MX2012003415A - Arreglo de bobina rf superconductora. - Google Patents

Abstract

Un arreglo de bobina RF superconductora que se puede utilizar en escáneres MRI de cuerpo completo y/o en sistemas MRI dedicados. Algunas modalidades proporcionan un arreglo de bobina RF superconductora par por lo menos uno de recibir señales desde y transmitir señales a una muestra durante un análisis de resonancia magnética de la muestra, el arreglo de bobina RF superconductora comprende un miembro térmicamente conductor para ser enfriado criogénicamente y una pluralidad de elementos de bobina que comprenden un material superconductor, en donde cada elemento de bobina está acoplado térmicamente con el miembro térmicamente conductor y está configurado para por lo menos uno de (i) recibir una señal de resonancia magnética desde una región espacial que es contigua a y/o se traslapa sobre una región espacial desde donde por lo menos otro de la pluralidad de elementos de bobina está configurado para recibir una señal y (ii) transmitir una señal de radiofrecuencia a una región espacial que es contigua con y/o se traslapa en una región espacial en donde por lo menos otro de la pluralidad de los elementos de bobina está configurado para transmitir una señal de radiofrecuencia.

Description

ARREGLO DE BOBINA RF SUPERCONDUCTORA Solicitudes Relacionadas Esta solicitud reclama el beneficio de la Solicitud Provisional de Estados Unidos de América No. 61/244,132, presentada el 21 de septiembre de 2009, la cual se incorpora aquí como referencia en su totalidad con el propósito de que cada estado o región miembro del PCT en donde tal incorporación por referencia la permite o de otra forma no sea prohibida.

Campo de la Invención La presente invención se relaciona en general con la formación de imágenes de resonancia magnética y con la espectroscopia, y más en particular, con arreglos de bobina superconductoras que comprende una pluralidad de elementos de bobina configuradas como un arreglo de bobina de volumen o de superficie para recibir señales desde y/o transmitir señales a una muestra a ser examinada de conformidad con las técnicas de resonancia magnética y también, con un aparato de formación de imágenes de resonancia magnética y/o de espectroscopia y/o con métodos que emplean tal arreglo de bobina superconductora.

Antecedentes de la Invención La tecnología de formación de imágenes de resonancia magnética (MRI) comúnmente se utiliza en grandes instituciones médicas, y ha traído muchos beneficios en la práctica de la medicina. Aunque la MRI se ha desarrollado como una herramienta de diagnóstico bien establecida para la formación de imágenes anatómicas y de estructura, también se ha desarrollado para actividades funcionales de formación de imágenes y para otras características o procesos biofísicos y bioquímicos (por ejemplo, el flujo sanguíneo, metabolitos/metabolismo, difusión), algunas de estas técnicas de formación de imágenes por resonancia magnética (MR) se conocen como MRI funcional, MRI espectroscópica o formación de imágenes espectroscópica por resonancia magnética (MRSI), formación de imágenes ponderada por difusión (DWI) y formación de imágenes por tensor de difusión (DTI). Estas técnicas de formación de imágenes por resonancia magnética tienen amplias aplicaciones clínicas y de investigación además de su valor como diagnóstico médico para identificar y evaluar patologías y determinar el estado de salud del tejido examinado.

Durante un examen MRI típico, el cuerpo del paciente (o un objeto de muestra) se coloca dentro de la región de examen y está apoyado en un soporte para el paciente en un escáner MRI, en donde el campo magnético esencialmente constante y primario uniforme (principal) es provisto por el imán primario (principal). El campo magnético alinea la magnetización nuclear de átomos en movimiento tal como el hidrógeno (protones) en e cuerpo. Un ensamble de bobina de gradiente dentro del imán crea una pequeña variación del campo magnético en una ubicación determinada, lo cual proporciona una codificación de frecuencia de resonancia en la región de formación de imágenes. Una bobina de radio-frecuencia (RF) se activa, en forma selectiva, bajo el control de una computadora de conformidad con una secuencia de impulsos para generar en el paciente una señal de magnetización transversal oscilatoria temporal que es detectada por la bobina RF y que, por el procesamiento de computadora, se puede asociar con las regiones localizadas espacialmente del paciente, lo cual proporciona una imagen de la región de interés bajo examen.

En una configuración MRI común, el campo magnético principal estático típicamente se produce por un aparato de imán solenoide, y una plataforma del paciente está dispuesta en el espacio cilindrico unido por los arrollamientos solenoides (es decir, en el orificio del imán principal). Los arrollamientos del campo principal típicamente se implementan como un material supercondutor de baja temperatura (LTS), y se super-enfrían con helio líquido con el fin de reducir la resistencia y por lo tanto, reducir al mínimo la cantidad de calor generado y la cantidad de energía necesaria para crear y mantener el campo principal. La mayoría de los imanes MRI supercondutores LTS están hechos de un material de niobio-titanio (NbTi) y/o de Nb3Sn que se enfría con un criostato a una temperatura de 4.2 K.

Como lo podrán comprender las personas experimentadas en la técnica, las bobinas de gradiente de campo magnético por lo general, están configuradas para proporcionar, en forma selectiva gradientes del campo magnético lineales a lo largo de cada uno de los tres ejes Cartesianos principales en el espacio (uno de estos ejes está en la dirección del campo magnético), para la magnitud del campo magnético varíe con la ubicación dentro de la región de examen, y las características de las señales de resonancia magnética desde diferentes ubicaciones dentro de la región de interés, tal como la frecuencia y fase de las señales, se codifican de conformidad con la posición dentro de la región (lo cual proporciona la localización espacial). Típicamente, los campos de gradiente se crean por una corriente que pasa a través de un asiento embobinado o de arrollamientos de solenoide, que se fijan con los cilindros concéntricos y ajustados dentro de un cilindro más grande que contiene los arrollamientos del campo magnético principal. A diferencia del campo magnético principal, las bobinas utilizadas para crear los campos gradientes típicamente son arrollamientos de cobre a temperatura ambiente. La fuerza del gradiente y la linealidad del campo son de importancia fundamental para la exactitud de los detalles de la imagen producida y para la información de la química del tejido (por ejemplo, en MRSI).

Debido a la incepción de MRI, se han tomado muchas medidas para mejorar la calidad y las capacidades de la MRI, tal como al proporcionar una resolución espacial más alta, mejor resolución espectral (por ejemplo, para MRSI), mayor contraste, y una velocidad de adquisición más alta. Por ejemplo, la velocidad de formación de imágenes (adquisición) incrementada es conveniente para reducir al mínimo el borrado de imágenes provocado por las variaciones temporales en la región analizada durante la adquisición de imágenes, tal como variaciones debidas al movimiento del paciente, movimientos anatómicos y/o funcionales naturales (por ejemplo, latido del corazón, respiración, flujo sanguíneo) y/o variaciones bioquímicas naturales (por ejemplo, provocadas por el metabolismo durante MRSI). De manera similar, por ejemplo, debido a que en la MRI espectroscópica en la secuencia de impulso para adquirir datos codifica la información espectral además de la información espacial, reducir al mínimo el tiempo requerido para adquirir suficiente información espectral y espacial para proporcionar la resolución espectral deseada y la localización espacial es particularmente importante para mejorar la práctica clínica y la utilidad de la MRI espectroscópica.

Varios factores contribuyen a mejorar la calidad de la formación de imágenes de MRI en términos de alto contraste, resolución y velocidad de adquisición. Un parámetro importante que afecta la calidad de la formación de imágenes y la velocidad de adquisición es la relación señal a ruido (SNR). Al incrementar la SNR al incrementar la señal antes del pre-amplificador del sistema MRI es importante en términos de incrementar la calidad de la imagen. Una forma para mejorar la SNR es incrementar la fuerza del campo magnético del imán, ya que la SNR es proporcional a la magnitud del campo magnético. Sin embargo, en aplicaciones críticas, la MRI tiene un techo en la potencia del campo del imán (el techo actual de la FDA de EUA es 3T (Tesla)). Otras formas para mejorar la SNR involucran, cuando es posible, reducir el ruido de la muestra al reducir el campo de visión (cuando es posible), disminuir la distancia entre la muestra y las bobinas RF y/o reducir el ruido de la bobina RF.

A pesar de los esfuerzos y de muchos avances para mejorar la MRI, existe la necesidad de otras mejoras en MRI, tal como proporcionar mayor contraste, una SNR mejorada, velocidades de adquisición más altas, resolución espacial y temporal más alta, y/o mayor resolución espectral.

Además, un factor importante que afecta el uso de la tecnología MRI es el alto costo asociado con los sistemas de alto campo magnético, tanto para su compra como para su mantenimiento. De este modo, sería conveniente proporcionar un sistema de formación de imágenes MRI de alta calidad que tenga la capacidad de ser fabricado y/o mantenido a costos razonables, lo que permite que la tecnología MRI sea utilizada más ampliamente.

Breve Descripción de la Invención Varias modalidades de la presente invención proporcionan un arreglo de bobina RF superconductora que se puede utilizar en escáners MRI de cuerpo completo y/o en sistemas MRI dedicados. Algunas modalidades de la invención proporcionan un arreglo de bobina RF superconductora para por lo menos uno de recibir señales desde y transmitir señales a una muestra durante un análisis de resonancia magnética de la muestra, el arreglo de bobina RF superconductora comprende un miembro térmicamente conductor configurado para ser enfriado criogénicamente y una pluralidad de elementos de bobina que comprenden un material superconductor, en donde cada elemento de bobina está acoplado térmicamente con el miembro térmicamente conductor y está configurado para por lo menos uno de (i) recibir una señal de resonancia magnética desde una región espacial que está contigua a y/o se traslapa con una región espacial desde el cual, por lo menos otro de la pluralidad de elementos de bobina, está configurado para recibir una señal y (i¡) transmitir una señal de radio-frecuencia a una región espacial que es contigua y/o que se traslapa en una región espacial, en la cual el por lo menos otro de la pluralidad de elementos de bobina está configurado para transmitir una señal de radio-frecuencia.

En algunas modalidades, cada elemento de bobina puede comprender una bobina superconductora de película delgada dispuesta en un substrato térmicamente conductor. El substrato térmicamente conductor puede comprender por lo menos uno de alúmina y zafiro y el miembro térmicamente conductor se puede implementar como una placa de alúmina o zafiro. En varias modalidades, el substrato térmicamente conductor de cada elemento de bobina puede estar térmicamente acoplado, en forma directa o indirecta, con el miembro térmicamente conductor. Por ejemplo, en algunas modalidades, una pluralidad de substratos térmicamente conductores están térmicamente acoplados, directamente con el miembro térmicamente conductor y cada uno de por lo menos otro de los substratos térmicamente conductores está térmicamente acoplado, indirectamente, no directamente, con el miembro térmicamente conductor. Tales otros substratos térmicamente conductores pueden estar térmicamente acoplados, en forma directa con por lo menos uno de los substratos térmicamente conductores que están acoplados térmicamente con el miembro térmicamente conductor, tales otros substratos térmicamente conductores están térmicamente acoplados, en forma indirecta con el miembro térmicamente conductor. En forma alternativa o además, unos miembros separadores térmicamente conductores (por ejemplo, aisladores) pueden utilizarse para acoplar térmicamente otros substratos térmicamente conductores con el miembro térmicamente conductor, lo cual proporciona el acoplamiento térmico indirecto entre tales otros substratos térmicamente conductores y el miembro térmicamente conductor.

En algunas modalidades, una o más bobinas superconductoras pueden comprender un superconductor de alta temperatura, que se puede implementar, por ejemplo, como una película delgada y/o como una cinta superconductora de alta temperatura. En forma alternativa o adicional, las bobinas superconductoras vecinas se pueden configurar de tal forma que están separadas con respecto a la conductividad eléctrica y se traslapan en forma espacial. Tales bobinas traslapadas vecinas pueden estar dispuestas en o sobre una superficie común del miembro térmicamente conductor y/o pueden estar dispuestas en superficies opuestas del miembro térmicamente conductor.

En varias modalidades, el arreglo de bobina RF superconductora puede estar configurado como un arreglo lineal o como un arreglo bi-dimensional o como un arreglo volumétrico. Las bobinas se pueden implementar como solamente recibir, solamente transmitir o transmitir-y-recibir.

En algunas modalidades, cada elemento de bobina comprende por lo menos una bobina superconductora de alta temperatura y un substrato térmicamente conductor que está acoplado térmicamente con (i) la por lo menos una bobina superconductora de alta temperatura y (¡i) el miembro térmicamente conductor. El substrato térmicamente conductor puede estar configurado como una estructura generalmente cilindrica que tiene una superficie externa sobre la cual está dispuesta por lo menos una bobina superconductora. Por ejemplo, cada substrato térmicamente conductor puede (i) tener una forma generalmente de anillo, que tiene una menor altura con relación al diámetro, y (¡i) tener una bobina superconductora dispuesta alrededor de la superficie externa del mismo.

En algunas modalidades, el arreglo de bobina RF superconductora también puede comprender por lo menos un substrato térmicamente conductor que está acoplado térmicamente con el miembro térmicamente conductor, y en donde cada elemento de bobina comprende una bobina superconductora de alta temperatura. En tales modalidades, cada una del por lo menos un substrato térmicamente conductor se puede configurar como una estructura generalmente cilindrica que tiene una superficie externa sobre la cual están dispuestas las bobinas superconductoras de alta temperatura.

En varias implementaciones, cada uno del por lo menos un substrato térmicamente conductor incluye por lo menos dos bobinas superconductoras configuradas de tal manera que las bobinas superconductoras vecinas (i) están separadas con respecto a la conductividad eléctrica y (ii) están desplazadas y se traslapan a lo largo de la dirección axial del substrato térmicamente conductor con forma cilindrica. En algunas de estas implementaciones, el miembro térmicamente conductor puede ser generalmente plano y el arreglo de bobina RF puede comprender dos de los substratos térmicamente conductores generalmente cilindricos, cada uno con un extremo axial del mismo acoplado térmicamente con una superficie común del miembro térmicamente conductor, y en donde las dimensiones de los substratos térmicamente conductores y su separación están configurados para proporcionar un arreglo de bobina RF como un arreglo de bobina RF de formación de imágenes dedicado al pecho.

En otras implementaciones, el substrato térmicamente conductor puede incluir por lo menos dos de las bobinas superconductoras configuradas de manera que las bobinas superconductoras vecinas (i) están separadas con respecto a la conductividad eléctrica y (ii) están desplazadas y se traslapan en forma circunferencial alrededor del substrato térmicamente conductor con forma cilindrica. El número de bobinas superconductoras desplazadas circunferencialmente y traslapadas puede ser por ejemplo, al menos cuatro.

En algunas modalidades, cada uno de la pluralidad de elementos de bobina puede comprender una bobina superconductora de alta temperatura y el miembro térmicamente conductor puede estar configurado como una estructura generalmente cilindrica que tiene una superficie externa sobre la cual están dispuestas las bobinas superconductoras de alta temperatura, de manera que las bobinas superconductoras vecinas (i) están separadas con respecto a la conductividad eléctrica y (ii) están desplazadas y se traslapan en forma circunferencial alrededor del miembro térmicamente conductor con forma cilindrica.

En varias modalidades, por lo menos uno de los elementos de bobina puede estar configurado como un elemento de bobina de radio-frecuencia de resonancia múltiple que opera para recibir señales correspondientes a diferentes frecuencias de resonancia magnética en el mismo campo magnético.

Las personas experimentadas en la técnica podrán apreciar que la breve descripción anterior y la siguiente descripción detallada son solamente ejemplificativas y explicativas de la presente invención, pero no tienen la intención de ser restrictivas o de limitar las ventajas que se pueden alcanzar con esta invención. Además, se debe entender que el resumen anterior de la invención es representativo de algunas modalidades de la invención y no es representativo ni incluye toda la materia y las modalidades dentro del alcance de la presente invención. De este modo, los dibujos acompañantes, aquí referidos y que constituyen parte de la misma, ilustran las modalidades de la invención y junto con la descripción detallada, sirven para explicar los principios de esta invención. Los aspectos, características y ventajas de las modalidades de la invención, tanto en estructura como en operación, se comprenderán mejor y serán evidentes cuando la invención se considere a la luz de la siguiente descripción hecha junto con los dibujos acompañantes y en donde los números de referencia iguales indican partes iguales o similares a través de las diferentes Figuras.

Breve Descripción de los Dibujos Los aspectos, características y ventajas de las modalidades de la invención, tanto en estructura como en operación, se comprenderán mejor y serán evidentes cuando la invención se considere a la luz de la siguiente descripción hecha junto con los dibujos acompañantes y en donde los números de referencia iguales indican partes iguales o similares a través de las diferentes Figuras y en donde: Las Figuras 1A y 1B ilustran esquemáticamente una vista en planta y una vista lateral, respectivamente, de un arreglo de bobina RF superconductora ilustrativa que comprende bobinas generalmente circulares, de conformidad con algunas modalidades de la presente invención.

Las Figuras 2A y 2B ilustran esquemáticamente una vista en planta y una vista lateral, respectivamente, de un arreglo de bobina RF superconductora ilustrativa que comprende bobinas generalmente rectangulares, de conformidad con algunas modalidades de la presente invención.

Las Figuras 3A, 3B y 3C ¡lustran esquemáticamente una vista superior, una vista lateral y una vista oblicua, respectivamente, de un arreglo bi-dimensional de elementos de bobina traslapados, de conformidad con algunas modalidades de la presente invención.

Las Figuras 4A y 4B ilustran esquemáticamente una vista en planta y una vista en sección transversal, lateral, respectivamente, de un arreglo de bobina RF superconductora ilustrativa que emplea una cinta superconductora de alta temperatura (HTS) para las bobinas, de conformidad con algunas modalidades de la presente invención.

Las Figuras 5A y 5B ilustran esquemáticamente una vista en planta y una vista lateral, respectivamente, de un arreglo de bobina RF superconductora ilustrativa configurada para la formación de imágenes de pecho en un campo magnético principal horizontal, de conformidad con algunas modalidades de la presente invención.

Las Figuras 6A y 6B ilustran esquemáticamente una vista en planta y una vista lateral, respectivamente, de un arreglo de bobina RF superconductora ilustrativa configurada para la formación de imágenes de pecho en un campo magnético principal vertical, de conformidad con algunas modalidades de la presente invención.

Las Figuras 7A y 7B ilustran esquemáticamente una vista en planta y una vista lateral, respectivamente, de un arreglo de bobina superconductora RF configurada para la formación de imágenes de pecho en un campo magnético principal vertical, de conformidad con algunas modalidades de la presente invención.

Las Figuras 8A y 8B ilustran esquemáticamente un arreglo de bobina de cinta HTS que comprende un soporte térmicamente conductor generalmente cilindrico y bobinas HTS traslapadas, dispuestas en forma circunferencial, de conformidad con algunas modalidades de la presente invención.

Las Figuras 9A y 9B muestran los resultados simulados del perfil de señal RF asociado con una bobina HTS (Figura 9) y con un arreglo lineal de cinco bobinas HTS traslapadas, de conformidad con algunas modalidades de la presente invención.

Descripción Detallada de la Invención La siguiente descripción describe varias modalidades de un arreglo de bobina RF superconductora enfriada criogénicamente que se puede utilizar en un escáner MRI de cuerpo completo y/o en sistemas MRI dedicados (por ejemplo, dedicados a la cabeza, dedicados a las extremidades, dedicados al pecho, dedicados a pediatría, dedicados a la columna vertebral, etc.). Como se comprenderá mejor al hacer referencia a la siguiente descripción, las modalidades de la presente invención incluyen diseños de arreglo de bobina de superficie y de volumen y en varias implementaciones, dos o más módulos de arreglo de bobina superconductora (por ejemplo, dos o más módulos de arreglo de bobina esencialmente plana, tal como uno o dos módulos de arreglo de bobina de superficie dimensional) de modo que las modalidades descritas (y variaciones de las mismas) se pueden utilizar juntas (por ejemplo, al colocarlas en forma independiente y/o al montarlas en una relación espacial fija una con respecto a la otra, tal como al acoplarlas mecánicamente, directamente entre sí o mediante estructuras de soporte intermedias) para formar esencialmente un arreglo más grande. Por ejemplo, dos o más módulos de arreglo de bobina de superficie superconductora se pueden configurar para rodear una extremidad (por ejemplo, el muslo, la cabeza, etc.) o el torso (por ejemplo, para la formación de imágenes del corazón) para proporcionar las imágenes sobre una región deseada de interés (ROI) (por ejemplo, el campo de visión deseado (FOV)).

Como también se comprenderá en vista de esta descripción, cada modalidad del arreglo de bobina superconductora que tiene una cierta geometría general (por ejemplo, un arreglo esencialmente plano de una dimensión (por ejemplo, lineal) o de dos dimensiones, un arreglo generalmente cilindrico, etc.), se puede configurar de conformidad con varias modalidades para cualquier aplicación, tal como la formación de imágenes del cuerpo completo, la formación de imágenes de imágenes de la cabeza, la formación de imágenes dedicada a las extremidades, la formación de imágenes dedicadas a la pediatría, etc.

De conformidad con la aplicación en la cual se puede ¡mplementar el arreglo de bobina, los parámetros particulares del diseño del arreglo de bobina con una geometría general determinada se pueden variar. Tales parámetros del diseño pueden incluir, por ejemplo, dimensiones de la configuración geométrica general, las dimensiones y/o geometría (por ejemplo, circular, cuadrada, hexagonal, etc.) y/o el número de elementos de bobina en el arreglo, etc. Como ejemplo, una geometría de arreglo generalmente cilindrica se puede aplicar para la formación de imágenes de cuerpo completo, la formación de imágenes dedicada a cabeza, y la formación de imágenes dedicada al pecho, sin embargo, cuando el arreglo va a ser utilizado en alguna de estas aplicaciones, entonces los parámetros del diseño se pueden determinar de conformidad con ello (por ejemplo, la longitud y el radio del cilindro, el número y las dimensiones de los elementos de bobina, el tipo de los elementos de bobina, el arreglo espacial de los elementos de bobina sobre la geometría generalmente cilindrica, etc.). Como otro ejemplo en el contexto de geometrías cilindricas, un arreglo cilindrico propuesto para las aplicaciones dedicadas a cabeza se puede arreglar de tal forma que la estructura cilindrica está abierta por ambos lados, mientras que para las aplicaciones dedicadas al pecho un extremo de la estructura cilindrica puede estar cerrado (por ejemplo, lo que permite colocar un crio-enfriador adyacente al extremo cerrado).

De manera similar, las personas experimentadas en la técnica comprenderán en vista de la descripción que los diferentes parámetros del diseño y la configuración particular del arreglo de bobina superconductora de conformidad con las modalidades de la presente invención, pueden variar de conformidad con el sistema de resonancia magnética general, en donde se utilizará la bobina (por ejemplo, el tamaño, abierto, cerrado, el número de canales RF disponibles, etc., del sistema MR).

Además, como lo podrán comprender las personas experimentadas en la técnica en vista de la descripción, un arreglo de bobina RF superconductora enfriada criogénicamente, la bobina de conformidad con varias modalidades de la presente invención se puede implementar en múltiples sistemas de espectroscopia y de formaciones de resonancia magnética, tales como los sistemas que emplean bobinas de gradiente de cobre convencionales, sistemas que emplean bobinas de gradiente superconductoras (por ejemplo, como las descritas en la Solicitud de Patente de Estados Unidos de América No. 12/416,606, presentada el 1 de abril de 2009, y en la Solicitud Provisional No. 61/170,135, presentada el 17 de abril de 2009, cada una de las cuales se incorpora aquí como referencia en su totalidad), cuyos sistemas de cuerpo, los sistemas dedicados solamente a cabeza, los sistemas con un campo magnético principal orientado en forma vertical u horizontal, sistemas abiertos o cerrados, etc. De manera similar, las personas experimentadas en la técnica podrán comprender que aunque varias porciones de la especificación se pueden establecer en el contexto de un sistema MRI que se puede utilizar para el examen estructural de una muestra (por ejemplo, una persona, como un paciente, un animal, como un perro o una rata, una muestra de tejido, u otro objeto viviente o no viviente), varias modalidades de la presente invención se pueden emplear en conexión con sistemas de resonancia magnética (MR) operados y/o configurados para otras modalidades, tal como MRI funcional, MRI de difusión ponderada y/o MRI de tensor de difusión, la espectroscopia MR y/o formación de imágenes espectroscópicas etc. Además, como se utiliza aquí, MRI incluye y abarca la formación de imágenes espectroscópicas de resonancia magnética, la formación de imágenes de tensor de difusión (DTI), así como otras modalidades de formación de imágenes con base en la resonancia magnética nuclear.

Las personas experimentadas en la técnica también podrán comprender a partir de esta especificación, que los arreglos de bobina superconductora de conformidad con las modalidades de la presente invención se pueden configurar o adaptar para usarse como solamente recibir, o solamente transmitir o transmitir-y-recibir.

Las Figuras 1A y 1B ilustran esquemáticamente una vista en planta (con el contorno de las características ilustrados para mayor claridad) y una vista lateral, respectivamente, de un arreglo 10 de bobina RF superconductora ilustrativa, de conformidad con algunas modalidades de la presente invención. Más específicamente, las Figuras 1A y 1B ¡lustran una configuración de cinco elementos 14a-14e de bobina RF superconductora (también llamados aquí como bobinas 14a-14e y colectivamente, como elementos 14 de bobina RF superconductora o bobinas 14) arreglados en dos capas para proporcionar un arreglo lineal.

Como se muestra, cada uno de los elementos 14a, 14c y 14e de bobina (referidos colectivamente por conveniencia como "elementos inferiores de bobina) está dispuesto en contacto térmico directo con un substrato conductor de calor (placa) 12, y los elementos 14b y 14d de bobina (referidos colectivamente por conveniencia como "elementos superiores de bobina") están dispuestos sobre los elementos inferiores de bobina y están acoplados térmicamente con los elementos inferiores de bobina y con la placa 12 a través de los aisladores 16a y 16b (referidos colectivamente como aisladores 16), respectivamente. Un epoxi y/o compuesto/grasa térmica (no mostrado) se puede proporcionar entre las bobinas 14 y la placa 12 y/o los aisladores 16 para proporcionar el contacto térmico y mecánico entre ellos.

La placa 12 conductora de calor y cada uno de los aisladores 16 conductores de calor pueden formarse, por ejemplo, de cualquier de uno o más materiales de alta conductividad térmica, tal como el zafiro o alúmina, y de otro material de alta conductividad térmica, no metálico, tal como una cerámica de alta conductividad térmica. Como también se describe más adelante, la placa 12 conductora de calor está acoplada térmicamente (no mostrada) con un sistema de enfriamiento criogénico y el arreglo 10 de bobina superconductora está encerrado dentro de un alojamiento que mantiene el arreglo 10 al vacío (por ejemplo, por lo menos un bajo vacío). En varias modalidades alternativas, la placa 12 conductora de calor puede ser más estrecha que el diámetro de los elementos de bobina y en algunas modalidades, la placa 12 se puede implementar como dos miembros alargados, paralelos, separados, en donde cada uno hace contacto con una porción trasera de los elementos 14a, 14c, 14e de bobina.

En las Figuras 1A y 1B, cada elemento 14 de bobina comprende un substrato 15 (por ejemplo, una lámina de zafiro) y una bobina 17 superconductora de película delgada (también llamada como traza 17). En la modalidad de las Figuras 1A y 1B, las trazas 17 de película delgada están formadas en la superficie superior (confrontada lejos de la placa 12) de los substratos 15, aunque en varias modalidades alternativas, las trazas pueden estar dispuestas en la superficie inferior (confrontada a la placa 12) de los substratos 15.

Más en particular, de conformidad con algunas modalidades de la presente invención, la traza 17 de cada elemento 14a-14e de bobina RF se puede implementar como un superconductor de alta temperatura (HTS), tal como YBCO y/o BSCCO, etc., (por ejemplo, con el uso de una película delgada de HTS o una cinta HTS), aunque el superconductor de baja temperatura (LTS) se puede utilizar en varias modalidades. Por ejemplo, en algunas modalidades, cada uno de los elementos 14a-14e de bobina RF es una bobina espiral de película delgada de HTS y/o una bobina espiral-interdigitada de película delgada de HTS en un substrato, tal como de zafiro o de aluminato de lantano. El diseño y fabricación de tales bobinas también se describe o se puede comprender mejor en vista de por ejemplo, Ma et.al., "Superconducting RF Coils for Clinical MR Imaging at Low Field" (Bobinas RF Superconductoras para Formación de imágenes MR Clínicas en Campo Bajo), Academic Radiology, vol 19, no. 9, sept. 2003, pp. 978-987; Gao et.al. "Simulation of the Sensitivity of HTS Coils and Coil Array for Head Imaging" (Simulación de Sensibilidad de Bobina HTS y Arreglo de Bobina para Formación de imágenes de Cabeza), ISMRM-2003, no 1412; Fang et.al., "Design of Superconducting MRI Surface Coil by Using Method of Moment" (Diseño de Bobina de Superficie MRI Superconductora con el uso del Método de Momento), IEEE Trans. On Applied Superconductivity, vol. 12, no. 2, pp-1823-1827 (2002); y Miller et.al., "Performance of a High Temperature Superconducting Probé for In Vivo Microscopy at 2.0 T" (Desempeño de una Sonda Superconductora de Alta Temperatura para Microscopía In Vivo, en 2.0 T.), Magnetic Resonance In Medicine, 41:72-79 (1999), cada una de las cuales se incorpora aquí como referencia en su totalidad. De conformidad con esto, en algunas modalidades, el arreglo 10 de bobina superconductora se implementa como un arreglo de bobina RF de película delgada de HTS.

El diseño de cada elemento de bobina (por ejemplo, el diámetro de la traza, el número de vueltas) depende de la aplicación, y puede incluir consideraciones de homogeneidad, relación señal a ruido, y campo de visión (FOV). Otras consideraciones pueden ser un factor para determinar el número de elementos de bobina que serán empleados (por ejemplo, aunque solamente se muestran cinco elementos de bobina en la modalidad de las Figuras 1A y 1B, un arreglo lineal puede incluir más o menos elementos de bobina). Como se ilustra en las Figuras 1A y 1B, las trazas 17 de los elementos 14 de bobina vecinos se traslapan, en donde el traslape es provisto al desplazar en forma vertical los elementos de bobina vecinos. Las personas experimentadas en la técnica podrán comprender que la cantidad de traslape entre las bobinas vecinas puede optimizarse con respecto al desacoplamiento.

Como se indica, los aisladores 16 pueden ayudar en la conducción térmica (por ejemplo, entre las bobinas superiores y la placa 12) y en el soporte mecánico (por ejemplo, ayuda al soporte de las bobinas superiores). Con el uso de los aisladores 16a dispuestos sobre las trazas de los elementos inferiores de bobina también puede ayudar a evitar el daño en las trazas cuando los elementos superiores de bobina están en contacto directo con los elementos inferiores de bobina. En varias modalidades, los aisladores 16a puede incluir una región rebajada estrecha que está dispuesta sobre una traza subyacente de los elementos inferiores de bobina de modo que la traza inferior no está en contacto mecánico con el aislador 16a subyacente.

Se podrá comprender que en varias modalidades alternativas, uno o más (por ejemplo, todos) los aisladores 16a se pueden eliminar. Por ejemplo, algunas modalidades pueden incluir los aisladores 16a entre los elementos superiores e inferiores de bobina, mientras no emplean aisladores 16a entre la placa 12 y los elementos 14b, 14d superiores de bobina como los aisladores 16a de elementos entre bobinas puede proporcionar suficiente conducción térmica para enfriar los elementos superiores de bobina. En forma alternativa o adicional, varias modalidades pueden incluir una placa de alta conductividad térmica adicional en contacto directo con los elementos 14b y 14d superiores de bobina.

Como un ejemplo no limitante, para propósitos ilustrativos, en algunas modalidades, la placa 12 puede tener un espesor de aproximadamente 3-5mm, cada traza 17 del elemento de bobina puede tener un diámetro de aproximadamente 1 cm aproximadamente a 10 cm o más grande, cada substrato 15 del elemento de bobina puede tener un espesor de aproximadamente 0.3 mm aproximadamente a 0.6 mm, y los aisladores 16a pueden tener un espesor de aproximadamente 0.1 mm aproximadamente a 0.5 mm.

Aunque no se muestra en las Figuras 1A y 1B, un módulo de electrónicos para cada elemento de bobina está dispuesto en la placa 12 y/o en el substrato 15, y puede incluir por lo menos un pre-amplificador, y también puede incluir circuitería adicional, tal como para la iguala de impedancia, el desacoplamiento, etc.

Como se indica antes, un arreglo 10 de bobina RF superconductora ilustrado en las Figuras 1A y 1B está dispuesto en una cámara de vacío y se enfria por la placa 12 que está acoplada térmicamente con un sistema de enfriamiento criogénico. En varias modalidades, los elementos 14a-14e de bobina se pueden enfriar a una temperatura dentro del intervalo de aproximadamente 4K aproximadamente a 100 K, y más en particular, a una temperatura por debajo de la temperatura crítica del material superconductor (por ejemplo, en algunas modalidades, por debajo de la temperatura crítica de un material superconductor de alta temperatura (HTS) utilizado para las bobinas 17 RF). En varias modalidades, el sistema de enfriamiento criogénico puede comprender un crio-enfriador implementado como cualquiera de los crio-enfriadores de una sola etapa o de múltiples etapas, tal como por ejemplo, un crio-enfriador Gifford McMahon (GM), un enfriador de tubo de impulso (PT), un enfriador Joule-Thomson (JT), un enfriador Stirling, u otro enfriador. En varias modalidades alternativas, el arreglo 10 de bobina RF superconductora se puede configurar para enfriar, de manera que las bobinas 17 se enfrían por un criógeno, tal como helio líquido y nitrógeno líquido.

Aunque no se muestra aquí, la cámara de vacío se puede ¡mplementar, por ejemplo, como una estructura Dewar de doble pared. Más específicamente, de conformidad con algunas modalidades de la presente invención, la cámara de vacío puede comprender un Dewar de doble pared hecho de vidrio y/o de un material mecánicamente resistente, no conductivo, tal como G10, RF4, plástico y/o cerámica. En varias modalidades, un Dewar de doble ^pared se puede ¡mplementar de conformidad con o similar a las estructuras de doble pared, selladas herméticamente (y el alojamiento de aislamiento térmico de vacío) descrito en la Solicitud de Estados Unidos de América No. 12/212,122, presentada el 17 de septiembre de 2008; y en la Solicitud de Estados Unidos de América No. 12/212,147, presentada el 17 de septiembre de 2008 y en la Solicitud Provisional de Estados Unidos de América No. 61/171,074, presentada el 20 de abril de 2009, cada una de las cuales es incorporada aquí como referencia en su totalidad. Aunque no se describe con detalle, se debe comprender que las modalidades presentadas también se pueden ¡mplementar dentro de una cámara de vacío y se acoplan térmicamente para el enfriamiento criogénico.

Se debe entender que dos o más arreglos lineales, tales como o de conformidad con el arreglo lineal ilustrado en las Figuras 1A y 1B se pueden combinar para proporcionar un ensamble de arreglo bi- o tridimensional. Por ejemplo, en algunas modalidades, se pueden ensamblar ocho arreglos lineales (por ejemplo, cada uno con dos o más elementos de bobina arreglados en forma lineal) dentro de un arreglo octogonal, generalmente cilindrico, con cada arreglo lineal extendido en forma longitudinal, y desplazado en forma azimutal aproximadamente a 45 grados. Tal configuración se puede implementar en forma similar a las modalidades del arreglo de bobina de cabeza RF superconductora descrito en la Solicitud Provisional No. 61/171,074, presentada el 20 de abril de 2009, la cual se incorpora aquí como referencia en su totalidad.

Como se podrá comprender en vista de la descripción anterior, de conformidad con varias modalidades de la presente invención, el arreglo 10 de bobina RF superconductora puede implementarse como un arreglo de solamente recibir, con un transmisor RF implementado como una bobina RF separada (no mostrada), que en varias modalidades, puede ser una bobina transmisora RF convencional (por ejemplo, no superconductora, tal como una bobina RF de cobre convencional) o una bobina transmisora RF superconductora. En algunas modalidades, el arreglo 10 de bobina RF superconductora se puede implementar como un arreglo de bobina de transmisión y recepción (un arreglo transceptor), cada elemento 14 de bobina RF superconductora se utiliza tanto para la transmisión como para la recepción de señales RF.

De conformidad con varias modalidades de la presente invención, uno o más elementos 14 de bobina RF superconductora se pueden implementar como un elemento de bobina RF de múltiple resonancia (por ejemplo, comprende dos o más bobinas de recepción que tienen diferentes frecuencias resonantes, tal como detectar resonancias de sodio y de hidrógeno en un campo magnético determinado (por ejemplo, a 3 Tesla (T)) Con referencia ahora a las Figuras 2A y 2B, se muestran en vista en planta (con los contornos de las características ilustradas para mayor claridad) y la vista lateral, respectivamente, de un arreglo 20 de bobina RF superconductora ilustrativa, de conformidad con algunas modalidades de la presente invención. Más específicamente, las Figuras 2A y 2B ilustran una configuración de cinco elementos 24a-24e de bobina RF superconductora (referidos colectivamente como elementos 24 de bobina RF superconductora o bobinas 24) arreglados en dos capas para proporcionar un arreglo lineal, similar al arreglo lineal de las Figuras 1A y 1B, formados en una placa 22 conductora de calor. Comparado con el arreglo lineal de las Figuras 1A y 1B, el arreglo lineal de las Figuras 2A y 2B incluye trazas 27 esencialmente rectangulares (HTS de película delgada) y substratos 25 esencialmente rectangulares. Los substratos 25 rectangulares se pueden formar solamente al cortar un substrato circular, tal como un substrato circular de zafiro o alúmina. Las trazas con forma rectangular pueden proporcionar una reconstrucción de imagen mejorada debido a la distancia esencialmente constante de traslape de las trazas. Los elementos de bobina rectangulares son mejores que los elementos de bobina circulares para formar arreglos bi-dimensionales.

Por ejemplo, las Figuras 3A a la 3C ilustran un arreglo 30 rectangular, bi-dimensional (2x5) de elementos 34a 1 , 34b1... 34e1, 34a2, 34b2...34e2, de bobina esencialmente rectangulares que tienen substratos esencialmente rectangulares y trazas 37 esencialmente rectangulares, ensamblados en cuatro capas con el uso de un elemento 36 aislador acoplado directamente entre la placa 32 conductora de calor y los elementos de bobina de la segunda capa superior extrema (que comprende los elementos 34a2, 34c2, y 34e2), lo cual proporciona la conducción térmica y el soporte mecánico para los elementos de la segunda capa superior extrema y los de la capa superior extrema subyacente (que comprende los elementos 34b2, 34d2). Más específicamente, la Figura 3A es una vista superior (con los contornos de las características para mayor claridad), la Figura 3B es una vista lateral, y la Figura 3C es una vista oblicua (con los contornos de las características para mayor claridad). Como se muestra, las trazas 37 de cada elemento de bobina adyacente se traslapan entre sí (es decir, una traza de un elemento de bobina se traslapa con las trazas de sus vecinos cercanos y los vecinos más cercanos (es decir, los vecinos dispuestos en forma diagonal). Se debe entender que en varias implementaciones, los elementos de disco aisladores también pueden estar incluidos para acoplar directamente los elementos de la capa inferior extrema (que comprende los elementos 34a2, 34c1, 34e1) y los elementos de la segunda capa superior extrema (que comprende los elementos 34a2, 34c2, y 34e2) en regiones en donde los elementos de la capa inferior extrema y los elementos de la capa superior extrema se traslapan. También se debe entender que mejor que emplear un elemento 36 aislador alargado, se pueden colocar discos aisladores separados entre la placa 32 y cada uno de los elementos 34a2, 34c2 y 34e2 de bobina. Las personas experimentadas en la técnica podrán comprender que tal construcción de cuatro capas, como se ilustra en las modalidades de las Figuras 3A-3C se puede utilizar para proporcionar un arreglo bi-dimensional de elementos de bobina traslapados de dimensión arbitraria (por ejemplo, 3x5, 4x5, 4x8, 8x8, etc.).

Con referencia ahora a la Figuras 4A y 4B, se muestran vistas en planta (con los contornos mostrados para mayor claridad) y una vista en sección transversal (seccionada a lo largo del diámetro de los elementos de bobina), respectivamente, de un arreglo 40 de bobina RF superconductora ilustrativo que emplea una cinta superconductora de alta temperatura (HTS) para las bobinas, de conformidad con algunas modalidades de la presente invención. Como se muestra, el arreglo 40 comprende tres elementos 44A, 44b, 44c de bobina arreglados en forma lineal, dispuestos en forma alternada en las superficies opuestas de la película 42 conductora de calor. Cada elemento de bobina comprende un anillo 43 de soporte térmicamente conductora (por ejemplo, de alúmina), una bobina 47 de bobina HTS y un circuito 49 eléctrico. Como se muestra, el anillo 43 de soporte térmicamente conductora (por ejemplo, alúmina) está acoplada térmicamente con la placa 42 conductora de calor (por ejemplo, alúmina o zafiro) y la cinta 47 HTS se envuelve en forma circunferencial alrededor del anillo 43 de soporte de alúmina y se puede fijar en su lugar por acoplamiento (por ejemplo, soldadura) del circuito 49 eléctrico. Un epoxi y/o grasa térmica también se puede utilizar para acoplar térmicamente y fijar la cinta 47 con la superficie circunferencial del anillo 43 de soporte. Un circuito 49 eléctrico puede incluir por lo menos un pre-amplificador, y también puede incluir circuitería adicional, tal como para la iguala de impedancia, el desacoplamiento, etc. Como un ejemplo no limitante, con el propósito de ¡lustrar, el anillo 43 puede tener un diámetro entre aproximadamente 2.5 cm aproximadamente a 25 cm o mayor y puede tener una altura (a lo largo del eje cilindrico) de aproximadamente 5 mm aproximadamente a 25 mm, la cinta 47 HTS puede tener un espesor de aproximadamente 0.1 mm aproximadamente a 0.5 mm y un ancho de aproximadamente 5 mm aproximadamente 13 mm y puede estar envuelta en un solo bucle alrededor del anillo 43 de alúmina.

Con referencia ahora a las Figuras 5A y 5B, se muestra una vista en planta (con los contornos ilustrados para mayor claridad) y un vista lateral, respectivamente, de un arreglo 50 de bobina RF superconductora que emplea una cinta superconductora de alta temperatura (HTS) para las bobinas y está configurado para la formación de imágenes de pecho en un campo magnético principal horizontal (es decir, ortogonal al eje longitudinal de los elementos de bobina con forma generalmente cilindrica), de conformidad con algunas modalidades de la presente invención. La construcción del arreglo 50 de bobina es similar al arreglo 40 de bobina por lo menos en que los elementos de bobina se ¡mplementan como cinta HTS montada alrededor del anillo de soporte térmicamente conductor generalmente cilindrico (por ejemplo, de alúmina) que está acoplado térmicamente con la placa conductora de calor. Más específicamente, como se muestra, cada elemento de bobina generalmente cilindrica del arreglo 50 comprende un anillo 53 de soporte térmicamente conductor (por ejemplo, de alúmina), una bobina 57 HTS, y un circuito 59 eléctrico. Como se muestra, el anillo 53 de soporte térmicamente conductor (por ejemplo, de alúmina) está acoplado térmicamente con la placa 52 conductora de calor (por ejemplo, de alúmina o de zafiro), y una cinta 57 HTS está envuelta en forma circunferencial alrededor del anillo 53 de soporte de alúmina en una configuración de bobina para usarse con un campo magnético horizontal, y se puede fijar en su lugar por acoplamiento (por ejemplo, soldadura) de un circuito 59 eléctrico. Un epoxi y/o una grasa térmica se puede utilizar para acoplar térmicamente y fijar la cinta 57 con la superficie circunferencial del anillo 53 de soporte. El circuito 59 eléctrico también incluye por lo menos un pre-amplificador, y también puede incluir circuitería adicional, tal como para la iguala de impedancia, el desacoplamiento, etc. Como un ejemplo no limitante, para propósitos de ilustración, el anillo 43 puede tener un diámetro de aproximadamente 15 cm aproximadamente a 25 cm o mayor y puede tener una altura (a lo largo del eje cilindrico) de aproximadamente 15 cm aproximadamente a 25 cm o mayor.

Con referencia ahora a la Figura 6A y 6B, se muestra una vista en planta (con los contornos ilustrados para mayor claridad) y una vista lateral, respectivamente, de un arreglo 60 de bobina RF superconductora ilustrativo, el cual emplea una cinta (HTS) superconductora de alta temperatura para las bobinas y está configurado para la formación de imágenes del pecho en un campo magnético principal vertical (es decir, paralelo al eje longitudinal de los elementos de bobina con forma generalmente cilindrica), de conformidad con algunas modalidades de la presente invención. Como se muestra, cada elemento de bobina generalmente cilindrico del arreglo 60 comprende un anillo 63 de soporte térmicamente conductor (por ejemplo, de alúmina), una bobina 67 HTS, y un circuito 69 eléctrico, y el anillo 63 de soporte térmicamente conductor (por ejemplo, de alúmina) está acoplado térmicamente con la placa 62 conductora de calor (por ejemplo, de alúmina o de zafiro). La construcción del arreglo 60 de bobina es similar al arreglo 50 de bobina, sin embargo, las bobinas 67 HTS están enrolladas en una configuración apropiada para usarse en un campo vertical (por ejemplo, una configuración de bobina de asiento).

Con referencia ahora a las Figuras 7A y 7B, se muestra una vista en planta (con los contornos ¡lustrados para mayor claridad) y una vista lateral, respectivamente, de un arreglo 70 de bobina RF superconductora ilustrativo, el cual emplea una cinta (HTS) superconductora de alta temperatura para las bobinas y está configurado para la formación de imágenes del pecho en un campo magnético principal vertical (es decir, paralelo al eje longitudinal de los elementos de bobina con forma generalmente cilindrica), de conformidad con algunas modalidades de la presente invención. Como se muestra, cada elemento de bobina generalmente cilindrico del arreglo 70 comprende un anillo 73 de soporte térmicamente conductor (por ejemplo, de alúmina), una cinta 77 HTS, y un circuito 79 eléctrico, y el anillo 73 de soporte térmicamente conductor (por ejemplo, de alúmina) está acoplado térmicamente con la placa 72 conductora de calor (por ejemplo, de alúmina o de zafiro). La construcción del arreglo 70 de bobina es similar al arreglo 60 de bobina, sin embargo, la cinta 77 HTS asociada con cada anillo de soporte está implementada como dos bobinas traslapadas para proporcionar un arreglo de bobina para cada elemento generalmente cilindrico. Más específicamente, como se muestra, las bobinas 77a1 HTS traslapadas (superiores) y 77b1 (inferiores) están enrolladas en un anillo 73 de soporte común, y las bobinas 77a2 HTS traslapadas (superiores) y 77b2 (inferiores) están enrolladas en el otro anillo 73 de soporte común, cada bobina 77a1, 77b1, 77a2, 77b2 está enrollada en una configuración apropiada para usarse en un campo vertical (por ejemplo, una configuración de bobina de asiento). Los aisladores 71 eléctricos están dispuestos en donde las bobinas superiores e inferiores se traslapan para separar las bobinas superiores e inferiores traslapadas. El grupo 77a1/77b1 de bobinas y el grupo 77a2/77b2 de bobinas están arreglados de modo que sus respectivos campos asociados (campo B1) son ortogonales entre sí para reducir al mínimo el acoplamiento entre ellos, como se muestra en la Figura 7C y 7D.

Las Figuras 8A y 8B ilustran esquemáticamente un arreglo de bobina de cinta HTS que comprende un soporte 83 térmicamente conductor generalmente cilindrico (por ejemplo, un tubo de alúmina) y las bobinas 87 HTS implementadas como una cinta HTS y formada en el tubo de alúmina directamente o a través de una lámina plástica delgada, de conformidad con algunas modalidades de la presente invención. Más específicamente, la Figura 8B ilustra la configuración del Arreglo de bobina de seis elementos traslapados que está dispuesta en forma circunferencial alrededor del soporte 83. Como se debe hacer notar, la cinta superconductora de alta temperatura (HTS) se utiliza para las bobinas, de conformidad con algunas modalidades. Además, como se muestra, los aisladores eléctricos (separadores dieléctricos) 81 están dispuestos en donde las bobinas se traslapan para separar las bobinas traslapadas.

Las Figuras 9A y 9B muestran los resultados simulados del perfil de señal RF asociado con una bobina HTS (Figura 9A) y con un arreglo lineal de cinco bobinas HTS traslapadas, que ilustra la uniformidad que se puede proporcionar con tales arreglos.

Además, como se indica antes, se debe entender que de conformidad con algunas modalidades de la presente invención, una bobina del arreglo de bobina RF superconductora enfriada criogénicamente de conformidad con las diferentes modalidades de la presente invención se puede implementar en un sistema de formación de imágenes de resonancia magnética que emplea las bobinas de gradiente superconductoras, tales como las descritas en la Solicitud de Patente de Estados Unidos de América No. 12/416,606 presentada el 1 de abril de 2009, y en la Solicitud Provisional No. 61/170,135, presentada el 17 de abril de 2009, cada una de las cuales se incorpora aquí como referencia.

La presente invención ha sido ¡lustrada y descrita con respecto a las modalidades específicas de la misma, las modalidades son meramente ilustrativas de los principios de la invención y no tienen la intención de ser exclusivas o de ser modalidades limitantes. De conformidad con esto, aunque la descripción anterior de las modalidades ilustrativas de la presente invención, así como varias modificaciones ilustrativas y características de la misma, proporcionan muchos detalles, lo que permite que no sean consideradas como limitantes del alcance de la invención, y como lo podrán comprender las personas experimentadas en la técnica, la presente invención es susceptible de muchas modificaciones, adaptaciones, variaciones, omisiones, adiciones e implementaciones equivalentes sin apartarse del alcance y sin afectar sus ventajas. Por ejemplo, excepto por el grado necesario o inherente en los procesos, no se implica ningún orden en los pasos o etapas de los métodos o procesos descritos en esta invención, incluyendo las Figuras. En muchos casos, el orden de los pasos del proceso se puede variar y se pueden combinar, alterar u omitir varios pasos alternativos, sin cambiar el propósito, efecto o importancia de los métodos aquí descritos. También se debe hacer notar que los términos y expresiones aquí utilizados son términos para describir y no son términos limitantes. No existe la intención de utilizar los términos o expresiones para excluir cualquier equivalente de las características mostradas y descritas o porciones de las mismas. Además, la presente invención se puede practicar sin necesariamente proporcionar una o más de las ventajas descritas aquí o entendidas de otra forma en vista de la descripción y/o que se puedan alcanzar en algunas modalidades de la misma. Por lo tanto, se tiene la intención de que la presente invención no esté limitada a las modalidades descritas, más bien, se debe definir de conformidad con las siguientes reivindicaciones.

Claims (27)

REIVINDICACIONES

1. Un arreglo de bobina RF superconductor para por lo menos uno de recibir señales desde y transmitir señales a una muestra durante un análisis de resonancia magnética de la muestra, el arreglo de bobina RF superconductora está caracterizado porque comprende: un miembro térmicamente conductor configurado para ser enfriado criogénicamente; y una pluralidad de elementos de bobina que comprende un material superconductor, en donde cada elemento de bobina está acoplado en forma térmica con el miembro térmicamente conductor y está configurado para por lo menos uno de (i) recibir una señal de resonancia magnética desde una región espacial que está contigua con otra y/o se traslapa una región espacial desde por lo menos otro de la pluralidad de elementos de bobina está configurado para recibir una señal y (¡i) transmitir una señal de radio-frecuencia en una región espacial que está contigua con y/o se traslapa en una región espacial con la cual el por lo menos otro de la pluralidad de elementos de bobina está configurado para transmitir una señal de radio-frecuencia.

2. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada elemento de bobina comprende una bobina superconductora de película delgada dispuesta en un substrato térmicamente conductor.

3. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el substrato térmicamente conductor comprende por lo menos uno de alúmina y zafiro y el miembro térmicamente conductor es una placa de alúmina o zafiro.

4. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el substrato térmicamente conductor de cada elemento de bobina está térmicamente acoplado, en forma directa o indirecta con el miembro térmicamente conductor.

5. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque cada uno de la pluralidad de substratos térmicamente conductores está térmicamente acoplado con el miembro térmicamente conductor, y cada uno de por lo menos otro de los substratos térmicamente conductores está térmicamente acoplado en forma indirecta, no directa con el miembro térmicamente conductor.

6. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque cada uno del por lo menos otro substrato térmicamente conductor está térmicamente acoplado en forma directa con por lo menos uno de los substratos térmicamente conductores que están acoplados térmicamente, en forma directa con el miembro térmicamente conductor, lo cual está acoplado térmicamente, en forma indirecta con el miembro térmicamente conductor.

7. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque uno o más del por lo menos otro de los substratos térmicamente conductores está térmicamente acoplado con el miembro térmicamente conductor a través de un miembro separador térmicamente conductor, por lo cual está térmicamente acoplado, en forma indirecta con el miembro térmicamente conductor.

8. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque cada una de las bobinad superconductoras de película delgada comprende un superconductor de alta temperatura.

9. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada uno de los elementos de bobina comprende una bobina superconductora de alta temperatura, y las bobinas superconductoras de alta temperatura de los elementos de bobina vecinos están separados con respecto a la conductividad eléctrica y se traslapan en forma espacial.

10. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque las bobinas superconductoras de los elementos de bobina vecinos están dispuestos en o sobre una superficie común del miembro térmicamente conductor.

11. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque las bobinas superconductoras de los elementos de bobina vecinos están dispuestos en o sobre las superficies opuestas del miembro térmicamente conductor.

12. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de bobina están configuradas como un arreglo lineal.

13. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de bobina están configurados como un arreglo bi-dimensional.

14. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de bobina están configurados como bobinas de solamente recepción.

15. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada elemento de bobina comprende por lo menos una bobina superconductora de alta temperatura y un substrato térmicamente conductor que está térmicamente acoplado con (i) por lo menos una bobina superconductora de alta temperatura y (ii) un miembro térmicamente conductor.

16. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el substrato térmicamente conductor está configurado como una estructura generalmente cilindrica que tiene una superficie externa sobre la cual está dispuesta la por lo menos una bobina superconductora.

17. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque cada substrato térmicamente conductor (i) tiene forma generalmente de anillo, que tiene una menor altura con relación al diámetro y (ii) tiene una bobina superconductora dispuesta alrededor de la superficie externa del mismo.

18. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende por lo menos un substrato térmicamente conductor que está térmicamente acoplado con el miembro térmicamente conductor, y en donde cada elemento de bobina comprende una bobina superconductora de alta temperatura.

19. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque cada uno del por lo menos un substrato térmicamente conductor está configurado como una estructura generalmente cilindrica que tiene una superficie externa sobre la cual está dispuesta por lo menos una de las bobinas superconductoras de alta temperatura.

20. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque cada uno de los por lo menos un substrato térmicamente conductor incluye por lo menos dos bobinas superconductoras configuradas de tal modo que las bobinas superconductoras vecinas (i) están separadas con respecto a la conductividad eléctrica y (ii) están desplazadas y traslapadas a lo largo de la dirección axial del substrato térmicamente conductor esencialmente cilindrico.

21. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el miembro térmicamente conductor es generalmente plano y el arreglo de bobina RF comprende dos substratos térmicamente conductores, cada uno con un extremo axial del mismo acoplado térmicamente con una superficie común del miembro térmicamente conductor, y en donde las dimensiones de los substratos térmicamente conductores y su separación está configurada para proporcionar un arreglo de bobina RF, como un arreglo de bobina de formación de imágenes de pecho dedicado.

22. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el substrato térmicamente conductor incluye por lo menos dos bobinas superconductoras configuradas de tal forma que las bobinas superconductoras vecinas (i) están separadas con respecto a la conductividad eléctrica y (ii) están dispuestas y se traslapan en forma circunferencial alrededor del substrato térmicamente conductor con forma cilindrica.

23. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el número de bobinas superconductoras es por lo menos cuatro.

24. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el por lo menos uno de los elementos de bobina comprende cinta superconductora.

25. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada elemento de bobina comprende una bobina de cinta superconductora dispuesta en el substrato térmicamente conductor.

26. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada elemento de bobina comprende una bobina superconductora de alta temperatura, y en donde el miembro térmicamente conductor está configurado como una estructura generalmente cilindrica que tiene una superficie externa sobre la cual están dispuestas las bobinas superconductoras de alta temperatura de modo que las bobinas superconductoras vecinas (1) están separadas con respecto a la conductividad eléctrica y (ii) están desplazadas y traslapadas en forma circunferencial alrededor del miembro térmicamente conductor con forma cilindrica.

27. El arreglo de bobina RF superconductora de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el por lo menos uno de los elementos de bobina está configurado como un elemento de bobina de radio-frecuencia de resonancia magnética que opera para recibir señales correspondientes a diferentes frecuencias de resonancia magnética en el mismo campo magnético.