НЕДОРОГОСТОЯЩАЯ ЛЕГКОВЕСНАЯ УНИВЕРСАЛЬНАЯ КОМПОЗИТНАЯ РАДИОЧАСТОТНАЯ КАТУШКА, ПРОНИЦАЕМАЯ ДЛЯ ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК G01R33/34 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к радиочастотной катушке для использования в медицинской модальности, которая включает в себя по меньшей мере систему магнитно-резонансной томографии, а также к медицинской модальности, содержащей по меньшей мере систему магнитно-резонансной томографии с такой радиочастотной катушкой.

Предпосылки изобретения

Как известно, в области модальностей для медицинского исследования метод визуализации магнитно-резонансной (MR) томографии комбинируют с другим методом исследования или лечения в одной модальности для исследования.

Например, американский патент 8,108,026B2 описывает устройство, включающее в себя комбинацию магнитно-резонансного томографа и позитронно-эмиссионного томографа. Магнитно-резонансная (MR) радиочастотная (RF) приемопередающая система для MR томографа и детекторы позитронно-эмиссионной томографии (PET) для PET томографа размещены внутри основного магнита и магнитно-резонансных градиентных катушек для MR томографа.

Устройство дополнительно содержит опорную трубку для MR RF приемопередающей системы. Опорная трубка включает в себя слоистую структуру, которая имеет внешнюю стенку и внутреннюю стенку, которые выполнены из тонких слоев с высокой жесткостью, соответственно, могут быть выполнены, к примеру, из армированной стекловолокном эпоксидной смолы. Слоистая структура дополнительно включает в себя центральный слой, изготовленный из материала, выполненного с возможностью сопротивления прикладываемому давлению, к примеру, из вспененного материала, такого как пенополиуретан, или сотоподобного материала.

Устройство представлено для устранения затухания гамма-излучения, поскольку внутри кольца томографа PET размещены опорные структуры, а также для предоставления возможности одновременной PET и MR визуализации, а, следовательно, более быстрого сканирования пациента.

WO 2013/165470 описывает узел RF катушки, предназначенной для использования в MRI. RF катушка включает в себя звукопоглощающий материал. RF катушка собрана без жестких опорных компонентов.

EP 0753758 раскрывает следующее: резонансная катушка возбуждения, расположенная в области визуализации, в которой были созданы главное магнитное поле и поперечные градиенты. Гибкая принимающая катушка включает в себя гибкий лист пластика, на котором приклеена электрически непрерывная гибкая полоска фольги для приема сигналов от резонирующих ядер. Катушка также включает в себя детали, закрепленные на гибком листе пластика, которые могут усиливать принятые сигналы до их передачи по кабелю. Первый слой мягкого материала закрепляется на гибком листе (40) пластика для обеспечения комфорта пациенту.

Документ US 20130293232 A1 описывает аппарат визуализации, который включает в себя узел радиочастотной катушки и RF экран в качестве части раскрытой системы магнитно-резонансной визуализации (MRI). Аппарат визуализации включает в себя MRI систему, имеющую множество градиентных катушек, причем каркас RF катушки имеет внутреннюю и внешнюю поверхности, RF экран расположен на внешней поверхности каркаса RF катушки так, чтобы находится около каркаса RF катушки, а RF катушка установлена на внутренней поверхности каркаса RF катушки, причем RF катушка соединена с импульсным генератором, чтобы излучать последовательность RF импульсов и принимать получившиеся MR сигналы от исследуемого субъекта. Каркас RF катушки содержит, как правило, цилиндрический элемент, имеющий вогнутый участок, вогнутый в радиальном направлении внутрь относительно внешней поверхности, причем RF экран соответствует по форме каркасу RF катушки с тем, чтобы также иметь вогнутый участок.

US 2012/0062232 A1 раскрывает схему размещения передающей катушки для магнитно-резонансного устройства, включающую в себя множество индивидуально приводимых в действие проводящих контуров, следующих друг за другом в направлении вдоль окружности и в продольном направлении на поверхности цилиндра. По меньшей мере две группы, находящиеся на расстоянии друг от друга в направлении по окружности, из по меньшей мере двух проводящих контуров, следующих друг за другом в продольном направлении, обеспечены в направлении по окружности.

Сущность изобретения

Желательно выполнить доступную радиочастотную катушку для использования в медицинской модальности, включающей в себя систему магнитно-резонансной томографии, которая без труда может быть изготовлена из стандартных материалов и которая удовлетворяет требованиям относительно веса, механической устойчивости и стоимости, а также, при необходимости, проницаемости для излучения.

Следовательно, задача изобретения заключается в обеспечении радиочастотной катушки для использования в медицинской модальности, которая включает в себя по меньшей мере систему магнитно-резонансной томографии, и которая выполнена с возможностью размещения внутри исследуемого пространства системы магнитно-резонансной томографии, причем главный магнит выполнен с возможностью генерирования постоянного магнитного поля B₀ по меньшей мере внутри исследуемого пространства.

Радиочастотная катушка содержит:

обшивку туннеля томографа, имеющую форму прямого полого цилиндра, с центральной осью;

внутренний несущий элемент, который находится в механическом контакте с по меньшей мере большей частью направленной наружу поверхности обшивки туннеля томографа и неподвижно закреплен на обшивке туннеля томографа, и

по меньшей мере одну радиочастотную антенну, которая неподвижно закреплена на несущем элементе антенны, причем несущий элемент антенны выполнен из композиционного материала и неподвижно закреплен на направленной наружу поверхности внутреннего несущего элемента.

Выражение «радиочастотная катушка», используемое в этой заявке, в частности, следует понимать, как устройство, которое выполнено с возможностью по меньшей мере подачи радиочастотной энергии на ядра внутри по меньшей мере части тела исследуемого субъекта в целях магнитно-резонансного возбуждения, причем по меньшей мере часть тела упомянутого исследуемого субъекта размещена внутри объема, охваченного радиочастотной катушкой. В частности, выражение «радиочастотная катушка» должно охватывать катушки для исследования всего тела, катушки для головы и соединительные элементы катушки.

Выражение «прямой цилиндр», используемое в этой заявке, в частности, следует понимать, как любую линейчатую поверхность, образованную однопараметрическим семейством параллельных линий, которые расположены перпендикулярно замкнутой основной линии цилиндра, лежащего на плоскости, и будет, в частности, охватывать эллиптические и круговые прямые цилиндры, а также призмы, имеющие многоугольное поперечное сечение.

Выражение «параллельно», используемое в этой заявке, в частности, следует понимать, как охватывающее любые направления, которые формируют острый угол с одним направлением, которое является строго параллельным центральной оси в пределах углового диапазона 10° к обеим сторонам одного направления.

Выражение «центральная ось» прямого цилиндра, используемое в этой заявке, в частности, следует понимать, как линию, которая расположена параллельно однопараметрическому семейству параллельных линий и через геометрический центр замкнутой основной линии цилиндра.

Выражение «направленный наружу», используемое в этой заявке, в частности, следует понимать, как направление в сторону от центральной оси. Более конкретно, нормаль, выходящая с поверхности, имеет ненулевую радиальную составляющую относительно центральной оси, указывающую в направлении увеличения радиальных расстояний до центральной оси.

Радиочастотная катушка дополнительно включает в себя:

по меньшей мере один внешний несущий дистанцирующий элемент, который размещен на по меньшей мере одной из упомянутой по меньшей мере одной радиочастотной антенны или на направленной наружу поверхности несущего элемента антенны, причем упомянутый по меньшей мере один внешний несущий дистанцирующий элемент обеспечивает свободное сквозное пространство в направлении, параллельном центральной оси;

внешний несущий элемент имеет форму прямого полого цилиндра, имеющего центральную ось, которая в рабочем состоянии размещена параллельно центральной оси обшивки туннеля томографа, который находится в механическом контакте по меньшей мере с большей частью общей площади направленных наружу поверхностей внешних несущих дистанцирующих элементов, и

оболочечный элемент, который находится в механическом контакте с по меньшей мере большей частью направленной наружу поверхности внешнего несущего элемента.

Выражение «по меньшей мере большая часть», используемое в этой заявке, в частности, следует понимать, как любой процент между и включая 30% и 100%.

Одно преимущество изобретения заключается в том, что радиочастотная катушка может быть изготовлена из стандартных материалов, которые соответствуют требованиям, однако при этом являются легковесными и экономически выгодными. Таким образом, изобретение основано на принципе установления требуемой стабильности не посредством одного отдельно взятого компонента, а посредством распределения поперечной силы, сгенерированной в слоистой структуре нескольких компонентов. Благодаря своему легкому весу, радиочастотная катушка может быть преимущественно обработана одним техническим специалистом сервисной службы.

Другое преимущество заключается в том, что радиочастотная катушка может быть выполнена с возможностью иметь малое внутреннее ослабление излучения, например, γ-излучения, что является преимуществом для медицинских модальностей, содержащих комбинацию системы магнитно-резонансного томографии и медицинского исследования или лечебный модальности, основанной на излучении, например, систему PET.

Еще одно преимущество изобретения состоит в том, что благодаря слоистой структуре и, тем самым, созданному безопасному расстоянию до пациента, радиочастотная катушка может без труда быть выполнена с обязательным соответствием допустимым значениям удельного коэффициента поглощения (SAR), обусловленным правилами и стандартами по технике безопасности.

Кроме того, структура радиочастотной катушки в своей основе содержит свободное пространство для занимающих ее электронных компонентов, требуемых для функционирования упомянутой по меньшей мере одной радиочастотной антенны и для поддержания их в местоположениях, которые находятся вблизи от упомянутой по меньшей мере одной радиочастотной антенны.

В другом предпочтительном варианте осуществления радиочастотной катушки каждый из внутреннего несущего элемента, упомянутого множества внешних несущих дистанцирующих элементов и внешнего несущего элемента имеют постоянную толщину в радиальном направлении относительно центральной оси обшивки туннеля томографа. Постоянные толщины внутреннего несущего элемента, множества внешних несущих дистанцирующих элементов и внешнего несущего элемента могут отличаться друг от друга.

Таким образом, может быть достигнуто постоянное распределение механических сил, при этом может быть исключена необходимость в механическом укреплении компонентов радиочастотной катушки в местоположениях возросшего напряжения или натяжения, что обусловливает, в частности, малый вес.

Еще в другом предпочтительном варианте осуществления радиочастотной антенны в рабочем состоянии по меньшей мере центральная ось обшивки туннеля томографа и центральная ось внешнего несущего элемента совпадают.

Таким образом, может быть достигнута преимущественно компактная конструкция радиочастотной катушки.

Предпочтительно, центральная ось обшивки туннеля томографа и центральная ось внешнего несущего элемента совпадают с горизонтальной осью, расположенной параллельно центральной оси обшивки туннеля томографа и проходящей через магнитный изоцентр главного магнита системы магнитно-резонансной томографии, причем изоцентр представляет собой центральную точку магнитного поля, сгенерированного посредством основного магнита.

В одном варианте осуществления радиочастотная катушка дополнительно содержит радиочастотный экран, который неподвижно закреплен на оболочечном элементе, который служит в качестве носителя. Таким образом, радиочастотная катушка может быть выполнена особо компактным образом.

В одном варианте осуществления радиочастотная катушка содержит множество внешних несущих дистанцирующих элементов, причем по меньшей мере два из внешних несущих дистанцирующих элементов разнесены в азимутальном направлении относительно центральной оси обшивки туннеля томографа для обеспечения свободного сквозного пространства. Посредством этого можно легко упростить поддержание электронных компонентов поблизости. Более того, могут обеспечиваться каналы для воздуха с обеспечением возможности прохождения управляемого потока воздуха через радиочастотную катушку.

Предпочтительно, каждый внешний несущий дистанцирующий элемент из упомянутого множества внешних несущих дистанцирующих элементов расположен так, что направление наибольшей протяженности размещено параллельно центральной оси обшивки туннеля томографа. Выражение «параллельно», используемое в этой заявке, в частности следует понимать, как включающее в себя любые направления, которые формируют острый угол с одним направлением, которое является строго параллельным центральной оси обшивки туннеля томографа в пределах углового диапазона 10° к обеим сторонам одного направления. Таким образом, может быть достигнуто равномерное распределение механических сил среди упомянутого множества внешних несущих дистанцирующих элементов.

В одном предпочтительном варианте осуществления внешние несущие дистанцирующие элементы из упомянутого множества внешних несущих дистанцирующих элементов равномерно разнесены в азимутальном направлении. Посредством этого, в частности, преимущественно может быть достигнуто равномерное распределение механических сил.

В случае если наибольший размер большинства из упомянутого множества внешних несущих дистанцирующих элементов практически равен размеру несущего элемента антенны, взятому в направлении, параллельном центральной оси обшивки туннеля томографа, внешний несущий элемент и оболочечный элемент могут поддерживаться по всей их длине, при этом можно избежать нежелательного изгибания в направлении центральной оси обшивки туннеля томографа. Выражение «практически равный», используемое в этой заявке, в частности, следует понимать, как являющийся равным с точностью до 30%, предпочтительно с точностью до 20%, наиболее предпочтительно с точностью до 10% в обе стороны от упомянутых величины или количества.

В предпочтительном варианте осуществления радиочастотной катушки обшивка туннеля томографа и несущий элемент антенны по существу выполняются из армированного стекловолокном пластикового композиционного материала. Выражение «по существу выполняются из», используемое в этой заявке, в частности следует понимать, как часть, равная или превышающая 50% по объему, и в частности охватывающая часть 100%. Таким образом, требования относительно механической устойчивости могут быть выполнены в случае с небольшой толщиной материала в радиальном направлении, поддерживая производственные усилия касательно небольшого расхода материала и низких цен.

Предпочтительно, чтобы армированный стекловолокном пластиковый композиционный материал содержал по меньшей мере одно из стекла или углерода в качестве волокнистого материала и по меньшей мере одно из эпоксидной смолы или полиэфирной смолы в качестве матричного материала. Таким образом, коммерчески легко доступным является большое разнообразие подходящих материалов, из которых можно сделать выбор.

В одном варианте осуществления оболочечный элемент также по существу выполнен из армированного стекловолокном пластикового композиционного материала с целью достижения высокой механической стабильности радиочастотной катушки.

В одном варианте осуществления, в котором оболочечный элемент по существу выполнен из армированного стекловолокном пластикового композиционного материала, радиочастотный экран неподвижно прикреплен к оболочечному элементу посредством заделывания в армированный стекловолокном пластиковый композиционный материал для достижения компактной конструкции радиочастотной катушки с высокой механической стабильностью.

В предпочтительном варианте осуществления радиочастотной катушки по меньшей мере один из внутреннего несущего элемента или внешнего несущего элемента по существу выполнены из пенополимерного материала. Посредством этого радиочастотная катушка может быть выполнена особенно легковесной. Более того, электромагнитные потери пенополимерного материала являются низкими по сравнению с электромагнитными потерями материала, используемого в предшествующем уровне техники радиочастотных катушек.

Предпочтительно, чтобы пенополимерный материал имел объемную массовую плотность между 25 кг/м3 и 250 кг/м3. В этом диапазоне электрической массовой плотности пенополимерный материал обеспечивает достаточную механическую стабильность, вместе с тем обеспечивая возможность легковесной конструкции

радиочастотной катушки.

В одном варианте осуществления пенополимерный материал содержит по меньшей мере одно из поливинилиденфторида (PVDF) или полиметакриламида (PMI).

Еще в одном предпочтительном варианте осуществления радиочастотной катушки упомянутая по меньшей мере одна радиочастотная антенна содержит по меньшей мере один элемент, выполненный из металлической фольги, металлической сетки или электропроводного покрытия, которое неподвижно закреплено на несущем элементе антенны посредством адгезивного сцепления. Это способствует использованию коммерчески легко доступного и экономически выгодного материала с тем, чтобы радиочастотная катушка была выполнена компактным и недорогостоящим образом.

Такое же преимущество может быть достигнуто, если радиочастотный экран включает в себя по меньшей мере один элемент, выполненный из металлической фольги, металлической сетки или электропроводного покрытия, который неподвижно закреплен на оболочечном элементе в качестве носителя посредством адгезивного сцепления.

В другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается медицинская модальность, включающая в себя по меньшей мере систему магнитно-резонансного томографии с главным магнитом, который выполнен с возможностью генерирования постоянного магнитного поля B₀ по меньшей мере в зоне исследуемого пространства, причем медицинская модальность содержит радиочастотную катушку, такую как раскрывается в настоящем документе. Преимущества, описанные для радиочастотной катушки в соответствии с изобретением, также применимы для медицинской модальности.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты изобретения очевидны и разъясняются со ссылкой на варианты осуществления, которые описываются в настоящем документе ниже. Однако такой вариант осуществления необязательно представляет полный объем изобретения, и, поэтому, ссылается на формулу изобретения и настоящий документ для раскрытия объема изобретения.

На чертежах изображено:

Фиг.1 изображает схематический вид медицинской модальности, включающей в себя систему магнитно-резонансного томографии с радиочастотной катушкой в соответствии с изобретением, а также

Фиг.2 наглядно демонстрирует схематический перспективный вид радиочастотной катушки, соответствующей фиг.1.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг.1 представляет собой схематический вид медицинской модальности, включающей в себя систему 10 магнитно-резонансной томографии с радиочастотной катушкой 34 в соответствии с изобретением.

Система 10 магнитно-резонансной визуализации выполнена с возможностью получения магнитно-резонансных изображений по меньшей мере участка исследуемого субъекта 20, как правило пациента. С этой целью система 10 магнитно-резонансной визуализации содержит сканирующий блок 12 с главным магнитом 14, обеспеченным для генерирования постоянного магнитного поля B₀. Главный магнит 14 имеет центральный туннель круглого сечения, который обеспечивает исследуемое пространство 16 вокруг центральной оси 18 главного магнита 14, предназначенное для размещения исследуемого субъекта 20 по меньшей мере во время обследования. Главный магнит 14 выполнен с возможностью создания постоянного магнитного поля B₀ по меньшей мере в исследуемом пространстве 16. Постоянное магнитное поле B₀ определяет осевое направление исследуемого пространства 16, выставленное параллельно центральной оси 18 главного магнита 14.

Несмотря на то что упомянутое ниже изобретение описывается с возможностью применения в системе магнитно-резонансной томографии туннельного типа, следует принимать во внимание, что изобретение также применимо к любому другому типу системы магнитно-резонансной томографии, обеспечивающей исследуемое пространство внутри постоянного магнитного поля.

В дополнение к этому, система 10 магнитно-резонансной визуализации содержит блок 26 управления, обеспеченный для осуществления функций управления системой 10 магнитно-резонансной визуализации. Блок 26 управления содержит устройство 28 с человеко-машинным интерфейсом для целей отображения и управления.

Система 10 магнитно-резонансной визуализации дополнительно включает в себя систему 22 магнитных градиентных катушек с магнитными градиентными катушками, обеспеченными с целью генерирования градиентных магнитных полей, которые должны накладываться на постоянное магнитное поле B_0. Магнитные градиентные катушки концентрически размещены внутри туннеля главного магнита 14, как известно из уровня техники.

Кроме того, система 10 магнитно-резонансной визуализации включает в себя радиочастотную катушку 34, которая выполнена в качестве катушки для всего тела и размещена внутри центрального туннеля с круглым сечением главного магнита 14 системы 10 магнитно-резонансного томографии.

Схематический перспективный вид радиочастотной катушки 14 изображен на фиг.2. В дальнейшем, компоненты радиочастотной катушки 34 описываются по порядку согласно их расстоянию по радиусу относительно центральной оси 38, начиная изнутри.

Радиочастотная катушка 34 содержит обшивку 36 туннеля томографа, имеющую форму прямого полого цилиндра, а именно прямого полого цилиндра с круглым поперечным сечением, с центральной осью 38, которая в рабочем состоянии совмещается с центральной осью 18 главного магнита 14. Прямой полый цилиндр с круглым поперечным сечением полностью выполнен из армированного стекловолокном пластикового композитного материала, который представляет собой армированную стекловолокном эпоксидную смолу (GFRP), имеющую объемную массовую плотность 1900 кг/м³, модуль Юнга 23000 Мпа и коэффициент Пуассона 0,5, и который имеет толщину стенки 1,5 мм в радиальном направлении 62, перпендикулярном оси 38 обшивки 36 туннеля томографа. Подобные обшивки туннеля томографа могут быть изготовлены на сердечнике, что обусловливает высокоточную геометрию и что также обеспечивает, в зависимости от оболочки сердечника, возможность асимметричной конструкции радиочастотной катушки.

Более того, радиочастотная катушка 34 содержит внутренний несущий элемент 40. Внутренний несущий элемент 40 имеет постоянную толщину 10 мм в радиальном направлении 62 по отношению к центральной оси 38 обшивки 36 туннеля томографа и полностью выполнен из коммерчески доступного пенополимерного материала, который содержит поливинилиденфторид (PVDF) объемной массовой плотностью 30 кг/м³, с модулем Юнга 0,5 Мпа и коэффициентом Пуассона 0,33. Внутренний несущий элемент 40 находится в механическом контакте с основной частью направленной наружу поверхности обшивки 36 туннеля томографа, при этом неподвижно закреплен на обшивке 36 туннеля томографа посредством нанесения и затвердевания адгезионного материала для создания адгезионного сцепления между обшивкой 36 туннеля томографа и внутренним несущим элементом 40. Обшивка 36 туннеля томографа придает устойчивость внутреннему несущему элементу 40 и защищает его от повреждений исследуемым субъектом 20.

Далее, радиочастотная катушка 34 включает в себя радиочастотную антенну 42, неподвижно прикрепленную к несущему элементу 44 антенны, причем несущий элемент 44 антенны выполнен из композиционного материала GFRP, имеет постоянную радиальную толщину 0,5 мм и неподвижно прикреплен к направленной наружу поверхности внутреннего несущего элемента 40 посредством нанесения и затвердевания адгезионного материала для создания адгезионного сцепления между несущим элементом 44 антенны и внутренним несущим элементом 40.

Таким образом, внутренний несущий элемент 40 помещен посредине между обшивкой 36 туннеля томографа и несущим элементом 44 антенны и удерживается на месте посредством адгезионного сцепления. В качестве альтернативы, исходные материалы пенополимерного материала для внутреннего несущего элемента 40 можно ввести внутрь и дать затвердеть в зазоре, сформированном посредством обшивки 36 туннеля томографа и несущего элемента 44 антенны, в то время как они крепко удерживаются в требуемых положениях.

Радиочастотная антенна 42 содержит множество из шестнадцати элементов 46 радиочастотной антенны в форме полосок, выполненных из медной фольги толщиной 140 мкм, которые выставлены параллельно центральной оси 38 обшивки 36 туннеля томографа, равномерно разнесены в азимутальном направлении 64 вокруг центральной оси 38 обшивки 36 туннеля томографа и закреплены на направленной наружу поверхности несущего элемента 44 антенны посредством адгезионного сцепления.

Постоянная толщина внутреннего несущего элемента 40, равная 10 мм в радиальном направлении, создает безопасное расстояние, позволяющее соответствовать требованиям нормативов SAR системы вблизи элементов 46 радиочастотной антенны. Более того, благодаря электрическим свойствам пенополимерного материала внутренний несущий элемент 40 обеспечивает возможность низких электромагнитных потерь.

Далее по направлению увеличения радиальных расстояний к центру антенны 38 обшивки 36 туннеля томографа радиочастотная катушка 34 содержит множество из шестнадцать идентичных внешних несущих дистанцирующих элементов 48, которые имеют постоянную толщину в радиальном направлении 62 по отношению к центральной оси 38 обшивки 36 туннеля томографа. Внешние несущие дистанцирующие элементы 48 полностью выполнены из того же пенополимерного материала, что и внутренний несущий элемент 40, и размещены между элементами 46 радиочастотной антенны в форме полосок на направленной наружу поверхности несущего элемента 44 антенны.

Каждый из внешних несущих дистанцирующих элементов 48 вдоль направления их наибольшей протяженности имеет постоянную площадь поперечного сечения, имеющую форму сектора кругового кольца. Внешние несущие дистанцирующие элементы 48 равномерно разнесены в азимутальном направлении 64 вокруг центральной оси 38 обшивки 36 туннеля томографа и размещены так, чтобы направление их наибольшей протяженности располагалось параллельно центральной оси 38 обшивки 36 туннеля томографа. Наибольший габаритный размер каждого из упомянутого множества внешних несущих дистанцирующих элементов 48 практически равен габаритному размеру несущего элемента 44 антенны в направлении, параллельном центральной оси 38 обшивки 36 туннеля томографа. С этой целью между каждыми двумя внешними несущими дистанцирующими элементами 48, расположенными рядом относительно азимутального направления 64, обеспечивается свободное сквозное пространство 50, которое может быть преимущественно использовано для установки вплотную вспомогательных электронных компонентов для радиочастотной антенны 42, таких как, например, ненастроенные схемные платы, конденсаторы или кабели (не изображено). Свободные сквозные пространства 50 могут дополнительно быть использованы в качестве канала для управляемого потока охлаждающего воздуха через радиочастотную катушку 34. Наряду с этим, внешние несущие дистанцирующие элементы 48 формируют другой слой усиливающей структуры из композиционного материала радиочастотной катушки 34.

Внешний несущий элемент 52 радиочастотной катушки 34 размещен снаружи рядом с упомянутым множеством из шестнадцати внешних несущих дистанцирующих элементов 48. Внешнему несущему элементу 52 придается форма прямого полого цилиндра, имеющего центральную ось 54, которая в рабочем состоянии радиочастотной катушки 34 совпадает с центральной осью 38 обшивки 36 туннеля томографа.

Внешний несущий элемент 52 имеет постоянную толщину 8 мм в радиальном направлении 62 по отношению к центральной оси 38 обшивки 36 туннеля томографа и полностью выполнен из коммерчески доступного пенополимерного материала, который содержит полиметакриламид (PMI) объемной массовой плотностью 50 кг/м³ и модулем Юнга 0,7 Мпа. Внешний несущий элемент 52 находится в механическом контакте с большей частью общей площади направленных наружу поверхностей внешних несущих дистанцирующих элементов 48.

Наконец, радиочастотная катушка 34 содержит радиочастотный экран 56, который неподвижно закреплен на оболочечном элементе 58 посредством адгезивного крепления, причем оболочечный элемент 58 служит в качестве несущего элемента для радиочастотного экрана 56, причем оболочечный элемент 58 выполнен из композиционного материала GFRP, имеет постоянную радиальную толщину 1,0 мм и находится в механическом контакте с направленной наружу поверхностью внешнего несущего элемента 52. Таким образом, оболочечный элемент 58 обеспечивает дополнительную механическую устойчивость радиочастотной катушки 34. Радиочастотный экран 56 содержит множество элементов 60 радиочастотного экрана, сформированных из узких полос толщиной 70 мкм из медной фольги. Узкие полосы из медной фольги равномерно разнесены в азимутальном направлении 64 вокруг центральной оси 38 обшивки 36 туннеля томографа для предотвращения генерирования вихревых токов, а также размещены так, чтобы их наибольшая протяженность была параллельно центральной оси 38 обшивки 36 туннеля томографа.

Внешний несущий элемент 52 создает дополнительное расстояние между радиочастотной антенной 42 и радиочастотным экраном 56, и наряду с этим обеспечивает механическую опору для радиочастотного экрана 56.

Внутренний несущий элемент 40, упомянутое множество внешних несущих дистанцирующих элементов 48 и внешний несущий элемент 53 создают необходимое пространство между разными слоями, в то же время поддерживая низкие весовые и электромагнитные потери радиочастотной катушки 34. Принцип слоистой структуры требует незначительной механической обработки и использует стандартные материалы. в В результате вся слоистая структура, содержащая различные пенополимерные материалы и слои из композиционного материала GFRP, приводит к очень жесткому и износостойкому устройству, которое дополнительно обеспечивает преимущество, состоящее в пониженном уровне акустического шума.

В качестве дополнительного варианта (не изображен) на концах полых цилиндров могут быть присоединены кольца жесткости для создания узла с механическим креплением для баланса системы 10 магнитно-резонансной томографии.

В качестве другого дополнительного варианта (не изображен) разборное закрепление между внешними несущими дистанцирующими элементами 48 и внешним несущим элементом 52 обеспечит возможность легкого доступа для обслуживания радиочастотной антенны 42 и/или вспомогательных электронных компонентов. Разборное закрепление может быть установлено посредством осевой шпонки и соединения с прорезью или посредством любых других элементов закрепления, которые покажутся пригодными специалисту в соответствующей области техники.

Вновь со ссылкой на фиг.1, радиочастотная антенна 42 обеспечивается с целью применения радиочастотного магнитного поля B₁ к исследуемому пространству 16 во время этапов передачи радиочастотного сигнала для возбуждения ядер внутри исследуемого субъекта 20. Радиочастотная катушка 34 также выполняется с возможностью приема магнитно-резонансных сигналов во время этапов приема радиочастотного сигнала от ядер внутри исследуемого субъекта 20, которые были возбуждены посредством применения радиочастотного возбуждающего поля B_1. В рабочем состоянии системы 10 магнитно-резонансной визуализации этапы передачи радиочастотного сигнала и этапы приема радиочастотного сигнала чередуются.

Более того, система 10 магнитно-резонансной визуализации включает в себя радиочастотный передающий блок 24, который соединен с блоком 26 управления и управляется посредством этого блока. Радиочастотный передающий блок 24 обеспечивается для подачи радиочастотной энергии магнитно-резонансной радиочастоты на радиочастотную антенну 42 радиочастотной катушки 34 через блок 30 радиочастотного переключения во время этапов передачи радиочастотных сигналов. Во время этапов приема радиочастотных сигналов блок 30 радиочастотного переключения направляет магнитно-резонансные сигналы от радиочастотной антенны 42 радиочастотной катушки 34 к блоку 32 обработки сигналов, находящемуся в блоке 26 управления. Блок 32 обработки сигналов выполняется с возможностью обработки обнаруженных магнитно-резонансных сигналов с целью генерирования сканограмм, представленных посредством магнитно-резонансных изображений участка исследуемого субъекта 20, из полученных данных сканирования, представленных посредством магнитно-резонансных сигналов.

Несмотря на то что изобретение наглядно продемонстрировано и подробно описано на чертежах и в вышеизложенном описании, подобные наглядное иллюстрирование и описание необходимо рассматривать как демонстрационные или иллюстративные, а не ограничительные; изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Другие варианты раскрытых вариантов осуществления могут подразумеваться и быть осуществлены специалистами в соответствующей области техники в процессе практической реализации заявленного изобретения после изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения термин «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а упоминание элемента в единственном числе не исключает наличие множества. Лишь тот факт, что определенные меры перечислены в разных взаимозависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что комбинация этих мер не может быть выгодно использована.

Никакие ссылочные позиции в формуле изобретения не следует расценивать как ограничивающие объем формулы изобретения.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

10 система магнитно-резонансного томографии

12 сканирующий блок

14 главный магнит

16 исследуемое пространство

18 центральная ось

20 исследуемый субъект

22 система магнитных градиентных катушек

24 радиочастотный передающий блок

26 блок управления

28 устройства с человеко-машинным интерфейсом

30 блок радиочастотного переключения

32 блок обработки сигналов

34 радиочастотная катушка

36 обшивка туннеля томографа

38 центральная ось

40 внутренний несущий элемент

42 радиочастотная антенна

44 несущий элемент антенны

46 элемент радиочастотной антенны

48 внешний несущий дистанцирующий элемент

50 сквозное пространство

52 внешний несущий элемент

54 центральная ось

56 радиочастотный экран

58 оболочечный элемент

60 элемент радиочастотного экрана

62 радиальное направлении

64 азимутальное направление

Группа изобретений относится к радиочастотной катушке для использования в медицинской модальности, которая включает в себя систему магнитно-резонансной томографии. Радиочастотная катушка для применения в медицинской модальности, включающей в себя систему магнитно-резонансной томографии, содержит обшивку туннеля томографа, внутренний несущий элемент, несущий элемент антенны, по меньшей мере одну радиочастотную антенну, по меньшей мере один внешний несущий дистанцирующий элемент, внешний несущий элемент, по существу выполненный из, т.е. имеющий часть, равную или превышающую 50% по объему, пенополимера и имеющий форму прямого полого цилиндра, оболочечный элемент, который находится в механическом контакте с по меньшей мере большей частью направленной наружу поверхности внешнего несущего элемента. Технический результат – уменьшение габаритов и массы устройства. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Радиочастотная катушка (34) для применения в медицинской модальности, включающей в себя по меньшей мере систему (10) магнитно-резонансной томографии, выполненная с возможностью размещения внутри исследуемого пространства (16) системы (10) магнитно-резонансного томографии, причем главный магнит (14) выполнен с возможностью генерирования постоянного магнитного поля B₀ по меньшей мере внутри исследуемого пространства (16), причем радиочастотная катушка (34) содержит:

обшивку (36) туннеля томографа, имеющую форму прямого полого цилиндра, с центральной осью (38),

внутренний несущий элемент (40), который находится в механическом контакте с по меньшей мере большей частью направленной наружу поверхности обшивки (36) туннеля томографа и неподвижно закреплен на обшивке (36) туннеля томографа,

несущий элемент (44) антенны,

по меньшей мере одну радиочастотную антенну (42), неподвижно закрепленную на упомянутом несущем элементе (44) антенны, причем несущий элемент (44) антенны выполнен из композиционного материала и неподвижно закреплен на направленной наружу поверхности внутреннего несущего элемента (40),

по меньшей мере один внешний несущий дистанцирующий элемент (48), который размещен на по меньшей мере одной из упомянутой по меньшей мере одной радиочастотной антенны (42) или направленной наружу поверхности несущего элемента (44) антенны, причем упомянутый по меньшей мере один внешний несущий дистанцирующий элемент (48) обеспечивает сквозное пространство (50) в направлении, параллельном центральной оси (38),

внешний несущий элемент (52), по существу выполненный из, т.е. имеющий часть, равную или превышающую 50% по объему, пенополимера и имеющий форму прямого полого цилиндра, имеющего центральную ось (54), которая в рабочем состоянии размещена параллельно центральной оси (38) обшивки (36) туннеля томографа, и который находится в механическом контакте с по меньшей мере большей частью общей площади направленных наружу поверхностей внешних несущих дистанцирующих элементов (48),

оболочечный элемент (58), который находится в механическом контакте с по меньшей мере большей частью направленной наружу поверхности внешнего несущего элемента (52).

2. Радиочастотная катушка (34) по п. 1, причем каждый из внутреннего несущего элемента (40), упомянутого множества внешних несущих дистанцирующих элементов (48) и внешнего несущего элемента (52) имеют постоянную толщину в радиальном направлении (62) относительно центральной оси (38) обшивки (36) туннеля томографа.

3. Радиочастотная катушка (34) по п. 1 или 2, причем в рабочем состоянии по меньшей мере центральная ось (38) обшивки туннеля томографа и центральная ось (54) внешнего несущего элемента (52) совпадают.

4. Радиочастотная катушка (34) по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая радиочастотный экран (56), который неподвижно закреплен на оболочечном элементе (58), служащем в качестве носителя.

5. Радиочастотная катушка (34) по любому из предшествующих пунктов, содержащая множество внешних несущих дистанцирующих элементов (48), причем по меньшей мере два из внешних несущих дистанцирующих элементов (48) разнесены в азимутальном направлении (64) вокруг центральной оси (38) обшивки (36) туннеля томографа для обеспечения свободного сквозного пространства (50).

6. Радиочастотная катушка (34) по п. 5, причем каждый внешний несущий дистанцирующий элемент (48) из упомянутого множества внешних несущих дистанцирующих элементов (48) расположен так, что направление наибольшей протяженности размещено параллельно центральной оси (38) обшивки (36) туннеля томографа.

7. Радиочастотная катушка (34) по п. 5 или 6, причем наибольший размер большинства из упомянутого множества внешних несущих дистанцирующих элементов (48) практически равен размеру несущего элемента (44) антенны, взятому в направлении, параллельном центральной оси (38) обшивки (36) туннеля томографа.

8. Радиочастотная катушка (34) по любому из предшествующих пунктов, причем обшивка (36) туннеля томографа и несущий элемент (44) антенны по существу выполнены из армированного стекловолокном пластикового композиционного материала.

9. Радиочастотная катушка (34) по п. 8, причем армированный стекловолокном пластиковый композиционный материал содержит по меньшей мере одно из стекла или углерода в качестве волокнистого материала и по меньшей мере одно из эпоксидной смолы или полиэфирной смолы в качестве матричного материала.

10. Радиочастотная катушка (34) по любому из предшествующих пунктов, причем внутренний несущий элемент (40) по существу выполнен из пенополимерного материала.

11. Радиочастотная катушка (34) по любому из предшествующих пунктов, причем пенополимерный материал имеет объемную массовую плотность между 25 кг/м³ и 250 кг/м³.

12. Радиочастотная катушка (34) по любому из предшествующих пунктов, причем пенополимерный материал содержит по меньшей мере одно из поливинилиденфторида или полиметакриламида.

13. Радиочастотная катушка (34) по любому из предшествующих пунктов, причем упомянутая по меньшей мере одна радиочастотная антенна (42) содержит по меньшей мере один элемент (46), выполненный из металлической фольги, металлической сетки или электропроводного покрытия, которое неподвижно закреплено на несущем элементе (44) антенны посредством адгезивного сцепления.

14. Медицинская модальность, включающая в себя по меньшей мере систему (10) магнитно-резонансного томографии с главным магнитом (14), который выполнен с возможностью генерирования постоянного магнитного поля B₀ по меньшей мере внутри исследуемого пространства (16), причем медицинская модальность дополнительно содержит радиочастотную катушку (34), заявленную в любом из пп. 1-13.