CN105044633B - 膝部线圈 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方法和用于成像的MRT***(101)的局部线圈(106)，用于在膝部(K1)进行磁共振断层成像，其特征在于：用于布置在膝部(K1，K2)的屏蔽罩(S)。

Description

膝部线圈
技术领域
本发明涉及用于膝部的MRT成像的装置和方法。
背景技术
从DE 103 14 215 B4中例如已知通过磁共振断层成像对物体或患者进行检查的磁共振设备(MRT)。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，优化膝部的MRT成像。该技术问题分别通本发明的特征来解决。在以下描述中还给出了优选扩展。
附图说明
从以下结合附图对实施例的描述中得到本发明的其它特征和优点以及可能的构造。其中：
图1在图1A中示出了一种局部线圈，其RF天线包围检查对象的一个膝部，而(HF)屏蔽罩包围检查对象的另一个膝部，在图1B中示出了一种局部线圈，其RF天线包围检查对象的一个膝部，而(HF)屏蔽罩布置在检查对象的另一个膝部的侧面，
图2在图2A中示出了一种局部线圈，其RF天线包围检查对象的一个膝部，其中(HF)屏蔽罩包围该膝部处的RF天线，在图2B中示出了一种局部线圈，其RF天线包围检查对象的一个膝部，其中(HF)屏蔽罩位于RF天线外在RF天线(仅)一侧，
图3示出了两个模体瓶(代替膝部)的SNR图(信噪比图)，其具有围绕左侧瓶的局部线圈而没有附加的屏蔽罩，其中所述瓶都在视野中，
图4示出了两个模体瓶(代替膝部)的SNR图(信噪比图)，其具有围绕左侧瓶的局部线圈而没有附加的屏蔽罩，其中视野仅包括左侧瓶，而第二瓶被叠入(混叠)，
图5示出了两个模体瓶(代替膝部)的SNR图(信噪比图)，其具有围绕左侧瓶的局部线圈，其中围绕右侧的模体瓶放置无源的有缺口的HF屏蔽罩，其中所述瓶都在视野中，
图6示出了两个模体瓶(代替膝部)的SNR图(信噪比图)，其具有围绕左侧瓶的局部线圈，其中围绕右侧的模体瓶放置无源的有缺口的HF屏蔽罩，其中视野仅包括左侧瓶，而第二瓶没有或很少被叠入(混叠被避免)，
图7示出了两个模体瓶(代替膝部)的SNR图(信噪比图)，其具有围绕左侧瓶的局部线圈，其中去除了右侧的模体瓶，其中视野仅包括左侧瓶，
图8示意性示出了MRT***。
具体实施方式
图8(特别是也针对背景技术)示出了(位于屏蔽空间或法拉第笼F中的)用于成像的磁共振设备MRT 101，具有此处带管状空间103的空心柱体102，按照箭头z的方向能够将患者卧榻104连同(具有或没有局部线圈装置106的)例如检查对象(例如患者)105的身体移动进入该管状空间，以便通过成像方法生成对患者105的记录。这里在患者上布置有局部线圈装置106，利用它能够在MRT记录的局部区域(也称为视野或FOV)中生成身体105在FOV中的子区域。局部线圈装置106的信号能够由例如通过同轴线缆或无线电(167)等能与局部线圈装置106连接的MRT 101的评估装置(168,115,117,119,120,121等)进行评估(例如转换成图像、存储或显示)。
为了利用磁共振设备MRT 101借助磁共振成像检查身体105(例如检查对象或患者)，将按照时间和空间特性最精确互相匹配的不同磁场入射到身体105。在此处带有隧道形开口103的测量区中的强磁体(通常是低温磁体107)产生强的静态主磁场B0，其例如是0.2特斯拉至3特斯拉或更高。待检查的身体105被安置在患者卧榻104上驶入观察区域FOV中(也称为“视野”)主磁场B0大约均匀的区域。对身体105的原子核的核自旋的激励通过磁高频激励脉冲B1(x,y,z,t)进行，其经由这里以(例如多部分＝108a，108b，108c)身体线圈108非常简单示出的高频天线(和/或必要时的局部线圈装置)入射。高频激励脉冲例如由脉冲产生单元109产生，脉冲产生单元被脉冲序列控制单元110控制。在通过高频放大器111放大之后，高频激励脉冲被传送到高频天线108。这里示出的高频***仅是示意性表示。也可以在磁共振设备101中使用多于一个脉冲产生单元109、多于一个高频放大器111和多个高频天线108a、108a b、108a c。
另外，磁共振设备101具有梯度线圈112x、112y、112z，利用它们在测量时入射用于选择性进行层激励的和用于测量信号的位置编码的磁梯度场BG(x,y,z,t)。梯度线圈112x、112y、112z由梯度线圈控制单元114(和必要时通过放大器Vx、Vy、Vz)控制，其如脉冲产生单元109那样与脉冲序列控制单元110连接。
由(检查对象中原子核的)受激励的核自旋发出的信号被身体线圈108和/或至少一个局部线圈装置106接收，通过对应的高频前置放大器116放大，并且由接收单元117继续处理和数字化。所记录的测量数据被数字化并且以复数值存储在k空间矩阵中。从以数值占据的k空间矩阵中，借助多维傅立叶转换能够重建对应的MR图像。
对于既能按发送模式又能按接收模式运行的线圈，例如身体线圈108或局部线圈106，由前方连接的发送接收切换器118控制正确的信号传输。
图像处理单元119从测量数据中产生图像，其通过操作台120向用户显示和/或存储到存储单元121中。中央计算单元122控制各个设备部件。
在MR断层成像中，目前通常以所谓的局部线圈装置(线圈，局部线圈)记录具有高信噪比(SNR)的图像。这就是被直接邻近身体105上方(正面)或下方(背面)或身体上或身体中安置的天线***。在MR测量时，受激励的核在局部线圈的单个天线中感生电压，该电压然后利用低噪声的前置放大器(例如LNA、Preamp)放大并最终传送到接收电子器件。为改善信噪比，在高分辨的图像中也使用所谓的高场设备(1.5T-12T或更高)。如果能够将比存在的接收器更多的单天线连接到MR接收***，则在接收天线与接收器之间构建例如开关矩阵(部分也称为RCCS)。该开关矩阵将当前激活的接收通道(通常是正好位于磁体的视野中的接收通道)引导至存在的接收器。由此可以连接比存在的接收器更多的线圈元件，因为在全身覆盖中仅必须读取位于FOV中或磁体的均匀容积中的线圈。
例如，一般将例如可以由一个或以矩阵线圈方式的多个天线元件(特别是线圈元件)组成的天线***称为局部线圈装置106。这些单个的天线元件例如实施为环形天线(Loops)、蝶形、柔性线圈或鞍形线圈。局部线圈装置例如包括线圈元件、前置放大器、其它电子器件(表面波陷波器等)、壳体、支架和通常具有插头的电缆，通过插头将局部线圈装置连接到MRT设备。设备侧安装的接收器168对由局部线圈106例如通过无线电等接收的信号进行滤波和数字化，并且向数字信号处理装置传输数据，该数字信号处理装置从通过测量获得的数据中通常推导出图像或光谱，并将其提供给用户例如用于随后的诊断和/或用于存储。
图1-8示出了根据本发明的方案的一些细节。
在MR膝部成像中，为改善图像质量而将检查对象或患者104的待检查的膝部K1置于局部线圈106中。第二膝部K2置于旁边。为节省测量时间，例如尽可能小地选择视野(FoV)(并且尽可能仅采集待检查的膝部K1)。局部线圈106虽然对于局部线圈内的信号Si比局部线圈外的信号Si明显更敏感，但是(例如图1中)位于两个膝部K1、K2之间的天线元件At3还是采集到相邻的膝部。如果在MRT 101中应用的序列中的相位编码器被选择为“左-右”，则由于欠采样可能会在图像中产生由于相邻膝部K2的叠入(混叠伪影)。
目前，通过由技术措施实现以高频信号仅激励待检查的膝部，按至少内部已知的方式已经解决了该问题。这可以按以下方式进行：
1.膝部线圈配备有局部发送功能(TX/RX线圈)。
2.膝部线圈除了接收天线外还包含例如以鸟笼形状的天线结构108a,b,c，其在发送情况下自由地谐振，并且身体线圈的发送场被集中到膝部K1。在此，如果大部分仅激励在待检查的膝部K1中的质子，则在接收情况下也只有这些质子提供信号Si。由此抑制叠入伪影。
按照本发明的方案，可以通过安装HF屏蔽罩S解决该问题，该屏蔽罩优选对于信号Si和/或MR信号B1(x,y,z,t)的频率域中的B1(x,y,z,t)具有高的屏蔽作用，而对于梯度电流BG(x,y,z,t)的频率域中的频率则优选是可以通过的(这例如可以通过(至少内部已知的)屏蔽罩S的缺口实现)。该屏蔽罩可以或者纯粹是无源的，或者能有源连接地运行(参见按照专利US2012/0187950A1，通过引用成为本发明的部分(通过引用合并))。对图像区域的激励通过利用身体线圈108a,b,c的发送进行。对于屏蔽罩S的放置，特别可以有以下两种应用情况：
1.屏蔽罩S(如图1A、1B、2A中)围绕相邻的膝部K2放置，并且膝部线圈106机械上配备有两个开口O1、O2(分别各用于一个膝部K1、K2)。在围绕两个开口O1、O2之一的壳体中安装接收天线阵列(其由以天线元件At1、At2、At3等的形式的接收元件构成)。围绕另一个开口，环绕地(按照图1A、2A)或侧向地(局部环绕地，按照图1B、2B)安装屏蔽罩S。为了在膝部K1之后能够检查另一个膝部K2，例如可以将线圈106旋转180度。
关于屏蔽罩S，特别是可以区分以下三种情况：
A：无源的屏蔽罩S：
简单的、无源的、有缺口的屏蔽罩S或者围绕(与正在检查的膝部K1)相邻的膝部K2的开口O2安置(按照图1A、2A)，或者仅局部地在两个开口O1、O2之间安置(按照图1B在相邻的膝部，按照图2B在被检查的膝部具有RF天线)。
该屏蔽罩S例如既在发送情况又在接收情况屏蔽掉相邻的膝部K2。在局部(也就是侧向)屏蔽的情况下(按照图1B、2B)，相邻的膝部K2虽然被激励，但是在接收情况(也称为“RX”)下由局部线圈106中的接收天线At1-3屏蔽掉从相邻的膝部K2发射的信号Si。由此避免了混叠。
B：有源的屏蔽罩S：
(用于高频HF，也就是特别是或者仅用于例如HF激励脉冲和/或由膝部发射的HF信号的)有源的屏蔽罩S在发送情况(也称为TX情况)下闭合(对于HF辐射/HF信号是减少通过的)，而在接收情况(RX情况)下断开(也就是更好通过的和/或通过例如PIN二极管例如不传导地中断)。
例如将有源的有缺口的屏蔽罩S围绕相邻的膝部K2的开口O2放置(按照图2A)。通过(例如对应于US 2012/0187950A1，例如在一个或多个局部线圈天线中的一个或多个PIN二极管上的)控制电流在发送情况(“TX”情况)下闭合屏蔽罩(并且阻止通过身体线圈108a、108b、108c激励在相邻的膝部K2中的质子)，而在接收情况(“RX”情况)下断开屏蔽罩(由此阻止降低实际进行接收的局部线圈的相邻的接收元件At1、At2、At3的敏感度)。由此也可以阻止混叠。
C：有源的屏蔽罩S：
一种有源的屏蔽罩S例如在RX情况下闭合而在TX情况下断开。
例如有源的有缺口的屏蔽罩S或者围绕相邻的膝部K2的开口O2放置(按照图1A)或者仅局部地在两个开口O1、O2之间放置(按照图1B或2B)。在发送情况TX中，屏蔽罩断开，待检查的膝部K1和相邻的膝部K2都被激励。在接收情况RX中，(用于高频HF，也就是特别是或者仅用于B1(x,y,z,t)和/或由膝部发射的HF信号Si的)屏蔽罩被闭合，并且阻止在局部线圈106中的接收天线At1、At2、At3接收相邻的膝部K2的信号分量。由此阻止混叠。
2.围绕待检查的膝部K1的接收元件At1、At2、At3的可开关的屏蔽罩S：
将有源的有缺口的屏蔽罩S围绕待检查的膝部K1的接收元件At1、At2、At3放置(按照图2A)或者仅局部地(也就是侧向地)在两个膝部K1、K2之间放置(按照图1B或2B)。在发送情况中，屏蔽罩被切换为透明的。由此能够正常地激励待检查的膝部K1。相邻的膝部K2同样被激励。在接收情况中，可开关的屏蔽罩S被闭合，并且阻止局部线圈106中的接收天线At1、At2、At3接收相邻的膝部K2的信号分量Si。由此阻止混叠。
情况1.A已经在设备中测试过。
在图3中可见两个模体瓶的SNR图。围绕左侧瓶放置了局部线圈106。没有使用屏蔽罩S。可见，局部线圈106的接收元件At1、At2、At3也接收右侧瓶的明显信号Si。
图4示出了两个模体瓶的SNR图，其具有围绕左侧瓶的局部线圈106；在此没有设置附加的屏蔽罩；视野仅包括左侧瓶；在此第二瓶被叠入(混叠)。
在图5中围绕右侧瓶放置有缺口的屏蔽罩。该瓶不被激励，并且在接收情况中，右侧瓶的信号Si也被右侧瓶的接收元件At1、At2、At3屏蔽掉。
在图右边，右侧瓶不再可见。相应地，在减小的视野中，在图5中也不再能够识别叠入。
图7反过来示出了当只有具有局部线圈的左侧瓶位于扫描器中(没有右侧瓶)时，在小视野中的SNR图。图6和图7中的SNR图几乎一致。但是仍可以识别到在模体的右侧区域中由于安装屏蔽罩S而使得SNR有些降级。通过使用可开关的屏蔽罩S还能够降低该效果。
本发明的方案的可能的优点在于，提供对于TX/RX线圈的廉价的替代，以便避免在膝部成像中的混叠效果。本发明的方案能够纯粹地无源实现；在有源的方案中，对于可开关的屏蔽罩可以仅需要一些PIN二极管和一个可开关的直流电源(该可开关的直流电源被用在局部线圈中以及用于使天线元件失谐)。

Claims (22)

1.一种用于成像的磁共振断层成像***(101)的局部线圈(106)，用于在膝部(K1)进行磁共振断层成像，所述局部线圈包括：
用于布置在膝部(K1，K2)的屏蔽罩(S)，
其中，所述屏蔽罩(S)是有源的屏蔽罩(S)，所述有源的屏蔽罩被配置为对于磁共振信号具有高的屏蔽作用，而对于梯度信号是能够通过的，以及
其中，所述屏蔽罩(S)在磁共振断层成像***(101)的接收阶段期间为屏蔽掉HF辐射(B1(x,y,z,t)，Si)而被闭合，
并且在磁共振断层成像***(101)的发送阶段期间为使HF辐射(B1(x,y,z,t)，Si)通过而被断开，
其中，发送阶段提供激励脉冲的发送。
2.按照权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述屏蔽罩(S)围绕具有膝部(K1)的腿的纵轴布置。
3.按照权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述屏蔽罩(S)围绕膝部(K1)布置或者在膝部(K1)侧面布置，所述局部线圈(106)的接收元件(At1，At2，At3)位于所述膝部(K1)。
4.按照权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述屏蔽罩(S)侧向地布置或者能够布置在由所述局部线圈(106)的接收元件(At1，At2，At3)围绕的患者(105)的膝部(K1)，并且在朝向患者(104)另一个膝部(K2)一侧。
5.按照权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述屏蔽罩(S)围绕膝部(K2)布置或者在膝部(K2)侧面布置，所述局部线圈(106)的接收元件(At1，At2，At3)不位于所述膝部(K2)。
6.按照权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述屏蔽罩(S)侧向地布置或者能够布置在患者(105)的膝部(K2)，并且在朝向由所述局部线圈(106)的接收元件(At1，At2，At3)围绕的患者(104)的另一个膝部(K1)一侧。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的局部线圈，其特征在于，所述屏蔽罩(S)是无源的屏蔽罩(S)。
8.按照权利要求1至6中任一项所述的局部线圈，其特征在于，所述屏蔽罩(S)是有缺口的屏蔽罩(S)。
9.按照权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，
所述屏蔽罩(S)用于高频信号，
在磁共振断层成像***(101)的身体线圈(108)和/或局部线圈(106)的发送情况(TX)中，通过控制电流被导通和/或闭合，
并且在磁共振断层成像***(101)的局部线圈(106)的接收情况(RX)中，不被导通和/或被断开。
10.按照权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，
所述屏蔽罩(S)仅用于HF激励脉冲(B1(x,y,z,t))和/或由膝部发射的HF信号(Si)，
在磁共振断层成像***(101)的身体线圈(108)和/或局部线圈(106)的发送情况(TX)中，通过控制电流被导通和/或闭合，
并且在磁共振断层成像***(101)的局部线圈(106)的接收情况(RX)中，不被导通和/或被断开。
11.按照权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，
所述屏蔽罩(S)用于高频信号，
在磁共振断层成像***(101)的身体线圈(108a,108b,108c)和/或局部线圈(106)的接收情况中，通过控制电流被导通和/或闭合，并且
在磁共振断层成像***(101)的局部线圈(106)的发送情况(TX)中，不被导通和/或被断开。
12.按照权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，
所述屏蔽罩(S)仅用于HF激励脉冲(B1)和/或由膝部发射的HF信号(Si)，
在磁共振断层成像***(101)的身体线圈(108a,108b,108c)和/或局部线圈(106)的接收情况中，通过控制电流被导通和/或闭合，并且
在磁共振断层成像***(101)的局部线圈(106)的发送情况(TX)中，不被导通和/或被断开。
13.按照权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，
所述屏蔽罩(S)用于高频信号，
在磁共振断层成像***(101)的身体线圈(108a,108b,108c)和/或局部线圈(106)的接收情况和发送情况中，通过控制电流被导通和/或闭合。
14.按照权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，
所述屏蔽罩(S)仅用于HF激励脉冲(B1)和/或由膝部发射的HF信号(Si)，
在磁共振断层成像***(101)的身体线圈(108a,108b,108c)和/或局部线圈(106)的接收情况和发送情况中，通过控制电流被导通和/或闭合。
15.按照权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述屏蔽罩(S)对于M的HF激励脉冲(B1)和/或由膝部发射的HF信号(Si)被闭合，并且阻止所述局部线圈(106)中的接收元件(At1，At2，At3)接收相邻的膝部(K2)的信号分量(Si)。
16.按照权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述屏蔽罩(S)围绕所述局部线圈(106)的接收元件(At1，At2，At3)布置。
17.按照权利要求1所述的局部线圈，其特征在于：用于布置在不同于待检查的膝部(K1)的另一个膝部(K2)的屏蔽罩(S)，所述局部线圈(106)的接收元件(At1，At2，At3)不位于所述另一个膝部(K2)，而所述局部线圈(106)的接收元件(At1，At2，At3)位于待检查的膝部(K1)，其中所述屏蔽罩(S)围绕膝部(K2)布置。
18.按照权利要求1所述的局部线圈，其特征在于：用于布置在不同于待检查的膝部(K1)的另一个膝部(K2)的屏蔽罩(S)，在所述所述局部线圈(106)的接收元件(At1，At2，At3)不位于所述另一个膝部(K2)，而所述局部线圈(106)的接收元件(At1，At2，At3)位于待检查的膝部(K1)，其中所述屏蔽罩(S)布置或者能够布置在另一个膝部(K2)侧面。
19.按照权利要求1所述的局部线圈，其特征在于：用于布置在不同于待检查的膝部(K1)的另一个膝部(K2)的屏蔽罩(S)，在所述所述局部线圈(106)的接收元件(At1，At2，At3)不位于所述另一个膝部(K2)，而所述局部线圈(106)的接收元件(At1，At2，At3)位于待检查的膝部(K1)，其中所述屏蔽罩(S)完全布置或者能够完全布置在另一个膝部(K2)侧面。
20.按照权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，
所述屏蔽罩(S)围绕膝部(K1)布置，所述局部线圈(106)的接收元件(At1，At2，At3)位于该膝部(K1)，
其中，所述屏蔽罩(S)仅围绕所述膝部(K1)布置，所述局部线圈(106)的接收元件(At1，At2，At3)位于该膝部(K1)作为唯一的膝部。
21.按照权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，
所述屏蔽罩(S)布置在膝部(K1)侧面，所述局部线圈(106)的接收元件(At1，At2，At3)位于该膝部(K1)，
其中，所述屏蔽罩(S)仅布置在所述膝部(K1)侧面，所述局部线圈(106)的接收元件(At1，At2，At3)位于该膝部(K1)作为唯一的膝部。
22.一种在膝部(K1)进行磁共振断层成像的方法，
利用按照权利要求1至21中任一项所述的局部线圈(106)，
具有围绕膝部(K1；K2)或者在膝部(K1；K2)侧面的屏蔽罩(S)，
围绕所述膝部(K1)或者在一个膝部(K1)，所述局部线圈(106)的接收元件(At1，At2，At3)位于所述膝部，
和/或
在另一个膝部(K2)，所述局部线圈(106)的接收元件(At1，At2，At3)不位于所述另一个膝部。
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