ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к объемной радиочастотной катушке для использования в системе магнитно-резонансных исследований, и системе магнитно-резонансных исследований с такой объемной радиочастотной катушкой.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В области магнитно-резонансных исследований резонатор «птичья клетка», также известный как катушка «птичья клетка», представляет собой широко известную конструкцию объемной радиочастотной катушки для генерации радиочастотного возбуждающего магнитного поля В1, прикладываемого к ядрам исследуемого субъекта или внутри него для магнитно-резонансного возбуждения, причем исследуемый объект размещен по меньшей мере частично внутри катушки «птичья клетка», которая, в свою очередь, расположена в статическом однородном магнитном поле B0, расположенном практически перпендикулярно радиочастотному возбуждающему магнитному полю В1.
Как известно в данной области резонаторы «птичья клетка» служат в качестве радиочастотных передающих катушек и/или радиочастотных приемных катушек. Они обычно работают в резонансе на радиочастоте, соответствующей ларморовской частоте, которая зависит от напряженности статического магнитного поля B0 и гиромагнитного отношения частиц рассматриваемых ядер.
В патенте США 4680548 описывается конструкция объемной радиочастотной катушки, позднее названная как «катушка «птичья клетка»» из-за ее внешнего вида, так как магнитно-резонансная радиочастотная катушка имеет пару проводящих петлеобразных элементов, расположенных вдоль общей продольной оси. Каждый из петлеобразных элементов может включать в себя множество последовательно соединенных емкостных элементов, разнесенных вдоль периметров петель. Множество осевых проводящих элементов (обычно, называемых «спицами») электрически соединяют проводящие петлеобразные элементы в точках между соседними элементами из последовательно соединенных емкостных элементов. В варианте осуществления радиочастотной катушки с использованием фильтра верхних частот осевые проводящие сегменты могут представлять собой провода, проводящие трубки или плоские проводящие ленты, чья внутренняя индуктивность необходима для правильной работы катушки. Вариант осуществления радиочастотной катушки с использованием полосы пропускания реализуется путем введения емкостных элементов в каждый из осевых проводящих сегментов. Известно, что катушки типа «птичья клетка» имеют столько резонансных режимов, сколько имеется радиальных или осевых проводящих сегментов. Предпочтительным режимом возбуждения для катушки «птичья клетка» является тот, в котором генерируемое радиочастотное возбуждающее магнитное поле B1, когда она работает как передающая катушка, является настолько однородным, насколько это возможно. Это относится к резонансным режимам работы, когда распределение тока в спицах пропорционально sin θ или cos θ, соответственно, где θ обозначает азимутальный угол, измеренный по окружности вокруг оси катушки «птичья клетка».
В патенте США 4680548 далее описывается работа катушки «птичья клетка» в режиме квадратурного возбуждения, в котором катушка «птичья клетка» передает радиочастотное магнитное поле с круговой поляризацией, которое, как известно, максимально взаимодействует со спинами ядер. С этой целью катушка «птичья клетка» возбуждается через два входных конденсатора, расположенных под прямым углом друг к другу, например, по окружности одного из проводящих петлеобразных элементов, двумя источниками радиочастот, которые электрически сдвинуты по фазе на 90° относительного друг к друга. В случае квадратурного возбуждения величины токов в каждой спице равны, а относительный фазовый угол линейно увеличивается вместе с полярным углом θ.
В публикации патентной заявки США 2010/0036237 A1 описан детекторный блок для размещения в блоке генерации поля устройства магнитного резонанса. Детекторный блок содержит радиочастотную систему передачи/приема для передачи РЧ-импульсов в объем обследования блока генерации поля или приема сигналов магнитного резонанса от него. Радиочастотная система передачи/приема окружает туннель пациента на радиальном расстоянии от оси туннеля, и делится на две подсистемы, расположенные на аксиальном расстоянии от 10 см до 50 см друг от друга вдоль направления оси туннеля с тем, чтобы образовать по существу кольцевую полость или промежуток между ними. Каждая из подсистем выполнена в виде половины резонатора «птичья клетка», причем каждая половина резонатора «птичья клетка» содержит наконечник и кольцо и ряд стержневых антенн, которые начинаются с соответствующего наконечника и связаны с их концами на кольце, которое образует часть РЧ-экрана.
Патентный документ США 4837515 A описывает радиочастотную катушку для магнитно-резонансной томографии, которая содержит два кольцевых проводника, которые коаксиально расположены на противоположных концах заданной оси и по меньшей мере одну пару групп продольных проводников, симметрично расположенных параллельно заданной оси и продольно простирающихся от одного кольцевого проводника к другому. Каждая группа продольных проводников содержит множество продольно простирающихся электрических проводников, концы которых закреплены и электрически соединены с кольцевыми проводниками. Предпочтительно, чтобы продольные проводники были выполнены в виде электропроводящих проволок, трубок или пластин. Кольцевые проводники могут быть выполнены в виде цельных колец или в виде одной или более пар дугообразных пластин, которые электрически соединены друг с другом и расположены вокруг заданной оси в виде кольца. В одном из вариантов осуществления одна из групп продольных проводников каждой пары делится в поперечном направлении на две части в своей средней части. Нижние концы продольных проводников в верхней половине разделенной группы продольных проводников замыкаются накоротко, и аналогичным образом верхние концы группы продольных проводников в нижней половине разделенной группы продольных проводников замыкаются накоротко подходящими средствами. Две половины соединяются друг с другом посредством емкостного соединения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как известно радиочастотное возбуждающее магнитное поле объемных радиочастотных катушек конструкции катушки «птичья клетка» является тем более однородным, чем больше число спиц. При увеличении числа спиц становится все труднее и труднее размещать вспомогательные устройства, такие как усилители, так близко к объемной радиочастотной катушке, как хотелось бы, и доступ к исследуемому субъекту, размещенному внутри объемной радиочастотной катушки во время обследования для целей контроля и/или терапии становится все более и более ограниченным.
Поэтому желательно иметь объемную радиочастотную катушку с благоприятными свойствами предоставления однородного радиочастотного возбуждающего магнитного поля B1, но с улучшенным доступом к исследуемому субъекту, размещенному внутри радиочастотного объема, при проведении обследования и предоставления вариантов размещения вспомогательных устройств близко к объемной радиочастотной катушке.
Таким образом, задачей изобретения является обеспечение объемной радиочастотной катушки, обладающих такими свойствами, для использования в системе магнитно-резонансных исследований.
В одном из аспектов настоящего изобретения задача решается посредством объемной радиочастотной катушки для использования в системе магнитно-резонансных исследований по меньшей мере для одного из генерации радиочастотных возбуждающих магнитных полей B1, прикладываемых к ядрам исследуемого субъекта, или внутри него, и сбора сигналов магнитного резонанса от возбужденных ядер, причем объемная радиочастотная катушка содержит радиочастотный экран, пару радиочастотных проводящих петлеобразных элементов, разнесенных вдоль общей продольной оси, и множество аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов, электрически связанных с по меньшей мере одним из радиочастотных проводящих петлеобразных элементов.
По меньшей мере два аксиально расположенных радиочастотных проводящих элемента из упомянутого множества аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов электрически соединяют радиочастотные проводящие петлеобразные элементы, служа в качестве межсоединительного элемента. Упомянутые по меньшей мере два аксиально расположенных радиочастотных проводящих элемента размещены в двух различных азимутальных положениях относительно общей продольной оси, определяя интервал между двумя различными азимутальными положениями, который меньше или равен 180°.
По меньшей мере два из аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов из упомянутого множества аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов расположены аксиально и выставленными в азимутальном положении внутри интервала между двумя различными азимутальными положениями упомянутых по меньшей мере двух межсоединительных элементов и электрически служат в качестве соединяющих с экраном элементов. Каждый соединяющий с экраном элемент обеспечивает радиочастотное соединение для одного из упомянутых двух проводящих петлеобразных элементов к радиочастотному экрану.
Фразы «радиочастотное соединение» и «радиочастотная проводимость», используемые в этой заявке, должны пониматься, в частности, как электрическое соединение, которое делает возможным поток электрических токов на радиочастотах без использования гальванического соединения. По соображениям краткости термин «проводящий», используемый в этой заявке, следует понимать как проводящий радиочастотный, если явно не определено иначе.
Объемная радиочастотная катушка дополнительно включает в себя по меньшей мере одно установочное пространство в пределах внутреннего объема объемной катушки, которое доступно между аксиально расположенными радиочастотными проводящими элементами снаружи объемной катушки в по меньшей мере радиальном направлении относительно общей продольной оси в интервале между двумя различными азимутальными положениями двух межсоединительных элементов, и в интервале в осевом направлении между осевыми положениями концов соединяющих с экраном элементов, которые являются дальними к тому радиочастотному проводящему петлеобразному элементу, к которому они подсоединены.
Фразу «внутренний объем», используемую в этой заявке, следует понимать, в частности, как пространство, окруженное парой радиочастотных проводящих петлеобразных элементов и упомянутым множеством аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов.
Одно из преимуществ заключается в том, что по меньшей мере одно установочное пространство, которое создается раскрытым расположением упомянутого множества аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов, обеспечивает улучшенный доступ к исследуемому субъекту, размещенному внутри радиочастотного объема при проведении обследования, при этом в то же время могут поддерживаться благоприятные свойства объемной радиочастотной катушки в отношении однородности генерируемого радиочастотного возбуждающего магнитного поля B1 и/или однородной чувствительности для сбора сигналов магнитного резонанса от возбужденных ядер исследуемого субъекта или внутри него.
Другое преимущество заключается в том, что по меньшей мере одно установочное пространство обеспечивает варианты для размещения вспомогательных устройств близко к объемной радиочастотной катушке.
Еще одно преимущество заключается в том, что по меньшей мере одно установочное пространство, в подходящем варианте осуществления, может увеличить пространство, доступное для размещения исследуемого субъекта внутри объемной катушки, например, для области локтя, благодаря чему можно достичь повышенного комфорта для исследуемого субъекта, который, в свою очередь, как известно, полезен для непрерывного проведения исследования с использованием магнитного резонанса.
Предпочтительно, чтобы каждый проводящий петлеобразный элемент из пары проводящих петлеобразных элементов имел эллиптическую, в частности круглую форму, но предполагаются и другие формы для петлеобразных элементов, такие как многоугольные формы, в частности восьмиугольная форма.
В предпочтительном варианте осуществления аксиально расположенные проводящие элементы из упомянутого множества аксиально расположенных проводящих элементов разнесены с равными промежутками в азимутальном направлении вокруг общей продольной оси. Таким образом, можно способствовать достижению высокой степени однородности при генерации радиочастотного возбуждающего магнитного поля B1 и/или высокой степени однородности в отношении чувствительности принимаемых сигналов магнитного резонанса от возбужденных ядер исследуемого субъекта или внутри него.
В другом предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере один из упомянутых по меньшей мере двух соединяющих с экраном элементов имеет осевую длину, меньшую или равную одной трети расстояния между парой радиочастотных проводящих петлеобразных элементов в направлении общей продольной оси. Благодаря этому можно достичь практически значимой большой протяженности упомянутого по меньшей мере одного установочного пространства в осевом направлении. В частности, упомянутые по меньшей мере два аксиально расположенных проводящих элемента, которые расположены аксиально и выставленными, могут иметь разные размеры в осевом направлении.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере четыре из аксиально расположенных проводящих элементов из упомянутого множества аксиально расположенных проводящих элементов попарно расположены аксиально и выставленными в различных азимутальных положениях в интервале между двумя различными азимутальными положениями упомянутых по меньшей мере двух межсоединительных элементов, и электрически служат в качестве соединяющих с экраном элементов. Таким образом, можно достичь практически значимой большой протяженности упомянутого по меньшей мере одного установочного пространства в азимутальном направлении вокруг общей продольной оси.
Объемная радиочастотная катушка может быть выполнена в виде катушки для исследований всего тела, обеспечивающей достаточное пространство для размещения основной части обследуемого человека в пределах внутреннего объема объемной радиочастотной катушки. Фразу «основная часть», используемую в этой заявке, следует, в частности, понимать как по меньшей мере одну треть длины тела обследуемого человека.
Объемная радиочастотная катушка может быть также выполнена в виде катушки для головы для размещения по меньшей мере части головы обследуемого человека или в виде объемной катушки или размещения хотя бы части конечности, такой как рука или нога обследуемого человека.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления радиочастотное соединение, обеспеченное каждым соединяющим с экраном элементом, содержит импедансную сеть. Таким образом, токами высокой частоты, проходящими через соединяющие с экраном элементы, можно управлять по абсолютной величине и относительной фазе импедансной сети.
Предпочтительно чтобы импедансная сеть включала в себя по меньшей мере одну сосредоточенную емкость.
В одном из вариантов осуществления объемная радиочастотная катушка содержит множество портов активации. Каждый порт активации выполнен с возможностью приема радиочастотной мощности частоты магнитного резонанса для генерации радиочастотного возбуждающего поля B1. В частности, объемную радиочастотную катушку можно использовать в режиме T/R (прием/передача), как хорошо известно в данной области из конструкции катушки «птичья клетка».
В другом аспекте настоящего изобретения обеспечена система магнитно-резонансных исследований, которая выполнена с возможностью приема сигналов магнитного резонанса от по меньшей мере части исследуемого субъекта, и которая содержит по меньшей мере одну объемную радиочастотную катушку, подобную описанной в настоящем документе. Система магнитно-резонансных исследований дополнительно включает в себя по меньшей мере одно вспомогательное устройство, которое по меньшей мере частично размещено внутри по меньшей мере одного установочного пространства объемной радиочастотной катушки, так что зрительная линия, выставленная вдоль двух из упомянутых по меньшей мере двух соединяющих с экраном элементов, которые расположены аксиально и выставленными в азимутальном положении внутри интервала между двумя различными азимутальными положениями упомянутых по меньшей мере двух межсоединительных элементов, пересекает упомянутое по меньшей мере одно вспомогательное устройство. Таким образом, упомянутое по меньшей мере одно вспомогательное устройство может быть с успехом размещено вблизи объемной радиочастотной катушки.
В одном из вариантов осуществления системы магнитно-резонансных исследований упомянутое по меньшей мере одно вспомогательное устройство содержит, по меньшей мере одну электронную печатную плату для управления объемной радиочастотной катушкой.
В одном из вариантов осуществления системы магнитно-резонансных исследований упомянутое по меньшей мере одно вспомогательное устройство содержит по меньшей мере один РЧ-усилитель, который выполнен с возможностью по меньшей мере частичного управления объемной радиочастотной катушкой.
В одном из вариантов осуществления системы магнитно-резонансных исследований упомянутое по меньшей мере одно вспомогательное устройство является, по меньшей мере одним компонентом системы медицинской терапии, включая кроме прочего компонент устройства линейного ускорителя, устройства протонной терапии, устройства терапии высокоинтенсивным фокусированным ультразвуком или устройством гипертермии с использованием магнитного резонанса, таким как система передачи радиочастотной мощности.
В одном из вариантов осуществления системы магнитно-резонансных исследований упомянутое по меньшей мере одно вспомогательное устройство является по меньшей мере одним компонентом дополнительного средства медицинской визуализации, включая кроме прочего устройство ПЭТ (позитронная эмиссионная томография) или ультразвуковое устройство.
В одном из вариантов осуществления системы магнитно-резонансных исследований упомянутое по меньшей мере одно вспомогательное устройство является по меньшей мере одним компонентом системы обнаружения для обнаружения физиологического параметра исследуемого субъекта. Фразу «физиологический параметр», используемую в этой заявке, следует понимать, в частности, как физическую меру, характеризующую функцию по меньшей мере части конкретного исследуемого субъекта, и в частности, кроме прочего охватывает такие параметры, как параметры цикла дыхания и параметры сердечного цикла. Компоненты системы обнаружения для обнаружения физиологического параметра включают в себя без ограничения оптические или инфракрасные камеры, датчики температуры и беспроводные цифровые или аналоговые устройства передачи данных.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны и прояснены со ссылкой на описанные ниже варианты осуществления. Однако такой вариант осуществления не обязательно представляет собой полный объем изобретения, и поэтому для интерпретации объема изобретения делается ссылка на формулу изобретения и настоящий документ.
На чертежах:
На Фиг. 1 показано схематическое изображение части варианта осуществления системы магнитно-резонансных исследований в соответствии с изобретением,
на Фиг. 2a показан схематический трехмерный вид в перспективе объемной радиочастотной катушки системы магнитно-резонансной визуализации в соответствии с Фиг. 1,
на Фиг. 2b представлена неполная схема электрического соединения объемной радиочастотной катушки в соответствии с Фиг. 2a,
на Фиг. 3a показана альтернативная объемная радиочастотная катушка в соответствии с изобретением в схематическом трехмерном перспективном изображении, и
на Фиг. 3b представлена неполная схема электрического соединения объемной радиочастотной катушки в соответствии с Фиг. 3a.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
В дальнейшем описываются варианты осуществления объемной радиочастотной катушки в соответствии с изобретением. Отдельные варианты осуществления описываются со ссылкой на конкретные фигуры и идентифицируются с помощью префиксного номера конкретного варианта осуществления. Признаки, функции которых одинаковы или в основном одинаковы во всех вариантах осуществления, идентифицируются ссылочными позициями, состоящими из префиксного номера варианта осуществления, к которому он относится, за которым следует номер функции. Если признак варианта осуществления не описан в соответствующем приведении фигуры или ссылочная позиция, приведенная в описании фигуры, не показана на самой фигуре, следует обратиться к описанию предыдущего варианта осуществления.
На Фиг. 1 показано схематическое изображение части варианта осуществления системы 10 магнитно-резонансных исследований в соответствии с изобретением, спроектированной как система магнитно-резонансной визуализации, которая выполнена с возможностью сбора магнитно-резонансных изображений от по меньшей мере части исследуемого субъекта 20, обычно пациента. Система магнитно-резонансной визуализации содержит блок 12 сканера, имеющий главный магнит 14. Главный магнит 14 содержит центральный туннель, который обеспечивает пространство 16 для исследования вокруг центральной оси 18 для исследуемого субъекта 20, который располагается внутри по меньшей мере во время исследования, и также предусмотрен для генерации статического магнитного поля B0 в по меньшей мере пространстве 16 для исследования. Для ясности, обычный стол для поддержки исследуемого субъекта 20 был опущен на Фиг. 1. Статическое магнитное поле B0 определяет осевое направление пространства 16 для исследования, выставленное параллельно центральной оси 18.
Отметим далее, что система магнитно-резонансной визуализации содержит систему 22 градиентной катушки магнитного поля, выполненную с возможностью генерирования градиентных магнитных полей, наложенных на статическое магнитное поле B0. Система 22 градиентной катушки магнитного поля концентрически расположена внутри туннеля главного магнита 14.
Система магнитно-резонансной визуализации включает в себя блок 26 управления, выполненный с возможностью управления функциями системы 10 магнитно-резонансной визуализации. Блок 26 управления включает в себя человеко-машинный интерфейс 24, сформированный блоком контроля, имеющим сенсорный экран и клавиатуру.
Кроме того, система магнитно-резонансной визуализации включает в себя магнитно-резонансное устройство радиочастотной передачи для генерации и приложения радиочастотного возбуждающего магнитного поля B1 частоты магнитного резонанса во время фаз передачи радиочастот к ядрам исследуемого субъекта 20 или внутри него для исследования с использованием магнитного резонанса. Магнитно-резонансное устройство радиочастотной передачи содержит объемную радиочастотную катушку 136, выполненную в виде катушки для исследований всего тела и два блока 34 радиочастотного усилителя.
Каждый блок 34 радиочастотного усилителя выполнен с возможностью приема радиочастотной мощности, управляется блоком 26 управления посредством блока 30 переключения радиочастоты от радиочастотного передатчика 32 магнитно-резонансного устройства радиочастотной передачи для усиления принимаемой радиочастотной мощности и для предоставления увеличенной радиочастотной мощности частоты магнитного резонанса на объемную радиочастотную катушку 136 во время фаз передачи радиочастот. В фазах приема радиочастот блок 30 переключения радиочастоты направляет сигналы магнитного резонанса от объемной радиочастотной катушки 136 к блоку 28 обработки сигналов, находящемуся в блоке 26 управления. Блок 28 обработки сигналов выполнен с возможностью обработки принятых сигналов магнитного резонанса для генерации изображений сканирования, представленных магнитно-резонансными изображениями части исследуемого субъекта 20.
Объемная радиочастотная катушка 136 обеспечена для приложения радиочастотного возбуждающего магнитного поля B1 к пространству 16 для исследования во время фаз передачи радиочастот для возбуждения ядер исследуемого субъекта 20 или внутри него. Объемная радиочастотная катушка 136 также выполнена с возможностью приема сигналов магнитного резонанса во время фаз приема радиочастот от ядер части исследуемого субъекта 20 или внутри нее, которые были возбуждены путем приложения радиочастотного возбуждающего магнитного поля B1. В рабочем состоянии системы магнитно-резонансной визуализации фазы передачи радиочастот и фазы приема радиочастот происходят последовательно.
На Фиг. 2a представлен схематический трехмерный вид в перспективе объемной радиочастотной катушки 136. Объемная радиочастотная катушка 136 включает в себя пару круглых радиочастотных проводящих петлеобразных элементов 138, расположенных вдоль общей продольной оси 140, и множество аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов, которые электрически связаны с по меньшей мере одним из радиочастотных проводящих петлеобразных элементов 138. Каждый из круглых радиочастотных проводящих петлеобразных элементов 138 расположен так, чтобы находиться в другой плоскости, причем плоскости разнесены друг от друга и расположены параллельно.
В рабочем состоянии общая продольная ось 140 расположена концентрически внутри туннеля главного магнита 14 так, что общая продольная ось 140 и центральная ось 18 блока 12 сканера совпадают (Фиг. 1).
Объемная радиочастотная катушка 136 включает в себя цилиндрический металлический радиочастотный экран 148, который расположен концентрически и ближе к системе 22 градиентной катушки магнитного поля и вокруг пары радиочастотных проводящих петлеобразных элементов 138 и упомянутого множества аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов.
Объемная радиочастотная катушка 136 основана на конструкции катушки «птичья клетка», которая известна в данной области. Хотя объемная радиочастотная катушка 136, представленная на Фиг. 2a, основана на катушке «птичья клетка» с использованием полосы пропускания и содержит конденсаторы 160 между сегментами двух радиочастотных проводящих петлеобразных элементов 138, а также аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементах, специалистам в данной области следует иметь в виду, что изобретение также применимо к объемной радиочастотной катушке, основанной на катушке «птичья клетка» с использованием фильтра верхних частот, имеющей конденсаторы в двух проводящих петлеобразных элементах, расположенных вдоль общей продольной оси, или на катушке «птичья клетка» с использованием фильтра низких частот, имеющей конденсаторы в аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементах, соединяющих два разнесенных проводящих петлеобразных элемента. Конденсаторы 160 объемной радиочастотной катушки 136 показаны на Фиг. 2a поперечными линиями.
В местоположении по меньшей мере одного из конденсаторов 160 объемная радиочастотная катушка 136 содержит локальную схему нарушения настройки, известную в данной области техники, для нарушения настройки или отключения объемной радиочастотной катушки 136 в случае использования объемной радиочастотной катушки 136 качестве радиочастотной передающей катушки в сочетании с по меньшей мере одной локальной радиочастотной приемной катушкой или по меньшей мере одной локальной радиочастотной передающей/приемной катушкой, которая расположена в непосредственной близости на или под исследуемым субъектом 20.
Упомянутое множество аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов содержит восемь аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов, которые электрически соединяют два проводящих петлеобразных элемента 138, служа межсоединительными элементами 144. Восемь межсоединительных элементов 144 разнесены с равными промежутками в азимутальном направлении 58 вокруг общей продольной оси 140, так что любые два межсоединительных элемента 144, которые расположены рядом в азимутальном направлении 58, размещены в двух различных азимутальных положениях относительно общей продольной оси 140, определяя интервал между двумя различными азимутальными положениями в 45°.
Упомянутое множество аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов дополнительно содержит шестнадцать аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов, которые попарно расположены аксиально и выставленными в восьми азимутальных положениях, причем каждое азимутальное положение из восьми азимутальных положений лежит в одном из интервалов, а именно точно в среднем положении, между двумя различными азимутальными положениями двух межсоединительных элементов 144, которые расположены рядом в азимутальном направлении 58. Таким образом, все аксиально расположенные радиочастотные проводящие элементы из упомянутого множества аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов разнесены с равными промежутками в азимутальном направлении 58 вокруг общей продольной оси 140.
Шестнадцать аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов, которые попарно расположены аксиально и выставленными, электрически служат в качестве соединяющих с экраном элементов 146. Каждый соединяющий с экраном элемент 146 имеет осевую длину, равную одной трети расстояния между парой радиочастотных проводящих петлеобразных элементов 138 в направлении общей продольной оси 140 и обеспечивает радиочастотное соединение для одного из двух проводящих петлеобразных элементов 138 к радиочастотному экрану 148. Как указано на Фиг. 1, радиочастотный экран 148 полностью закрывает аксиально расположенные радиочастотные проводящие элементы в радиальном направлении 56, перпендикулярном ему и направленном к общей продольной оси 140.
Радиочастотное соединение, обеспечиваемое каждым из шестнадцати соединяющих с экраном элементов 146, содержит импедансную сеть 150. Каждая из импедансных сетей 150 включает в себя сосредоточенную емкость, как указано на неполной схеме электрического соединения объемной радиочастотной катушки 136, показанной на Фиг. 2b. Предпочтительный режим работы объемной радиочастотной катушки 136 является резонансным режимом, в котором распределение тока в аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементах пропорционально sin θ или cos θ соответственно, где θ обозначает азимутальный угол относительно общей продольной оси 140. Для способствования этому режиму работы, импедансная сеть 150 каждого из соединяющих с экраном элементов 146 сконструирована с возможностью адаптации ее электрического импеданса к электрическому импедансу межсоединительных элементов 144.
В одном из вариантов осуществления по меньшей мере один из аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов может быть образован полосковой линией. В этом случае электрический импеданс упомянутого по меньшей мере одного аксиально расположенного радиочастотного проводящего элемента может по меньшей мере частично быть адаптирован путем изменения геометрического размера, например, ширины полосковой линии.
Объемная радиочастотная катушка 136 обеспечивает достаточное пространство для размещения основной части обследуемого человека 20 во внутреннем объеме объемной радиочастотной катушки 136, который определяется как пространство, окруженное парой радиочастотных проводящих петлеобразных элементов 138 и множеством аксиально расположенных проводящих элементов.
Объемная радиочастотная катушка 136 содержит два порта активации (не показаны). Каждый из портов активации выполнен с возможностью приема радиочастотной мощности, подаваемой одним из блоков 134 радиочастотного усилителя для генерации радиочастотного возбуждающего магнитного поля B1. Радиочастотная мощность может подаваться как непрерывное излучение или как множество отдельных импульсов с произвольной формой импульса и модуляцией по фазе, амплитуде и частоте.
Благодаря расположению упомянутого множества аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов объемная радиочастотная катушка 136 обеспечивает восемь установочных пространств 152 в пределах внутреннего объема объемной радиочастотной катушки 136. Каждое из восьми установочных пространств 152 доступно между аксиально расположенными радиочастотными проводящими элементами снаружи объемной радиочастотной катушки 136 в по меньшей мере радиальном направлении 56 относительно общей продольной оси 140 в интервале между двумя различными азимутальными положениями двух межсоединительных элементов 144, расположенных рядом в азимутальном направлении 58 и в интервале в осевом направлении между осевыми положениями концов соединяющих с экраном элементов 146, которые являются дальними к тому радиочастотному проводящему петлеобразному элементу 138, к которому они подсоединены.
На Фиг. 3a показана альтернативная объемная радиочастотная катушка 236 в соответствии с изобретением в схематическом трехмерном перспективном изображении. Будут описаны только те признаки, которые отличаются от первого варианта осуществления. Что касается признаков, которые являются общими для обоих вариантов осуществления, делается ссылка на описание первого варианта осуществления.
Объемная радиочастотная катушка 236, показанная на Фиг. 3a, содержит множество из восьми аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов, которые электрически соединяют два проводящих петлеобразных элемента 238, служа межсоединительными элементами 244 как и в первом варианте осуществления объемной радиочастотной катушки 136. В отличие от последнего, упомянутое множество из восьми межсоединительных элементов 244 разнесено с равными промежутками в азимутальном направлении 58 вокруг общей продольной оси 240, так что любые два межсоединительных элемента 244, которые расположены рядом в азимутальном направлении 58, размещены в двух различных азимутальных положениях относительно общей продольной оси 240, определяя интервал между двумя различными азимутальными положениями как 22,5°. Таким образом, межсоединительные элементы 244 объемной радиочастотной катушки 236 располагаются в пределах первого углового интервала 180° в азимутальном направлении 58.
Упомянутое множество аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов дополнительно содержит шестнадцать аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов, которые попарно расположены аксиально и выставленными в восьми азимутальных положениях, которые отличаются целыми множителями величины 22,5°. Восемь азимутальных положений разнесены с равными промежутками в пределах второго углового интервала 180° в азимутальном направлении 58, причем первый угловой интервал и второй угловой интервал являются комплементарными и составляют полный круг. Таким образом, все аксиально расположенные радиочастотные проводящие элементы упомянутого множества аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов разнесены с равными промежутками в азимутальном направлении 58 вокруг общей продольной оси 240.
Таким же образом, как в первом варианте осуществления, радиочастотное соединение, обеспечиваемое каждым из шестнадцати соединяющих с экраном элементов 146, содержит импедансную сеть 250, содержащую сосредоточенную емкость, как указано на неполной схеме электрического соединения объемной радиочастотной катушки 236, показанной на Фиг. 3b.
Благодаря такому расположению упомянутого множества аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов, объемная радиочастотная катушка 236 обеспечивает одно большое установочное пространство 252 в пределах внутреннего объема объемной радиочастотной катушки 236. Установочное пространство 252 доступно между аксиально расположенными проводящими элементами снаружи объемной радиочастотной катушки 236 в по меньшей мере радиальном направлении 56 относительно общей продольной оси 240 в интервале 180° между двумя азимутальными положениями первого межсоединительного элемента 244 и последнего межсоединительного элемента 244 упомянутого множества из восьми межсоединительных элементов 244, которые расположены рядом в азимутальном направлении 58, и в интервале в осевом направлении между осевыми положениями концов соединяющих с экраном элементов 246, которые являются дальними к тому радиочастотному проводящему петлеобразному элементу 238, к которому они подсоединены.
Установочные пространства 152, 252, описанные для первого и второго вариантов осуществления объемной радиочастотной катушки 136, 236 в соответствии с изобретением, предоставляют варианты позиционирования вспомогательных устройств 154 по меньшей мере частично в пределах установочного пространства 152, 252, например, радиочастотного усилителя или устройства цифровой передачи данных системы 10 магнитно-резонансных исследований.
Установочное пространство 252, предусмотренное вторым вариантом осуществления объемной радиочастотной катушки 236 (Фиг. 3a) особенно подходит для частичного размещения вспомогательного устройства, образованного компонентом системы медицинской терапии, таким как компонент устройства линейного ускорителя, устройства протонной терапии, устройства терапии высокоинтенсивным фокусированным ультразвуком или устройством гипертермии с использованием магнитного резонанса, таким как система передачи радиочастотной мощности. Было бы также целесообразным частично разместить вспомогательное устройство, образованное компонентом дополнительного средства медицинской визуализации, таким как кольцо детекторов ПЭТ или ультразвуковое устройство. В этих случаях объемная радиочастотная катушка 236 выгодна из-за низкого собственного затухания для излучения, например, γ-излучения.
Установочные пространства 152, предусмотренные первым вариантом осуществления объемной радиочастотной катушки 136 (Фиг. 2a) особенно подходят для частичного размещения вспомогательного устройства 154, образованного компонентом системы обнаружения для определения физиологического параметра исследуемого субъекта 20, такого как оптическая камера (видимый диапазон инфракрасного диапазона) или устройство радар-детектор.
Каждое из вспомогательных устройств 154 размещено так, что зрительная линия, выставленная вдоль двух соединяющих с экраном элементов 146, 246, которые расположены аксиально и выставленными в азимутальном положении внутри интервала между двумя различными азимутальными положениями двух межсоединительных элементов 144, 244 пересекает вспомогательное устройство 154, как указано на Фиг. 2a и 3a штриховой линией.
Хотя изобретение было проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и предшествующем описании, такие иллюстрации и описание должны рассматриваться как иллюстративные или приведенные в качестве примера, а не ограничивающие; изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления. Изучив чертежи, раскрытие и приложенную формулу изобретения, специалисты в данной области смогут понять и осуществить при практической реализации заявленного изобретения другие вариации показанных вариантов осуществления. В формуле изобретения слово «содержит» не исключает других элементов или этапов, а формы единственного числа не исключают множественного числа. Сам факт того, что определенные меры перечислены во взаимно отличных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетание этих мер нельзя использовать с пользой. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться в качестве ограничения объема.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ СИМВОЛОВ
Использование: для магнитно-резонансных исследований. Сущность изобретения заключается в том, что объемная радиочастотная катушка для использования в системе магнитно-резонансных исследований, содержит: радиочастотный экран; пару радиочастотных проводящих петлеобразных элементов, разнесенных вдоль общей продольной оси; множество аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов, электрически связанных с по меньшей мере одним из радиочастотных проводящих петлеобразных элементов, причем по меньшей мере два аксиально расположенных радиочастотных проводящих элемента электрически соединяют радиочастотные проводящие петлеобразные элементы, служа в качестве межсоединительных элементов, и по меньшей мере два из аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов расположены аксиально и выставленными в азимутальном положении внутри интервала между азимутальными положениями упомянутых по меньшей мере двух межсоединительных элементов и электрически служат в качестве соединяющих с экраном элементов для одного из упомянутых двух радиочастотных проводящих петлеобразных элементов к радиочастотному экрану; по меньшей мере одно установочное пространство в пределах внутреннего объема объемной катушки, которое доступно снаружи объемной радиочастотной катушки в по меньшей мере в радиальном направлении в интервале между двумя различными азимутальными положениями упомянутых двух межсоединительных элементов и в интервале в осевом направлении между осевыми положениями концов соединяющих с экраном элементов, которые являются дальними к тому радиочастотному проводящему петлеобразному элементу, к которому они подсоединены. Технический результат: обеспечение возможности реализации объемной радиочастотной катушки с благоприятными свойствами предоставления однородного радиочастотного возбуждающего магнитного поля B1 и с улучшенным доступом к исследуемому субъекту, размещенному внутри радиочастотного объема, при проведении обследования и предоставления вариантов размещения вспомогательных устройств близко к объемной радиочастотной катушке. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.
1. Объемная радиочастотная катушка (136; 236) для использования в системе (10) магнитно-резонансных исследований, для по меньшей мере одного из генерации радиочастотных возбуждающих магнитных полей B1, прикладываемых к ядрам исследуемого субъекта (20) или внутри него, и сбора сигналов магнитного резонанса от возбужденных ядер, причем объемная радиочастотная катушка (136; 236) содержит:
- радиочастотный экран (148; 248),
- пару радиочастотных проводящих петлеобразных элементов (138; 238), разнесенных вдоль общей продольной оси (140; 240),
- множество аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов, электрически связанных с по меньшей мере одним из радиочастотных проводящих петлеобразных элементов (138; 238), причем
- по меньшей мере два аксиально расположенных радиочастотных проводящих элемента из упомянутого множества аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов электрически соединяют радиочастотные проводящие петлеобразные элементы (138; 238), служа в качестве межсоединительного элемента (144; 244), причем упомянутые по меньшей мере два аксиально расположенных радиочастотных проводящих элемента размещены в двух различных азимутальных положениях относительно общей продольной оси (140; 240), определяя интервал между двумя различными азимутальными положениями, который меньше или равен 180°, и
- по меньшей мере два из аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов из упомянутого множества аксиально расположенных радиочастотных проводящих элементов аксиально расположены выставленными в азимутальном положении внутри интервала между двумя различными азимутальными положениями упомянутых по меньшей мере двух межсоединительных элементов (144; 244) и электрически служат в качестве соединяющих с экраном элементов (146; 246), причем каждый соединяющий с экраном элемент (146; 246) обеспечивает радиочастотное соединение для одного из упомянутых двух радиочастотных проводящих петлеобразных элементов (138; 238) с радиочастотным экраном (148; 248),
- по меньшей мере одно установочное пространство (152; 252) в пределах внутреннего объема объемной радиочастотной катушки (136; 236), которое доступно между аксиально расположенными радиочастотными проводящими элементами снаружи объемной радиочастотной катушки (136; 236) по меньшей мере в радиальном направлении (56) относительно общей продольной оси (140; 240) в интервале между двумя различными азимутальными положениями упомянутых двух межсоединительных элементов (144; 244) и в интервале в осевом направлении между осевыми положениями концов соединяющих с экраном элементов (146; 246), которые являются дальними по отношению к тому радиочастотному проводящему петлеобразному элементу (138; 238), к которому они подсоединены.
2. Объемная радиочастотная катушка (136; 236) по п. 1, причем аксиально расположенные проводящие элементы из упомянутого множества аксиально расположенных проводящих элементов разнесены с равными промежутками в азимутальном направлении вокруг общей продольной оси.
3. Объемная радиочастотная катушка (136; 236) по п. 1 или 2, причем по меньшей мере один из упомянутых по меньшей мере двух соединяющих с экраном элементов (146; 246) имеет осевую длину, меньшую или равную одной трети расстояния между парой радиочастотных проводящих петлеобразных элементов (138; 238) в направлении общей продольной оси (140; 240).
4. Объемная радиочастотная катушка (136; 236) по любому из предшествующих пунктов, причем по меньшей мере четыре из аксиально расположенных проводящих элементов из упомянутого множества аксиально расположенных проводящих элементов попарно расположены аксиально и выставленными в различных азимутальных положениях в интервале между двумя различными азимутальными положениями упомянутых по меньшей мере двух межсоединительных элементов (144; 244) и электрически служат в качестве соединяющих с экраном элементов (146; 246).
5. Объемная радиочастотная катушка (136; 236) по любому из предшествующих пунктов, выполненная в виде катушки для исследований всего тела, обеспечивающей достаточное пространство для размещения основной части обследуемого человека (20) в пределах внутреннего объема объемной радиочастотной катушки (136; 236).
6. Объемная радиочастотная катушка (136; 236) по любому из предшествующих пунктов, причем радиочастотное соединение, обеспеченное каждым соединяющим с экраном элементом (146; 246), содержит импедансную сеть (150; 250).
7. Объемная радиочастотная катушка (136; 236) по п. 6, причем импедансная сеть (150; 250) включает в себя по меньшей мере одну сосредоточенную емкость.
8. Объемная радиочастотная катушка (136; 236) по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая множество портов активации, причем каждый порт активации выполнен с возможностью приема радиочастотной мощности частоты магнитного резонанса для генерации радиочастотного возбуждающего поля B1.
9. Система (10) магнитно-резонансных исследований, которая выполнена с возможностью сбора сигналов магнитного резонанса от по меньшей мере части исследуемого субъекта (20), содержащая:
- по меньшей мере одну объемную радиочастотную катушку (136; 236) по любому из пп.1-8, и
- по меньшей мере одно вспомогательное устройство (154), которое по меньшей мере частично размещено внутри по меньшей мере одного установочного пространства (152; 252), так что зрительная линия, выставленная вдоль двух из упомянутых по меньшей мере двух соединяющих с экраном элементов (146; 246), которые расположены аксиально и выставленными в азимутальном положении внутри интервала между двумя различными азимутальными положениями упомянутых по меньшей мере двух межсоединительных элементов (144; 244), пересекает упомянутое по меньшей мере одно вспомогательное устройство (154).
10. Система (10) магнитно-резонансных исследований по п. 9, причем упомянутое по меньшей мере одно вспомогательное устройство (154) является по меньшей мере одним компонентом системы медицинской терапии.
11. Система (10) магнитно-резонансных исследований по п. 9, причем упомянутое по меньшей мере одно вспомогательное устройство (154) является по меньшей мере одним компонентом дополнительного средства медицинской визуализации.
12. Система магнитно-резонансных исследований по п. 9, причем упомянутое по меньшей мере одно вспомогательное устройство (154) является по меньшей мере одним компонентом системы обнаружения для обнаружения физиологического параметра исследуемого субъекта (20).
| US 2010036237 A1, 11.02.2010 | |||
| WO 2006095297 A1, 14.09.2006 | |||
| WO 2009134920 A2, 05.11.2009 | |||
| US 7755357 B2, 13.07.2010 | |||
| АНТЕННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ АППАРАТОВ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ И ЯДЕРНО-МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНЫХ АППАРАТОВ | 1997 |
|
RU2172004C2 |
| МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ | 2006 |
|
RU2411528C2 |
