[发明专利]低温冷却式全身射频线圈阵列和具有该阵列的MRI系统

说明书

相关申请

本申请要求2011年5月10日申请的美国临时申请No.61/484620的优先权，为每个PCT成员国和区域的目的，通过引用将其整体并入本文中，其中这种通过引用的并入被允许或以其他方式不被禁止。

技术领域

本发明一般地涉及磁共振成像和波谱，并且更具体地，涉及采用超导体部件的磁共振成像和波谱设备，以及用于制造这种设备的方法。

背景技术

磁共振成像(MRI)技术当今在世界范围内常用于较大医疗机构，并在医学实践中产生显著和独特的优势。尽管磁共振成像检查已发展为用于成像结构和解剖的早已确立的诊断工具，其还被开发用于成像功能活动和其他生物物理和生物化学特性或过程(例如，血流、代谢物/代谢、扩散)，这些磁共振(MR)成像技术被称为功能性磁共振成像、光谱磁共振成像或磁共振波谱成像(MRSI)、扩散加权成像(DWI)和扩散张量成像(DTI)。这些磁共振成像技术除了它们的用于识别及评估病理和确定研究组织的健康状态的医疗诊断价值以外，还具有广阔的临床和研究应用。

在典型的磁共振成像检查过程中，患者的身体(或样本对象)被置于检查区域内并且通过磁共振成像扫描仪中的患者支撑件支撑，在磁共振成像扫描仪中大致恒定的和均匀的主要(主)磁场由主要(主)磁体提供。磁场在身体中对齐诸如氢(质子)之类的操作原子的核磁化。磁体内的梯度线圈组件会在给定位置处产生磁场的小的变化，从而在成像区域中提供谐振频率编码。射频(射频)线圈在计算机控制下根据脉冲序列被选择性地驱动，以在病人中产生由射频线圈检测和通过计算机处理可以映射到患者的空间定位区域的临时振荡横向磁化信号，从而提供检查中的感兴趣区域的图像。

在通常的磁共振成像配置中，静态主磁场通常由螺线管磁体设备产生，并且患者平台被设置在由螺线管线圈磁体围成的圆筒状空间(即主磁体孔)中。主磁场的绕组通常被实现为低温超导(LTS)材料，并且使用液态氦过冷，以减少阻力，并且因此最大限度地减少所产生的热量和建立并保持主磁场所需要的功率量。大多数现有的LTS超导磁共振成像磁体由使用低温恒温器被冷却到4.2K的温度的铌-钛(NbTi)和/或Nb₃Sn材料制成。

如本领域技术人员所周知，射频线圈通常被配置为选择性地提供磁共振成像信号的激励(发送线圈)和接收(接收线圈)。在普通的磁共振成像扫描仪中可以采用三种射频线圈：发送线圈、接收线圈和收发器线圈。发送线圈通常被设置成靠近磁体，因此其可以在整个视场(FOV)内提供均匀的射频激励。虽然发送线圈也可用于接收，但发送线圈不一定是用于检测磁共振信号的好的接收线圈，因为它通常过于远离患者。相应地，典型地使用单独的接收线圈，其尺寸通常小且围绕患者身体的待成像部分紧密地缠绕，使得信号或信噪比(SNR)较高。然而，不同的接收线圈必须被用于不同的身体部位。通常有6到10个不同的接收线圈用于每个磁共振成像(MRI)扫描仪，以适应不同的身体部位和它们的不同尺寸。改变线圈需要时间。代替使用单独的发送和接收线圈，结合发送线圈和接收线圈的功能的收发器线圈可以被实现用于一些磁共振成像扫描应用。一些磁共振成像(MRI)系统的发送线圈被实现为收发器线圈是常见的。这种线圈可以成像大的视场，使得患者定位比使用小的接收线圈更容易。然而，通过收发器线圈获取的图像的信噪比低，从而在使用这种线圈时排除诊断成像。

提高图像的信噪比(SNR)的一个方法是使用射频线圈阵列。由于接收线圈的尺寸减小，线圈噪声增加，这将影响图像的信噪比。这种阵列通常已经被实现为表面线圈阵列，其被设置在特定的待成像的身体部分上或接近特定的待成像的身体部分(例如，头、骨科、乳房成像)。

发明内容

本发明的各种实施例提供高温超导体低温冷却式全身射频线圈阵列。全身低温冷却式射频线圈阵列的一些实施例提供足够的信噪比，使得全身低温冷却式射频线圈阵列可以用于诊断成像。多个实施例提供高的信噪比和较大的视场，使得低温冷却式射频线圈阵列可以用于所有的身体部位的诊断成像。因此，通过使用全身低温冷却式射频线圈阵列本身，可以在磁共振全身系统中提供诊断成像，而不需要使用专用的射频线圈(例如，被设计用于特定的身体部位的线圈)以提供诊断成像。因此，可以理解的是，除其他特征，与各本发明的各种实施例关联的这个特征(即，无需使用专用的射频线圈用于诊断成像)在效率、病人处理能力以及磁共振成像系统和成像过程成本方面提供进一步的优点。