ПОПЕРЕЧНО-ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ (ПЭМ) РАДИОЧАСТОТНАЯ КАТУШКА ДЛЯ МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА
TRANSVERSE-ELECTROMAGNETIC (TEM) RADIO-FREQUENCY COIL FOR MAGNETIC RESONANCE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области магнитного резонанса (МР), а конкретнее, к поперечно-электромагнитным (ПЭМ) радиочастотным (РЧ) катушкам для использования в МР приложениях, а также к магниторезонансной (МР) системе, включающей такие катушки.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В МР-системах и, в частности, в системах магниторезонансного получения изображения (МРТ), часто используют квадратурные катушки типа птичьей клетки (QBC), которые обладают преимуществом, состоящим в более коротком поле обзора (FOV) в направлении z (т.е. в осевом направлении), при обеспечении более высокого отношения сигнал-шум (SNR), а также имеют более низкие общие требования к РЧ-мощности по сравнению с ПЭМ-катушками. Однако, поскольку катушки типа птичьих клеток являются плавающими относительно заземления радиочастотного тракта, энергоснабжение или подача РЧ-мощности в МР-системах на основе QBC является проблематичной из-за нагрева РЧ-соединений. Дополнительно, эта проблема не обеспечивает надежной основы для РЧ-моделирования такого устройства. В частности, при износе катушек типа птичьих клеток возникает трудность в точном определении соединений РЧ-кабеля, пригодных для моделирований, с учетом управления специфической нормой поглощения (SAR) РЧ- энергии пациентами в МР-системе.
Работа «Efficient Design of novel Double Tuned Quadrature Headcoil for Simultaneous H and P MRI/MRS at 7T», Findeklee at al. Proc. of the ISMRM 2005, p. 891 («Эффективная конструкция новой двухрезонансной квадратурной главной катушки для одновременного H- и P- МРТ/СВЧ при 7 Тл») относится к главной катушке 7 Тл типа птичьей клетки, которая видоизменена до двухрезонансной катушки. Следовательно, конденсаторы в кольцевых секциях были удалены, а дополнительные емкостные ветви были перемещены с концов стержней на щит.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является обеспечение новой и усовершенствованной радиочастотной (РЧ) катушки для использования в магниторезонансных (МР) применениях, которые предназначены для устранения недостатков и ограничений стандартных катушек типа птичьей клетки, обсуждаемых выше.
С этой целью настоящее изобретение обеспечивает поперечно-электромагнитную (ПЭМ) радиочастотную (РЧ) катушку, обладающую признаками, перечисленными в пункте 1 формулы изобретения. Предпочтительные признаки перечислены в зависимых пунктах формулы изобретения. Настоящее изобретение также обеспечивает магниторезонансную (МР) систему, как раскрыто в пункте 15 формулы изобретения.
Поэтому согласно одному аспекту изобретение обеспечивает поперечно-электромагнитную (ПЭМ) радиочастотную катушку для магниторезонансной системы и, в частности, для системы магниторезонансного получения изображения. Радиочастотная катушка содержит множество элементов ПЭМ-катушки, каждый из которых имеет удлиненную полосовую секцию катушки, причем множество элементов ПЭМ-катушки расположено таким образом, что удлиненные полосовые секции по существу параллельны и разнесены в и/или вокруг пространства или объема для приема объекта для исследования и при этом, по меньшей мере, одна из противоположных концевых областей удлиненной полосовой секции каждого элемента ПЭМ-катушки имеет боковую протяженность от катушки, поперечно к продольной протяженности соответствующей полосовой секции.
В одном конкретном варианте воплощения только одна из противоположных концевых областей удлиненной полосовой секции каждого элемента ПЭМ-катушки имеет боковую протяженность, придавая, тем самым, каждому элементу ПЭМ-катушки Г-образную конфигурацию. Однако в предпочтительном варианте воплощения обе противоположные концевые области полосовой секции каждого элемента ПЭМ-катушки имеют боковой выступ, поперечный к продольной протяженности полосовой секции, что может, тем самым, придать каждому элементу ПЭМ-катушки, по существу, U-образную конфигурацию. Следует отметить, что ссылки на Г-образную и U-образную конфигурацию следует понимать лишь в общем смысле. Как таковые эти термины не должны рассматриваться как означающие, что стороны или основание Г-формы или U-формы обладают конкретными относительными длинами или конкретным геометрическим соотношением. Скорее, их следует просто понимать так, что они создают общее впечатление этой формы.
Таким образом, с помощью настоящего изобретения элементы стандартной или классической ПЭМ-катушки модифицируют таким образом, чтобы полосовая секция каждого элемента ПЭМ-катушки была удлинена вбок (например, по азимуту или по периферии) на любом или на обоих из ее противоположных концов, перед соединением с РЧ-щитом или экраном. Было обнаружено, что каждая из этих выступающих частей или дополнительных частей элементов катушки генерирует составляющие поля, которые приводят к сниженной чувствительности вдоль оси z в ходе передачи сигнала, а следовательно, к меньшим шумовым перекрестным помехам из областей за пределами поля обзора для формирования изображения, в ходе приема сигнала. Таким образом, сниженное FOV в направлении z для предложенной ПЭМ-катушки не только снижает прием шума из областей за пределами FOV (как для QBC), но также снижает SAR, генерируемую в этих областях в ходе передачи. Кроме того, предложенная ПЭМ-катушка вызывает значительное снижение РЧ-мощности, требуемой для генерирования заданного поля B, что может резко снизить затраты, по сравнению с МР-системой на основе QBC.
В предпочтительном варианте воплощения пространство или объем для приема анализируемого объекта сформировано в виде полости (например, в кожухе МР-системы), которая может иметь цилиндрическую, или трубчатую, или иную, как правило, призматическую форму. Удлиненные полосовые секции элементов ПЭМ-катушки расположены вокруг полости таким образом, чтобы они проходили, как правило, в осевом направлении и предпочтительно были бы параллельны центральной оси (т.е. оси z) полости, хотя, в качестве альтернативы, они могут быть расположены под заданным углом, предпочтительно менее примерно 45 градусов к центральной оси или оси z. Кроме того, является предпочтительным, чтобы полосовые секции множества элементов ПЭМ-катушки были разнесены друг от друга на почти равномерные интервалы вокруг объема или полости.
1
В предпочтительном варианте воплощения каждый боковой выступ от полосовой секции каждого элемента ПЭМ-катушки проходит в направлении вокруг или в основном по периферии пространства или объема для приема объекта. То есть боковые выступы проходят в направлении поперечно к оси z или к аксиальному протяжению полости и в направлении вокруг периферии или внешней окружности объема или полости. В конкретном предпочтительном варианте воплощения каждый из боковых выступов направлен по азимуту вокруг центральной оси или оси z объема или полости. Следовательно, там, где объем для приема исследуемого объекта образован цилиндрической или трубчатой полостью, боковые выступы от полосовой секции каждого элемента ПЭМ-катушки могут образовывать кольцевые секции, которые, если их рассматривать в сочетании, все вместе проходят вокруг полости, хотя иногда и в виде прерывистой или прерываемой ленты. Угловой фактор каждого бокового выступа или кольцевой секции вокруг оси z обычно будет видоизменяться в зависимости от конструкции ПЭМ-катушки и, в частности, когда несколько элементов катушки разнесены вокруг объема (например, цилиндрического). Угловой фактор α каждого бокового выступа вокруг оси z обычно бывает меньше или равен отношению 360° к количеству элементов катушки n вокруг оси z (α<360°/n). Таким образом, например, в конструкции катушки, имеющей 8 элементов катушки, разнесенных вокруг оси z, каждый боковой выступ или кольцевая секция будет, как правило, обладать угловым фактором примерно менее 45°. В другом конкретном варианте воплощения одна сторона катушки может иметь непрерывную кольцевую секцию, а другая сторона обладает кольцевой коррекцией для специфически подобранного поля B. В еще одном альтернативном варианте воплощения каждый из боковых выступов может проходить по периферии вокруг объема или полости иначе, чем по азимуту, т.е. под углом, отличным от 0 градусов (например, в диапазоне 0-45 градусов) к центральной оси или оси z.
В предпочтительном варианте воплощения боковые выступы от противоположных концевых областей полосовой секции каждого элемента ПЭМ-катушки проходят в одном и том же направлении вдоль окружности, вследствие чего боковые выступы и полосовая секция каждого элемента ПЭМ-катушки вместе образуют основную U-образную конфигурацию. Полосовая секция и боковые выступы каждого элемента ПЭМ-катушки могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы они обладали одинаковой шириной. В качестве альтернативы, боковые выступы каждого элемента ПЭМ-катушки могут иметь ширину, отличную от ширины соответствующей полосовой секции.
В предпочтительном варианте воплощения боковые выступы полосовой секции каждого U-образного элемента ПЭМ-катушки проходят почти параллельно друг другу и по направлению к полосовой секции соседнего одного множества ПЭМ-элементов. С этой точки зрения боковые выступы элементов ПЭМ-катушки могут быть выровнены друг с другом в направлении вдоль окружности, или, в качестве альтернативы, могут быть смещены друг относительно друга в направлении вдоль окружности (т.е. не быть выровненными). В одном конкретном варианте воплощения боковые выступы полосовой секции каждого элемента ПЭМ-катушки, по меньшей мере, частично перекрываются с полосовой секцией соседнего или смежного одного из множества ПЭМ-элементов в катушке. Боковые выступы могут обладать одинаковой длиной или могут обладать различными длинами.
В предпочтительном варианте воплощения каждый из множества элементов ПЭМ-катушки окружен электропроводящим щитом или экраном, который образует электрическое заземление для радиочастотного излучения. В частности, щит или экран может окружать сразу несколько элементов ПЭМ-катушки. Является предпочтительным, чтобы боковые выступы полосовой секции каждого элемента ПЭМ-катушки были электрически соединены со щитом или экраном, например, через любой один или более различных электрических компонентов, выбранных из группы конденсаторов, индукторов, импедансных схем или других цепей, как это известно из уровня техники. Таким образом, ПЭМ-катушка имеет заданное заземление высокочастотного тракта для РЧ-щита или экрана, что не является случаем для QBC. Заданное заземление высокочастотного тракта обеспечивает непрерывный опорный сигнал для расстроенных схем, кабелей питания и задерживающей катушки, используемой в целях РЧ-безопасности. Синфазный режим токов в кабеле предотвращается, и полностью задается взаимная связь. Это также обеспечивает надежный опорный сигнал для моделирования РЧ-безопасности объекта (пациента) в загруженной системе МР-антенны, что особенно важно для оценок SAR.
Специалистам в данной области техники следует учесть, что изобретение относится к структуре ПЭМ-катушки, которая также может рассматриваться как включающая в себя полосковый элемент катушки или дипольный элемент, с емкостной концевой нагрузкой. То есть следует понимать, что различные термины, такие как полосковый резонатор, или даже дипольный резонатор (например, с емкостным закорачиванием) может быть использован в соответствии с концепцией, предложенной в настоящем документе. В этой концепции в предпочтительном варианте воплощения диэлектрический материал может быть обеспечен между полосовыми секциями и электрическим заземлением щита или экрана. Кроме того, диэлектрический материал может быть обеспечен между полосовыми секциями и объектом для визуализации. Использование диэлектрического материала между РЧ-щитом или экраном и полосковым проводником и/или использование диэлектрического материала между полосковым проводником и объектом для визуализации может быть выгодным для экранирования электрического поля.
Тогда как ПЭМ-катушка согласно изобретению обычно может быть сконфигурирована в виде одноканальной катушки для МР-сканера всего тела, в настоящее время существует тенденция к многоканальным системам для передачи сигнала. С другой стороны, многоканальный прием сигнала был стандартным в течение совсем недолгого времени. Для многоканальной передачи, как катушки типа птичьей клетки, так и ПЭМ-катушки следует разъединять для обеспечения независимых передаточных элементов и тем самым для обеспечения массива катушек. Примечательно, что было обнаружено, что это разъединение было существенно упрощено с использованием ПЭМ-катушки, согласно изобретению, по сравнению с катушкой типа птичьей клетки, при сохранении, тем не менее, повышенных рабочих характеристик изобретенной ПЭМ-катушки, по сравнению со стандартной ПЭМ-катушкой. Поэтому в предпочтительном варианте воплощения все элементы предложенной структурой ПЭМ-катушки могут быть полностью разделены и использованы в качестве массива катушек многоканальной передачи. Боковые выступы могут обеспечивать расстройку на противоположных концевых областях полосовых секций, например, через штырьковые переключатели для электрического заземления щита или экрана. Этот вид расстройки является более легким для реализации, чем расстройка незаземленной катушки типа птичьей клетки, которая обычно происходит в центре стержней катушки типа птичьей клетки. Тем не менее, расстройка ПЭМ-катушки согласно изобретению также может быть реализована в центре каждой полосовой секции, как в случае QBC. Кроме того, возможно также несколько позиций расстройки.
В предпочтительном варианте воплощения боковые выступы и полосовые секции имеют различные расстояния до электрического заземления, что способствует снижению электрических полей, возникающих от дискретных конденсаторов, - в полосовых секциях либо в боковых выступах. Является предпочтительным, чтобы боковые выступы были опущены ближе к РЧ-щиту или экрану для снижения электрических полей, связанных с токами в нем. Кроме того, разъединение отдельных элементов катушки может быть достигнуто с использованием любой из различных цепей развязки, таких как емкостные, индуктивные или четвертьволновые линейные схемы.
В предпочтительном варианте воплощения два или более ПЭМ-элементов катушки расположены смежно друг с другом и разнесены вдоль оси z, таким образом, чтобы катушка включала в себя, по меньшей мере, два периферийных ряда элементов ПЭМ-катушки в направлении z. Например, два Г-образных элемента катушки могут быть расположены рядом друг с другом и разнесены вдоль оси z, таким образом, чтобы два Г-образных элемента катушки вместе образовывали U-форму в структуре катушки, т.е. с выровненными полосовыми секциями, образующими основание U-формы. Таким образом, элементы катушки могут быть сегментированы в направлении z. Кроме того, следует учитывать, что любой один или более из различных электрических компонентов, выбранных из группы конденсаторов, индукторов, импедансных схем или других цепей, могут быть соединены последовательно вдоль полосовой секции каждого ПЭМ-элемента, например, для достижения двойного резонанса или для достижения эффективности с напряженностью поля 7 Тесла или выше.
Что касается полосовых секций элементов катушки в ПЭМ-катушке согласно изобретению, расположенных параллельно, то специалистам в данной области техники следует учесть, что строго или точно параллельное расположение здесь не требуется. Используемый здесь термин «параллельный» как таковой следует понимать как обладающий только общим или приблизительным значением. Также следует отметить, что полосовая секция каждого элемента катушки не обязательно должна быть прямой, хотя на практике она обычно будет таковой. То есть могут быть предусмотрены структуры катушек, которые воплощают изобретательскую концепцию, в которых полосовые секции элементов катушки являются, например, искривленными.
Настоящее изобретение, таким образом, предлагает концепцию радиочастотной катушки ПЭМ-типа, которая пригодна для использования в диапазоне МР-систем. например, концепция ПЭМ-катушки согласно изобретению может быть использована для получения изображения тела в МР-сканерах для всего тела (например, в применениях в многоэлементных передающих устройств при высоких полях), в главных катушках для исследованиях головы, и в специализированных устройствах с мелкими катушками, например, для обследования мелких животных в ветеринарных применениях. Также, катушка не обязательно должна быть цилиндрической и может быть плоской. Особенно в МРI c сильным полем (>7 Тл) используют локальные передатчики. Они также могут представлять собой устройства предложенного типа. РЧ-щит может быть также предназначен для размещения в виде заземленного экрана, близко к элементам катушки. ПЭМ-катушки предназначены для другого подхода к визуализации тела, в отличие от типично используемой квадратурной катушки типа птичьей клетки (QBC). В частности, при использовании в системах с сильным полем, QBC, функционирующие в классическом квадратурном режиме, более неспособны генерировать равномерное спиновое возбуждение и принимать сигнал из-за диэлектрических эффектов в теле пациента и перемещения волновых эффектов в полости для проведения анализа.
Хотя стандартные ПЭМ-катушки обычно имеют крупный профиль чувствительности в направлении z, что может привести к проблемам техники безопасности, связанным со специфической нормой поглощения (SAR) РЧ-энергии пациентами (в частности, в области головы), а также могут снизить качество изображения из-за дополнительной чувствительности к шумовым перекрестным помехам, концепция изобретения способна преодолеть эти проблемы. Предложенная концепция обеспечивает Г-образные или U-образные элементы катушки ПЭМ-типа, имеющие усеченные или уменьшенные профили восприимчивости в направлении z, что решает проблемы, указанные выше, а также еще сохраняет характеристики ПЭМ-катушки, имеющей четко определенное заземление высокочастотного тракта (т.е. через РЧ-щит или экран). Было обнаружено, что боковые выступы U-образных элементов ПЭМ-катушки обеспечивают «кольцеобразные» составляющие тока, что приводит к снижению чувствительности по оси z, встречающейся в стандартной ПЭМ-катушке. Таким образом, предложенная концепция ПЭМ-катушки включает в себя периферийные или кольцевые секции, которые обеспечивают узкое поле обзора и заданное заземление высокочастотного тракта, более пригодное для моделирований, особенно применительно к проблемам, связанным с SAR. Как таковая, концепция обеспечивает прочную основу для безопасной работы РЧ-системы сильного поля, поскольку обеспечение безопасности обслуживания пациента основано на создании надлежащей РЧ-системы применительно к соединению элемента массива антенн (матрице полных сопротивлений) и данным датчика (задерживающие катушки). Как таковое изобретение обеспечивает выгодную альтернативу квадратурной катушке типа птичьей клетки, часто используемой в применениях, связанных с магниторезонансным получением изображения.
Согласно другому аспекту изобретение обеспечивает магниторезонансную систему, в частности систему магниторезонансного получения изображения, которая включает в себя поперечно-электромагнитную (ПЭМ) радиочастотную катушку согласно изобретению, как было описано выше.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие особенности изобретения станут ясными и будут освещены со ссылкой на варианты воплощения, описанные ниже. На чертежах:
Фиг. 1 показывает стандартную ПЭМ-катушку;
Фиг. 2 показывает ПЭМ-катушку согласно предпочтительному варианту воплощения изобретения;
Фиг. 3 показывает ПЭМ-катушку согласно альтернативному предпочтительному варианту воплощения изобретения;
1
1
Фиг. 4 показывает вычисленное поле обзора (FOV), а точнее - величину поля B, по вертикальной оси на графике зависимости B от координаты z - для различных конструкций катушки;
Фиг. 5 показывает четыре различных варианта воплощения (a) - (d) для ПЭМ-катушки с U-образными элементами согласно изобретению; и
Фиг. 6 показывает еще один вариант воплощения гибридного контура ПЭМ-катушки с U-образными элементами согласно изобретению.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ
С
c
c
c
c
Фиг. 1 показывает стандартную поперечно-электромагнитную (ПЭМ) радиочастотную (РЧ) катушку 1 для магниторезонансной системы, такой как система МРТ. Стандартная ПЭМ-катушка 1 содержит множество элементов ПЭМ-катушки 2, расположенных в пределах и окруженных РЧ-щитом 3 в форме цилиндрического экрана, который функционирует как заземление высокочастотного тракта для катушки l. Центральная ось цилиндрического РЧ-экрана 3 соответствует оси z катушки l, как указано в соответствии с декартовой системой координат, показанной на Фиг. 1. Каждый из множества элементов ПЭМ-катушки 2 содержит удлиненную полосовую  секцию 4 катушки, а элементы ПЭМ-катушки 2 расположены таким образом, чтобы полосовые секции 4 были в основном параллельны друг другу и разнесены друг от друга на постоянные расстояния вокруг оси z внутри РЧ-экрана 3. Поскольку РЧ-экран 3 в данном примере является кругообразно цилиндрическим, все полосовые секции 4 элементов ПЭМ-катушки 2 расположены в основном на одном и том же радиальном расстоянии от оси z катушки 1. В данном варианте воплощения элементы катушки 2 не разъединены. Скорее, подключение соединений C к заземлению фактически замыкает контур, образованный полосовыми секциями 4 и РЧ-экраном 3 по резонансной схеме. При подаче тока на каждый элемент катушки 2, например, через соединение или пункт электроснабжения C, представленный на переднем плане, ток течет по полосовой секции 4 и через другое соединение назад к заземлению на РЧ-экране 3. Таким образом, каждый элемент катушки 2 образует контур, часть которого приходится на РЧ-экран.
c
1
c
В целях получения изображения объекта S (как правило, части тела пациента) в МР-системе элементы ПЭМ-катушки 2 и, в частности, полосовые секции 4 разнесены вокруг объема V в пределах РЧ-экрана 3, то есть сконфигурированы для приема объекта S для получения изображения и анализа. Как было отмечено выше, стандартная ПЭМ-катушка 1 обладает недостатком, состоящим в относительно вытянутом профиле чувствительности в направлении z, что может привести к проблемам, связанным с безопасностью, со специфической нормой поглощения (specific absorption rate, SAR) РЧ-энергии пациентом (например, в области головы), и может также снизить качество формирования изображения из-за дополнительной чувствительности к улавливаемому шуму. Это ясно из чертежа на Фиг. 4, который показывает вычисленное поле обзора (FOV), а более конкретно - величину поля B, отложенную по вертикальной оси намагниченности на графике зависимости от координатной оси z, для различных конструкций катушек, включающих в себя стандартную ПЭМ-катушку 1 на Фиг. 1, которая отображена в виде линии, обозначенной как «ПЭМ» и изображенной с кружочками. Контраст с относительно узким профилем чувствительности в направлении z, обеспечиваемым катушкой типа птичьей клетки, также ясен из Фиг. 4, на которой проиллюстрировано FOV для QBC в виде линии, обозначенной как «катушка типа птичьей клетки» и изображенной с квадратиками.
Обратимся теперь к чертежу на Фиг. 2, где проиллюстрирован пример радиочастотной катушки ПЭМ 1 для магниторезонансной системы, такой как система МРI, согласно варианту воплощения изобретения. Как и для случая, представленного на Фиг. 1, ПЭМ-катушка 1 по данному варианту воплощения содержит множество элементов ПЭМ-катушки 2, расположенных в пределах и окруженных РЧ-щитом 3 в форме цилиндрического экрана, который функционирует как заземление высокочастотного тракта для катушки 1. Снова напомним, что центральная ось РЧ-экрана 3 соответствует оси z катушки 1. Каждый из множества элементов ПЭМ-катушки 2 содержит удлиненную полосовую секцию 4 катушки, а элементы ПЭМ-катушки 2 расположены таким образом, чтобы полосовые секции 4 были в основном параллельны друг другу и были разнесены друг от друга на постоянные интервалы и находились на одном и том же радиальном расстоянии вокруг оси z внутри РЧ-экрана 3. Однако в этом случае каждая из противоположных концевых областей 5 полосовой секции 4 каждого элемента ПЭМ-катушки 2 имеет боковой выступ 6 в направлении, перпендикулярном к продольной протяженности соответствующей полосовой секции 4. В частности, боковые выступы 6 установлены в направлении вдоль окружности вокруг оси z и вокруг периферии объема V для приема объекта S, окруженного или ограниченного множеством элементов ПЭМ-катушки 2.
Боковые выступающие части 6 из каждой из противоположных концевых областей 5 полосовых секций 4 образуют короткие периферийные или «кольцевые» участки и создают U-образные элементы 2 катушки. Примечательно, что боковые выступы или кольцевые секции 6 обнаруживают «кольцеобразные» составляющие тока, которые приводят к заметному снижению чувствительности по оси z, по сравнению со стандартной ПЭМ-катушкой. Это, в частности, ясно из Фиг. 4, которая иллюстрирует FOV для РЧ-катушки 1 на Фиг. 2 линией, обозначенной как «U-ПЭМ» и изображенной с треугольниками. То есть короткие боковые выступы или «кольцевые» секции 6 элементов 2 ПЭМ-катушки, несмотря на то, что они прерываются зазорами или прерывистыми областями 7, обеспечивают значительно более узкое поле обзора для катушки 1. Этот эффект может быть потенциально усилен за счет периферийного выравнивания между собой боковых выступов 6 соседних или смежных элементов 2 катушки. Следует дополнительно отметить, что боковые выступы 6 полосовой секции 4 каждого элемента 2 ПЭМ-катушки на Фиг. 2 соединены с экраном 3 на их свободных концах 8 через конденсатор. В дополнение, боковые выступы 6 могут обеспечивать расстройку на противоположных концевых областях 5 полосовых секций 4 через штырьковые переключатели, соединенные с заземлением РЧ-экрана 3.
Обратимся теперь к чертежам на Фиг. 3, где проиллюстрирован другой вариант воплощения радиочастотной катушки ПЭМ 1 для МР-системы согласно изобретению. В данном варианте воплощения ПЭМ-катушка 1 обладает структурой, аналогичной структуре, описанной применительно к Фиг. 2, и одинаковые ссылочные обозначения означают одинаковые детали. Напомним снова, что боковые выступы 6 расположены в одном и том же направлении вдоль окружности вокруг оси z и вокруг объема V для приема анализируемого объекта S и опять-таки создают U-образные элементы 2 ПЭМ-катушки. Однако в этом случае боковые выступы или кольцевые секции 6 являются более длинными и простираются ближе к полосовой секции 4 следующего смежного элемента 2 ПЭМ-катушки в катушке 1, что означает, что зазоры или прерывистые области 7 в периферийных ободах являются меньшими по размеру. Как опять-таки ясно из чертежей на Фиг. 4, результатом этого является даже более существенное снижение чувствительности по оси z катушки 1 по сравнению со стандартной ПЭМ-катушкой. С этой точки зрения FOV для РЧ-катушки на Фиг. 3 представлено линией, которая обозначена как «U-ПЭМ (длинная)» и изображена с треугольниками. Несомненно, было обнаружено, что катушка 1 на Фиг. 3 обеспечивает FOV, приближающееся к FOV для QBC. Таким образом, было обнаружено, что z-профиль поля может видоизменяться в зависимости от длины боковых выступов или кольцевых секций 6 элементов 2 ПЭМ-катушки.
Фиг. 5 показывает четыре различных примера (a)-(d) ПЭМ-катушек или резонаторов 1 согласно различным вариантам воплощения изобретения, опять-таки содержащим U-образные элементы 2 ПЭМ-катушки. Каждый U-образный элемент 2 ПЭМ-катушки сконструирован таким образом, чтобы боковые выступы или кольцевые секции 6 смежных элементов 2 катушки проходили параллельно и, таким образом, чтобы результирующее поле обзора можно было спроектировать в зависимости от потребностей. В варианте воплощения (a) каждая кольцевая секция 6 выровнена по периферии с кольцевой секцией 6 соседнего элемента 2 ПЭМ-катушки, а все кольцевые секции 6 имеют одинаковую длину и проходят до полосовой секции 4 соседнего элемента 2 ПЭМ-катушки. В варианте воплощения (b) кольцевые секции 6 не выровнены по периферии и частично перекрываются с полосовой секцией 4 соседнего элемента 2 ПЭМ-катушки. В варианте воплощения (c) кольцевые секции 6 на противоположных концевых областях 5 одной и той же полосовой секции 4 имеют различную длину. В варианте воплощения (d) полосовые секции 4 элементов 2 ПЭМ-катушки 2 наклонены или установлены под острым углом θ к направлению z. Во всех вариантах воплощения (a)-(d) серые квадратики на свободных концах 8 боковых выступов 6 означают емкостные соединения C каждого элемента катушки 2 с заземлением (т.е. с РЧ-экраном 3).
Фиг. 6 показывает вариант воплощения гибридного контура/матрицы ПЭМ-катушек с U-образными элементами согласно изобретению. Такая конструкция является выгодной для многорезонансных матриц катушек или для матриц поверхностных катушек. То есть вариант воплощения может сочетать в себе ПЭМ- структуру с элементами контура.
В предпочтительном варианте воплощения несколько усеченных ПЭМ-систем могут быть обеспечены вдоль направления z при наличии или при отсутствии разъединения для повышения степени свободы формирования изображения (например, матрицы Tx/Rx с высоким количеством каналов) в МР-системе. Усеченная ПЭМ-структура может быть плоской и может быть применена в качестве поверхностной матрицы Tx/Rx. В качестве альтернативы, усеченная ПЭМ-структура может быть эллиптической или иметь любую другую форму. Усеченная ПЭМ-структура может обладать размерами, подходящими для вхождения в углубление в градиентной катушке МР-системы. Эта концепция приводит к образованию свободного пространства в аналитической полости, поскольку элементы катушки исчезают в углублении, не теряя преимуществ профиля поля квази-QBC в направлении z. Изобретательская концепция может быть использована для усовершенствования корпуса катушки во всей базе установленного оборудования при всех значениях напряженности магнитного поля.
c
Предложенная катушка 1, описанная выше, может быть создана многими различными способами. Согласно одному варианту воплощения классическая ПЭМ-катушка 1 может быть снабжена или оборудования боковыми выступами 6 для каждого элемента 2 ПЭМ-катушки таким образом, чтобы вклады в поле от этих удлинений 6 приводили к значительному снижению чувствительности по оси z катушки 1. В другом варианте воплощения азимутальные части каждого модифицированного элемента ПЭМ-катушки могут быть сконструированы таким образом, чтобы кольцевые секции 6 соседних ПЭМ-элементов 2 работали параллельно таким образом, чтобы результирующее поле более эффективно снижало FOV в направлении z. Более того, область перекрытия может быть сконструирована таким образом, чтобы разъединение соседних элементов можно было выполнять легко; например, через общий конденсатор или даже за счет геометрической конструкции (т.е. индуктивно). В еще одном варианте воплощения было бы возможным применение катушки типа птичьей клетки. В частности, кольца QBC могут быть надрезаны, с каждым стержнем или спицей «птичьей клетки», соединенной с частями кольца, проходящими в том же азимутальном направлении. Концы остальной кольцевой секции могут быть затем соединены с РЧ-экраном. Однако структура птичьей клетки может нуждаться в расстройке, вследствие чего можно достигнуть равномерного распределения тока через полученный модифицированный ПЭМ-элемент.
Тогда как изобретение было проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в вышеприведенном описании, такую иллюстрацию и описание следует рассматривать только как иллюстративное или примерное, а не ограничивающее. Изобретение как таковое не ограничено раскрытыми вариантами воплощения. Другие видоизменения раскрытых вариантов воплощения могут быть поняты и реализованы специалистами в данной области техники при реализации заявленного изобретения, из исследования чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержит» не исключает наличия других признаков, элементов или этапов, а единственное число не исключает множественности. Сам факт того, что некоторые меры перечислены в отличных друг от друга зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что нельзя успешно использовать сочетание этих мер. Любое ссылочное обозначение в формуле изобретения не должно рассматриваться как ограничивающее его объем.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
c
1 - стандартная радиочастотная ПЭМ-катушка
1 - радиочастотная ПЭМ-катушка
2 - элементы ПЭМ-катушки
3 - РЧ-щит или экран
4 - полосовая секция катушки
5 - концевая область полосовой секции
6 - боковой выступ или кольцевая секция
7 - зазор или прерывистая область
8 - свободный конец бокового выступа
C - замыкающее соединение