Многоканальный радиочастотный объемный резонатор для магнитно-резонансной визуализации

Многоканальный радиочастотный объемный резонатор для магнитно-резонансной визуализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к системе радиочастотного (RF) объемного резонатора, содержащей многопортовый RF объемный резонатор, подобный, например, объемному резонатору типа TEM (поперечных электромагнитных волн) или катушке типа «птичьей клетки», или структуре типа щелевой линии или другой конструкции типа связанного замедлителя, которые все выполнены, в частности, в форме локальной катушки, подобной катушке для головы, или катушке для всего тела, и множество каналов передачи и/или каналов приема, управляющих работой многопортового RF объемного резонатора, для передачи RF сигналов возбуждения и/или для приема RF магнитно-резонансных (MR) сигналов релаксации, соответственно, в/из объекта обследования или его части.

Кроме того, изобретение относится к системе или сканеру для MR визуализации, содержащей/содержащему вышеупомянутую систему RF объемного резонатора, и к способу MR визуализации объекта обследования посредством вышеупомянутой системы RF объемного резонатора.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В системе MR визуализации (MRI) или MR сканере объект обследования, обычно пациента, подвергают внутри пространства для исследования системы MRI воздействию однородного основного магнитного поля (поля B₀), так что магнитные моменты ядер внутри объекта обследования стремятся повернуться вокруг оси приложенного поля B₀ (совершают ларморову прецессию), что приводит к некоторой результирующей намагниченности всех ядер параллельно магнитному полю B₀. Скорость прецессии называется ларморовой частотой, которая зависит от конкретных физических характеристик рассматриваемых ядер и напряженности приложенного поля B₀.

При передаче RF импульса возбуждения (поля B₁), который ортогонален полю B₀, сформированного RF передающей антенной или катушкой, и согласовании с ларморовой частотой представляющих интерес ядер, спины ядер возбуждаются и согласуются по фазе, и обеспечивается такое отклонение их результирующей намагниченности от направления поля B₀, что формируется составляющая, поперечная относительно продольной составляющей результирующей намагниченности.

По окончании RF импульса возбуждения начинаются процессы релаксации продольной и поперечной составляющих результирующей намагниченности, пока результирующая намагниченность не вернется в свое состояние равновесия. MR сигналы (релаксации), которые излучаются в течение процессов релаксации, обнаруживаются посредством RF/MR приемной антенны или катушки.

Принимаемые MR сигналы релаксации, которые являются временными амплитудными сигналами, подвергаются Фурье-преобразованию в частотные сигналы спектра ядерного магнитного резонанса (MR спектра) и обрабатываются для формирования MR изображения представляющих интерес ядер внутри объекта обследования. Для достижения пространственного выделения представляющего интерес слоя или объема внутри объекта обследования и пространственного кодирования полученных MR сигналов релаксации, исходящих из представляющего интерес слоя или объема, на поле B₀ накладывают градиентные магнитные поля, имеющие такое же направление, как поле B₀, но имеющие градиенты по ортогональным x-, y- и z-направлениям.

Вышеупомянутые RF (передающие и/или приемные) антенны могут быть обеспечены как в форме так называемых катушек для тела (называемых также катушками для всего тела), которые неподвижно установлены внутри пространства для исследования системы MRI, для визуализации всего объекта обследования, так и в форме так называемых поверхностных или локальных катушек, которые располагают непосредственно на или вокруг локальной зоны или области, подлежащей обследованию, и которые выполнены, например, в форме, гибких накладок или манжет, или клеток подобно катушкам для головы.

Кроме того, упомянутые RF передающие и/или приемные антенны могут быть реализованы, с одной стороны, в форме RF антенной решетки или матричной катушки, которая содержит несколько катушечных элементов, которые выбирают по отдельности для возбуждения источником RF тока, чтобы формировать (и/или принимать) их собственное локальное магнитное поле таким образом, чтобы всеми катушечными элементами формировалось требуемое распределения суммарного магнитного поля внутри пространства для исследования. Однако данный подход требует, чтобы катушечные элементы были развязаны между собой, или чтобы взаимные связи (в основном, по магнитному потоку) между элементами компенсировались. С другой стороны, RF передающая и/или приемная антенна может быть реализована в форме RF резонатора, в частности, RF объемного резонатора, который содержит несколько проводящих элементов, которые электромагнитно связаны между собой так, что, при возбуждении RF резонатора на одном или двух портах источником RF тока, в RF резонаторе можно вызвать несколько линейно независимых распределений резонансных токов («резонансных мод») для формирования магнитных полей на некоторых резонансных частотах в представляющем интерес объеме (обычно, пространстве для исследования).

В документе США 7285957 предложен многопортовый узел RF катушки типа «птичьей клетки», который содержит катушечную конструкцию, содержащую несколько катушечных элементов, продолжающихся между нижним и верхним короткозамыкающими кольцами, при этом с короткозамыкающими кольцами соединены конденсаторы, и цепь возбуждения снабжена множеством портов возбуждения на катушечной конструкции, которые сконфигурированы с возможностью возбуждения катушечной конструкции в, по меньшей мере, двух точках на одном из короткозамыкающих колец сдвинутыми по фазе напряжениями одновременно таким образом, что ослабляется ассиметричная нагрузка катушки пациентом, обусловленная асимметрией пациента, и поддерживается, по существу, круговая поляризация поля внутри катушечной конструкции. Для исключения стоячих волн в силовых кабелях, ведущих к источнику питания, обеспечена симметрирующая цепь, при этом каждый порт возбуждения соединен со специализированным симметрирующим устройством. Кроме того, каждое симметрирующее устройство получает питание из разветвительной цепи для приема, разветвления и сдвига фазы напряжения, подводимого из источника питания.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как было установлено, вышеописанное возбуждение катушечной конструкции на, по меньшей мере, двух портах одновременно все же характеризуется некоторыми недостатками, в частности, связанными с недостаточной однородностью формируемого RF поля, требуемой RF мощностью, зависимостью удельного коэффициента поглощения (SAR) от объекта обследования и т.д., при этом все упомянутые недостатки зависят, в частности, от физических свойств типа массы, содержания жира и воды, протяженности и других параметров некоторого объекта обследования.

Кроме того, упомянутая катушечная конструкция обычно использует несколько дорогих дискретных пассивных элементов типа конденсаторов для настройки катушечной конструкции в резонанс на резонансной моде, которая формирует однородное магнитное поле в требуемом объеме и на требуемой RF резонансной частоте магнитного резонанса (MR частоте), при этом упомянутая настройка является комплексной процедурой. Наконец установлено, что настройка может быть также расстроена воздействием и может в значительной степени зависеть от физических свойств типа массы, содержания жира и воды, протяженности и другие параметров объекта обследования.

Одной целью настоящего изобретения является создание такой системы RF объемного резонатора, в которой искажение возбужденной резонансной моды на требуемой RF/MR частоте (в частности, ее однородности), которое вызвано введением объекта обследования в RF резонатор, может быть предотвращено или существенно уменьшено и, в частности, может меньше зависеть или больше не зависеть от разных физических свойств типа массы, содержания жира и воды, протяженности или других параметров объекта обследования.

Данная цель достигается с помощью системы RF объемного резонатора по п.1 формулы изобретения.

Многопортовый RF объемный резонатор системы RF объемного резонатора в соответствии с изобретением может быть реализован в форме резонатора для всего тела, либо для использования в открытой системе MRI (вертикальной системе), которая содержит обследуемую зону, которая расположена между концами вертикальной схемы расположения с C-образной консолью, либо в аксиальной (горизонтальной) системе MRI, которая содержит горизонтально продолжающееся трубчатое или цилиндрическое пространство для исследования. Кроме того, RF объемный резонатор в соответствии с изобретением может быть реализован в форме так называемого поверхностного или локального резонатора, например, катушки для головы и т.п., как изложено выше.

Кроме того, оба упомянутых многопортовых RF объемных резонатора в соответствии с изобретением могут быть реализованы в форме резонатора TEM (поперечных электромагнитных волн) или катушки типа «птичьей клетки».

Наконец, принцип изобретения можно также применить в RF объемных резонаторах для передачи и/или для приема RF сигналов для других применений, кроме MR визуализации.

Зависимые пункты раскрывают полезные варианты осуществления изобретения.

Следует понимать, что признаки изобретения допускают объединение в любую комбинацию, не выходящую за пределы объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.

Дополнительные подробности, признаки и преимущества изобретения очевидны из нижеследующего описания предпочтительных и примерных вариантов осуществления изобретения, которое приведено со ссылкой на чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - схематичный вид сбоку системы MRI;

Фиг.2 - изображение обычного двухпортового квадратурного объемного резонатора в аксиальной проекции;

Фиг.3 - первый вариант осуществления системы RF объемного резонатора в соответствии с изобретением;

Фиг.4 - второй вариант осуществления системы RF объемного резонатора в соответствии с изобретением;

Фиг.5 - схематичное трехмерное изображение третьего варианта осуществления системы RF объемного резонатора, содержащей многопортовую катушку типа «птичьей клетки» в соответствии с изобретением;

Фиг.6 - схематичное трехмерное изображение четвертого варианта осуществления системы RF объемного резонатора, содержащей многопортовую катушку типа «птичьей клетки» в соответствии с изобретением;

Фиг.7 - пятый вариант осуществления системы RF объемного резонатора, содержащей многопортовую планарную катушку или катушку типа «птичьей клетки», развернутую в двумерной плоскости, в соответствии с изобретением;

Фиг.8 - шестой вариант осуществления системы RF объемного резонатора, содержащей многопортовую планарную катушку поперечной электромагнитной волны (типа TEM) или цилиндрическую катушку типа TEM, развернутую в двумерной плоскости, в соответствии с изобретением;

Фиг.9 - первый вариант осуществления схемы переключателей для соединения и разъединения канала передачи и приема с портом многопортовой катушки;

Фиг.10 - второй вариант осуществления схемы переключателей для соединения и разъединения канала передачи и приема с портом многопортовой катушки;

Фиг.11 - переключающая матрица для выбора и управления работой переключателей; и

Фиг.12 - блок-схема последовательности операций способа проведения сканирования MRI посредством RF резонатора в соответствии с изобретением.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 изображены существенные компоненты системы магнитно-резонансной визуализации (MRI) или магнитно-резонансного (MR) сканера. На данной фигуре представлена вертикальная (открытая) система, содержащая обследуемую зону 10 между верхним и нижним концами конструкции с C-образной консолью.

Выше и ниже обследуемой зоны 10 известным образом обеспечены первая и вторая основные магнитные системы 20, 30, соответственно, для формирования, по существу, однородного основного магнитного поля (поля B₀) для ориентирования ядерных спинов в объекте, подлежащем обследованию. Основное магнитное поле, по существу, продолжается сквозь пациента P в направлении, перпендикулярном продольной оси пациента P (то есть, в x-направлении).

Многопортовый RF объемный резонатор служит для передачи RF импульсов возбуждения (поля B₁) на MR частотах и/или для приема MR сигналов релаксации в/из представляющего интерес объема и содержит, в соответствии с фиг.1, первую и вторую планарные RF антенны 40, 50 («катушку для всего тела»). Обе RF антенны 40, 50 обеспечены, каждая, в виде планарной и, предпочтительно, круглой электропроводящей пластины, имеющей, по меньшей мере, по существу, одинаковые размеры, при этом, пластины электрически подсоединены, каждая, через конденсаторы к потенциалу земли известным способом. В соответствии с фиг.1, первая планарная RF антенна 40 расположена, предпочтительно, около или на первой основной магнитной системе 20, и вторая планарная RF антенна 50 расположена, предпочтительно, около или на второй основной магнитной системе 30, при этом, обе пластины расположены параллельно между собой и раздвинуты одна от другой в направлении получения перпендикулярной проекции одной на другую, с ограничением между ними, в вертикальном направлении, обследуемой зоны 10 системы MRI.

В случае горизонтальной (осевой) системы MR визуализации, в которой пациента или другой объект обследования направляют в аксиальном направлении через горизонтальное цилиндрическое или трубчатое обследуемое пространство, вместо RF объемного резонатора в соответствии с фиг.1 применяют, обычно, цилиндрический RF объемный резонатор (в частности, типа «птичьей клетки» или типа TEM). Все катушки для всего тела упомянутых типов могут быть обеспечены в форме многопортовых RF объемных резонаторов в соответствии с изобретением.

Кроме того, можно обеспечить локальный многопортовый RF объемный резонатор 60 («локальную катушку»), который показан на фиг.1 для примера в форме катушки для головы, предпочтительно, катушки типа «птичьей клетки» (или катушки типа TEM), которую, обычно, применяют в дополнение к постоянно встроенному RF объемному резонатору 40, 50 для всего тела, и которую располагают непосредственно на или вокруг зоны или конкретной представляющей интерес области объекта, подлежащего обследованию. Данные локальные резонаторы могут быть также обеспечены в форме многопортового RF объемного резонатора в соответствии с изобретением.

Для пространственного выделения слоя и пространственного кодирования принимаемых MR сигналов релаксации, исходящих из ядер, система MR визуализации снабжена также множеством градиентных магнитных катушек 70, 80, посредством которых формируют три градиентных магнитных поля в ортогональных x-, y- и z-направлениях, как поясняется выше.

Как правило, вышеописанные и нижеприведенные принципы и варианты осуществления применимы как в случае аксиальной (горизонтальной), так и вертикальной (открытой) системы MRI, при этом, в случае как катушки для всего тела, так и локальной катушки, и как в форме многопортового RF объемного резонатора, содержащего две планарных RF антенны, так и катушки типа «птичьей клетки» или катушки типа TEM, или другого RF объемного резонатора.

На фиг.2 изображен обычный двухпортовый квадратурный RF объемный резонатор 60 в форме катушки типа «птичьей клетки» в аксиальной проекции на торцевую крышку 2 катушки 60. Данный резонатор содержит множество токопроводящих спиц 1 (число N которых является, обычно, четным), которые расположены известным образом, по меньшей мере, по существу, параллельно между собой и распределены через, по меньшей мере, по существу, равные расстояния одна от другой на и вдоль окружности, по меньшей мере, по существу, цилиндрической поверхности, которая окружает обследуемую область 10. Токопроводящие спицы 1 продолжаются по своей длине, по меньшей мере, по существу, параллельно оси катушки 60. Каждые две соседних токопроводящих спицы 1, обычно, соединены между собой на обоих их аксиальных концах посредством концевых проводников, которые, обычно, реализованы, каждый, в форме токопроводящего кольца (короткозамыкающего кольца), наподобие кольцевого замкнутого проводника. В альтернативном варианте токопроводящие спицы 1 могут быть соединены на одном из своих концов посредством показанного токопроводящего концевого цилиндра 2 и на других своих концах посредством токопроводящего кольца (не показанного).

Кроме того, на фиг.2 показан 90° ответвитель 3, который содержит вход T для подачи RF сигнала, подлежащего передаче катушкой 60 типа «птичьей клетки», и выход R для вывода MR сигнала, который принимается катушкой 60 типа «птичьей клетки». Ответвитель 3 содержит первый и второй полюса 11, 12, которые соединены с первым и вторым портами P1, P2, соответственно, катушкой 60 типа «птичьей клетки» на каждой из спиц 1 катушки 60 типа «птичьей клетки», при этом, упомянутые порты P1, P2 геометрически сдвинуты один от другого на 90° в направлении по окружности катушки 60 типа «птичьей клетки» и расположены в общей плоскости, перпендикулярной продольной оси катушки типа «птичьей клетки». Первый и второй полюса 11, 12 ответвителя 3 обеспечены для подведения и приема, соответственно, RF/MR сигналов, которые (электрически) сдвинуты по фазе на 90° один относительно другого общеизвестным образом.

В предположении, что катушка 60 типа «птичьей клетки» имеет небольшие размеры в сравнении с длиной волны RF/MR сигналов, подлежащих передаче и/или приему, существует, как правило, N/2+2 линейно независимых распределений тока, доступных в катушке типа «птичьей клетки» (где N означает число спиц 1). Упомянутые распределения резонансных токов можно описать как моды или собственные моды катушки типа «птичьей клетки», или, другими словами, катушка типа «птичьей клетки» характеризуется N/2+2 резонансами на разных частотах. За исключением двух мод короткозамыкающих колец, при которых в спицы 1 не протекает, по существу, никаких токов, существует N/2 соответствующих резонансных частот, которые зависят от подбора размеров резонатора и типа катушки типа «птичьей клетки» (т.е. низкочастотной, высокочастотной, полосовой). Обычно, резонансная частота первой моды (или моды первого порядка, k=1) является частотой, формирующей максимальную однородность магнитного поля в области, окруженной катушкой типа «птичьей клетки», (обследуемой области 10), так что данную моду используют для MR визуализации. Общеизвестно, что магнитное поле с круговой поляризацией может быть сформировано возбуждением катушки типа «птичьей клетки» в двух пространственных положениях, которые сдвинуты на 90° одно от другого.

Как выяснилось, для подачи RF токов в данный RF объемный резонатор для возбуждения упомянутой резонансной моды, т.е. для передачи упомянутых RF сигналов возбуждения (и/или для вывода RF токов, которые наводятся в RF объемном резонаторе вышеописанными актами MR релаксации), в принципе, любые два положения спиц или положения на короткозамыкающих кольцах, которые находятся геометрически на угловом расстоянии 90° между собой в окружном направлении, можно использовать как положения возбуждения (называемые также «антенными портами» или «портами» P1, P2, …) RF объемного резонатора 60. Другими словами, RF ток протекает, по существу, в каждый проводник RF объемного резонатора, независимо от некоторых выбранных (в частности, двух) портов или положений возбуждения. Таким образом, и в противоположность вышеупомянутым антенным решеткам, однородное распределение RF поля можно формировать, обычно, без необходимости возбуждения RF объемного резонатора на, по меньшей мере, трех портах одновременно.

В соответствии с изобретением применяют многопортовый RF объемный резонатор 60 (или RF объемный резонатор), содержащий, по меньшей мере, три порта. Данные порты могут быть распределены равномерно или неравномерно (т.е. расстояния между соседними портами являются одинаковыми или разными) в окружном направлении RF объемного резонатора. В предпочтительном варианте каждый из упомянутых портов соединен с собственным каналом передачи и/или приема RF/MR сигналов, чтобы число каналов передачи и/или приема RF/MR сигналов было равно числу портов.

Каждый из канала передачи и канала приема содержит согласующую цепь, предпочтительно, в форме пассивной согласующей цепи, которая обеспечена для согласования соответствующего порта RF объемного резонатора с оптимальным импедансом подсоединенного усилителя мощности (в случае канала передачи) или подсоединенного малошумящего усилителя (в случае канала приема), и двухпозиционный переключатель для включения и отключения соответствующего порта RF объемного резонатора.

В случае, когда многопортовый RF объемный резонатор и, в частности, по меньшей мере, один из портов резонатора служит как для передачи, так и для приема RF/MR сигналов, соответствующий канал передачи и приема RF/MR сигналов дополнительно содержит переключатель передачи/приема, при этом, двухпозиционный переключатель и переключатель передачи/приема реализованы предпочтительно в виде общего блока переключателей, В альтернативном варианте переключатель передачи/приема подсоединен между двухпозиционным переключателем и соответствующими согласующими цепями для передачи и приема, или общая согласующая цепь служит как для передачи, так и для приема, при этом, согласующая цепь может быть подсоединена между двухпозиционным переключателем и переключателем приема/передачи, как показано на фиг. 5-10 (смотри ниже). Кроме того, согласующая цепь и двухпозиционный переключатель могут быть также объединены в общий блок, как для примера поясняется в дальнейшем, со ссылкой на фиг.11. Все вышесказанное соответственно применимо и может быть реализовано во всех вариантах осуществления, показанных на фиг. 3-8.

В предпочтительном варианте двухпозиционный переключатель подключен между соответствующим портом RF резонатора и согласующей цепью. Данное подключение выгодно потому, что, в случае, когда некоторый порт многопортового RF объемного резонатора не используют для передачи RF сигналов или для приема MR сигналов, резонансные моды RF объемного резонатора не испытывают влияния подсоединенной согласующей цепи или других компонентов соответствующего канала передачи и/или приема на неиспользуемом порте. Однако, если согласующая цепь подсоединена между соответствующим портом RF резонатора и двухпозиционным переключателем, то настройку RF резонатора требуется изменить и адаптировать соответственно реактивному сопротивлению согласующей цепи.

Во всех вышеприведенных случаях один или все каналы передачи и/или приема RF/MR сигналов могут содержать дополнительные компоненты, подобные, например, симметрирующей цепи и/или собственному усилителю мощности, и/или собственному малошумящему усилителю, а также электронные компоненты для управления амплитудой, фазой, формой импульса и/или частотой передаваемых RF сигналов и/или электронные компоненты для обработки принимаемых MR сигналов, соответственно.

Вышеупомянутые двухпозиционные переключатели содержат, каждый, вход управления для переключения переключателя между проводящим и непроводящим состояниями, чтобы другие компоненты соответствующего канала передачи и/или приема RF/MR сигналов, соответственно, соединялись и разъединялись с соответствующим портом, и, тем самым, соответствующий порт, соответственно, включался и отключался.

В предпочтительном варианте все двухпозиционные переключатели действуют под управлением от общего блока управления, который, предпочтительно, содержит программу программируемого компьютера, посредством которой переключатели выбираются и переключаются между включенным и выключенным состояниями, в частности, в зависимости от некоторых физических свойств объекта обследования, как подробно поясняется ниже. В предпочтительном варианте обеспечен также блок управления для управления работой любых существующих переключателей передачи/приема, при необходимости. Соответствующая компьютерная программа может быть адаптирована для загрузки в блок C управления системой RF объемного резонатора или системой или сканером MR визуализации, при исполнении на компьютере, который подключен к сети Интернет.

На фиг.3 схематично представлен первый вариант осуществления основных компонентов данной системы RF объемного резонатора в соответствии с изобретением. Упомянутая система содержит многопортовый RF объемный резонатор, предпочтительно, содержащий первую и вторую планарные многопортовые RF антенны 40, 50, выполненные, каждая, в форме планарной электропроводящей пластины (при этом, показана только первая планарная RF антенна 40) с множеством портов Ρ1, …, Ρn, с каждым из которых соединен канал T/RCh приема или передачи.

В предпочтительном варианте первая (и вторая) планарная(ые) многопортовая(ые) RF антенна(ы) 40 обеспечена(ы), каждая, в форме круглой пластины, которая подсоединена через конденсаторы Cc к потенциалу земли известным способом. Пластина может также иметь овальную или многоугольную, или другую форму. По окружности пластины расположены порты P1, …, P8, при этом, в варианте осуществления, показанном на фиг.3, соседние порты находятся на одинаковых расстояниях в окружном направлении один от другого. Однако, как упоминалось выше, упомянутые расстояния могут быть также разными.

Каждый порт P1, P2, …, P8 соединен посредством двухпозиционного переключателя S, как поясняется выше, с другими компонентами канала T/RCh1, T/RCh2, …, T/RCh8 передачи/приема RF/MR сигналов, чтобы управлять работой RF резонатора для передачи или приема RF/MR сигналов. На фиг.3 показаны для примера упомянутые компоненты, а именно, согласующая цепь M и симметрирующая цепь B, при этом, согласующая цепь M подсоединена между двухпозиционным переключателем S и симметрирующей цепью B известным способом.

Либо все упомянутые каналы являются каналами передачи или все упомянутые каналы являются каналами приема, либо некоторые порты соединены, каждый, с каналом передачи, и другие порты соединены с каналом приема, например, с чередованием, по окружности пластины, при этом, число каналов передачи и число каналов приема может быть равным или разным. Все вышесказанное относится ко всем остальным вариантам осуществления, соответственно.

Двухпозиционные переключатели S подсоединены, каждый, между соответствующим портом P и другими компонентами соответствующего канала T/RCh передачи или приема и могут переключаться между включенным и выключенным состояниями независимо один от другого посредством каждого отдельного переключающего сигнала D1, D2, …, D8, при этом, упомянутые переключающие сигналы формируются блоком C управления. Во включенном состоянии, соответствующий порт включен, и соответствующие другие компоненты канала передачи или приема соединены с соответствующим портом, и, в выключенном состоянии, порт выключен и отсоединен от соответствующих других компонентов канала передачи или приема.

В предпочтительном варианте RF объемный резонатор в соответствии с изобретением содержит две планарных многопортовых RF антенны 40 (50), как показано на фиг.3, при этом, в данном случае, две пластины расположены параллельно между собой и раздвинуты в направлении получения перпендикулярной проекции одной на другую, как показано на фиг.1 для первой и второй планарной RF антенн 40, 50. Пластины имеют, предпочтительно, одинаковую форму и размеры и содержат, предпочтительно, одинаковое число портов, расположенных по одинаковой схеме расположения, при этом, пластины, предпочтительно, расположены так, что порты одной пластины сдвинуты в направлении, перпендикулярном пластине, от портов другой пластины. Кроме того, порты обоих пластин соединены с каналами передачи или приема, которые распределены между портами обеих пластин одинаковым или разным образом. Однако, можно также обеспечить две пластины с разными формами и/или размерами и/или снабдить только одну из пластин портами Ρ1, …, Ρn или обе пластины разным числом портов и соответствующих каналов передачи или приема.

В предпочтительном варианте каналами T/RCh1, T/RCh2, …, T/RCh8 передачи или приема можно управлять независимо один от другого в отношении регулировки, по меньшей мере, чего-то одного из амплитуды, формы импульса, частоты и фазы формируемых RF сигналов передачи или в отношении соответствующей обработки принимаемых RF сигналов, соответственно.

Формирование переключающих сигналов D1, D2, …, D8 посредством блока C управления и, тем самым, выбор портов P1, P2, …, Pn, подлежащих соединению и разъединению с соответствующим каналом T/RCh1, T/RCh2, …, T/RCh8 приема или передачи, а также регулировку, по меньшей мере, одного из вышеприведенных параметров формируемых или принимаемых RF/MR сигналов производят, в частности, в зависимости от некоторых физических свойств некоторого объекта обследования, который подлежит визуализации, и геометрических расстояний выбранных включенных портов между собой.

В предпочтительном варианте блоком C управления всегда одновременно выбирается и включается два порта посредством переключения соответствующих двух переключателей S во включенное состояние и других переключателей S в выключенное состояние. Для обеспечения большей адаптивности при выборе соответствующих двух (или более) портов, объемный резонатор содержит суммарное число портов, которое больше, чем максимальное число портов, которое выбирается и включается блоком C управления одновременно для их соединения с соответствующими каналами передачи и/или приема. Вышесказанное относится также ко всем остальным вариантам осуществления, показанным на фиг. 4-8.

Благодаря данному подходу можно последовательно формировать несколько MR изображений на основе любого выбора каждого отличающегося, по меньшей мере, одного (предпочтительно, каждых двух) канала T/RCh1, T/RCh2, …, T/RCh8 передачи или приема и/или разных регулировок вышеприведенных параметров RF сигналов, чтобы подбирать изображение, обладающее оптимальным качеством изображения. Вышеизложенное относится ко всем вариантам осуществления системы RF объемного резонатора.

На фиг.4 схематично представлен второй вариант осуществления системы RF объемного резонатора в соответствии с изобретением. По существу, в пояснении нуждаются только отличия от первого варианта осуществления, состоящие в следующем.

Система RF объемного резонатора содержит многопортовый RF объемный резонатор 60 в соответствии со вторым примерным вариантом осуществления в форме катушки типа «птичьей клетки», изображенный в аксиальной проекции на торцовую крышку катушки 60 типа «птичьей клетки». В предпочтительном варианте спицы 1 распределены через равные промежутки вдоль окружности катушки и геометрически сдвинуты, в соответствии с примерным вариантом осуществления на фиг.4, в окружном направлении на каждые 45°, так что по окружности катушки обеспечено всего восемь спиц 1. Разумеется, можно также обеспечить другое число N спиц 1, например, 12 спиц 1, которые, при распределении через равные промежутки, сдвинуты, каждая, на 30° в окружном направлении, и т.п. Однако, спицы 1 не обязательно должны быть распределены через равные промежутки и иметь равные угловые сдвиги между собой в упомянутом окружном направлении катушки. Вместо этого, каждые соседние спицы 1 могут также иметь разные геометрические сдвиги между собой.

Спицы 1 снабжены, каждая, по меньшей мере, одним портом P1, P2, …, Pn в положении вдоль длины каждой спицы 1, при этом, предпочтительно, все порты расположены в одном и том же положении по длине спиц 1. Однако, порты могут также находиться в разных положениях по длине спиц 1. Разумеется, возможен вариант с обеспечением дополнительных спиц 1 без порта, например, между спицами 1, которые снабжены портом. Кроме того, или в качестве альтернативы, по меньшей мере, один порт RF резонатора 60 может быть также обеспечен и размещен по длине, по меньшей мере, одного из двух аксиальных концевых проводников, которые соединяют между собой спицы 1 на их аксиальных концах.

Таким же образом, как выше, каждый порт RF резонатора 60 соединен с двухпозиционным переключателем S собственного канала T/RCh1, …, T/RCh8 передачи или приема, как поясняется выше со ссылкой на фиг.3. Каждый канал, например, дополнительно содержит, в соответствии с фиг.3 и 4, последовательно соединенные согласующую схему M, дополнительную симметрирующую цепь B и, предпочтительно, другие блоки передачи или приема (не показанные) для формирования RF сигнала, подлежащего вводу в порт, или для обработки принимаемого MR сигнала, для возбуждения и приема, соответственно, резонансной моды, как поясняется выше. Кроме того, в частности, в случае передачи, передаваемый RF сигнал может иметь произвольную форму, как, например, в случае трехмерного RF импульса, для локального возбуждения некоторой области или объема (по технологии SENSE (с кодированием чувствительности изображения)) вместо вышеупомянутой однородной резонансной моды.

Таким же образом, как выше, все двухпозиционные переключатели S могут переключаться для передачи RF сигналов возбуждения и для приема MR сигналов релаксации между включенным и выключенным состояниями независимо один от другого посредством каждого собственного переключающего сигнала D1, D2, …, D8, сформированного блоком C управления, для соединения и разъединения соответствующего порта P посредством соответствующего переключателя S с другими компонентами соответствующего канала T/RCh передачи или приема, как поясняется выше.

Так же, как выше, обеспечены согласующие схемы M для согласования или преобразования импеданса на соответствующем порте P резонатора с дополнительной симметрирующей цепью B или, в отсутствие симметрирующей цепи, с соответствующими другими компонентами канала T/RCh передачи или приема.

Дополнительные симметрирующие цепи B применены, как обычно, например, для устранения стоячих волн в кабелях, которые соединены с соответствующей согласующей схемой M.

На фиг.5 представлено схематичное трехмерное изображение третьего варианта осуществления системы RF объемного резонатора, содержащей многопортовую катушку 60 типа «птичьей клетки». В данном случае, в пояснении нуждаются только отличия от второго варианта осуществления.

Катушка 60 типа «птичьей клетки» содержит множество спиц 1, которые продолжаются, как поясняется выше, в аксиальном направлении катушки типа «птичьей клетки», и которые соединены между собой на обоих их аксиальных концах посредством первого и второго концевых проводников 2, 3, соответственно. Три порта P1, P2, Pn резонатора, которые для примера показаны на фиг.5, расположены на первом концевом проводнике 2 и вдоль него, при этом, подобные порты могут быть обеспечены дополнительно на первом и/или на втором концевом проводнике 2, 3, и/или на, по меньшей мере, одной из спиц 1, независимо от показанной формы поперечного сечения резонатора. Так же, как выше, схематично показан блок C управления для формирования переключающих сигналов D1, D2, D3 для размыкания и замыкания переключателей S.

Данный вариант осуществления катушки типа «птичьей клетки» содержит, например, плоскую поверхность, которая, предпочтительно, обеспечена для размещения на ней объекта обследования. Однако, могут быть также обеспечены другие формы поперечного сечения.

На фиг.6 представлено схематичное трехмерное изображение четвертого варианта осуществления системы RF объемного резонатора, также содержащей многопортовую катушку 60 типа «птичьей клетки», которая имеет, по меньшей мере, по существу, кольцевое поперечное сечение. Кроме того, в дополнение к портам P1, P3, P4 и Pn, которые расположены на первом концевом проводнике 2 и вдоль него, один порт P2 показан, для примера, на одной из спиц 1 катушки типа «птичьей клетки».

В противоположность вариантам осуществления, показанным на фиг. 3 и 4, третий и четвертый варианты осуществления системы RF объемного резонатора в соответствии с фиг. 5 и 6, соответственно, снабжены каналами передачи и приема на каждом порте Ρ1, …, Ρn. Для соединения каждого порта либо с усилителем мощности для передачи RF сигналов, либо с малошумящим усилителем для обработки принимаемых MR сигналов, для каждого обеспечен переключатель T/R передач