[发明专利]具有可自由访问的检查体积的MR成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振(MR)成像领域。本发明涉及一种MR成像系统，其包括用于引导RF行波的RF波导和被配置成与RF波导的至少一种行进模式耦合的至少一个RF天线。此外，本发明总体上涉及用于MR系统的RF天线。

背景技术

当前，尤其是在医学诊断领域中广泛使用了MR成像方法，MR成像方法利用磁场与核自旋之间的交互，以形成二维或三维图像，因为对于软组织成像而言，它们在许多方面优于其他成像方法，不需要致电离辐射，并且通常不是侵入性的。

根据一般的MR方法，将待检查的患者的身体布置在强均匀磁场中，磁场的方向同时限定了测量所依据的坐标系的轴(通常为z轴)。磁场根据所施加的磁场强度针对个体核自旋产生不同的能级，能够通过施加具有限定频率(所谓的拉莫尔频率或MR频率)的交变电磁场(RF场)来激发个体核自旋(自旋共振)。从宏观角度讲，个体核自旋的分布产生总体磁化，通过施加适当频率的电磁脉冲(RF脉冲)能够使总体磁化偏离平衡状态，同时磁场垂直于z轴延伸，使得磁化绕z轴进行进动运动。

可以利用接收RF天线探测磁化的变化，在MR装置的检查体积之内以这样的方式布置并取向接收RF天线，使得在垂直于z轴的方向上测量磁化的变化。

为了在身体中实现空间分辨率，在均匀磁场上叠加沿三个主轴延伸的线性磁场梯度，导致自旋共振频率的线性空间相关性。那么在接收天线中拾取的信号包含可能与身体中不同位置相关联的不同频率的分量。经由接收天线获得的信号数据对应于空间频率域，并且被称为k空间数据。k空间数据通常包括利用不同相位编码采集的多条线。通过收集若干样本对每条线进行数字化。例如，利用傅里叶变换将一组k空间数据变换成MR图像。

近年来，在MR成像系统的设计方面可以见到两种强烈的趋势：一方面，对工作在高磁场强度(三或更多特斯拉)的MR成像系统的临床需求和临床接受度变得明显。另一方面，MR系统的检查体积的尺度(内膛直径)在稳步增大。

Brunner等人(Nature，457卷，2009，第994-998页)提出了一种针对强场MR成像的行波方法。将被检查患者置于RF波导之内，RF波导用于在RF波导的至少一种行进模式中沿着纵膛轴引导RF行波。RF行波通过MR成像设备的检查体积传播，并被用于激发和探测磁共振。这种构思的本质优点在于，实现了极好的RF覆盖度以及整个检查体积内的高度RF均一性。出于这种原因，行波MR成像具有方便同时利用可用于医学MR成像的最大场强和更大膛径的潜质。

然而，使用这种行波的MR成像需要新型的RF天线。并非与被检查身体的近场耦合，行波天线必须与RF波导的行进模式耦合。在已知的方法中，使用圆极化贴片天线，其被定位在MR成像设备的圆柱形膛的开口端处。这种装置的问题是无法开放式地访问(access)内膛。对于患者监测和患者可及性而言这是关键的，这两者在MR成像和MR引导的医学介入中都特别重要。

从上文容易认识到，需要一种经改进的MR成像系统。因此本发明的目的是提供一种MR成像系统，其具有大并且容易访问的内膛。此外，MR成像系统应当能够在高主磁场强度下实现高质量MR成像。

发明内容

根据本发明，公开了一种MR成像系统，其包括用于在检查体积之内生成均匀稳定的磁场的主磁体。该MR系统还包括RF波导，其用于在RF波导的至少一种行进模式中沿着检查体积的轴引导RF行波。此外，该系统包括至少一个RF天线，其用于向位于所述检查体积中的患者的身体发射RF脉冲和/或从所述身体接收MR信号，其中，所述RF天线被配置成与所述RF波导的至少一种行进模式耦合，其中，所述RF天线位于所述成像系统上，使得所述检查体积能够被自由访问，即包括检查体积的磁体的内膛是开放的，容易访问。此外，该系统包括控制单元和重建单元，控制单元用于控制RF脉冲的时间相继性，重建单元用于从所接收的MR信号重建MR图像。

这种MR成像系统使用上述行波构思。行波的概念实现了利用宽膛磁体系统在高磁场强度下的高质量的MR成像。在常规行波方法中，将RF天线放在磁体膛开口端处的检查体积的外部，以便利用如下事实：可以在距被检查患者一定距离处生成和探测行波。然而，在这种方式中阻碍了对磁体内膛的开放访问。根据本发明，相反，与RF波导的行进模式耦合的RF天线或者以某种方式位于检查体积之内，使得检查体积可自由访问，或者RF天线甚至位于检查体积的外部，例如，在距磁体膛开口端一定距离处，使得磁体的内膛不受RF天线任何方式的阻挡。