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CN101198882A - 具有可选择视场的rf体线圈 - Google Patents

具有可选择视场的rf体线圈 Download PDF

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CN101198882A CNA200680021262XA CN200680021262A CN101198882A CN 101198882 A CN101198882 A CN 101198882A CN A200680021262X A CNA200680021262X A CN A200680021262XA CN 200680021262 A CN200680021262 A CN 200680021262A CN 101198882 A CN101198882 A CN 101198882A
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G·D·德米斯特
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Abstract

一种用于磁共振成像或光谱分析的射频线圈，包括围绕一个感兴趣区域(14)的多个通常平行的传导构件(70)。一个或多个端构件(72，74)被通常置于与多个平行的传导构件横断的位置。一个通常是圆柱形的射频屏蔽罩(32)围绕多个通常平行的传导构件。可转换电路(80，80’)可选择地具有：(i)第一转换配置(90，90’)，该配置中传导构件可操作地与一个或更多端构件连接；和(ii)第二转换配置(92，92’)，该配置中传导构件可操作地与射频屏蔽罩连接。射频线圈在第一转换配置中以鸟笼共振模式操作，而在第二转换配置中以TEM共振模式操作。

Description

具有可选择视场的RF体线圈
下文涉及磁共振技术。它特别应用在高场磁共振成像和光谱分析应用中，比如在大约3特斯拉或更高时成像或进行光谱分析，并将特别参照此应用被描述。但是，它也应用在更低磁场中执行的磁共振成像或光谱分析中，以及类似的应用中。
在磁共振成像中，一个成像对象被放在一个在时间上恒定的主磁场中并受到射频(RF)激励脉冲以在成像对象中产生核磁共振。磁场梯度被叠加到主磁场上以空间编码磁共振。被空间编码的磁共振基于空间编码被读出和重建以产生磁共振图像。
设计具有更短的腔，典型地在1.2米左右或更短的腔的磁共振成像扫描仪具有各种实用上的和功能上的优点。类似地，设计在更高磁场下操作的磁共振成像扫描仪具有各种实用上的和功能上的优点。缩短腔长度和增加磁场强度都趋于导致更短的全身RF线圈。当全身线圈以它的z轴与磁体腔的轴相对准的方式进行安装时，B1场非均匀性沿着全身线圈的z-轴趋于最大。这样，B1场非均匀性限制了沿着磁体腔的可用视场。
全身射频线圈的两种常见类型是鸟笼线圈和TEM(横电磁波)线圈。鸟笼线圈具有与端环或端帽耦合的多个横条。一个环绕的射频屏蔽罩可以被提供以屏蔽线圈外部组件不受所产生的射频信号影响，以阻塞外部RF噪声使该噪声不能到达线圈，以抑制由于外部损耗的材料造成的线圈负载，等等。另外RF屏蔽罩不是鸟笼线圈的有源组件。被屏蔽的鸟笼线圈提供相对低的SAR(特定能量吸收率，或者特定吸收率)和高线圈灵敏度；但是，沿着z-轴的视场被限制。低SAR和高线圈灵敏度使鸟笼线圈在磁共振成像系统中作为全身射频线圈来使用很具有吸引力。
TEM线圈包括与一个环绕的射频屏蔽罩相连接的多个连杆。典型地，连接处被制作在连杆的端部。在TEM线圈中，因为屏蔽罩为TEM共振提供电流回路，射频屏蔽罩是线圈的一个有源组件。与尺寸相当的被屏蔽的鸟笼线圈相比，TEM线圈沿着z-轴提供一个更长的视场；但是，与类似的被屏蔽的鸟笼线圈相比，TEM线圈典型地具有更高的SAR和更低的线圈灵敏度。TEM线圈的大的轴向视场使这些线圈作为高磁场成像系统中的全身射频线圈来使用很具有吸引力。
根据一个方面，一种用于磁共振成像或者光谱分析的射频线圈被公开。多个通常平行的传导构件围绕一个感兴趣的区域。一个或多个端构件被通常置于与多个平行的传导构件横断的位置。一个通常是圆柱形的射频屏蔽罩围绕多个通常平行的传导构件。可转换电路可选择地具有：(i)第一转换配置，该配置中传导构件可操作地与一个或更多端构件连接；和(ii)第二转换配置，该配置中传导构件可操作地与射频屏蔽罩连接。射频线圈在第一转换配置中以鸟笼共振模式操作，而在第二转换配置中以TEM共振模式操作。
根据另一方面，一种磁共振扫描仪被公开。射频线圈包括：多个围绕感兴趣区域的通常平行的传导构件；一个或多个被通常置于与多个平行的传导构件横断的位置的端构件；一个围绕多个通常平行的传导构件的通常是圆柱形的射频屏蔽罩；和可转换电路，可选择地具有(i)第一转换配置，该配置中传导构件可操作地与一个或更多端构件连接，和(ii)第二转换配置，该配置中传导构件可操作地与射频屏蔽罩连接。射频线圈在第一转换配置中以鸟笼共振模式操作而在第二转换配置中以TEM共振模式操作。主磁体在感兴趣区域中产生一个静态磁场。磁场梯度线圈选择性地将所选的磁场梯度叠加在感兴趣区域中的静态磁场上。线圈转换电路可操作地与射频线圈的可转换电路相连接以在所选择的第一转换配置和第二转换配置之一中配置线圈。
根据另一方面，一种用于磁共振成像或光谱分析的射频线圈被公开。多个通常平行的传导构件被设置在一个感兴趣区域的周围。电路可选择地具有：(i)第一配置，该配置中传导构件以鸟笼共振模式操作；和(ii)第二配置，该配置中传导构件以TEM共振模式操作。
根据另一方面，一种磁共振方法被公开。在感兴趣区域中产生一个主磁场。使用一个射频线圈在感兴趣区域内激励磁共振，该射频线圈包括：被设置在感兴趣区域周围的多个通常平行的传导构件；和电路，该电路可选择地具有(i)第一配置，该配置中传导构件以鸟笼共振模式操作，和(ii)第二配置，该配置中传导构件以TEM共振模式操作。通过使用射频线圈，磁共振信号被接收。激励通过射频线圈在第一和第二配置之一中被执行，而接收则通过射频线圈在第一和第二配置的另一个中被执行。
一个优点在于提供一种具有可选择视场的射频线圈。
另一个优点在于提供一种使在(i)视场和(ii)SAR和线圈灵敏度之间的可转换的折衷成为可能的单个全身线圈。
另一个优点在于提供一种可选择地转换到一个具有更低SAR和更高线圈灵敏度的更小视场的全身射频线圈。
另一个优点在于提供一种可在具有各自视场的两个不同的共振频率之间转换的单个射频线圈。
对于那些本领域普通技术人员，通过阅读下面的优选实施例的详尽的描述，许多附加的优点和好处将是显而易见的。
本发明能够以各种组件和组件设置，以及各种处理操作和处理操作的设置来呈现。附图仅用于阐明优选实施例的目的而不被解释为限定本发明。
附图1概略地示出包括可在正交的鸟笼和TEM操作模式间转换的射频线圈的磁共振系统示例。
附图2示出附图1的射频线圈的透视图。在附图2中，射频屏蔽罩用阴影画出以便于内部的线圈元件是可见的。
附图3A示出附图1和2的射频线圈的可转换电路的第一转换配置，在该配置中线圈被配置在鸟笼共振模式下操作。
附图3B示出附图1和2的射频线圈的可转换电路的第二转换配置，在该配置中线圈被配置在TEM共振模式下操作。
附图4A示出附图1和2的射频线圈的可转换电路的开关的一个适当实施例的打开设置，该设置中一个PIN二极管在直流下反向偏置以使PIN二极管在磁共振频率下是非导电的。
附图4B示出附图4A的开关的闭合设置，该设置中一个PIN二极管在直流下正向偏置以使PIN二极管在磁共振频率下是导电的。
附图5A示出附图1和2的射频线圈的改进的可转换电路的第一转换配置，该配置中线圈被配置成在鸟笼共振模式下操作。
附图5B示出附图1和2的射频线圈的改进的可转换电路的第二转换配置，该配置中线圈被配置成在TEM共振模式下操作。
附图6A示出一个具有附图5A和5B的可转换电路的射频线圈的模拟图，沿着x-轴，即与线圈轴横断的轴比较鸟笼和TEM操作模式下的B1场均匀性。
附图6B示出一个具有附图5A和5B的可转换电路的射频线圈的模拟图，沿着z-轴，即线圈轴比较鸟笼和TEM操作模式下的B1场均匀性。
附图3A，3B，5A和5B示出了仅包括附图2中所示的8个通常平行的传导性构件中的4个的射频线圈的平面表示。具有多于或少于8个通常平行的传导性构件的配置也被预期。
参照附图1，一台用来执行磁共振成像、磁共振光谱分析、体素定位的磁共振光谱分析等等的磁共振扫描仪10，包括限定感兴趣区域14(在附图1中用虚线指示)的扫描仪壳12，患者或者其他对象16至少部分地被放置在感兴趣区域内。扫描仪壳12的装饰性的内腔衬套18任选地内衬在扫描仪壳12的圆柱形孔或开口，在其内部放置了对象16。一个置于扫描仪壳12内的主磁体20被一个主磁体控制器22控制以在至少感兴趣的区域14内产生一个B0主磁场。典型地，主磁体20是由低温覆盖物24围绕的一个永久超导磁体。主磁体20产生典型为大约3特斯拉或更高的一个主磁场。在一些实施例中，主磁场大约为7特斯拉。
磁场梯度线圈28被安排在壳12的里面或上面以把所选的磁场梯度叠加到至少感兴趣区域14内的主磁场上。典型地，磁场梯度线圈包括用于产生三个正交磁场梯度的线圈，比如x-梯度，y-梯度和z-梯度。一个全身射频线圈30被置于壳12中，如图所示，或者置于扫描仪10的腔内，以注入B1射频激励脉冲并测量磁共振信号。射频线圈30通常是圆柱形的并与扫描仪10的腔同轴对齐，而且包括一个同轴围绕的、通常是圆柱形的射频屏蔽罩32。
在磁共振数据采集期间，射频电源38通过射频转换电路40与射频线圈30耦合以将射频激励脉冲注入到感兴趣的区域14来在对象16的一个感兴趣区域内产生磁共振信号。为了利用空间映射进行成像或光谱分析，磁场梯度控制器44操作磁场梯度线圈28以对已产生的磁共振进行空间编码。例如，在射频激励期间施加的一维磁场梯度产生切片选择激励；在磁共振激励和读出之间施加的磁场梯度提供相位编码；而在磁共振读出期间施加的磁场梯度提供频率编码。磁共振脉冲序列能够被配置以产生笛卡尔的、径向的、螺旋的、或其他的空间编码。
在磁共振读出阶段期间，转换电路40把射频发射器38与射频线圈30的连接断开，并且把射频接收器46和射频线圈30连接起来以从对象16的感兴趣区域获得空间编码的磁共振。获得的空间编码的磁共振被存储入数据缓冲器50中，并且由一个重建处理器52进行重建以产生感兴趣区域的重建图像，将图像存储在图像存储器54内。重建处理器52使用一种适宜将空间编码的磁共振解码的重建算法。例如，如果使用笛卡尔编码，那么二维或三维的快速傅里叶变换(FFT)重建算法就是适宜的。
重建的图像适宜被显示在一个用户接口56或另一个高分辨率显示设备上，通过互联网或者局域网络被打印、传送，被存储到一个非易失性存储介质上，或者被用于其他方面。在附图1的实施例中，用户接口56还利用扫描仪控制器60与放射科医师或者其他操作者进行交互以控制磁共振扫描仪10。在其他实施例中，可以提供分立的扫描仪控制接口。
在一个MRI系统内，扫描仪控制器60进一步控制一个TEM/鸟笼选择电路62，该电路切换射频线圈30到鸟笼或TEM模式以选择性地允许利用TEM或鸟笼线圈的优点，以适宜临床需求。在一些实施例中，选择电路60以足够的速度转换射频线圈30以使线圈30能够例如在磁共振序列的一些部分中起到TEM线圈的作用，而在该序列的其他部分起到鸟笼线圈的作用。
继续参照附图1和进一步参照附图2，射频线圈30包括导电组件32，70，72，74，其包括多个通常平行的传导构件，比如被示出的围绕感兴趣区域14的8个平行的传导构件70。通常平行的传导构件的数量可以大于或小于所示出的8个传导构件70。一个或多个端构件通常被置于与传导构件70横断的位置。在附图2所示的实施例中，一个或多个端构件包括靠近多个通常平行的传导构件70的相对端放置并通常与传导构件70横断地进行设置的两个被示出的端环72，74。但是，也能使用端构件的其他类型和数量。例如，对于头部体线圈，两个端环72，74中的一个在某些实施例中被替换成一个端帽。在一些实施例中，添加第三或第四端环用于共振调谐等。多个通常平行的传导构件70被射频屏蔽罩32所围绕。导电组件32可以，例如，是一个网筛或者分段导体材料。可以意识到在附图2中导电组件70，72，74可以具有包括在它们路径中的电容器，这在下面将被讨论。
继续参考附图1和2，并进一步参考附图3A和3B，使用可转换电路80，射频线圈30可以在鸟笼和TEM操作模式之间转换。附图3A示出可转换电路80的第一转换配置90，其中线圈32作为鸟笼线圈操作。附图3B示出可转换电路80的第二转换配置92，其中线圈32作为TEM线圈操作。TEM/鸟笼选择电路62与可转换电路80的TEM开关STEM和鸟笼开关SBC可操作地连接以在第一转换配置(鸟笼模式)和第二转换配置(TEM模式)的所选择之一中配置线圈30。
特别地参照附图3A，在第一转换配置90中鸟笼开关SBC被闭合以使传导构件70与一个或多个端构件72，74可操作地连接以便于在鸟笼共振模式中操作线圈30。TEM开关STEM在第一转换配置90中是打开的以将传导构件70与射频屏蔽32可操作地断开连接。在鸟笼共振模式中，传导构件70起到鸟笼模式线圈的横条的作用，且端构件72，74提供电流回路。在鸟笼模式中的共振频率由电容C1和C2的比值确定。更通常地，第一阻抗(在附图3A示出的例子中的电容C1)在第一转换配置90中将传导构件70与端构件72，74相连接。每个端环72，74在第一转换配置90中将第二阻抗(在附图3A示出的例子中的电容C2)插入相邻的传导构件70之间。
特别地参照附图3B，在第二转换配置92中TEM开关STEM被闭合以使传导构件70与围绕的射频屏蔽罩32可操作地连接以便于在TEM共振模式中操作线圈30。鸟笼开关SBC在第二转换配置92中是打开的以将传导构件70与端构件72，74中可操作地断开连接。在TEM共振模式中，传导构件70起到TEM模式线圈的连杆的作用，且射频屏蔽罩32提供电流回路。在TEM模式中的共振频率由电容C3确定。更通常地，第三阻抗(在附图3B示出的例子中的电容C3)在第二转换配置92中将传导构件70与射频屏蔽罩32相连接。
第一，第二和第三阻抗被示出为离散的电容C1，C2，C3。更通常地，每个第一阻抗从由(i)离散电容器，(ii)分布电容，(iii)离散电感器，和(iv)分布电感组成的一组中被选择。每个第二阻抗从由(i)离散电容器，(ii)分布电容，(iii)离散电感器，和(iv)分布电感组成的一组中被选择。每个第三阻抗从由(i)离散电容器，(ii)分布电容，(iii)离散电感器，和(iv)分布电感组成的一组中被选择。例如，在一些实施例中，传导构件70和/或端构件72，74是微带，平行带传输线等，其定义了分布电容。
在一些实施例中，第一，第二，和第三阻抗C1，C2，C3被选择以使第一转换配置90的鸟笼共振模式和第二转换配置92的TEM共振模式都在相同的频率下共振。通常地，TEM共振模式定义一个比多个通常平行的传导构件70的长度更大的磁共振扫描仪10的视场。相反地，鸟笼共振模式定义一个比多个通常平行的传导构件70的长度更小的磁共振扫描仪10的视场。但是，鸟笼共振模式典型地提供更低的特定吸收率(SAR)特征和更高的线圈灵敏度。因此，在那些鸟笼共振模式和TEM共振模式都在相同频率下共振的实施例中，在以相对更高的SAR和相对更低的线圈灵敏度为代价的情况下，通过使用TEM/鸟笼选择电路62选择TEM模式以在一个更大的视场成像。通过使用TEM/鸟笼选择电路62选择鸟笼模式以在一个相对更小的视场成像但具有更低的SAR和更高的线圈灵敏度。
在其他实施例中，第一，第二和第三阻抗C1，C2和C3被选择以使第一转换配置90的鸟笼共振模式以相应于第一磁共振频率的第一频率共振，而第二转换配置92的TEM共振模式以相应于不同于第一磁共振频率的第二磁共振频率的第二频率共振。这些后面的实施例使双核成像或光谱分析成为可能，例如通过使用一种共振模式对1H质子共振进行成像或执行光谱分析，以及通过另一种共振模式对13C共振进行成像或执行光谱分析。
在所示出的实施例中，可操作的传导构件70的有效电长度在第一转换配置90和第二转换配置92中实质上是相同的，因为转换电路80被靠近传导构件70的端部放置。但是，在一些其他预期的实施例中，在一种线圈配置中的传导构件70的有效电长度比在另一种线圈配置中的要更小。通过将端构件72，74朝线圈中心移入，鸟笼线圈配置能够被做得更小，这能在鸟笼模式中提供进一步改善的线圈灵敏度和进一步减少的SAR。在其他实施例中，TEM线圈被缩短以便例如为TEM和鸟笼配置提供相当的视场。在那些TEM和鸟笼共振频率不同的实施例中，比如对不同核素进行成像或执行光谱分析，也可以预期的是在TEM模式中传导构件70具有更小的有效电长度，例如通过将TEM开关STEM的连接点朝线圈中心移入。
参照附图4A和4B，在一些实施例中开关STEM和SBC使用了通过直流偏置电路95而被偏置的PIN二极管D。在附图4A和4B示出的实施例中，直流偏置电路95包括一个通过射频扼流元件L1，L2与PIN二极管D连接的直流电源Pdc.。附图4A示出打开开关的状态，该状态中PIN二极管D是反向偏置的且因此是非导电的。附图4B示出闭合开关的状态，该状态中PIN二极管D是正向偏置的且因此是导电的。对于正向偏置，一个电流直流电源有利地保证了通过PIN二极管D的恒定电流。PIN二极管被有利地快速转换，因此，线圈32能够在TEM和鸟笼共振模式之间以毫秒级的速度转换。因为这种快速转换，可以预期甚至在一个磁共振成像或光谱分析序列中转换共振模式。例如，TEM共振模式能够被用于发射阶段以提供更长或更均匀的轴向激励覆盖范围，而鸟笼模式用于接收阶段以提供更高的线圈灵敏度。可替换地，鸟笼共振模式能够被用于发射阶段以减小SAR，而TEM模式用于接收阶段以提供更长或更均匀的轴向接收覆盖范围。尽管示出了PIN二极管D，但其他电子可控开关也能够被使用，比如基于晶体管或者其他固态电子开关，电-光或者光学的开关等等。也可以预期可转换电路80使用光学电路。
直流偏置电路95适宜被包括在TEM/鸟笼选择电路62(附图1)中，该电路任选地也提供比如射频发射器38和接收器46的选择性耦合/去耦这样的其他线圈转换性能。此外，可以意识到射频线圈30任选地包括各种其他可控制的特征，比如也适宜被线圈转换电路40或者TEM/鸟笼选择电路62控制的可选择性操作的解谐或者去耦合二极管(未示出)，以允许使用专用的只接收线圈，比如表面只接收线圈。
参照附图5A和5B，简化的转换电路80’被示出，该电路中的鸟笼开关SBC被省略，而第一阻抗C1的值也适合作为第三阻抗C3。对于鸟笼共振操作，一种改进的第一转换配置90’，除了没有能被闭合的鸟笼开关SBC外，与第一转换配置90类似。TEM开关STEM是打开的以可操作地将传导构件70与射频屏蔽32断开连接。
在一个用于在TEM共振模式中操作的改进的第二转换配置92’中，TEM开关STEM是闭合的以将传导构件70和射频屏蔽罩32通过第一阻抗C1相连接，而第三阻抗C3被省略。这种方法之所以起作用是由于第一阻抗C1的电容也适宜将TEM共振调谐到想要的TEM共振频率。由于鸟笼共振是由电容C1和C2的比值确定的，因此有时选择一个提供想要的TEM共振频率的C1的值，以及结合所选择的C1值选择一个提供想要的鸟笼共振频率的C2的值是可行的。当使用改进的转换电路80’时，鸟笼和TEM共振频率可以是相同的，或者它们可以是不同的，这取决于阻抗的值。在改进的第二转换配置92’中，端环72，74的第二阻抗C2通过闭合的TEM开关STEM而被旁路或者被短路出去，该开关连接并行穿过第二转换配置92’中的第二阻抗C2的射频屏蔽罩32的一部分。
所示出的射频线圈30是一个全身线圈。因为在TEM模式中(在该模式中视场基本上能够比线圈本身长)提供的大视场，在一些实施例中通常平行的传导构件70具有小于大约0.5米的长度。更短的线圈，比如具有0.4米或更短长度的传导构件的线圈，能够被适用于具有大约在12米或更小的腔长度的短腔室磁扫描仪。
为了表明所公开的用作发射/接收线圈的可转换的体线圈的可选择的视场，一项关于在128MHz(3T)共振频率下操作的具有16个元件的正交体线圈的模拟研究被实施。模拟的线圈具有60厘米的直径和40厘米的长度，对于一台典型的高场磁共振扫描仪的全身线圈而言其是典型的线圈尺寸。模拟射频屏蔽罩具有68厘米的直径和100厘米的长度。传导构件被模拟成16条2厘米宽的轴向传导带，这些带被模拟成在传导带的端部连接于两个端环。在模拟TEM线圈共振模式中，轴向传导带被模拟成通过位于轴向的传导带连接到射频屏蔽罩。为了减小在平行的传导构件附近的峰电场，4个横条电容器在每个轴向元件中被模拟。这些横条电容器由模型模拟中的鸟笼和TEM操作模式共享。端环电容器被放在两个端环中以形成一个带通鸟笼线圈。
附图5A和5B的简化的转换被模拟。每个TEM开关STEM由两个电阻R1和R2模拟。电阻R1被放在端环中，而R2被放于连接一个轴向元件和射频屏蔽罩的一条传导带中。为了模拟附图5A的第一转换配置，在该配置中TEM开关STEM是打开的且在鸟笼模式中进行线圈共振，电阻R1被设置在0.2欧姆以允许电流流到端环，而电阻R2被设置为10千欧以阻止电流流向RF屏蔽罩。相反地，为了模拟附图5B的第二转换配置，在该配置中TEM开关STEM是闭合的且在TEM模式中进行线圈共振，电阻R1被设置为10千欧以阻止横向电流流向端环，而电阻R2被设置在0.2欧姆以允许电流流到射频屏蔽罩。射频线圈模型通过22pF的每个端环电容器值，和(32pF，16pF，16pF，32pF)的横条电容器值被调谐到128MHz(3T)的共振。
参照附图6A和6B，对于在TEM和鸟笼模式中操作的正交体线圈，模拟的归一化B1-场被沿着x-轴(附图6A)和z-轴(附图6B)在旋转框架[|B1 +|/|B1 +|(0)]中画出。Z＝0平面是线圈的中心平面，该线圈具有40厘米的长度。在横断平面中，该线圈对于TEM和鸟笼共振模式具有相当的B1-场均匀性。沿着z-轴，可转换线圈提供两个能够被按需选择的视场。指定视场为|B1 +|-场衰减少于50％的区域，对于鸟笼线圈的视场沿z-轴是38厘米，该长度比线圈40厘米的长度稍短。在TEM共振模式，沿z-轴的视场是63厘米，该长度基本上比线圈自身要长。通过从鸟笼到TEM操作模式的转换，获得了沿z-轴增加66％的视场。这个沿z-轴的B1-场均匀性的改进对于大视场矢形成像，大视场冠状成像，和其他类型的大视场有利的成像而言，实现了图像质量的改进。
另一方面，对于某些横断-切片成像应用，一个沿着z-轴的长视场不是必需的。对于这些应用，转换到鸟笼模式能够有利地改进线圈灵敏度和减少SAR。定义空载线圈灵敏度为S＝(等角点的|B1 +|-场)/(线圈横条中的电流幅度)，鸟笼模式被模拟为具有线圈灵敏度S＝2.0μT/A，而TEM模式被模拟为具有一个更低的线圈灵敏度S＝0.7μT/A。鸟笼模式的线圈灵敏度大约比TEM模式的线圈灵敏度高3倍。
使用具有短视场的鸟笼共振模式的另一个优点是更低的SAR。在高场磁共振成像系统中限制SAR特别有利。线圈被模拟加载一个逼真的人体模型，其中胸部被中心定位在等角点。所计算的SAR值被换算以在中心横断切片内具有|B1 +|-场均值等于13.5μT并被模拟具有1.35％的射频占空比。带载的线圈模拟结果总结于表I。
                                      表I
线圈共振模式 全身SAR(W/kg) 部分身体SAR(W/kg)  四肢中每10g组织的最大局部SAR(W/kg)  躯干中每10g组织的最大局部SAR(W/kg)
  鸟笼   1   2.3  20  7.4
  TEM   2.9   5.6  29.4  38.9
从表I可以看出，与TEM模式的相应值比较，具有短视场的鸟笼模式具有低得多的全身SAR，部分身体SAR，和局部SAR。应该注意的是对于TEM线圈模式的SAR值能够通过调节横向电容器值，增加更多的横向电容器而被降低，以便于电场沿着线圈横条均匀地分布，等等。但是，与类似尺寸的TEM线圈作比较，鸟笼线圈将会典型地保持具有一个更低SAR的优点。
所阐示出的射频线圈实施例是全身线圈。但是，可以意识到的是射频线圈的其他种类，比如头部线圈，躯干线圈，臂线圈，腿线圈，等等，能也够被建造具有可转换电路80，80’以使鸟笼或者TEM模式之间的可选择操作成为可能。这种局部线圈也能够受益于在较长TEM视场和具有更低SAR与更高线圈灵敏度的较短鸟笼视场之间的转换性能。这种局部线圈也能够受益于那些TEM和鸟笼模式具有不同的共振频率的所描述的实施例，使两种不同的核共振种类比如1H和13C共振的成像或者光谱分析成为可能。因为基于PIN二极管的开关STEM，SBC的高转换速度，所以可以预期两个不同的核共振种类通过交错在相同的磁共振序列中能够被成像，或者执行光谱分析。在这种情况下，两个线圈模式在不同的共振频率上各自激励和接收并且RF发射器38和RF接收器46支撑两个或更多的操作频率。此外，应该被理解的是所描述的在TEM或者鸟笼模式中可操作的射频线圈适宜用作接收线圈，用作发射线圈，或者用作组合的发射/接收(T/R)线圈。
本发明已经参照优选实施例被描述。显然地，通过阅读和理解前述详尽的描述，他人的修改和变更将会出现。这意味着本发明被解释为包括所有的这种修改和变更，只要它们落入所附权利要求或者其等同物的范围内。

Claims (22)

1.一种用于磁共振成像或者光谱分析的射频线圈，该线圈包括：
多个围绕一个感兴趣区域(14)的通常平行的传导构件(70)；
一个或多个通常与多个平行的传导构件横断地进行设置的端构件(72，74)；
围绕多个通常平行的传导构件的通常是圆柱形的射频屏蔽罩(32)；
可转换电路(80，80’)，可选择地具有(i)第一转换配置(90，90’)，该配置中传导构件可操作地与一个或更多端构件连接，和(ii)第二转换配置(92，92’)，该配置中传导构件可操作地与射频屏蔽罩连接，射频线圈在第一转换配置中以鸟笼共振模式操作而在第二转换配置中以TEM共振模式操作。
2.根据权利要求1中所述的射频线圈，其中可转换电路(80)包括：
第一阻抗(C1)，在第一转换配置(90)中将传导构件(70)与端构件(72，74)相连接；和
第三阻抗(C3)，在第二转换配置(92)中将传导构件与射频屏蔽罩(32)相连接。
3.根据权利要求2中所述的射频线圈，其中一个或多个端构件(72，74)包括两个端环，这两个端环靠近多个通常平行的传导构件(70)的相对端放置并设置在通常与传导构件横断的位置，每个端环在第一转换配置(90)中将第二阻抗(C2)插入到相邻的传导构件之间。
4.根据权利要求3中所述的射频线圈，其中第一，第二和第三阻抗各自包括第一，第二和第三电容(C1，C2，C3)。
5.根据权利要求3中所述的射频线圈，其中：
每个第一阻抗(C1)从由(i)离散电容器，(ii)分布电容，(iii)离散电感器，和(iv)分布电感组成的一组中被选择；
每个第二阻抗(C2)从由(i)离散电容器，(ii)分布电容，(iii)离散电感器，和(iv)分布电感组成的一组中被选择；和
每个第三阻抗(C3)从由(i)离散电容器，(ii)分布电容，(iii)离散电感器，和(iv)分布电感组成的一组中被选择。
6.根据权利要求3中所述的射频线圈，其中第一，第二和第三阻抗(C1，C2，C3)被选择以使第一转换配置(90)的鸟笼共振模式和第二转换配置(92)的TEM共振模式都共振于相同的频率。
7.根据权利要求3中所述的射频线圈，其中第一，第二和第三阻抗(C1，C2，C3)被选择以使(i)第一转换配置(90)的鸟笼共振模式以相应于第一磁共振频率的第一频率进行共振并且(ii)第二转换配置(92)的TEM共振模式以相应于不同于第一磁共振频率的第二磁共振频率的第二频率进行共振。
8.根据权利要求1中所述的射频线圈，其中：
每个传导构件包括第一阻抗(C1)；
一个或多个端构件(72，74)包括两个端环，这两个端环靠近多个通常平行的传导构件(70)的相对端放置，每个端环被设置在通常与传导构件横断的位置并且在第一转换配置(90’)中将第二阻抗(C2)插入到相邻的传导构件之间；和
第二转换配置(92’)通过在第二转换配置中连接并行穿过第二阻抗的射频屏蔽罩(32)的一部分来旁路端环的第二阻抗(C2)。
9.根据权利要求8中所述的射频线圈，其中第一和第二阻抗(C1，C2)被选择以使第一转换配置(90’)的鸟笼共振模式和第二转换配置(92’)的TEM共振模式在相同的频率共振。
10.根据权利要求1中所述的射频线圈，其中转换电路(80，80’)包括：
TEM开关(STEM)，其选择性地连接传导构件(70)和射频屏蔽罩(32)，第一转换配置(90，90’)具有打开的TEM开关并且第二转换配置(92，92’)具有闭合的TEM开关。
11.根据权利要求10中所述的射频线圈，其中在第二转换配置(92’)中闭合的TEM开关(STEM)和射频屏蔽罩(32)协同定义电气地旁路一个或多个端构件(72，74)的电气旁路。
12.根据权利要求10中所述的射频线圈，其中可转换电路(80)进一步包括：
鸟笼开关(SBC)，其选择性地连接传导构件(70)和一个或多个端构件(72，74)，第一转换配置(90)具有闭合的鸟笼开关而第二转换配置(92)具有打开的鸟笼开关。
13.根据权利要求10中所述的射频线圈，其中TEM开关(STEM)包括电气可转换的PIN二极管(D)。
14.根据权利要求1中所述的射频线圈，其中可转换电路包括：
PIN二极管(D)；和
在所选择的传导状态和非传导状态之一中偏置每个PIN二极管的直流偏置电路(95)。
15.根据权利要求1中所述的射频线圈，其中传导构件(70)的有效电长度在第一转换配置(90，90’)和第二转换配置(92，92’)中基本上是相同的。
16.一种磁共振扫描仪，包括：
射频线圈(30，32)包括：
围绕一个感兴趣区域(14)的多个通常平行的传导构件(70)；
被通常横断于多个平行的传导构件进行设置的一个或多个端构件(72，74)；
围绕多个通常平行的传导构件的通常是圆柱形的射频屏蔽罩(32)；和
可转换电路(80，80’)，可选择地具有(i)第一转换配置(90，90’)，该配置中传导构件可操作地与一个或多个端构件连接，和(ii)第二转换配置(92，92’)，该配置中传导构件可操作地与射频屏蔽罩连接，射频线圈在第一转换配置中以鸟笼共振模式操作而在第二转换配置中以TEM共振模式操作；
主磁体(20)，该主磁体在感兴趣区域(14)内产生一个静态磁场；
磁场梯度线圈(28)，有选择性地将所选的磁场梯度叠加到感兴趣区域(14)内的静态磁场；和
选择电路62，可操作地连接射频线圈的可转换电路(80，80’)以在所选择的第一转换配置(90，90’)和第二转换配置(92，92’)之一中配置线圈。
17.根据权利要求16中所述的磁共振扫描仪，其中(i)鸟笼共振模式定义一个磁共振扫描仪的视场，该视场小于或大约等于多个通常平行的传导构件(70)的长度，和(ii)TEM共振模式定义一个磁共振扫描仪的视场，该视场大于多个通常平行的传导构件的长度。
18.根据权利要求16中所述的磁共振扫描仪，其中射频线圈(30，32)是一个全身线圈。
19.根据权利要求18中所述的磁共振扫描仪，其中通常平行的传导构件(70)具有小于大约0.5米的长度。
20.一种用于磁共振成像或者光谱分析的射频线圈，该线圈包括：
围绕一个感兴趣区域(14)设置的多个通常平行的传导构件(70)；
电路(80，80’)，可选择地具有(i)第一配置(90，90’)，该配置中传导构件(70)在鸟笼共振模式中操作，和(ii)第二配置(92，92’)，该配置中传导构件(70)在TEM共振模式中操作。
21.一种磁共振方法，包括：
在一个感兴趣区域(14)中产生主磁场；
使用射频线圈在感兴趣区域中激励磁共振，该射频线圈包括：
围绕感兴趣区域设置的多个通常平行的传导构件(70)；和
电路(80，80’)，可选择地具有(i)第一配置(90，90’)，该配置中传导构件(70)在鸟笼共振模式中操作，和(ii)第二配置(92，92’)，该配置中传导构件(70)在TEM共振模式中操作；
使用射频线圈接收磁共振信号，其中激励通过第一和第二配置之一中的射频线圈来执行，而接收则通过第一和第二配置的另一个中的射频线圈来执行。
22.根据权利要求21中所述的磁共振方法，其中：
激励通过在TEM共振模式下操作的第二配置(92，92’)内的射频线圈来执行，和
接收通过在鸟笼共振模式下操作的第一配置(90，90’)内的射频线圈被执行。
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