10 мм, и RF-экран был полностью закрытым, не содержащим отверстие в центре (см. Фиг. 8). Снижение E-поля для Tx еще лучше по сравнению с Фиг. 9 и 10.

На Фиг. 13 показана другая геометрия имитационного эксперимента. Геометрия, показанная на Фиг. 8a, b и c, используется снова, за исключением того, что в данном случае катушка 800 и переключаемый радиочастотный экран 804 нагружены диэлектрическим телом 1300. Катушка 800 располагается смежной с диэлектрическим телом 1300. Диэлектрическое тело 1300 должно моделировать эффект ткани человека, расположенной на 10 мм выше радиочастотной катушки.

Фигуры Фиг. 14 и 15 являются аналогичными Фиг. 9 и 10 за исключением того, что геометрия моделирования по Фиг. 13 используется вместо геометрии моделирования по Фиг. 8a, 8b, и 8c. Эти результаты показывают имитационные эксперименты, как описано выше, с изотропным диэлектриком со свойствами ткани человека, расположенным на 10 мм выше RF-катушки. Снижение электронных полей близко к катушке в течение передачи является значительно сниженным, тогда как требуемая мощность для равного магнитного поля удваивается.

На Фиг. 16 иллюстрируется, каким образом вариант осуществления изобретения может использоваться, чтобы защитить область 1608 объекта. На этой фигуре показан объект 1600, объект 1600 является смежным с сегментом 602 приемной катушки. Сегмент 602 приемной катушки находится между объектом и сегментом 1604 передающей катушки. На противоположной стороне сегмента 1604 передающей катушки от сегмента 1602 приемной катушки расположен переключаемый радиочастотный экран 1606. Переключаемый радиочастотный экран 1606 расположен между областью 1608 объекта и сегментом 1604 передающей катушки. Когда переключаемый радиочастотный экран 1606 переключается в закрытое или блокирующее состояние, излучение 1610 от сегмента 1604 передающей катушки блокируется, чтобы не дошло до экранированного участка 1608 объекта.

В варианте осуществления, показанном на Фиг. 16, различные катушечные элементы используются для передачи (Tx) и приема (Rx). Тогда как катушка 1604 «только Tx» расположена близко к экрану (как описано выше), «только Rx» расположена ближе к объекту, подлежащему исследованию (и таким образом дальше от RF-экрана). Это приводит к улучшенной чувствительности Rx, но за счет более «толстого» пакета катушек/экрана.

На Фиг. 17 показана возможная геометрия радиочастотного экрана 1700, согласно варианту осуществления изобретения. В этом варианте осуществления имеются четыре квадратных проводящих элемента 322, расположенные рядом друг с другом.

На Фиг. 18 показано альтернативное расположение проводящих элементов 322. В этом чертеже радиочастотный экран 1800 сформирован 16 квадратными проводящими элементами 322.

На Фиг. 19 показан радиочастотный экран 1900 по дополнительному варианту осуществления изобретения. В этом варианте осуществления, радиочастотный экран имеет круговую форму и состоит из проводящих элементов в форме сектора 322.

На Фиг. 20 показан альтернативный вариант осуществления радиочастотного экрана 2000, согласно варианту осуществления изобретения. В этом варианте осуществления проводящие, элементы 322 выполнены в форме мишени.

Примеры, показанные на Фиг. 17, 18, 19 и 20, являются лишь несколькими возможными конструктивными решениями для структурированного радиочастотного экрана в зависимости от требуемого влияния на радиочастотную катушку, расположенную выше такого экрана. Неправильные формы также являются возможными и могут быть желательными для некоторых применений.

На Фиг. 21 иллюстрируется, каким образом радиочастотный экран может создаваться с использованием структурированной печатной платы 2100. Показываются две части структурированной печатной платы 2100. Каждая состоит из имеющей малые потери подложки 2102. К имеющей малые потери подложке 2102 на каждой плате 2100 присоединено структурированное медное покрытие 2104. Такие медные полоски 2104 могут использоваться для построения антенных элементов и/или проводящих элементов для катушечной сборки.

На Фиг. 22 показан альтернативный вариант осуществления радиочастотного экрана 2200, согласно варианту осуществления изобретения. В этом примере имеются четыре проводящих элемента 322. Проводящие элементы соединены вместе рядами точечных диодов 2202. Точечные диоды 2202 функционирует в качестве радиочастотных переключателей. Этот пример может быть построен с использованием печатной платы с примерными точечными диодами для включения и выключения. В некоторых вариантах осуществления переключатели могут заменяться или дополняться элементами с сосредоточенными параметрами, подобными конденсаторам, для дополнительного расширения возможностей настройки радиочастотного экрана 2200.

На Фиг. 23 иллюстрируется катушечная сборка 2300, согласно варианту осуществления изобретения. Этот катушечная сборка имеет три отдельных радиочастотных экрана 2304. Каждый из отдельных радиочастотных экранов 2304 состоит из четырех проводящих элементов 322, которые соединены точечными диодами 2202. Для каждого из отдельных радиочастотных экранов 2304 имеется передающая катушка 2302 TEM. Передающие катушки TEM не являются развязанными и имеют отдельные переключаемые радиочастотные экраны 2304. В течение передачи катушки являются соединенными с экраном, и передающая катушка является резонансной. В течение приема отдельная петлевая катушка находится ниже экрана, который не показан. В случае геометрического развязывания катушек, например, путем соединения "внахлест", подходящее конструктивное решение экрана будет более перспективным. Передающие катушки TEM соединяются с экраном через точечные диоды 2202.

На Фиг. 24 показан другой вариант осуществления катушечной сборки 2400, согласно варианту осуществления изобретения. Вариант осуществления, показанный на Фиг. 24, очень похож на показанный на Фиг. 23 за исключением того, что катушки 2402 типа «бабочка» используются вместо передающих катушек TEM. Катушки 2402 типа «бабочка» разделяются точечными диодами 2202. Если катушки типа «бабочка» 2402 используются для осуществления передачи или приема, точечные диоды используются для соединений двух секций катушек 2402 типа «бабочка».

На Фиг. 25 показан альтернативный вариант осуществления катушечной сборки 2500 согласно изобретению. Пример по Фиг. 25 подобен таковому на Фиг. 24 и 23. Однако, в этом случае, катушка TEM или катушка «бабочка» были заменены петлевой катушкой 2502.

На Фиг. 26 показана катушечная сборка, согласно альтернативному варианту осуществления изобретения. Катушечная сборка 2600, показанная на Фиг. 26, подобна таковой по Фиг. 25 за исключением того, что все проводящие элементы 322 соединены точечными диодами 2202. Отсутствуют отдельные радиочастотные экраны в этом примере, имеется только один большой радиочастотный экран.

На Фиг. 27 показан пример внутренних компонентов катушечной сборки 2700, согласно варианту осуществления изобретения. Имеется набор катушечных элементов 2702. Имеется также переключаемый радиочастотный экран 2704, смежный с катушечными элементами 2702. Также показан набор чувствительных электронных компонентов 2706. Переключаемый радиочастотный экран 2704 находится между электронными компонентами 2706 и катушечными элементами 2702. В случае, если катушечные элементы 2702 используются для широковещания или передачи радиочастотной энергии, переключаемый радиочастотный экран 2704 может быть помещен в закрытое или блокирующее состояние, чтобы защитить электронные компоненты 2706. Радиочастотные катушки не являются развязанными и могут иметь отдельные переключаемые радиочастотные экраны. Электронный компонент или устройство, такое как S/R переключатель, предварительные усилители, локальный радиочастотный усилитель, детектор для PET или позитронно-эмиссионной томографии, расположен над экраном. Переключаемый экран защищает электронику в течение передачи. В случае геометрического развязывания катушек, например, если имеется наложение сквозного участка, подходящее конструктивное решение экрана будет более перспективным.

Варианты осуществления изобретения могут иметь один или несколько из следующих признаков:

1. Переключаемый RF экран или картину расположения проводников, что приводит к воздействию на картину поля RF катушки

2. RF экран состоит из PCB или проводникового материала и является структурированным

3. Экранирующий проводниковый элемент является пассивным или может выполняться частично резонансным, чтобы обеспечивать более высокий экранирующий эффект. Это обеспечивается последовательными конденсаторами (дискретными или распределенными)

4. Компоновка катушки может иметь дополнительный слой приемной катушки.

5. Слой приемной катушки можно внешне механически соединять и питать через общее гальваническое или оптическое или индуктивное, беспроводное соединение.

6. Отдельные элементы RF экрана электромагнитно разделены для подавления волноводных эффектов и таким образом неконтролируемых структур поля и значений SAR

7. Переключающая электроника PIN или MEM

8. Конфигурация с описанными характеристиками, такими как Flex L, М, S в качестве передающей tx/rx антенной решетки

9. Конфигурация с описанными характеристиками для комбинированных Tx/Rx антенных решеток, состоящих из петлевых и полосковых структур TEM.

10. Катушечный элемент с электронным устройством перенастройки для компенсации эффекта переключения экрана.

11. Катушечный элемент двойного резонанса с переключаемым экраном. Катушечный элемент не требует переключателя PIN, поскольку 2-ой резонанс подстраивается экраном на резонансную частоту MR.

Хотя изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и в предшествующем описании, такая иллюстрация и описание должны считаться иллюстративными или примерными, а не ограничительными; изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления.

Другие изменения раскрытых вариантов осуществления могут быть понятны и осуществлены специалистами в данной области техники в практическом использовании заявленного изобретения, на основе изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает другие элементы или этапы, и форма единственного числа не исключает множественного. Одиночный процессор или другой блок могут выполнять функции нескольких пунктов, изложенных в формуле изобретения. Простой факт, что некоторые меры изложены во взаимно различных зависимых пунктах формулы, не означает, что комбинация таких мер не может использоваться полезным образом. Компьютерная программа может храниться/распределяться на подходящем носителе, таком как оптический носитель или твердотельный носитель, поставляемый вместе или в виде части других аппаратных средств, но может также распространяться в других формах, таких как через сеть Интернет или другие проводные или беспроводные системы связи. Любой ссылочный знак в формуле изобретения не должен рассматриваться в качестве ограничения объема.

Перечень ссылочных позиций

300 - система формирования магнитно-резонансного изображения

304 - магнит

306 - туннель магнита

308 - зона формирования изображения

310 - градиентные катушки магнитного поля

312 - источник питания градиентных катушек магнитного поля

314 - катушечная сборка

315 - первая поверхность

316 - приемопередатчик

317 - катушечные элементы

318 - объект

319 - радиочастотный экран

320 - опора объекта

322 - проводящий элемент

324 - радиочастотный переключатель

325 - контроллер радиочастотного экрана

326 - компьютерная система

328 - аппаратный интерфейс

330 - процессор

332 - пользовательский интерфейс

334 - пользовательский интерфейс

336 - хранилище данных компьютера

338 - память компьютера

340 - импульсная последовательность (импульсная последовательность кодирования чувствительности)

342 - данные магнитного резонанса

344 - магнитно-резонансное изображение

350 - управляющий модуль

352 - модуль реконструкции изображения

400 - система формирования магнитно-резонансного изображения

416 - передатчик

418 - приемник

420 - приемная катушка

500 - катушечная сборка

502 - элементы приемной катушки

504 - элементы передающей катушки

506 - радиочастотный экран

508 - соединение с приемником

510 - соединение с передатчиком

512 - соединение с контроллером радиочастотного экрана

514 - первая поверхность

516 - вторая поверхность

600 - катушечная сборка

602 - согласующий сетевой элемент

604 - соединение с приемопередатчиком

700 - катушечная сборка

702 - катушечные элементы

704 - радиочастотный экран

706 - участок объекта в зоне формирования изображения

708 - экранированный участок объекта

900 - расстояние

902 - компонента магнитного поля

904 - без RF экрана

906 - с открытым или прозрачным RF экраном

908 - с закрытым RF экраном

1002 - компонента электрического поля

1600 - объект

1602 - сегмент приемной катушки

1604 - сегмент передающей катушки

1606 - переключаемый радиочастотный экран

1608 - экранированный участок объекта

1610 - излучение, предотвращенное RF экраном

1700 - радиочастотный экран

1800 - радиочастотный экран

1900 - радиочастотный экран

2000 - радиочастотный экран

2100 - структурированная печатная плата

2102 - подложка с низкими потерями

2104 - медь

2200 - радиочастотный экран

2202 - PIN диод

2300 - катушечная сборка

2302 - передающая катушка TEM

2304 - отдельный радиочастотный экран

2400 - катушечная сборка

2402 - катушка «бабочка»

2500 - катушечная сборка

2502 - петлевая катушка

2600 - катушечная сборка

2700 - катушечная сборка

2702 - катушечный элемент

2704 - переключаемый RF экран

2706 - электронный компонент

Использование: для формирования магнитно-резонансного изображения. Сущность изобретения заключается в том, что система формирования магнитно-резонансного изображения содержит катушечную сборку, сконфигурированную для излучения в зону формирования изображения и/или приема радиочастотной энергии из нее. Катушечная сборка имеет первую поверхность, сконфигурированную направляемой на зону формирования изображения, и содержит по меньшей мере один катушечный элемент. Катушечная сборка дополнительно содержит радиочастотный экран, переключаемый между блокирующим для радиочастоты состоянием и прозрачным для радиочастоты состоянием. По меньшей мере один катушечный элемент находится между первой поверхностью и радиочастотным экраном. Переключаемый радиочастотный экран содержит по меньшей мере два проводящих элемента. Радиочастотный экран содержит по меньшей мере один радиочастотный переключатель, сконфигурированный для электрического соединения по меньшей мере двух проводящих элементов в блокирующем состоянии и разъединения по меньшей мере двух проводящих элементов в прозрачном состоянии. Технический результат: обеспечение возможности уменьшения связи между антенными элементами, используемыми для передачи радиочастотной энергии. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 29 ил.

1. Катушечная сборка (319, 500, 600, 700, 2700) для излучения радиочастотной энергии и/или приема радиочастотной энергии в течение получения данных (342) магнитного резонанса, причем катушечная сборка имеет первую поверхность (315, 514), сконфигурированную направленной к зоне (308) формирования изображения системы (300, 400) формирования магнитно-резонансного изображения, причем катушечная сборка дополнительно содержит по меньшей мере один катушечный элемент (317, 502, 504, 702, 800, 1602, 1604, 2302, 2402, 2502, 2702), при этом катушечная сборка дополнительно содержит радиочастотный экран (319, 506, 704, 1700, 1800, 1900, 2000, 2200, 2304, 2704), переключаемый между блокирующим для радиочастоты состоянием (804) и прозрачным для радиочастоты состоянием (802), при этом по меньшей мере один катушечный элемент находится между первой поверхностью и радиочастотным экраном, при этом радиочастотный экран содержит по меньшей мере два проводящих элемента (322, 802, 804), причем радиочастотный экран содержит по меньшей мере один радиочастотный переключатель (324, 2202), сконфигурированный для электрического соединения по меньшей мере двух проводящих элементов, когда радиочастотный экран находится в блокирующем для радиочастоты состоянии, и при этом по меньшей мере один радиочастотный переключатель дополнительно сконфигурирован для электрического разъединения по меньшей мере двух проводящих элементов, когда радиочастотный экран находится в прозрачном для радиочастоты состоянии, при этом катушечная сборка дополнительно содержит по меньшей мере одну приемную катушку (502, 1602), сконфигурированную для приема радиочастотных передач от спинов атомов внутри зоны формирования изображения в течение получения данных магнитного резонанса, при этом по меньшей мере один катушечный элемент расположен между радиочастотным экраном и по меньшей мере одной приемной катушкой, при этом катушечная сборка имеет вторую поверхность (516), сконфигурированную для вмещения участка (708) объекта, причем вторая поверхность направлена от зоны формирования изображения, и при этом радиочастотный экран находится между второй поверхностью и по меньшей мере одним катушечным элементом.

2. Система (300, 400) формирования магнитно-резонансного изображения для получения данных (342) магнитного резонанса от объекта (318), причем система формирования магнитно-резонансного изображения содержит:
- магнит (304) для обеспечения зоны (308) формирования изображения; и
- катушечную сборку (319, 500, 600, 700, 2700) по п. 1, сконфигурированную для излучения радиочастотной энергии в зону формирования изображения и/или приема радиочастотной энергии из зоны формирования изображения в течение получения данных формирования магнитно-резонансного изображения.

3. Система формирования магнитно-резонансного изображения по п. 2, в которой катушечная сборка сконфигурирована для излучения радиочастотной энергии в зону формирования изображения и для приема радиочастотной энергии из таковой в течение получения данных формирования магнитно-резонансного изображения, причем система формирования магнитно-резонансного изображения дополнительно содержит:
- процессор (330) для управления работой системы формирования магнитно-резонансного изображения;
- память (338) для хранения машинно-исполняемых команд для исполнения процессором, причем исполнение команд побуждает процессор:
получать (100) данные магнитного резонанса путем управления системой формирования магнитно-резонансного изображения;
- переключать (102) радиочастотный экран в блокирующее для радиочастоты состояние при излучении радиочастотной энергии катушечной сборкой; и
- переключать (104) радиочастотный экран в прозрачное для радиочастоты состояние в течение приема радиочастотной передачи катушечной сборкой.

4. Система формирования магнитно-резонансного изображения по п. 2, в которой катушечная сборка сконфигурирована для излучения радиочастотной энергии в зону формирования изображения в течение получения данных формирования магнитно-резонансного изображения, причем система формирования магнитно-резонансного изображения дополнительно содержит:
- по меньшей мере одну приемную катушку (420), сконфигурированную для приема радиочастотных сигналов от спинов атомов внутри зоны формирования изображения в течение получения данных магнитного резонанса;
- процессор (330) для управления работой системы
формирования магнитно-резонансного изображения;
- память (338) для хранения машинно-исполняемых команд для исполнения процессором, причем исполнение команд побуждает процессор:
- получать (200) данные магнитного резонанса путем управления системой формирования магнитно-резонансного
изображения;
- переключать (202) радиочастотный экран в блокирующее для радиочастоты состояние при излучении радиочастотной энергии катушечной сборкой; и
- переключать (204) радиочастотный экран в прозрачное для радиочастоты состояние в течение приема радиочастотной энергии приемной катушкой.

5. Система формирования магнитно-резонансного изображения по п. 3 или 4, в которой по меньшей мере один катушечный элемент содержит управляемый элемент (602) согласующей схемы для согласования полного сопротивления для по меньшей мере одного катушечного элемента, причем исполнение команд дополнительно побуждает процессор настраивать управляемую согласующую схему, чтобы компенсировать эффект изменения полного сопротивления по меньшей мере одного катушечного элемента вследствие переключения радиочастотного экрана между блокирующим для радиочастоты состоянием и прозрачным для радиочастоты состоянием.

6. Система формирования магнитно-резонансного изображения по п. 3 или 4, в которой память дополнительно содержит импульсную последовательность (340) кодирования чувствительности, причем данные магнитного резонанса получают исполнением импульсной последовательности кодирования чувствительности.

7. Система формирования магнитно-резонансного изображения по любому из пп. 2-4, в которой радиочастотный переключатель содержит по меньшей мере один конденсатор, сконфигурированный для настройки радиочастотного экрана на частоту блокирования, когда радиочастотный экран находится в блокирующем для радиочастоты состоянии.

8. Система формирования магнитно-резонансного изображения по любому из пп. 2-4, в которой радиочастотный переключатель содержит любое из следующего: PIN диода, микроэлектромеханического переключателя и механического реле.

9. Система формирования магнитно-резонансного изображения по любому из пп. 2-4, в которой катушечная сборка дополнительно сконфигурирована так, что по меньшей мере один катушечный элемент переключается на первую резонансную частоту, когда радиочастотный экран переключается в блокирующее для радиочастоты состояние, и при этом катушечная сборка дополнительно сконфигурирована так, что по меньшей мере один катушечный элемент переключается на вторую резонансную частоту, когда радиочастотный экран переключается в прозрачное для радиочастоты состояние.

10. Система формирования магнитно-резонансного изображения по любому из пп. 2-4, в которой катушечная сборка (2300, 2400, 2500) содержит множественные катушечные элементы (2302, 2202, 2502), причем радиочастотный экран содержит множественные экранные элементы, каждый из которых содержит по меньшей мере два проводящих элемента, при этом каждый из множественных экранных элементов сконфигурирован с возможностью независимого переключения между блокирующим для радиочастоты состоянием и прозрачным для радиочастоты состоянием.

11. Система формирования магнитно-резонансного изображения по любому из пп. 2-4, в которой по меньшей мере один катушечный элемент является любым из следующего: петлевой катушки (800), катушки (2202) типа «бабочка», полосковой катушки, передающей катушки (2302) ТЕМ, объемной катушки ТЕМ, катушки ТЕМ и катушки типа «птичья клетка».

12. Система формирования магнитно-резонансного изображения по любому из пп. 2-4, в которой катушечная сборка дополнительно содержит электронный компонент (2706), причем радиочастотный экран находится по меньшей мере между одним катушечным элементом и электронным компонентом, при этом радиочастотный экран сконфигурирован для экранирования электронного компонента по меньшей мере от одного катушечного элемента.

13. Компьютерно-читаемый носитель, содержащий исполняемые компьютером инструкции для управления системой (300, 400) формирования магнитно-резонансного изображения для получения данных (342) магнитного резонанса от объекта (318) по п. 2.