[发明专利]多通道直肠内线圈和其接口设备

说明书

相关申请

本申请要求保护在2010年7月1日所提交的名称为“Multi-ChannelEndorectal Coils and Interface Devices Therefor(多通道直肠内线圈和其接口设备)”的美国临时专利申请序列号No.61/360,646的权益。

技术领域

本发明大体而言涉及使用磁共振(MR)系统来得到解剖结构的图像和光谱的系统和方法。更特定而言，本发明涉及多通道表面线圈阵列和相关联的接口设备的多个实施例，该设备能在MR程序期间从所激发的原子核得到的MR信号提供图像和光谱结果。

背景技术

提供下文的背景信息以辅助读者理解下文所公开的本发明和其通常使用的环境。本文所用的用语意图不受特定狭隘的解释限制，除非在本文中清楚地陈述(明确地或暗示)为相反情况。

磁共振成像(MRI)为用于产生人体内部的高品质图像的非侵入式方法。其允许医疗人员查看人体内部而不需要进行手术或者使用例如X射线的电离辐射。图像具有较高的分辨率使得能够经常在视觉上将癌和其它形式的病理与健康组织区分开。也已经发展了磁共振技术和系统用于执行光谱分析，通过光谱分析能够确定身体组织或其它材料的化学含量。

MRI使用强磁体、无线电波和计算机技术来创建身体中软组织、肌肉、神经和骨骼的详细图像。通过利用氢原子的基本性质来实现这个目的，氢原子为大量存在于活体组织内的所有细胞中的原子。在不存在磁场的情况下，氢原子的原子核像陀螺那样自旋，或随机地在每个方向中旋进。但当经受强磁场时，氢原子核的自旋轴线在场方向中将它们自身对齐。这是因为氢原子核具有所说的大磁矩，与该场的方向对齐的强大固有趋势。总之，待成像的区域中的氢原子核形成平行于磁场的指向的平均磁化矢量。

典型MRI系统或扫描仪包括主磁体，三个梯度线圈、射频(RF)天线(常常被称作全身线圈)和计算机站，操作者能从计算机站来控制该系统。但MRI系统的主要构件为主磁体。其通常在性质上为超导的且具有圆柱形的形状。在其孔(开口，在MRI程序期间将患者置于其内)内，主磁体生成强磁场，常常被称作B0场，其为均匀的且静态的(不变)。此B0磁场沿着内孔的纵向轴线(被称作z方向)定向，其迫使在身体中的氢原子核的磁化矢量平行于该轴线将它们自身对齐。在此对齐中，原子核被准备为从全身线圈接收适当频率的RF能量。此频率被称作拉莫尔频率且取决于方程式ω＝γB0，其中ω为拉莫尔频率(氢原子在此频率旋进)，γ为回转磁常数，且B0为静态磁场的强度。

通常使用RF天线或全身线圈二者来传送RF能量脉冲和接收在氢原子核中由因此感应而产生的MR信号。具体而言，在此传送循环期间，身体线圈向圆柱形内孔内播送RF能量。此RF能量形成射频磁场，也被称作RF B1场，其磁场线定向为垂直于氢原子核的磁化矢量的线。RF脉冲使得氢原子核的自旋轴线相对于主(B0)磁场倾斜，从而造成净磁化矢量以已知的角度偏离z方向。但RF脉冲会仅影响以RF脉冲的频率绕其轴线旋进的那些氢原子核。换言之，仅在该频率“共振”的原子核会受到影响，且协同三个梯度线圈的操作来实现这样的共振。

梯度线圈为电磁线圈。每个梯度线圈用于沿着圆柱形内孔内的三个空间方向(x，y，z)之一生成线性变化但静态的磁场，其被称作梯度B1场。梯度线圈定位于主磁体内，梯度线圈在它们以具体方式快速接通和关掉时能在非常局部的水平更改主磁场。因此，与主磁体协作，梯度线圈可根据各种成像技术来操作使得在施加适当频率的RF脉冲时在任何给定点或在任何给定的条带、层面或体积单位中的氢原子核将能实现共振。响应于RF脉冲，在选定区域中旋进的氢原子吸收从身体线圈传送的RF能量，从而迫使其磁化矢量远离主(B0)磁场的方向倾斜。当关掉身体线圈时，氢原子核开始释放呈MR信号形式的RF能量，如在下文中进一步解释的那样。