CN110895318B - 用于mr成像的射频线圈的***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“用于MR成像的射频线圈的***和方法”。本发明提供了各种方法和***以实现在解耦期间功率耗散减少的磁共振成像(MRI)***的柔性、轻质且低成本的射频(RF)线圈。在一个示例中，RF线圈包括具有分布式电容的回路部分和馈电板，该回路部分包括由介电材料包封和分隔的两个导线，并且该馈电板包括被配置为在发射操作期间使回路部分的分布式电容解耦的解耦电路、阻抗逆变器电路和前置放大器。

Description

用于MR成像的射频线圈的***和方法
技术领域
本文所公开的主题的实施方案涉及磁共振成像(MRI)，并且更具体地讲，涉及MRI射频(RF)线圈。
背景技术
磁共振成像(MRI)是可以在不使用X射线或其他电离辐射的情况下创建人体内部的图像的医学成像模态。MRI***包括超导磁体以产生强大、均匀的静磁场B0。当人体或人体的一部分置于磁场B0中时，与组织水中的氢核相关联的核自旋变得极化，其中与这些自旋相关联的磁矩优先地沿该磁场B0的方向对准，从而导致沿该轴线的小净组织磁化。MRI***还包括梯度线圈，该梯度线圈产生具有正交轴线的较小幅值、空间变化的磁场以通过在体内每个位置处产生特征共振频率来对磁共振(MR)信号进行空间编码。氢核由处于或接近氢核的共振频率的射频信号激发，这样为核自旋***增加了能量。当核自旋弛豫回到其静止能量状态时，其以RF信号的形式释放吸收的能量。该RF信号(或MR信号)由一个或多个RF线圈检测并且使用重建算法来变换成图像。
发明内容
在一个实施方案中，用于MRI***的RF线圈组件包括具有分布式电容的回路部分和馈电板，该回路部分包括由介电材料包封和分隔的两个导线，并且该馈电板包括被配置为在发射操作期间使回路部分的分布式电容解耦的解耦电路、阻抗逆变器电路和前置放大器。
应当理解，提供上面的简要描述来以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，该主题的范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述将更好地理解本发明，其中以下：
图1是根据一个示例性实施方案的MRI***的框图。
图2示意性地示出了耦合到控制器单元的示例性RF线圈。
图3示意性地示出了示例性RF线圈。
图4示出了用于测量RF线圈的温度的示例性测试设置。
图5示出了如使用图4的测试设置测量的RF线圈温度的示例性曲线图。
图6示意性地示出了示例性RF线圈阵列。
具体实施方式
以下描述涉及MRI***中的射频(RF)线圈的各种实施方案。MRI***(诸如图1所示的MRI***)包括可由一个或多个RF线圈构成的接收RF线圈单元。例如，接收RF线圈单元可包括RF线圈阵列，如图6所示。RF线圈被配置为具有耦合电子器件和分布式电容线导体(如图2所示)，使得每个RF线圈是轻质、柔性的且对每个其他RF线圈是透明的。这样，RF线圈可抵靠患者的身体定位并且环绕在患者周围以便使包括复杂几何形状的身体的部分成像。由于RF线圈包括耦合电子器件和分布式电容线导体，因此RF线圈可相对于彼此移动和/或重叠而不会使由RF线圈发射到MRI***的MR信号劣化。
耦合电子器件可容纳在与RF线圈的回路部分耦合的相对较小馈电板上，诸如大约2cm2或更小的尺寸。虽然该小馈电板提供相对于其他接收RF线圈减少的重量和增加的柔性，但该小馈电板可易于出现高温。例如，馈电板上的部件可被加热到100℃或更高的温度。这些高温会影响放大器性能和其他部件的可靠性，和/或需要使用散热片，这可增加馈电板的笨重性。
因此，根据本文所公开的实施方案，可通过在RF线圈不用于信号接收的时间段期间(诸如在发射RF脉冲期间)使回路部分的电容从馈电板解耦来减少馈电板处生成的热量。当回路的电容从馈电板解耦时，回路变成电感器，从而可减少回路中的电流并且向RF线圈增加电抗。该电抗减少了B1场畸变并减少了焦耳发热。可通过短接回路线来使回路电容从馈电板解耦，如图3所示。通过在发射RF脉冲期间短接这些回路线，例如，可减少RF线圈所生成的热量(如图4所示的测试设置所测量)，其结果由图5的曲线图示出。
图1示出了磁共振成像(MRI)装置10，该磁共振成像装置包括静磁场磁体单元12、梯度线圈单元13、RF线圈单元14、RF体线圈单元或体积线圈单元15、发射/接收(T/R)开关20、RF驱动器单元22、梯度线圈驱动器单元23、数据获取单元24、控制器单元25、患者检查台或病床26、数据处理单元31、操作控制台单元32和显示单元33。在一些实施方案中，RF线圈单元14是表面线圈，其是通常置于对象16的感兴趣解剖结构附近的局部线圈。在本文中，RF体线圈单元15是发射RF信号的发射线圈，并且局部表面RF线圈单元14接收MR信号。因此，发射体线圈(例如，RF体线圈单元15)和表面接收线圈(例如，RF线圈单元14)是单独的但电磁耦合的部件。MRI装置10将电磁脉冲信号发射到置于形成有静磁场的成像空间18中的对象16，以便进行扫描来从对象16获得磁共振信号。可基于该扫描由此获得的磁共振信号来重建对象16的一个或多个图像。
静磁场磁体单元12包括例如安装在环状真空容器内的环形超导磁体。该磁体限定了围绕对象16的圆柱形空间，并且产生恒定的主静磁场B0。
MRI装置10还包括梯度线圈单元13，该梯度线圈单元在成像空间18中形成梯度磁场，以便为由RF线圈阵列接收的磁共振信号提供三维位置信息。梯度线圈单元13包括三个梯度线圈***，每个梯度线圈***沿着彼此垂直的三个空间轴线之一生成梯度磁场，并且根据成像条件在频率编码方向、相位编码方向和切片选择方向中的每一方向上生成梯度场。更具体地，梯度线圈单元13在对象16的切片选择方向(或扫描方向)上应用梯度场，以选择切片；并且RF体线圈单元15或局部RF线圈阵列可以将RF脉冲发射到对象16的所选择的切片。梯度线圈单元13还在对象16的相位编码方向上应用梯度场，以对来自由RF脉冲激发的切片的磁共振信号进行相位编码。然后梯度线圈单元13在对象16的频率编码方向上应用梯度场，以对来自由RF脉冲激发的切片的磁共振信号进行频率编码。
RF线圈单元14例如被设置为包围对象16的待成像区域。在一些示例中，RF线圈单元14可称为表面线圈或接收线圈。在由静磁场磁体单元12形成静磁场B0的静磁场空间或成像空间18中，RF线圈单元15基于来自控制器单元25的控制信号将作为电磁波的RF脉冲发射到对象16，从而产生高频磁场B1。这激发了待成像的对象16的切片中的质子自旋。RF线圈单元14接收当在对象16的待成像的切片中如此激发的质子自旋返回到与初始磁化矢量对准时产生的电磁波作为磁共振信号。在一些实施方案中，RF线圈单元14可发射RF脉冲并且接收MR信号。在其他实施方案中，RF线圈单元14仅可用于接收MR信号，但不用于发射RF脉冲。
RF体线圈单元15例如被设置为包围成像空间18，并且产生与由成像空间18内的静磁场磁体单元12产生的主磁场B0正交的RF磁场脉冲以激发核。与可从MRI装置10断开并且用另一个RF线圈单元替换的RF线圈单元14相比，RF体线圈单元15固定地附接并连接到MRI装置10。此外，尽管诸如RF线圈单元14之类的局部线圈可仅将信号发射到对象16的局部区域或仅从该对象的局部区域接收信号，RF体线圈单元15通常具有较大的覆盖区域。例如，RF体线圈单元15可用于向对象16的整个身体发射或接收信号。使用仅接收局部线圈和发射体线圈提供均匀的RF激发和良好的图像均匀性，代价是在对象中沉积高RF功率。对于发射-接收局部线圈，局部线圈向感兴趣区域提供RF激发并接收MR信号，从而减小沉积在对象中的RF功率。应当理解，RF线圈单元14和/或RF体线圈单元15的特定用途取决于成像应用。
当以接收模式操作时，T/R开关20可以选择性地将RF体线圈单元15电连接到数据获取单元24，并且当以发射模式操作时，T/R开关可以选择性地将RF体线圈单元15电连接到RF驱动器单元22。类似地，当RF线圈单元14以接收模式操作时，T/R开关20可以选择性地将RF线圈单元14电连接到数据获取单元24，并且当以发射模式操作时，T/R开关可以选择性地将RF线圈单元电连接到RF驱动器单元22。当RF线圈单元14和RF体线圈单元15都用于单次扫描时，例如，如果RF线圈单元14被配置为接收MR信号并且RF体线圈单元15被配置为发射RF信号，则T/R开关20可以将来自RF驱动器单元22的控制信号引导到RF体线圈单元15，同时将接收的MR信号从RF线圈单元14引导到数据获取单元24。RF体线圈单元15的线圈可以被配置为以仅发射模式或发射-接收模式操作。局部RF线圈单元14的线圈可以被配置为以发射-接收模式或仅接收模式操作。
RF驱动器单元22包括栅极调制器(未示出)、RF功率放大器(未示出)和RF振荡器(未示出)，它们用于驱动RF线圈(例如，RF线圈单元15)并在成像空间18中形成高频磁场。RF驱动器单元22基于来自控制器单元25的控制信号并且使用栅极调制器，将从RF振荡器接收的RF信号调制成具有预定包络的预定定时的信号。由栅极调制器调制的RF信号由RF功率放大器放大，然后输出到RF线圈单元15。
梯度线圈驱动器单元23基于来自控制器单元25的控制信号驱动梯度线圈单元13，从而在成像空间18中产生梯度磁场。梯度线圈驱动器单元23包括与梯度线圈单元13中包括的三个梯度线圈***对应的三个驱动器电路***(未示出)。
数据获取单元24包括前置放大器(未示出)、相位检测器(未示出)和模拟/数字转换器(未示出)，它们用于获取由RF线圈单元14接收的磁共振信号。在数据获取单元24中，相位检测器使用来自RF驱动器单元22的RF振荡器的输出作为参考信号来对从RF线圈单元14接收并由前置放大器放大的磁共振信号进行相位检测，并且将相位检测的模拟磁共振信号输出到模拟/数字转换器以便转换为数字信号。由此获得的数字信号被输出到数据处理单元31。
MRI装置10包括用于在其上放置对象16的工作台26。通过基于来自控制器单元25的控制信号移动工作台26，可以使对象16在成像空间18的内部和外部移动。
控制器单元25包括计算机和其上记录有要由计算机执行的程序的记录介质。程序当由计算机执行时使装置的各个部分执行与预定扫描相对应的操作。记录介质可包括例如ROM、软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM或非易失性存储卡。控制器单元25连接到操作控制台单元32并且处理输入到操作控制台单元32的操作信号，并且还通过向它们输出控制信号来控制工作台26、RF驱动器单元22、梯度线圈驱动器单元23和数据获取单元24。控制器单元25还基于从操作控制台单元32接收的操作信号来控制数据处理单元31和显示单元33以获得期望的图像。
操作控制台单元32包括用户输入设备，诸如触摸屏、键盘和鼠标。操作员使用操作控制台单元32，例如，输入此类数据作为成像协议，并且设置要执行成像序列的区域。关于成像协议和成像序列执行区域的数据被输出到控制器单元25。
数据处理单元31包括计算机和记录介质，在该记录介质上记录由计算机执行以进行预定数据处理的程序。数据处理单元31连接到控制器单元25，并且基于从控制器单元25接收的控制信号进行数据处理。数据处理单元31还连接到数据获取单元24，并且通过对从数据获取单元24输出的磁共振信号应用各种图像处理操作来生成光谱数据。
显示单元33包括显示设备，并且基于从控制器单元25接收的控制信号在显示设备的显示屏幕上显示图像。显示单元33显示例如关于操作者从操作控制台单元32输入操作数据的输入项目的图像。显示单元33还显示由数据处理单元31生成的对象16的二维(2D)切片图像或三维(3D)图像。
在扫描期间，RF线圈阵列对接电缆(图1中未示出)可用于在RF线圈(例如，RF线圈单元14和RF体线圈单元15)与处理***的其他方面(例如，数据获取单元24、控制器单元25等等)之间发射信号，例如以控制RF线圈和/或从RF线圈接收信息。如此前所解释，RF体线圈单元15是发射RF信号的发射线圈，并且局部表面RF线圈单元14接收MR信号。更一般地讲，RF线圈用于发射RF激发信号(“发射线圈”)，并且用于接收成像对象所发出的MR信号(“接收线圈”)。在一些实施方案中，发射和接收线圈是单个机电结构或结构阵列，其发射/接收模式可由辅助电路切换。在其他示例中，发射体线圈(例如，RF体线圈单元15)和表面接收线圈(例如，RF线圈单元14)可为单独的部件。然而，为了实现增强的图像质量，可能希望提供与发射线圈机械且电气隔离的接收线圈。在这种情况下，希望接收线圈在其接收模式下电磁耦合到发射线圈并且与发射线圈刺激的RF“回波”共振。然而，在发射模式期间，可能希望接收线圈在RF信号的实际发射期间从发射线圈电磁解耦并因此不与发射线圈共振。这种解耦避免了在接收线圈耦合到RF信号的全功率时在辅助电路内产生的噪声的潜在问题。下面将描述与接收RF线圈的解耦有关的附加细节。
现在转到图2，根据一个示例性实施方案示出了耦合到控制器单元210的RF线圈202的示意图。RF线圈202包括回路部分201和耦合电子器件部分203，该耦合电子器件部分经由线圈对接电缆212耦合到控制器单元210。在一些实施方案中，RF线圈可为表面接收线圈，其可为单通道或多通道的。RF线圈202可用于图1的RF线圈单元14中，并且因此可在MRI装置10中以一个或多个频率操作。线圈对接电缆212可在电子器件部分203与RF线圈阵列的对接连接器之间和/或在RF线圈阵列的对接连接器与MRI***控制器单元210之间延伸。控制器单元210可与图1中的数据处理单元31和/或控制器单元25相对应和/或相关联。
耦合电子器件部分203连接到RF线圈202的回路部分201。在本文中，耦合电子器件部分203可包括解耦电路204、阻抗逆变器电路206和前置放大器208。解耦电路204在发射操作期间可有效地使RF线圈解耦。通常，RF线圈202在其接收模式下可从待由MR装置成像的对象的身体接收MR信号。如果RF线圈202不用于发射，则其可在RF体线圈发射RF信号时从RF体线圈解耦。
阻抗逆变器电路206可包括回路部分201与前置放大器208之间的阻抗匹配网络。阻抗逆变器电路206被配置为将回路部分201的阻抗变换成前置放大器208的最佳源阻抗。阻抗逆变器电路206可包括阻抗匹配网络和输入巴伦(balun)。前置放大器208从回路部分201接收MR信号并且放大所接收的MR信号。在一个示例中，前置放大器208可具有低输入阻抗，其被配置为适应相对较高的阻断或源阻抗。下面将结合图3更详细解释与回路部分和相关联的耦合电子器件部分有关的附加细节。耦合电子器件部分203可封装在极小PCB中，例如尺寸为大约2cm2或更小。可使用保形涂层或包封树脂来保护该PCB。
线圈对接电缆212(诸如RF线圈阵列对接电缆)可用于在RF线圈与处理***的其他方面之间发射信号。RF线圈阵列对接电缆可设置在MRI装置(诸如图1的MRI装置10)的口径或成像空间内，并且经受由MRI装置产生和使用的电磁场。在MRI***中，线圈对接电缆(诸如线圈对接电缆212)可支持发射器驱动的共模电流，继而可产生场畸变和/或不可预测的部件发热。通常，使用巴伦来阻断共模电流。巴伦或共模陷波器提供高共模阻抗，继而减少发射器驱动的电流的效应。因此，线圈对接电缆212可包括一个或多个巴伦。在一些实施方案中，该一个或多个巴伦可为连续巴伦，诸如分布式、颤动和/或蝶形巴伦。
图3是根据一个示例性实施方案的RF线圈301的示意图。RF线圈301是图2的RF线圈202的非限制性示例，其包括回路部分201以及馈电板304(即，平台板)上形成的耦合电子器件部分203。馈电板304可耦合到线圈对接电缆212。在所示实施方案中，回路部分201包括第一导体300和第二导体302。第一导体300和第二导体302可如图所示那样为连续的，或为分段的而使得这些导体形成开路(例如，形成单极子)。导体300,302的各区段可具有不同长度。可改变第一导体300和第二导体302的长度以实现选定分布式电容，并因此实现选定共振频率。
第一导体300包括经用于直流(DC)阻断的电容器终止于馈电板304的第一端312，以及经第一二极管352终止于馈电板304的第二端316。第二导体302包括经第二二极管354终止于馈电板304的第一端320，以及经用于DC阻断的电容器终止于馈电板304的第二端324。第一二极管352和第二二极管354是解耦电路的一部分，这将在下面详细讨论。
在所示实施方案中，第一导体300和第二导体302各自被成形为终止于馈电板304的圆。但在其他实施方案中，其他形状是可能的。例如，回路部分可为多边形，被成形为符合表面(例如，外壳)的轮廓等。回路部分还可包括不同线规的绞合或实心导线的回路、具有不同长度的第一导体300和第二导体302的不同直径的回路、和/或第一导体和第二导体之间不同间距的回路。例如，第一导体和第二导体各自可没有切口或间隙(没有分段导体)或在沿着导电通路的各种位置处具有一个或多个切口或间隙(分段导体)。
第一导体300和第二导体302沿着回路部分的长度(例如，沿着第一导体300和第二导体302的长度)形成分布式电容。在图3所示的示例中，第一导体300和第二导体302沿着回路部分的整个长度表现出基本上均匀的电容。如本文所用，分布式电容(DCAP)表示导体之间表现的电容，该电容沿着导体的长度分布并且可不含离散或集总电容分量以及离散或集总电感分量。DCAP也可称为合并电容。在一些实施方案中，电容可沿着导体的长度以均匀方式分布。
介电材料303包封并分隔第一导体300和第二导体302。可选择介电材料303以实现所需的分布电容。例如，可基于所需的电容率∈来选择介电材料303。具体地讲，介电材料303可为空气、橡胶、塑料或任何其他适当的介电材料。在一些实施方案中，介电材料可为聚四氟乙烯(pTFE)。介电材料303可围绕第一导体300和第二导体302的并联导电元件。另选地，第一导体300和第二导体302可绞合到彼此之上以形成双绞电缆。作为另一个示例，介电材料303可为塑性材料。第一导体300和第二导体302可形成同轴结构，其中塑性介电材料303分隔第一导体和第二导体。作为另一个示例，第一导体和第二导体可被配置为平面条带。
在所示实施方案中，馈电板上形成的耦合电子器件部分203经信号接口328耦合到线圈对接电缆212。信号接口328可经由电缆212发射和/或接收信号。电缆212可为具有中心导体、内屏蔽件和外屏蔽件的3导体三轴电缆。在一些实施方案中，中心导体连接到RF信号和前置放大器控件(RF)，内屏蔽件接地(GND)，并且外屏蔽件连接到多控制偏压点(二极管解耦控件)(MC_BIAS)。
如上文结合图2所解释，耦合电子器件部分203包括解耦电路、阻抗逆变器电路和前置放大器。常规上，解耦电路通过单独的引线耦合到回路部分，并且可形成在与馈电板分开的解耦板上。解耦板可包括例如共振电路和PIN二极管、微机电***(MEMS)开关或另一种类型的开关电路。然而，将解耦板安装在回路上降低了线圈的可靠性和柔性。如本文所公开的解耦电路使用馈电板上的部件并且避免了单独引线和单独解耦板的利用。具体地讲，本公开中的解耦电路可包括解耦二极管330和解耦接口350，该解耦接口包括第一导体300的一端处的第一二极管352、第二导体302的一端处的第二二极管354以及第一导体300的该端与第二导体302的该端之间的电感器356，所有这些部件都可形成在馈电板304上。解耦二极管330可提供有来自MC_BIAS的电压以便在例如发射操作期间接通解耦二极管330。当接通时，解耦二极管330使第一导体300与第二导体302短接，从而使回路部分201的分布式电容从馈电板304解耦。在一些实施方案中，仅使用第一二极管352和第二二极管354中的一者。
在操作中，在发射操作期间接通解耦二极管330以使RF线圈301解耦。具体地讲，解耦二极管330可提供有来自MC_BIAS的电压以便在发射操作期间接通解耦二极管330。解耦电路还可包括电容器333、电感器331、二极管384和电容器388，如图3所示。还向解耦接口350提供来自MC_BIAS的电压以便短接(例如，接通)第一二极管352和第二二极管354。例如，当从MC_BIAS提供电压时，电流可从线路358流过第二电感器360(RF屏蔽电感器)、流过第二二极管354、流过电感器356(RF屏蔽电感器)并流过第一二极管352。当短接第一二极管352和第二二极管354时，回路部分201中流动的电流进一步减少(例如，相对于仅短接解耦二极管330的时候)，从而几乎消除回路部分201中的电容。在去除该电容的情况下，回路部分变成与耦合电子器件部分203的解耦电路串联的电感器，从而向RF线圈增加感抗。该增加的电抗减少了回路部分201中的电流并且增加了激发电压与外加电流之间的相移，从而减少了焦耳功率(因此降低了RF线圈所生成的热量)并减少了B1场畸变。
阻抗逆变器电路包括匹配电路和输入巴伦。输入巴伦可为包括两个电感器(电感器370和电感器372)和两个电容器(电容器374和电容器376)的点阵巴伦。匹配电路可包括电容器378、电感器380和电容器382。在一些实施方案中，阻抗逆变器电路包括二极管386以阻断RF接收信号使之不能进入解耦偏压分支(MC_BIAS)。
前置放大器332可为由阻抗逆变器电路针对高源阻抗进行优化的低输入阻抗前置放大器。前置放大器可具有低噪声反射系数γ和低噪声电阻Rn。在前置放大器具有适当γ和Rn值的情况下，前置放大器为RF线圈301提供阻断阻抗，同时还在史密斯圆图的背景下提供大噪声圆。因此，RF线圈301中的电流最小化，前置放大器有效地与回路部分201输出阻抗进行噪声匹配。由于具有大噪声圆，前置放大器在多种回路部分阻抗内制成有效SNR，同时产生高阻断阻抗。
可利用上文结合图2和图3提出的RF线圈以便在MR成像会话期间接收MR信号。因此，图2和图3的RF线圈可用于图1的RF线圈单元14中，并且可耦合到MRI***的下游部件，诸如控制器单元25。RF线圈可置于MRI***的口径中以便在成像会话期间接收MR信号，因此可靠近发射RF线圈(例如，图1的体RF线圈单元15)。控制器单元可将指令存储在非暂态存储器中，该指令可执行以在MR成像会话期间由定位在MRI***的口径中的成像对象生成图像。为了生成该图像，控制器单元可存储指令以进行MR成像会话的发射阶段。在发射阶段期间，控制器单元可命令(例如，发送信号)激活一个或多个发射RF线圈以便发射一个或多个RF脉冲。为了在发射阶段期间防止引起B1场畸变的干扰，可在发射阶段期间使一个或多个接收RF线圈解耦。控制器单元可命令(例如，发送信号)通过向解耦接口以及耦合电子器件的解耦二极管提供来自MC_BIAS的电压而使一个或多个接收RF线圈解耦。控制器单元可存储指令，该指令可执行以进行MR成像会话的后续接收阶段。在接收阶段期间，控制器单元可从一个或多个接收RF线圈获得MR信号。MR信号可用于重建定位在MRI***的口径中的成像对象的图像。在接收阶段期间，可断开解耦接口的二极管以及耦合电子器件部分的解耦二极管。
图3所示的耦合电子器件部分203是示例性的，并且其他耦合电子器件配置是可能的。在一些实施方案中，解耦接口350定位在馈电板304上。在一些实施方案中，仅使用第一二极管352和第二二极管354中的一者。
图4示出了根据本公开的一个实施方案的用于测量RF线圈的温度的示例性测试设置的示意图400。测试设置包括发射RF线圈402、接收RF线圈404(包括馈电板406)和线回路408。可在发射操作期间监测接收RF线圈404的温度，其中将功率从RF放大器提供给发射RF线圈402。可以以合适的占空比(例如，6％占空比)将功率从RF放大器施加到发射RF线圈402。还将来自RF放大器的功率提供给接收RF线圈以便使接收RF线圈从发射RF线圈402解耦。可存在线回路408以控制所得磁场的场强。馈电板406可耦合到三轴电缆，该三轴电缆包括MC_BIAS线路、接地线路和回路短路DC线路。回路短路DC线路可与MC_BIAS相同，但单独地用于该测试以比较有和没有该特征时的结果。
测试设置可包括IR相机(未示出)以测量例如馈电板406的温度。测试设置可用于测量包括附加解耦接口的RF线圈(诸如图3的RF线圈301)的温度。因此，在一个示例中，RF线圈404可为RF线圈301。测试设置还可用于测量不包括附加解耦接口的RF线圈(诸如包括其馈电板上的解耦二极管但不包括解耦电路的附加部件的控制RF线圈)的温度。
图5示出了如使用上文结合图4所述的测试设置测量的RF线圈温度随时间变化的曲线图500。曲线图500包括沿着x轴绘制的时间(单位为分钟)和沿着y轴绘制的温度(单位为℃)。曲线图500包括两条曲线。第一曲线502示出了在回路部分与耦合电子器件部分之间不包括解耦接口的第一RF线圈的温度随时间的变化。例如，第一RF线圈可包括解耦二极管(例如，二极管330)，但可不包括解耦电路的附加部件。第二曲线504示出了不包括解耦接口的第二RF线圈(诸如上文结合图3所述的RF线圈301)的温度随时间的变化。在提供功率以使每个RF线圈解耦的同时获得了为生成曲线502和504而得到的温度数据。换句话讲，(例如，经由相应MC_BIAS线路)将电压提供给耦合电子器件部分的解耦电路(对于曲线502和曲线504两者而言)以及解耦接口(对于曲线504而言)以便接通所有解耦二极管。所测量的温度可为如由被定位成使每个馈电板的顶侧成像的IR相机的输出所确定的每个耦合电子器件部分的温度(例如，每个馈电板的温度)。所测量的温度可为馈电板的整个顶部的平均温度，或所测量的温度可为在发射操作期间易于发热的馈电板的特定部件或区域(诸如耦合电子器件的点阵巴伦的电感器)的温度。
根据图5可以了解，在时间0和不久之后，两个RF线圈都处于类似的温度(例如，两条曲线在刚好在时间0之后都为约53℃)。随着时间的推进及每个RF线圈的温度增加，包括解耦接口的第二RF线圈(由曲线504表示)的温度增加的速度没有不包括解耦接口的第一RF线圈(由曲线502表示)那样快。到4分钟的时候，第一RF线圈处于大约68℃的温度，而第二RF线圈处于大约63℃的温度。总的来说，通过在解耦接口中包括附加解耦二极管，第二RF线圈可在比不包括解耦接口的附加解耦二极管的第一RF线圈显著更低的温度下操作。由于温度更低，第二RF线圈可更可靠地操作。此外，如果需要的话，可免除馈电板上的散热片，从而降低部件成本和尺寸。
本文所述的RF线圈(诸如RF线圈301)可包括在RF线圈阵列中，诸如图6的示例性RF线圈阵列610。RF线圈阵列610被示出为包括四个RF线圈，但任何阵列配置都是可能的，诸如8、16、32个(或任何适当数量的)RF线圈。RF线圈阵列610的每个RF线圈包括回路部分和馈电板，诸如回路部分612和馈电板614。每个馈电板可包括如图2和图3所示的解耦电路、阻抗逆变器电路和前置放大器。
每个馈电板可经由线圈对接电缆耦合到下游MRI***部件(例如，控制器单元和/或数据获取单元)。每个线圈对接电缆可包括至少一个巴伦。数据获取单元可被配置为将RF线圈阵列610获取的信息输出到数据处理单元，该数据处理单元被配置为由该信息生成图像。
因此，RF线圈阵列610包括四个线圈回路、四个馈电板和四个线圈对接电缆。例如，RF线圈阵列610的第一RF线圈可包括第一线圈回路612、第一馈电板614和第一线圈对接电缆616。在一些示例中，线圈对接电缆可一起捆绑成四个线圈对接电缆的单个分组，这可称为集成巴仑电缆线束。
在RF线圈的分布式电容回路部分和耦合电子器件部分之间包括具有一组二极管和一组电感器的解耦接口的技术效果是在发射操作期间可生成更少热量，这是由于电抗增加，由此可增加激发电压与外加电流之间的相移，从而降低RF线圈的发热。另一个技术效果是二极管可设置在回路部分的端部上并且由已经存在于耦合电子器件部分上的源供以电流(例如，以接通二极管而从回路部分去除电容，降低回路部分中的电流，并且增加电抗)，从而使解耦所需的部件最小化并且降低RF线圈的温度。将解耦接口(例如，该组二极管和该组电感器)定位在回路部分的线的端部处的又一个技术效果是可使用多种不同馈电板配置来提供RF线圈的增加的解耦和减少的发热。
如本文所用，以单数形式列举并且以单词“一个”或“一种”开头的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确说明此类排除。此外，对本发明的“一个实施方案”的引用不旨在被解释为排除也包含所引用特征的附加实施方案的存在。此外，除非明确地相反说明，否则“包含”、“包括”或“具有”具有特定特性的元件或多个元件的实施方案可包括不具有该特性的附加此类元件。术语“包括”和“在……中”用作相应术语“包含”和“其中”的通俗语言等同物。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，而不旨在对其对象施加数字要求或特定位置次序。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使相关领域中的普通技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或***以及进行任何包含的方法。本发明可取得专利权的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果此类其它示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元素，则此类其它示例旨在落入权利要求书的范围内。

Claims (24)

1.一种用于磁共振成像(MRI)***的射频(RF)线圈组件，包括：
回路部分，所述回路部分具有分布式电容，所述回路部分包括由介电材料包封和分隔的两个导线；和
馈电板，所述馈电板包括：
解耦电路，所述解耦电路被配置为在发射操作期间使所述回路部分的所述分布式电容解耦；
阻抗逆变器电路；和
前置放大器，
其中所述解耦电路包括耦合到所述两个导线中的第一线的一端的第一二极管、耦合到所述两个导线中的第二线的一端的第二二极管、以及所述第一线的所述一端与所述第二线的所述一端之间的电感器。
2.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其中通过在所述MRI***的所述发射操作期间施加电压来接通所述第一二极管和所述第二二极管。
3.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其中所述阻抗逆变器电路包括阻抗匹配网络和输入巴伦，其中所述前置放大器包括对于高源阻抗的低输入阻抗前置放大器，并且其中所述阻抗匹配网络提供所述高源阻抗。
4.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其中所述回路部分沿着其终止端之间的所述回路部分的整个长度不含任何电容集总部件。
5.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其中所述馈电板还包括用于经由线圈对接电缆连接到所述MRI***的数据获取单元的接口，所述数据获取单元被配置为将所述RF线圈组件获取的信息输出到数据处理单元，所述数据处理单元被配置为由所述信息生成图像。
6.根据权利要求1所述的RF线圈组件，其中所述两个导线彼此平行。
7.一种用于磁共振成像(MRI)***的射频(RF)线圈组件，包括：
回路部分，所述回路部分具有分布式电容，所述回路部分包括由介电材料包封和分隔的两个导线；和
馈电板，所述馈电板包括：
解耦电路，所述解耦电路被配置为在发射操作期间使所述回路部分的所述分布式电容解耦；
阻抗逆变器电路；和
前置放大器，
其中所述解耦电路包括耦合到所述两个导线中的第一线的一端的二极管、以及所述第一线的所述一端与第二线的一端之间的电感器。
8.根据权利要求7所述的RF线圈组件，其中所述阻抗逆变器电路包括阻抗匹配网络和输入巴伦，其中所述前置放大器包括对于高源阻抗的低输入阻抗前置放大器，并且其中所述阻抗匹配网络提供所述高源阻抗。
9.根据权利要求7所述的RF线圈组件，其中所述回路部分沿着其终止端之间的所述回路部分的整个长度不含任何电容集总部件。
10.根据权利要求7所述的RF线圈组件，其中所述馈电板还包括用于经由线圈对接电缆连接到所述MRI***的数据获取单元的接口，所述数据获取单元被配置为将所述RF线圈组件获取的信息输出到数据处理单元，所述数据处理单元被配置为由所述信息生成图像。
11.根据权利要求7所述的RF线圈组件，其中所述两个导线彼此平行。
12.一种用于磁共振成像(MRI)***的射频(RF)线圈组件，所述RF线圈组件包括RF线圈阵列，其中每个RF线圈包括：
回路部分，所述回路部分具有分布式电容，所述回路部分包括由介电材料包封和分隔的两个导线；和
馈电板，所述馈电板包括：
解耦电路，所述解耦电路被配置为在发射操作期间使所述回路部分的所述分布式电容解耦；
阻抗逆变器电路；和
前置放大器，
其中所述解耦电路包括耦合到所述两个导线中的第一线的一端的第一二极管、耦合到所述两个导线中的第二线的一端的第二二极管、以及所述第一线的所述一端与所述第二线的所述一端之间的电感器。
13.根据权利要求12所述的RF线圈组件，其中通过在所述MRI***的所述发射操作期间施加电压来接通所述第一二极管和所述第二二极管。
14.根据权利要求12所述的RF线圈组件，其中所述阻抗逆变器电路包括阻抗匹配网络和输入巴伦，其中所述前置放大器包括对于高源阻抗的低输入阻抗前置放大器，并且其中所述阻抗匹配网络提供所述高源阻抗。
15.根据权利要求12所述的RF线圈组件，其中所述回路部分沿着其终止端之间的所述回路部分的整个长度不含任何电容集总部件。
16.一种用于磁共振成像(MRI)***的射频(RF)线圈组件，所述RF线圈组件包括RF线圈阵列，其中每个RF线圈包括：
回路部分，所述回路部分具有分布式电容，所述回路部分包括由介电材料包封和分隔的两个导线；和
馈电板，所述馈电板包括：
解耦电路，所述解耦电路被配置为在发射操作期间使所述回路部分的所述分布式电容解耦；
阻抗逆变器电路；和
前置放大器，
其中所述解耦电路包括耦合到所述两个导线中的第一线的一端的二极管、以及所述第一线的所述一端与第二线的一端之间的电感器。
17.根据权利要求16所述的RF线圈组件，其中所述阻抗逆变器电路包括阻抗匹配网络和输入巴伦，其中所述前置放大器包括对于高源阻抗的低输入阻抗前置放大器，并且其中所述阻抗匹配网络提供所述高源阻抗。
18.根据权利要求16所述的RF线圈组件，其中所述回路部分沿着其终止端之间的所述回路部分的整个长度不含任何电容集总部件。
19.一种用于磁共振成像(MRI)***的接收射频(RF)线圈的方法，所述方法包括：
形成具有分布式电容的回路部分，所述回路部分包括由介电材料包封和分隔的两个导线；
将第一二极管耦合到所述两个导线中的第一线的一端；
将电感器耦合在所述两个导线中的所述第一线的所述一端与第二线的一端之间；以及
在所述MRI***的发射操作期间接通所述第一二极管以使所述回路部分的所述分布式电容解耦。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括：
将第二二极管耦合到所述第二线的所述一端；以及
在所述MRI***的所述发射操作期间接通所述第二二极管。
21.根据权利要求19所述的方法，还包括在所述MRI***的接收操作期间断开所述第一二极管。
22.根据权利要求19所述的方法，还包括将所述回路部分耦合到阻抗逆变器电路。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括将所述阻抗逆变器电路耦合到前置放大器。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述第一二极管、所述电感器、所述阻抗逆变器电路和所述前置放大器形成在一个馈电板上。
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