ПИТАНИЕ КОПЛАНАРНОЙ RF КАТУШКИ Российский патент 2021 года по МПК G01R33/34 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к технологии радиочастотных (RF) катушек для использования в системе магнитно-резонансной (MR) визуализации, к RF компоновке для использования в системе (110) MR визуализации, содержащей RF катушку и RF экран, системе MR визуализации, использующей по меньшей мере одну такую RF катушку, и системе MR визуализации, использующей по меньшей мере одну такую RF компоновку.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В современных системах MRI обследуемый объект, обычно визуализируемый пациент, располагается где-то в пределах свободного открытого пространства вблизи или в центре катушки для всего тела. Катушка для всего тела может быть предоставлена как катушка типа "птичьей клетки" с катушкой PCB (печатная монтажная плата). Катушка PCB имеет внутренний металлизированный слой, который предоставляет перемычки и кольца, так же как и конденсаторы. RF катушка обычно экранируется RF экраном. RF экран содержит PCB экран. PCB экран имеет внутренний металлизированный слой со сформированной на нем экранирующей структурой. RF экран коаксиально охватывает RF катушку. Катушка PCB и PCB экран являются непроводящими, и соответствующие металлизированные слои обычно делаются из меди.

RF экран и RF катушка могут быть предоставлены совместно как RF компоновка. В RF компоновке RF катушки и RF экран обычно предоставляются как единый компонент.

Современные RF катушки содержат двух- или даже многоканальные катушки для всего тела, которые используют два или более геометрически расцепленных порта питания "птичьей клетки" для RF-шиммирования. Эта методика значительно увеличивает однородность поля и обеспечивает возможность клинической визуализации для дополнительных применений при высоких полях. Наиболее распространенными являются RF катушки с двумя портами.

Для предоставления мощности от внешнего усилителя на порт питания, RF катушка обычно соединяется с усилителем с одной стороны RF катушки. Один порт питания может быть соединен непосредственно, тогда как другой порт питания соединяется через коаксиальный кабель. Однако коаксиальные кабели, предоставленные на перемычках, уменьшают и искажают поле B1. Кроме того, одностороннее питание может привести к аксиально-асимметричному распределению электрического поля E и, таким образом, к увеличению SAR.

Аксиально-асимметричное распределение электрического поля E может, по меньшей мере, быть частично преодолено, используя четыре или восемь портов, питающихся с фиксированной фазой и амплитудой. Это питание требует проводки нескольких коаксиальных кабелей по всей длине RF катушки, таким образом, потенциально увеличивая локальную неоднородность поля. Кроме того, линии питания несовместимы с MRI LINAC.

Коаксиальные кабели обычно располагаются в пределах пространства между RF катушкой и экраном. Как правило, коаксиальные кабели прикрепляются к экрану PCB посредством пайки или приклеиванием. Коаксиальная линия составлена внутренним проводником, изолирующим материалом, и внешним проводником. Посредством пайки внешний проводник коаксиальной линии получает электрический потенциал, идентичный металлу на PCB экране. В принципе, коаксиальные кабели могут также быть прикреплены к PCB катушке.

В этом контексте, Патентный документ US 2014/0218032 А1 относится к резонаторному устройству для применений в спиновом резонансе. Резонаторное устройство включает в себя подложку, клеммы, и резонаторы. Клеммы включают в себя первую клемму, имеющую сегменты первой клеммы, расположенные на поверхности подложки, и вторую клемму, имеющую сегменты второй клеммы, расположенные на поверхности подложки противоположно сегментам первой клеммы. Резонаторы включают в себя проводники, расположенные на поверхности подложки между первой и второй клеммами. Каждый проводник расположен между одним из сегментов первой клеммы и, соответственно противоположным, одним из сегментов второй клеммы.

Патентный документ US 6175237 B1 раскрывает, что две половины обычной седлообразной RF катушки, такие как спирали или другие соответственные структуры для использования в ЯМР (NMR) высокого разрешения или в MRI, располагаются на противоположных сторонах цилиндрического каркаса катушки, и поворачиваются от обычной ориентации на 90 градусов вокруг оси В1, так, чтобы кабельные соединения были параллельны вблизи осевого центра RF катушки.

Кроме того, Патентный документ US 2012/0081119 A1 относится к зонду для устройства ЯМР, в котором седлообразная катушка расположена на одной стороне гибкого изолирующего материала, и дополнительный проводник расположен на противоположной стороне. Дополнительный проводник и проводники седлообразной катушки образуют емкость поперек изолирующего материала. Эта емкость действует с индуктивностью седлообразной катушки, так, что зонд сам формирует линию передачи. Зонд, таким образом, является широкополосным и не требует настройки. Он также обеспечивает постоянный импеданс, таким образом, облегчая согласование импедансов для спектрометра ЯМР. В предпочтительном варианте реализации, интегральный резистор располагается на гибком изолирующем материале, завершая линию передачи.

Кроме того, Патентный документ WO 2005/052621 A1 относится к системе магнитно-резонансной визуализации, включающей в себя главный магнит, который создает по существу постоянное в пространстве и во времени главное магнитное поле в пределах поля обзора. Градиентные катушки магнитного поля накладывают выбранные градиенты магнитного поля на главное магнитное поле в пределах поля обзора. По меньшей мере одна радиочастотная катушка выполнена с возможностью обнаружения магнитно-резонансного сигнала, вызванного подаваемым радиочастотным импульсом. По меньшей мере одна радиочастотная катушка включает в себя радиочастотную антенну и электронный модуль, расположенный на подложке. Электронное устройство электрически связано с радиочастотной антенной. Электронное устройство устанавливается в центральной области, окруженной радиочастотной антенной.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача изобретения заключается в предоставлении радиочастотной (RF) катушки для использования в системе магнитно-резонансной (MR) визуализации, RF компоновки для использования в системе (110) MR визуализации, содержащей RF катушку и RF экран, системе MR визуализации, использующей по меньшей мере одну такую RF катушку, и системе MR визуализации, использующей по меньшей мере одну такую RF компоновку, которая уменьшает проблемы коаксиальных кабелей, используемых в RF катушках и RF компоновках. В частности, задача настоящего изобретения заключается в получении возможности создания B1-поля с уменьшенной неоднородностью и с увеличенной совместимостью при использовании с MRI LINAC.

Эта задача решается посредством радиочастотной (RF) катушки для использования в системе магнитно-резонансной (MR) визуализации, при этом RF катушка содержит PCB катушки, один или множественные проводящие элементы, предоставленные на PCB катушки для приложения RF магнитного поля к исследуемому пространству в течение фаз RF передачи для возбуждения ядер обследуемого объекта и для приема MR сигналов от возбужденных ядер в течение фаз RF приема, один или множественные порты питания для возбуждения множественных проводящих элементов, по меньшей мере один соединительный порт, и одну или множественные линии питания, соединяющие по меньшей мере один соединительный порт с одним или множественными портами питания, при этом одна или множественные линии питания предоставляются как копланарные линии питания, которые размещены на PCB катушки, при этом копланарные линии питания пригодны для передачи сигналов микроволновой частоты и содержат проводящую дорожку, которая напечатана на диэлектрической подложке, вместе с парой возвратных проводников, которые предоставляются по одному для каждой стороны проводящей дорожки, и все три проводника предоставляются как копланарные на одной и той же стороне подложки.

Эта задача также решается посредством радиочастотной (RF) компоновки для использования в системе магнитно-резонансной (MR) визуализации, содержащей RF катушку по любому из предшествующих пунктов формулы и RF экран, при этом RF экран коаксиально охватывает RF катушку, причем RF экран содержит PCB экрана, и металлическую экранирующую структуру, предоставленную на PCB экрана, и множественные соединительные линии, соединенные по меньшей мере с одним соединительным портом, при этом множественные соединительные линии предоставляются как копланарные соединительные линии, которые размещены на PCB экрана, и по меньшей мере один радиальный соединительный элемент, который проходит между PCB экрана и PCB катушки, и который электрически соединяет множественные соединительные линии с PCB катушки для соединения по меньшей мере с одним соединительным портом.

Эта задача также решается посредством системы магнитно-резонансной (MR) визуализации, содержащей цилиндрическое исследуемое пространство, предоставленное с возможностью размещения в нем обследуемого объекта, по меньшей мере одну радиочастотную (RF) катушку, как определено выше, RF экран для экранирования исследуемого пространства, систему градиентных катушек для создания градиентных магнитных полей, накладываемых на статическое магнитное поле, и главный магнит для создания статического магнитного поля, при этом RF катушка, RF экран, система магнитных градиентных катушек и главный магнит установлены в таком порядке в направлении, радиально направленном наружу вокруг исследуемого пространства.

Эта задача также решается посредством системы магнитно-резонансной (MR) визуализации, содержащей цилиндрическое исследуемое пространство, предоставленное с возможностью размещения в нем обследуемого объекта, системы магнитных градиентных катушек для создания градиентных магнитных полей, накладываемых на статическое магнитное поле, главный магнит для создания статического магнитного поля, и по меньшей мере одну радиочастотную (RF) компоновку, как определено выше, при этом RF компоновка, система магнитных градиентных катушек и главный магнит установлены в этом порядке в направлении, радиально направленном наружу вокруг исследуемого пространства.

Иначе говоря, задача в настоящем изобретении решается посредством предоставления линий питания как копланарных линий питания. Это позволяет иметь структуру катушки из RF катушки и линий питания на одной единственной PCB, то есть никакие дополнительные коаксиальные кабели не должны быть добавлены на дополнительном этапе ручного производства. Таким образом, время производства и стоимость интеграции уменьшаются.

Копланарные линии питания относятся к такому типу электрической линии передачи, которая может быть изготовлена, используя технологию печатных монтажных плат, и которая подходит для передачи сигналов микроволновой частоты. Копланарные линии питания содержат проводящую дорожку, которая напечатана на диэлектрической подложке, вместе с парой возвратных проводников, которые предоставляются по одному для каждой стороны проводящей дорожки. Все три проводника находятся на одной и той же стороне подложки, и, следовательно, копланарны. Возвратные проводники отделены от центральной дорожки малым промежутком, который имеет неизменную ширину по длине линии.

Предпочтительно, RF катушка - это системная интегрированная катушка для всего тела с четырьмя или восьмью портами питания с использованием интегрированных в PCB копланарных линий питания RF мощности. RF катушка содержит кольца и перемычки как проводящие элементы. Также предпочтительно, чтобы порт питания и проводящие элементы были интегрированы на одной PCB, так, чтобы отдельный коаксиальный кабель для питания мог быть исключен. Каркас PCB катушки может быть присоединен в одном процессе при производстве без дополнительной проводки и припаивания питающего коаксиального кабеля, таким образом, экономя время и издержки производства. Коаксиальные кабели, также имеют пониженную надежность вследствие процесса пайки, используемого в процессе производства RF катушки. Кроме того, интегрированная конструкция питания RF катушки обеспечивает лучшую прозрачность для излучения по сравнению с коаксиальным питанием для сканера MRI LINAC. Следовательно, эта архитектура RF катушки полезна для терапии с визуальным контролем, используя MRI в комбинации с протонной/LINAC терапией, поскольку в протонном/LINAC пучке нет частей коаксиального кабеля.

В RF компоновке, радиальный соединительный элемент соединяет между собой соединительные линии и PCB катушки. Однако не требуется, чтобы радиальный соединительный элемент был ориентирован строго радиально между PCB катушки и PCB экрана. Кроме того, соединительные линии могут быть прямо или опосредованно связаны с соединительным портом. Следовательно, по меньшей мере, один радиальный соединительный элемент может быть непосредственно связан с соединительным портом RF катушки, или через дополнительное соединение линий питания, предоставленных на PCB катушки.

Это и дальнейшее обсуждение деталей соединительных линий и линий питания применимо в целом к соединительным линиям и линиям питания. Кроме того, и в более общем случае, основные идеи относительно RF катушки и RF экрана могут быть применены взаимообразно. Это включает в себя также радиальный соединительный элемент. В соответствии с предпочтительным вариантом реализации, копланарные линии питания предоставляются как металлизация на PCB катушки. С копланарными линиями питания, предоставленными непосредственно на PCB катушки, может быть облегчено производство RF катушки, поскольку не требуется дополнительная PCB. Кроме того, перемычки и линии питания могут быть предоставлены по существу в единственном технологическом процессе.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации, копланарные линии питания предоставляются как копланарный волновод с проводящим основанием (CBCPW) с земляным слоем, покрывающим площадь, соответствующую по меньшей мере площади, покрытой проводниками копланарных линий питания. Копланарный волновод с проводящим основанием представляет собой вариант копланарного волновода, который имеет земляной слой, покрывающий всю обратную поверхность подложки. Земляной слой служит третьим возвратным проводником. Также, копланарный волновод с проводящим основанием может быть легко изготовлен на PCB катушки. Однако между земляным слоем и проводниками требуется отдельная PCB линии питания. Это имеет преимущество в том, что подходящий материал может быть выбран в соответствии с требованиями линии питания. Ограничения, обусловленные использованием определенного типа PCB, что, например, подходит для RF катушки или RF экрана, могут быть преодолены. Копланарный волновод с проводящим основанием может быть предоставлен на PCB катушки или PCB экрана, с его земляным слоем, ориентированным по направлению к соответствующей PCB, или наоборот.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации, PCB катушки предоставляется по меньшей мере с одним слотом, по меньшей мере одна PCB линии питания предоставляется по меньшей мере в одном слоте, и по меньшей мере одна линия питания предоставляется по меньшей мере на одной PCB линии питания. Следовательно, параметры линии питания могут задаваться свободным выбором материала PCB линии питания без необходимости в предоставлении PCB линии питания поверх PCB катушки. Следовательно, RF катушка может быть предоставлена по существу с однородной внешней поверхностью без подъемов. Те же самые принципы могут быть применены к конструкции соединительных линий на PCB экрана.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации, по меньшей мере, одна из копланарных линий питания имеет осевую секцию, проходящую в продольном направлении RF катушки. Следовательно, когда соединительный порт предоставляется сбоку на RF катушке, осевая секция может проходить по существу по всей длине RF катушки для присоединения портов питания на противоположном конце RF катушки. Когда RF катушка имеет центральный порт питания, аксиальные секции могут проходить до любого конца RF катушки для присоединения соответствующих портов питания. Круговая секция обычно не уменьшает однородность поля.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации, по меньшей мере, одна из копланарных линий питания имеет круговую секцию, проходящую в круговом направлении RF катушки, при этом круговая секция предоставляется в центральной области относительно продольного направления RF катушки. Круговая секция может влиять на однородность поля. Однако поскольку она предоставлена в центральной области, то эти эффекты от нее очень малы.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации, по меньшей мере, одна из копланарных линий питания имеет внешнюю секцию, проходящую на внешней стороне PCB катушки, и внутреннюю секцию, проходящую на внутренней стороне PCB катушки, при этом PCB катушки предоставляется по меньшей мере с контактным элементом катушки, проходящим радиально через PCB катушки, который электрически связывает внешнюю секцию и внутреннюю секцию. С контактным элементом катушки обеспечивается высокий уровень свободы для конструкции RF катушки, поскольку линии питания могут быть предоставлены как наиболее подходящие на каждой из сторон PCB катушки.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации, по меньшей мере, один радиальный соединительный элемент предоставляется в центральной области RF катушки относительно продольного направления RF катушки. Будучи предоставленным в центральной области, радиальный соединительный элемент обычно мало влияет на однородность поля.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации, по меньшей мере, один радиальный соединительный элемент содержит PCB соединения с предоставленной на ней металлизацией соединения, при этом металлизация соединения соединяет множественные соединительные линии с PCB катушки.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации, PCB соединения предоставляется как гибкая PCB. Гибкая PCB облегчает конструкцию и изготовление RF компоновки.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации, множественные соединительные линии предоставляются на радиально внешней грани PCB экрана, причем PCB экрана имеет по меньшей мере одно отверстие, и по меньшей мере один радиальный соединительный элемент проходит по меньшей мере через одно отверстие от PCB экрана к PCB катушки. Следовательно, любая сторона PCB экрана может быть легко присоединена, используя радиальный соединительный элемент. Отверстие предпочтительно предоставляется в центральной области RF катушки или RF компоновки.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации, множественные линии питания предоставляются на радиально внутренней грани PCB катушки, причем PCB катушки имеет по меньшей мере одно отверстие, и по меньшей мере один радиальный соединительный элемент проходит по меньшей мере через одно отверстие от PCB экрана к PCB катушки. Следовательно, любая сторона PCB катушки может быть легко присоединена, используя радиальный соединительный элемент. Отверстие предпочтительно предоставляется в центральной области RF катушки или RF компоновки.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации, по меньшей мере, одна из соединительных линий имеет внешнюю секцию, проходящую на внешней стороне PCB экрана, и внутреннюю секцию, проходящую на внутренней стороне PCB экрана, при этом PCB экрана предоставляется по меньшей мере с контактным элементом экрана, проходящим радиально через PCB экрана, который электрически связывает внешнюю секцию и внутреннюю секцию. С контактным элементом экрана обеспечивается высокий уровень свободы для конструкции RF экрана и RF компоновки, поскольку соединительные линии могут быть предоставлены как наиболее подходящие с обеих сторон PCB экрана.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие объекты изобретения будут очевидны из рассматриваемых ниже вариантов реализации. Конкретный вариант реализации не обязательно отображает полный объем притязаний изобретения, и для интерпретации объема притязаний изобретения следует обращаться к формуле.

На чертежах:

Фиг.1 изображает схематическую иллюстрацию части характерного варианта реализации системы магнитно-резонансной (MR) визуализации,

Фиг.2 - перспективная иллюстрация радиочастотной (RF) компоновки системы магнитно-резонансной (MR) визуализации на Фиг.1, содержащей RF катушку и RF экран в соответствии с первым, предпочтительным вариантом реализации,

Фиг.3 - схематическая иллюстрация в плоскости RF катушки в соответствии с первым вариантом реализации с копланарной линией питания,

Фиг.4 - вид сечения копланарной линии питания, которая предоставляется как копланарный волновод с проводящим основанием, в соответствии со вторым вариантом реализации,

Фиг.5 - вид сечения копланарной линии питания на Фиг.4, предоставленной на внутренней поверхности PCB катушки, в соответствии с третьим вариантом реализации,

Фиг.6 - вид сечения копланарной линии питания на Фиг.4, предоставленной в PCB катушки, в соответствии с четвертым вариантом реализации,

Фиг.7 - вид сечения PCB катушки и PCB экрана, которые соединены радиальным соединительным элементом, в соответствии с пятым вариантом реализации,

Фиг.8 - вид сечения PCB катушки и PCB экрана, которые соединены радиальным соединительным элементом, проходящим через отверстие в PCB катушки, в соответствии с шестым вариантом реализации,

Фиг.9 - схематическая иллюстрация в плоскости RF катушки в соответствии с седьмым вариантом реализации с копланарной линией питания и центральным соединительным портом,

Фиг.10 - вид сечения копланарной линии питания на Фиг.4, предоставленной на внутренней поверхности PCB экрана, в соответствии с восьмым вариантом реализации, и

Фиг.11 - вид сечения копланарной линии питания на Фиг.4, предоставленной в PCB экрана, в соответствии с девятым вариантом реализации.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ

На Фиг.1 показана схематическая иллюстрация части варианта реализации системы 110 магнитно-резонансной (MR) визуализации, содержащей MR сканер 112. Система 110 MR визуализации описана здесь в целом, как основа для всех дополнительных вариантов реализации.

Система 110 MR визуализации включает в себя главный магнит 114, предоставленный для создания статического магнитного поля. Главный магнит 114 имеет центральный туннель, который предоставляет исследуемое пространство 116 вокруг центральной оси 118 для обследуемого объекта 120, обычно пациента, располагаемого в его пределах. В этом варианте реализации, центральный туннель и, поэтому, статическое магнитное поле главного магнита 114, имеют горизонтальную ориентацию в соответствии с центральной осью 118. В альтернативном варианте реализации, ориентация главного магнита 114 может быть отличной, например, для предоставления статического магнитного поля с вертикальной ориентацией. Кроме того, система 110 MR визуализации содержит систему 122 магнитных градиентных катушек, предоставляемую для создания градиентных магнитных полей, накладываемых на статическое магнитное поле. Система 122 магнитных градиентных катушек концентрически размещается в пределах туннеля главного магнита 114, как известно в данной области техники.

Кроме того, система 110 MR визуализации включает в себя радиочастотную (RF) катушку 140, сконструированную как катушка для целого тела, имеющая цилиндрический корпус. В альтернативном варианте реализации, RF катушка 140 сконструирована как катушка для головы, или катушка любого другого подходящего вида для использования в системах 110 MR визуализации. RF катушка 140 предоставляется для приложения RF магнитного поля к исследуемому пространству 116 в течение фаз RF передачи для возбуждения ядер обследуемого объекта 120, который должен быть представлен в MR изображениях. RF катушка 140 предоставляется также для приема MR сигналов от возбужденных ядер в течение фаз RF приема. В рабочем режиме системы 110 MR визуализации фазы RF передачи и RF приема имеют место последовательным образом. RF катушка 140 размещена концентрически в пределах туннеля главного магнита 114. Как известно в данной области техники, цилиндрический RF экран 124 размещается концентрически между системой 122 магнитных градиентных катушек и RF катушкой 140. Следовательно, RF экран 124 коаксиально охватывает RF катушку 140. В некоторых вариантах реализации, RF катушка 140 и RF экран 124 предоставляются как одно целое, таким образом, формируя радиочастотную (RF) компоновку 142.

В этом контексте следует отметить, что RF катушка 140 была описана как передающая и приемная катушка. Однако RF катушка 140 может быть также предоставлена как только передающая или только приемная катушка.

Кроме того, система 110 MR визуализации содержит блок 130 реконструкции MR изображения, предоставленный для восстановления MR изображения из полученных MR сигналов, и блок 126 управления системой MR визуализации с блоком 128 монитора, предоставленным для функций управления MR сканером 112, как это хорошо известно в данной области техники. Линии 138 управления установлены между блоком 126 управления системой MR визуализации и блоком 134 RF передатчика, который предоставляется для подачи мощного RF сигнала MR радиочастоты на RF катушку 140 через RF коммутирующий блок 136 в течение фаз RF передачи. RF коммутирующий блок 136, в свою очередь, также управляется блоком 126 управления системой MR визуализации, и другая линия 132 управления установлена между блоком 126 управления системой MR визуализации и RF коммутирующим блоком 136 для выполнения этой задачи. В течение фазы RF приема, RF коммутирующий блок 136 направляет MR сигналы от RF катушки 140 на блок 130 реконструкции MR изображения после предварительного усиления.

На Фиг.2 и 3 можно видеть RF компоновку 142 в соответствии с первым предпочтительным вариантом реализации изобретения. RF компоновка 142 содержит RF экран 124 и RF катушку 140, которые в этом варианте реализации предоставлены как две отдельные части.

Как можно видеть в подробностях на Фиг.2, RF катушка 140 содержит PCB 200 катушки, множественные проводящие перемычки 202, которые предоставляются на PCB 200 катушки и вытянуты по оси продольного направления 204 RF катушки 140, проводящее кольцо 206, предоставленное на каждой крайней стороне RF катушки 140. Проводящие перемычки 202 и проводящие кольца 206 служат проводящими элементами. RF катушка 140 дополнительно содержит конденсаторы 208 связи, которые предоставляются вдоль проводящих перемычек 202 и проводящих колец 206. Как можно видеть при дальнейшем рассмотрении Фиг.3, RF катушка 140 дополнительно содержит множественные порты 210 питания для возбуждения проводящих элементов 202, 206, и соединительный порт 212. Порты 210 питания соединены с соединительным портом 212 через питающие линии 214, одна из которых показана на Фиг.3. RF катушка 140 первого варианта реализации является интегрированной в систему катушкой для всего тела с четырьмя или восьмью портами питания. В альтернативном варианте реализации, RF катушка 140 интегрирована в специализированную вставляемую градиентную катушку для головы. Вставляемая градиентная катушка для головы имеет предпочтительно внутренний диаметр 30-40 см.

Как можно далее видеть на Фиг.3, копланарная линия 214 питания имеет две аксиальные секции 270, вытянутые в продольном направлении 204 RF катушки 140. Кроме того, копланарная линия 214 питания имеет круговую секцию 272, вытянутую в круговом направлении RF катушки 140, при этом круговая секция 272 предоставляется в центральной области относительно продольного направления 204 RF катушки 140.

В соответствии с первым вариантом реализации, проводящие перемычки 202 и проводящие кольца 206 предоставляются на внутренней грани 216 PCB 200 катушки. В альтернативном варианте реализации, конденсаторы 208 связи обеспечиваются емкостной связью через PCB 200 катушки. Соответственно, конденсаторы 208 связи предоставляются как распределенные конденсаторы. В этом, альтернативном варианте реализации, PCB 200 катушки содержит дополнительную металлизацию на своей внешней грани 218.

RF экран 124 содержит PCB 220 экрана, который имеет структурированную металлизацию на своей внутренней грани 222 и на своей внешней грани 224, которые формируют металлическую структуру 252 экрана, как можно видеть, например, на Фиг.7 и 8. Металлизации обеспечивают перекрывающиеся площадки, создающие распределенные конденсаторы. Металлизации предоставляются как щелевые структуры, которые не позволяют циркулировать низкочастотным градиентным вихревым токам, но при этом они оказываются прозрачными для RF частот системы 110 MR визуализации.

Одна из копланарных линий 214 питания RF катушки 140, показана отдельно на Фиг.4 в связи со вторым вариантом реализации. Копланарная линия 214 питания предоставляется в этом варианте реализации как копланарный волновод с проводящим основанием (CBCPW). Копланарная линия 214 питания содержит проводящую дорожку 230, имеющую ширину W, и пару возвратных проводников 232, которые предоставлены по одному для каждой стороны проводящей дорожки 230. Проводящая дорожка 230 и возвратные проводники 232 напечатаны на одной стороне PCB 234 линии питания, имеющей высоту H. Возвратные проводники 232 отделены от проводящей дорожки 230 малым промежутком G, который обычно имеет неизменную ширину вдоль линии 214 питания.

Копланарная линия 214 питания дополнительно содержит земляной слой 236, покрывающий площадь, соответствующую по меньшей мере площади, покрытой проводящей дорожкой 230 и возвратными проводниками 232. Земляной слой 236 предоставляется на противоположной грани PCB 234 линии питания.

Линия 214 питания второго варианта реализации, в соответствии с третьим вариантом реализации, размещенная на внутренней грани 216 PCB 200 катушки, как можно видеть на Фиг.5. Следовательно, земляной слой 236 линии 214 питания предоставляется как металлизация на PCB 200 катушки. PCB 234 линии питания размещена на земляном слое 236, и проводящая дорожка 230, и возвратные проводники 232 предоставляются как металлизации на PCB 234 линии питания.

В соответствии с четвертым вариантом реализации, который можно видеть на Фиг.6, в PCB 200 катушки предоставляют слот 238. Линия 214 питания второго варианта реализации, реализованного с копланарной проводящей дорожкой 230 и возвратными проводниками 232 на PCB 234 линии питания, размещена полностью в пределах слота 238 PCB 200 катушки.

Пятый вариант реализации настоящего изобретения можно видеть на Фиг.7. RF компоновка 142 пятого варианта реализации содержит, RF катушку 140 и RF экран 124, как рассмотрено выше. RF экран 124 коаксиально охватывает RF катушку 140. RF компоновка 142 пятого варианта реализации предоставляется как единая деталь.

В пятом варианте реализации, PCB 220 экрана содержит соединительные линии 246, которые присоединены, например, пайкой к коаксиальному кабелю (не показан). Коаксиальный кабель служит соединением для RF катушки 140. Соединительные линии 246 предоставляются как копланарные соединительные линии 246, и размещены в PCB 220 экрана, как можно видеть в деталях, например, на Фиг.8. Детальная конструкция соединительных линий 246 такова, как описано выше относительно линий 214 питания различных вариантов реализации.

Кроме того, как можно видеть на Фиг.7, предоставляется радиальный соединительный элемент 240, который проходит между PCB 220 экрана и PCB 200 катушки. Соединительные линии 246 направлены на PCB экрана к местоположению для подключения к PCB 200 катушки. Радиальный соединительный элемент 240 присоединяет соединительные линии 246 к PCB 200 катушки. Радиальный соединительный элемент 240 предоставляется в центральной области RF катушки 140 относительно ее продольного направления 204. Следовательно, соединительный порт 212 RF катушки 140 предоставляется в центральной области RF катушки 140 относительно ее продольного направления 204. Линии 214 питания проходят от соединительного порта 212 к портам 210 питания на обоих продольных концах RF катушки 140.

Радиальный соединительный элемент 240 содержит PCB 242 соединения с металлизацией 244 соединения, предоставленной на ней, при этом металлизация 244 соединения подключает соединительные линии 246 PCB 220 экрана к PCB 200 катушки. PCB 242 соединения обеспечивается как гибкая PCB.

В соответствии с пятым вариантом реализации, металлизация 244 радиального соединительного элемента 240 контактирует с соединительной линией 246 PCB 220 экрана в области, не показанной на Фиг.7. Металлизация 244 радиального соединительного элемента 240 контактирует с соединительным портом 212 PCB 200 катушки через контактный элемент 250 катушки, проходящий радиально через PCB 200 катушки. Контактный элемент 250 катушки может быть реализован проводящим "межсоединением".

Шестой вариант реализации настоящего изобретения можно видеть на Фиг.8. RF компоновка 142 шестого варианта реализации содержит RF катушку 140 и RF экран 124, как описано выше относительно пятого варианта реализации.

RF компоновка 142 шестого варианта реализации отличается от RF компоновки 142 пятого варианта реализации только подключением соединительных линий 246 к соединительному порту 212 через радиальный соединительный элемент 240. Однако конструкция радиального соединительного элемента 240 шестого варианта реализации идентична таковой для радиального соединительного элемента 240 пятого варианта реализации.

В соответствии с шестым вариантом реализации, линии 214 питания предоставляются на радиально внутренней грани 216 PCB 200 катушки. Кроме того, PCB 200 катушки имеет отверстие 260, и радиальный соединительный элемент 240 проходит через отверстие 260 от PCB 220 экрана к PCB 200 катушки. Следовательно, в соответствии с шестым вариантом реализации, соединительный порт 212 PCB 200 катушки непосредственно контактирует посредством металлизации 244 PCB 242 соединения с паяным соединением 262.

В этом варианте реализации, металлизация 244 радиального соединительного элемента 240 непосредственно преобразуется в соединительную линию 246 PCB 220 экрана.

На Фиг.9 показана схематическая иллюстрация на плоскости RF катушки 140 в соответствии с седьмым вариантом реализации с копланарной линией 214 питания и центральным соединительным портом 212. Как можно видеть в деталях на Фиг.9, RF катушка 140 седьмого варианта реализации соответствует RF катушке 140 второго варианта реализации, показанного на Фиг.3. Следовательно, подробно будут рассмотрены только различия между RF катушками 140 седьмого и второго варианта реализации.

RF катушка 140 седьмого варианта реализации содержит множественные порты 210 питания для возбуждения проводящих элементов 202, 206, и соединительный порт 212. Соединительный порт 212 размещен в центральной области RF катушки 140. Порты 210 питания соединены с соединительным портом 212 через линии 214 питания, одна из которых показана на Фиг.9.

Как можно также видеть на Фиг.9, копланарная линия 214 питания имеет одну аксиальную секцию 270, вытянутую в продольном направлении 204 RF катушки 140. Кроме того, копланарная линия 214 питания имеет круговую секцию 272, вытянутую в круговом направлении RF катушки 140, при этом круговая секция 272 предоставляется в центральной области относительно продольного направления 204 RF катушки 140 и соединена с соединительным портом 212.

В соответствии с пятым и шестым вариантами реализации, также и в седьмом варианте реализации RF экран 124 коаксиально охватывает RF катушку 140. RF экран 124 содержит PCB 220 экрана, и таким же образом, как рассмотрено выше относительно пятого и шестого варианта реализации, соединительная линия 246 предоставляется на PCB 220 экрана. Как описано выше относительно шестого и седьмого варианта реализации, соединительная линия 246 присоединена через радиальный соединительный элемент 240 к соединительному порту 212 и линиям 214 питания PCB 200 катушки.

На Фиг.10 показана PCB 220 экрана в соответствии с восьмым вариантом реализации. Соответственно, соединительная линия 246 предоставляется на PCB 220 экрана. Как можно видеть на Фиг.10, соединительная линия 246 имеет в целом ту же самую установку, что и линии 214 питания. Однако, в соответствии с восьмым вариантом реализации, соединительная линия 246 предоставляется в этом варианте реализации со своим земляным слоем 236 по направлению от PCB 220 экрана. В соответствии с восьмым вариантом реализации, соединительная линия 246 предоставляется с ее проводящей дорожкой 230 и ее возвратными проводниками 232 на PCB 220 экрана.

В соответствии с девятым вариантом реализации, соединительная линия 246 второго варианта реализации размещена в слоте 238 PCB 220 экрана. Копланарная соединительная линия 246 девятого варианта реализации, реализованная с копланарной проводящей дорожкой 230 и возвратными проводниками 232 на PCB 234 линии питания, размещена целиком в пределах слота 274 PCB 220 экрана.

Хотя изобретение было подробно рассмотрено на чертежах и в вышеприведенном описании, такую иллюстрацию и описание следует считать иллюстративными или примерными и не ограничительными; изобретение не ограничено раскрытыми вариантами реализации. Другие вариации к раскрытым вариантам реализации могут быть поняты и реализованы специалистами в данной области техники при осуществлении заявленного изобретения, из анализа чертежей, раскрытия, и приложенной формулы. В формуле, слово "содержащий" не исключает других элементов или этапов, и выражение в единственном числе не исключает множества. Тот факт, что определенные положения приведены во взаимно различающихся зависимых пунктах формулы, не означает, что комбинация этих положений не может быть использована для получения преимуществ. Любые условные обозначения в пунктах формулы не должны рассматриваться как ограничение объема притязаний изобретения.

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

110 система магнитно-резонансной (MR) визуализации

112 магнитно-резонансный (MR) сканер

114 главный магнит

116 исследуемое пространство RF

118 центральная ось

120 обследуемый объект

122 система магнитных градиентных катушек

124 радиочастотный (RF) экран

126 блок управления системой MR визуализации

128 блок монитора

130 блок реконструкции MR изображения

132 линия управления

134 блок RF передатчика

136 блок RF коммутации

138 линия управления

140 радиочастотная (RF) катушка

142 радиочастотная (RF) компоновка

200 PCB катушка

202 проводящая перемычка, проводящий элемент

204 продольное направление

206 проводящее кольцо

208 конденсаторы связи

210 порт питания

212 соединительный порт

214 линия питания

216 внутренняя грань/металлизация (PCB катушки)

218 внешняя грань/металлизация (PCB катушки)

220 PCB экран

222 внутренняя грань/металлизация (PCB экрана)

224 внешняя грань/металлизация (PCB экрана)

230 проводящая дорожка, проводник

232 возвратный проводник, проводник

234 линия питания PCB

236 земляной слой

238 слот (PCB катушка)

240 радиальный соединительный элемент

242 PCB соединения

244 металлизация (PCB соединения)

246 соединительная линия

250 контактный элемент катушки

252 металлическая экранирующая структура

260 отверстие

262 паяное соединение

270 осевая секция

272 круговая секция

274 слот (PCB экран)

W ширина (проводящая дорожка)

H высота (линия питания PCB)

G промежуток.

Группа изобретений относится к технологии радиочастотных катушек для использования в системе магнитно-резонансной визуализации. Радиочастотная катушка для использования в системе магнитно-резонансной визуализации содержит PCB катушки, множественные проводящие элементы, предоставленные на PCB катушки, множественные порты питания для возбуждения множественных проводящих элементов, по меньшей мере один соединительный порт и множественные линии питания, соединяющие по меньшей мере один соединительный порт с множественными портами питания, при этом множественные линии питания предоставляются как копланарные линии питания, которые размещены на PCB катушки. Технический результат – возможность создания магнитного поля с уменьшенной неоднородностью и с увеличенной совместимостью при использовании с MRI LINAC. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Радиочастотная (RF) катушка для использования в системе (110) магнитно-резонансной (MR) визуализации, при этом RF катушка содержит

печатную плату (PCB) катушки,

множественные проводящие элементы, предоставленные на PCB катушки для приложения RF магнитного поля к исследуемому пространству в течение фаз RF передачи для возбуждения ядер обследуемого объекта и для приема MR сигналов от возбужденных ядер в течение фаз RF приема,

один или множественные порты питания для возбуждения множественных проводящих элементов (202),

по меньшей мере один соединительный порт, и

одну или множественные линии питания, соединяющие по меньшей мере один соединительный порт (212) с одним или множественными портами питания, при этом

одна или множественные линии питания предоставляются как копланарные линии питания, которые размещены на PCB катушки, при этом

копланарные линии питания пригодны для передачи сигналов микроволновой частоты и содержат проводящую дорожку, которая напечатана на диэлектрической подложке (234), вместе с парой возвратных проводников, которые предоставляются по одному для каждой стороны проводящей дорожки, и все три проводника предоставляются копланарно на одной и той же стороне подложки и копланарные линии питания предоставляются как копланарный волновод с проводящим основанием (CBCPW) с земляным слоем, покрывающим площадь, соответствующую по меньшей мере площади, покрытой проводниками копланарных линий питания.

2. Радиочастотная (RF) катушка по предшествующему п.1, причем

копланарные линии питания предоставляются как металлизация на PCB катушки.

3. Радиочастотная (RF) катушка по предшествующему п.1, причем

PCB катушки предоставляется по меньшей мере с одним слотом,

по меньшей мере одна PCB линии питания предоставляется в упомянутом по меньшей мере одном слоте, и

по меньшей мере одна линия питания предоставляется на упомянутой по меньшей мере одной PCB линии питания.

4. Радиочастотная (RF) катушка по предшествующему п.1, причем

по меньшей мере одна из копланарных линий питания имеет осевую секцию, вытянутую в продольном направлении RF катушки.

5. Радиочастотная (RF) катушка по предшествующему п.1, причем

по меньшей мере одна из копланарных линий питания имеет круговую секцию, вытянутую в круговом направлении RF катушки, при этом круговая секция предоставляется в центральной области относительно продольного направления RF катушки.

6. Радиочастотная (RF) катушка по предшествующему п.1, причем

по меньшей мере одна из копланарных линий питания имеет внешнюю секцию, проходящую на внешней стороне PCB катушки, и внутреннюю секцию, проходящую на внутренней стороне PCB катушки,

при этом PCB катушки снабжена по меньшей мере контактным элементом катушки, проходящим радиально через PCB катушки, который электрически соединяет внешнюю секцию и внутреннюю секцию.

7. Радиочастотная (RF) компоновка для использования в системе магнитно-резонансной (MR) визуализации, содержащая RF катушку по предшествующему п.1 и RF экран, при этом RF экран коаксиально охватывает RF катушку, причем RF экран содержит

PCB экрана,

металлическую экранирующую структуру, предоставленную на PCB экрана, и множественные соединительные линии, соединенные по меньшей мере с одним соединительным портом, при этом множественные соединительные линии предоставляются как копланарные соединительные линии, которые размещены на PCB экрана, и

по меньшей мере один радиальный соединительный элемент, который проходит между PCB экрана и PCB катушки, и который электрически соединяет множественные соединительные линии с PCB катушки для подключения по меньшей мере к одному соединительному порту.

8. Радиочастотная (RF) компоновка по предшествующему п.7, причем

по меньшей мере один радиальный соединительный элемент предоставляется в центральной области RF катушки относительно продольного направления RF катушки.

9. Радиочастотная (RF) компоновка по п.7, причем

по меньшей мере один радиальный соединительный элемент содержит PCB соединения с металлизацией соединения, предоставленной на ней, при этом металлизация соединения соединяет множественные соединительные линии по меньшей мере с одним соединительным портом PCB катушки.

10. Радиочастотная (RF) компоновка по п.7, причем

множественные соединительные линии предоставляются на радиально внешней грани PCB экрана,

PCB экрана имеет по меньшей мере одно отверстие, и

по меньшей мере один радиальный соединительный элемент проходит через упомянутое по меньшей мере одно отверстие от PCB экрана к PCB катушки.

11. Радиочастотная (RF) компоновка по п.7, причем

одна или множественные линии питания предоставляются на радиально внутренней грани PCB катушки,

PCB катушки имеет по меньшей мере одно отверстие, и

по меньшей мере один радиальный соединительный элемент проходит через упомянутое по меньшей мере одно отверстие от PCB экрана к PCB катушки.

12. Радиочастотная (RF) компоновка по п.7, причем

по меньшей мере одна из соединительных линий имеет внешнюю секцию, проходящую на внешней стороне PCB экрана, и внутреннюю секцию, проходящую на внутренней стороне PCB экрана, при этом

PCB экрана снабжена по меньшей мере контактным элементом экрана, проходящим радиально через PCB экрана, который электрически соединяет внешнюю секцию и внутреннюю секцию.

13. Система магнитно-резонансной (MR) визуализации, содержащая

цилиндрическое исследуемое пространство, предоставляемое с возможностью размещения в нем обследуемого объекта,

по меньшей мере одну радиочастотную (RF) катушку по п.1,

RF экран для экранирования исследуемого пространства,

систему магнитных градиентных катушек для создания градиентных магнитных полей, накладываемых на статическое магнитное поле, и

главный магнит, выполненный с возможностью создания статического магнитного поля,

при этом по меньшей мере одна RF катушка, RF экран, система магнитных градиентных катушек и главный магнит размещены в таком порядке в направлении, радиально направленном наружу вокруг исследуемого пространства.

14. Система магнитно-резонансной (MR) визуализации, содержащая

цилиндрическое исследуемое пространство, предоставляемое с возможностью размещения в нем обследуемого объекта,

систему магнитных градиентных катушек для создания градиентных магнитных полей, накладываемых на статическое магнитное поле,

главный магнит, выполненный с возможностью создания статического магнитного поля, и

по меньшей мере одну радиочастотную (RF) компоновку по п.7,

при этом по меньшей мере одна RF компоновка, система магнитных градиентных катушек и главный магнит размещены в таком порядке в направлении, радиально направленном наружу вокруг исследуемого пространства.