[发明专利]矩阵匀场线圈设备

说明书

技术领域

本发明总体上涉及磁共振成像(MRI)系统，特别涉及用于有源高阶匀场的设备。

背景技术

磁共振成像(MRI)是一种医疗成像方式，其不使用x射线或其他电离辐射而生成人体内部的图片。MRI使用强大的磁体生成强大的均匀静磁场(即主磁场)。当人体或者人体的一部分置入主磁场中时，与组织水中的氢核关联的原子核自旋被极化。这意味着与这些自旋关联的磁矩变为优先沿着主磁场的方向对齐，引起沿该轴(按照惯例称为z轴)的小的净组织磁化。MRI系统还包括被称为梯度线圈的部件，当向梯度线圈施加电流时，其产生幅度较小、在空间上变化的磁场。通常，梯度线圈设计为产生沿z轴对齐并且幅度随着沿x、y或z轴之一的位置线性变化的磁场分量。梯度线圈的效果是沿单轴在磁场强度上产生小斜坡(ramp)，并在原子核自旋的共振频率上伴随地产生小斜坡。具有正交轴的三个梯度线圈被使用以通过在体内的每个位置处生成标识共振频率(signature resonance frequency)，从而对MR信号进行“空间编码”。使用射频(RF)线圈在氢核的共振频率处或其附近生成RF能量脉冲。使用RF线圈以受控方式向原子核自旋系统增加能量。当原子核自旋然后弛豫回到其静止能量状态时，它们放出RF信号形式的能量。该信号被MRI系统检测，并使用计算机和已知的重建算法转换为图像。

MRI系统中使用的梯度线圈组件可以是屏蔽的梯度线圈组件，其包括通过诸如环氧树脂的材料粘接在一起的内梯度线圈组件和外梯度线圈组件。通常，内梯度线圈组件包括X、Y和Z梯度线圈对或线圈组的内(或主)线圈，并且外梯度线圈组件包括对应的X、Y和Z梯度线圈对或线圈组的外(或屏蔽)线圈。Z梯度线圈通常是圆柱形的，导体绕圆柱形表面螺旋式缠绕。横向的X和Y梯度线圈通常由具有绝缘背衬层的铜板形成。可以在梯度线圈的铜层中切割导体旋转图案(例如指纹图案)。

MRI系统要求在成像体积内具有均匀的主磁场B₀，但是各种因素，例如制造公差、环境影响、设计局限、磁体中的瑕疵、安装地附近的铁磁材料等，可能引入磁场中的不均匀性。磁场B₀中的不均匀性会不利地影响MR图像的数据获取和重建。例如，磁场不均匀性可使扫描体积中的位置信息失真，降低图像质量。可以使用被称为“匀场”的方法来补偿或消除来自于磁场B0的不均匀性。可以使用匀场线圈或校正线圈(有源匀场)或者例如几片铁磁材料的无源匀场片(无源匀场)对MRI磁体进行匀场。

有源匀场使用磁体中的专用线圈来生成校正的磁场。通常，电流通过匀场线圈以产生校正磁场。可以调节或调整通过匀场线圈的电流，以提供适当的校正场。匀场线圈可以是电阻性的、超导的或者二者的组合。超导匀场线圈布置在磁体内部，并在氦环境中操作。使用超导匀场线圈来补偿制造公差或者扫描室的磁性环境所引起的不均匀性(谐波)。通常，在MRI扫描仪的安装或维护过程中，将超导匀场线圈中的电流调节至恰当值。一旦电流被调节至恰当值，就固定该电流值，超导线圈在持久模式下操作。为了提供病人感应谐波(在每次扫描中可能发生变化)的静态补偿，可以使用电阻性匀场线圈(称为高阶匀场线圈)。电阻性匀场线圈经常包含在MRI扫描仪的梯度组件中，并通常包括二阶匀场线圈组，其电流可在多次扫描之间调节。

目前，许多MRI系统采用较宽的病人腔，其在梯度线圈系统中留下较小的径向空间以容纳高阶匀场线圈。需要提供一种可用在小的径向空间内以及考虑到二阶和更高阶的匀场线圈设计。

发明内容

根据实施例，提供一种矩阵匀场线圈设备，其包括配置为提供高阶匀场的多个线圈，每个线圈具有数字8形状，并包括第一回路和第二回路。

优选的，每个线圈由连续的导线回路形成。

优选的，所述多个线圈设置为nxm阵列。

优选的，所述多个线圈中的每个线圈与相邻的线圈重叠。

优选的，每个线圈的所述第一回路和所述第二回路具有基本上相同的尺寸。

优选的，每个线圈的所述第一回路和所述第二回路具有不同的尺寸。

优选的，还包括电路板，其中所述多个线圈中的每个线圈被刻蚀在所述电路板上。

优选的，所述多个线圈中的每个线圈与另一个线圈同心。

优选的，所述nxm阵列中的n排沿z方向布置。

根据另一个实施例，提供另一种一种矩阵匀场线圈设备，其包括配置为提供高阶匀场的多个线圈，每个线圈具有数字8形状，并且其中，每个线圈被沿着线圈的轴进一步折叠，从而形成具有上部和下部的折叠线圈。