專利名稱：用于混合式mri/hifu 系統(tǒng)的rf 發(fā)射和/或接收天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于混合式磁共振成像(MRI)系統(tǒng)(或MR掃描器)的RF發(fā)射和/或接收天線，該系統(tǒng)包含MRI系統(tǒng)和高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)系統(tǒng)，其中RF發(fā)射和/或接收天線被設(shè)置用于發(fā)射RF激勵(lì)信號(hào)(B1場(chǎng))以激發(fā)核磁共振(NMR)，和/或用于接收NMR弛豫信號(hào)。另外，本發(fā)明涉及包含這樣的RF發(fā)射和/或接收天線的混合式MRI系統(tǒng)或MR掃描器。
背景技術(shù)：
在MRI系統(tǒng)或MR掃描器中，檢查對(duì)象(通常為患者)被暴露在均勻主磁場(chǎng)(Btl場(chǎng))中，以便檢查對(duì)象內(nèi)的核子的磁矩趨于圍繞所施加的Bci場(chǎng)的軸旋轉(zhuǎn)(拉莫爾旋進(jìn)Larmorprecession)，所有核子的特定凈磁化平行于Btl場(chǎng)。旋進(jìn)率被稱為拉莫爾頻率，拉莫爾頻率取決于有關(guān)核子的特定物理特性(即它們的旋磁比)以及所施加的Btl場(chǎng)的強(qiáng)度。旋磁比是 磁矩與核子旋轉(zhuǎn)之間的比率。通過(guò)發(fā)射由RF發(fā)射天線產(chǎn)生的與Btl場(chǎng)正交的RF激勵(lì)脈沖(B1場(chǎng))，并且匹配感興趣的核子的拉莫爾頻率，激勵(lì)了該核子的旋轉(zhuǎn)并且使其同相位，并且實(shí)現(xiàn)了它們的凈磁化相對(duì)于Btl場(chǎng)的方向的偏轉(zhuǎn),從而產(chǎn)生與凈磁化的縱向分量相關(guān)的橫向分量。在RF激勵(lì)脈沖終止之后，開始凈磁化的縱向分量和橫向分量的弛豫過(guò)程，直到凈磁化已經(jīng)恢復(fù)到其均衡狀態(tài)。通過(guò)MR/RF接收天線來(lái)檢測(cè)由橫向弛豫過(guò)程發(fā)出的NMR弛豫信號(hào)。所接收的NMR信號(hào)是基于時(shí)間的振幅信號(hào)，其被傅里葉變換為基于頻率的NMR頻譜信號(hào)并且經(jīng)過(guò)處理以產(chǎn)生檢查對(duì)象的MR圖像。為了獲得對(duì)檢查對(duì)象中的切片或體積的空間選擇，以及對(duì)從感興趣的切片或體積放射的所接收NMR信號(hào)的空間編碼，將梯度磁場(chǎng)疊加在Btl場(chǎng)上,該梯度磁場(chǎng)具有與該Btl場(chǎng)相同的方向,但是在正交的X方向、y方向和z方向上具有梯度。由于拉莫爾頻率取決于施加到核子上的磁場(chǎng)的強(qiáng)度這一事實(shí)，所以核子的拉莫爾頻率沿著整個(gè)疊加的Btl場(chǎng)的梯度并且隨著整個(gè)疊加的Btl場(chǎng)的梯度的下降而下降(并且反之亦然)，從而通過(guò)適當(dāng)調(diào)諧所發(fā)射的RF激勵(lì)脈沖的頻率(并且通過(guò)相應(yīng)地調(diào)諧MR/RF接收天線的諧振頻率)，并且通過(guò)相應(yīng)地控制梯度場(chǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)沿著X方向、y方向和z方向的每個(gè)梯度的特定位置處的片段內(nèi)的核子的選擇，并且由此總體實(shí)現(xiàn)對(duì)在對(duì)象的特定體素內(nèi)的核子的選擇。已知的是，上述的RF發(fā)射天線和/或接收天線是以所謂的MR體線圈(也稱為全身線圈)和所謂的MR表面線圈的形式，MR體線圈被固定地安裝在用于使整個(gè)檢查對(duì)象成像的MRI系統(tǒng)的檢查空間內(nèi)，MR表面線圈被直接布置在待檢查的局部區(qū)域或部位上，并且例如以柔性的墊或套管或籠狀物(頭部線圈或鳥籠線圈)的形式構(gòu)成MR表面線圈。按照檢查空間的形狀，可以區(qū)分出兩種類型的MRI系統(tǒng)或MR掃描器。第一種是所謂的開放式MRI系統(tǒng)(垂直系統(tǒng))，其包含位于垂直的C形臂裝置的端部之間的檢查區(qū)域。第二種是MRI系統(tǒng)，也稱為軸向MRI系統(tǒng)，其包含水平延伸的管狀或柱形的檢查空間。在高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)系統(tǒng)中，聚焦超聲束被特別用于通過(guò)加熱來(lái)破壞(致病的)目標(biāo)組織，其中MRI系統(tǒng)被優(yōu)選用于通過(guò)MRI測(cè)溫來(lái)控制和監(jiān)測(cè)加熱過(guò)程。這樣的混合式MRI/HIFU系統(tǒng)也被稱為MR引導(dǎo)式聚焦超聲系統(tǒng)(MRgFUS)。US7463030公開了一種在這樣的混合式MRI/HIFU系統(tǒng)中使用的兼容HIFU的MR接收線圈。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)暴露出，上述混合式MRI/HIFU系統(tǒng)的普遍問(wèn)題尤其在于，MRI系統(tǒng)的RF發(fā)射和/或接收天線干擾或以任何其他方式不利地影響這兩個(gè)系統(tǒng)的相關(guān)其他HIFU，尤其是在兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)工作的情況下。在本發(fā)明的混合式MRI/HIFU系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了保持組織中的超聲束的路徑盡可能短，以便避免對(duì)目標(biāo)組織周圍的組織的不需要的加熱，以及避免沿著超聲束路徑的超聲衰減和干擾。為了監(jiān)測(cè)目標(biāo)組織的加熱和沿著超聲束路徑的組織的加熱，尤其在超聲換能器的近場(chǎng)中，期望高質(zhì)量的MRI測(cè)溫。這個(gè)質(zhì)量取決于MR圖像的信噪比(SNR)，這是因?yàn)镾NR 越高，越好的空間和時(shí)間分辨率可以被用于MRI測(cè)溫中，得到了對(duì)熱劑量的更精確估計(jì)。SNR取決于用于檢測(cè)NMR弛豫信號(hào)的MR接收天線。當(dāng)盡可能靠近被成像的組織來(lái)放置MR接收天線時(shí)，SNR能夠被最優(yōu)化。因此，MR接收天線的最優(yōu)位置是在超聲束的路徑內(nèi)，然而，超聲由此被干擾、或被衰減、或被反射、或以另一種方式被不利地影響。本發(fā)明的總體目的是尋找對(duì)這些問(wèn)題的解決方案。特別地，本發(fā)明的目的是提供一種用于混合式MRI/HIFU系統(tǒng)中的RF發(fā)射和/或接收天線，該RF發(fā)射和/或接收天線不影響或者僅最小化地影響這兩個(gè)系統(tǒng)的相關(guān)其它部分。本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種用于混合式MRI/HIFU系統(tǒng)中的RF發(fā)射和/或接收天線，該RF發(fā)射和/或接收天線允許產(chǎn)生具有高信噪比的MR圖像，而不會(huì)不利地干擾超聲場(chǎng)或超聲束。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的RF發(fā)射和/或接收天線來(lái)實(shí)現(xiàn)這些目的。從屬權(quán)利要求公開了本發(fā)明的有益實(shí)施例。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的特征容許以任意組合方式組合，而不脫離所附權(quán)利要求限定的發(fā)明范圍。應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明的RF發(fā)射和/或接收天線能夠被應(yīng)用到常規(guī)磁共振檢查系統(tǒng)中。這使得磁共振檢查系統(tǒng)易于被升級(jí)為混合式MRI系統(tǒng)，而不需要替換RF發(fā)射和/或接收天線。根據(jù)參考附圖給出的本發(fā)明的優(yōu)選和示例性實(shí)施例的下列描述，本發(fā)明的另外的細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


圖I示出了混合式MRI系統(tǒng)的圖解式側(cè)視圖；圖2示出了已知RF發(fā)射和/或接收天線的一部分的側(cè)視剖面圖；圖3示出了已知混合式MR/HIFU系統(tǒng)的主要部件的橫截面圖；圖4示出了根據(jù)圖3的混合式MR/HIFU系統(tǒng)的部件上的俯視圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的混合式MR/HIFU系統(tǒng)的主要部件的橫截面圖；圖6示出了根據(jù)圖5的混合式MR/HIFU系統(tǒng)的部件上的俯視圖；圖7示出了穿過(guò)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄透射性線圈元件結(jié)構(gòu)的一部分的橫截面；以及圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的線圈元件結(jié)構(gòu)的示意性橫截面圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出了包括根據(jù)本發(fā)明的RF發(fā)射和/或接收天線的磁共振成像(MRI)系統(tǒng)或磁共振(MR)掃描器的主要部件。這樣的混合式系統(tǒng)的HIFU部件未在圖I中顯示，但是會(huì)在下文中參照用于相關(guān)的混合式MR/HIFU系統(tǒng)的RF發(fā)射和/或接收天線的示例進(jìn)行介紹。在圖I中，示出了垂直(開放式)系統(tǒng)，其具有在C形臂結(jié)構(gòu)的上端和下端之間的檢查區(qū) 域10。在檢查區(qū)域10的上面和下面設(shè)置有各自的主磁系統(tǒng)20、30，以用于產(chǎn)生基本上相同的主磁場(chǎng)(Btl場(chǎng))，以便對(duì)準(zhǔn)待檢查對(duì)象中的核自旋。主磁場(chǎng)基本上在與患者P的縱軸垂直的方向上(即在X方向)延伸穿過(guò)患者P。通常，平面的或至少近似平面的RF發(fā)射天線裝置40 (尤其以RF表面波諧振器的形式)用于產(chǎn)生在MR頻率處的RF發(fā)射激勵(lì)脈沖(B1場(chǎng))，所述RF發(fā)射天線裝置40位于至少一個(gè)磁系統(tǒng)20、30的前面。平面的或至少近似平面的RF接收天線裝置50用于接收隨后的來(lái)自相關(guān)核子的NMR弛豫信號(hào)。該RF天線裝置也可以由被布置在至少一個(gè)磁系統(tǒng)20、30前面的RF表面諧振器形成。如果至少一個(gè)公共RF/MR天線裝置(尤其是RF表面諧振器)被適當(dāng)?shù)卦诎l(fā)射和接收之間切換，則該至少一個(gè)公共RF/MR天線裝置也可以被同時(shí)用于RF脈動(dòng)的發(fā)射和MR信號(hào)的接收，或者該兩個(gè)RF天線裝置40、50均可以用于共同地交替地發(fā)射RF脈沖和接收MR信號(hào)。如下文所介紹的，可以將這些RF發(fā)射和/或接收天線40、50設(shè)置成根據(jù)本發(fā)明的RF發(fā)射和/或接收天線裝置的形式。另外，為了對(duì)從核子放射的所接收的MR弛豫信號(hào)進(jìn)行空間選擇和空間編碼，還設(shè)置有多個(gè)梯度磁場(chǎng)線圈70、80，通過(guò)該多個(gè)梯度磁場(chǎng)線圈70、80，如上所述地產(chǎn)生正交的X方向、y方向、z方向的三個(gè)梯度磁場(chǎng)。最后，設(shè)置電氣配件設(shè)備或輔助儀器用于給定的檢查。例如，這樣的設(shè)備是以MR表面線圈60的形式的RF接收天線，該RF接收天線用作永久性內(nèi)建平面RF接收天線50(即，體線圈)的附加件或供替代件，并且該RF接收天線被直接布置在患者P或待檢查區(qū)域上。這樣的RF/MR表面線圈60優(yōu)選構(gòu)成為柔性墊或套管或籠狀物，并且可以包括或者被設(shè)置為根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)射RF激勵(lì)脈沖和/或接收NMR弛豫信號(hào)的RF發(fā)射和/或接收天線的形式。上文和下文的原理和想法還適用于軸向或水平的MRI系統(tǒng)的情況，其中患者或另一檢查對(duì)象在軸向方向上被引導(dǎo)穿過(guò)柱形或管狀的檢查空間10。以已知方式使磁體和RF發(fā)射和/或接收天線裝置的形狀和尺寸適應(yīng)于柱形或管狀的檢查空間的形狀。可以將RF天線設(shè)置成一層或多層的層壓體(laminate)或PCB (印刷電路板)的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形式，或者RF天線包括一層或多層的層壓體(laminate)或PCB (印刷電路板)的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該一層或多層的層壓體(laminate)或PCB (印刷電路板)的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)電隔離的載體或基板。以在該至少一個(gè)基板的一側(cè)或兩側(cè)上的薄銅帶或銅結(jié)構(gòu)的形式，該至少一個(gè)電隔離的載體或基板設(shè)置有導(dǎo)電元件?？梢杂晌挥诨宓膬蓚?cè)、相互重疊并且被基板分離的銅帶來(lái)實(shí)現(xiàn)電容器。在圖2中以側(cè)視圖示意性示出這樣的雙層PCB結(jié)構(gòu)。它包括基板I和基板I兩側(cè)的銅帶或銅結(jié)構(gòu)2。通過(guò)根據(jù)圖2的重疊布置，實(shí)現(xiàn)了電容器。在下文中，將參照?qǐng)D3到圖8參考用于混合式MR/HIFU系統(tǒng)的RF發(fā)射和/或接收天線的第二實(shí)施例，進(jìn)一步詳細(xì)介紹本發(fā)明。如上所述，RF發(fā)射和/或接收天線或其至少一部分的最優(yōu)位置是在超聲場(chǎng)或超聲束的路徑中。然而，這樣的定位導(dǎo)致對(duì)超聲場(chǎng)和超聲束的干擾和衰減。通常，以具有導(dǎo)體的線圈或線圈結(jié)構(gòu)的形式設(shè)置這樣的RF發(fā)射和/或接收天線，該導(dǎo)體一般由銅制成，銅被例如塑料外殼包覆其中。當(dāng)這樣的線圈結(jié)構(gòu)沿著超聲路徑放置時(shí)，其阻擋了超聲的顯著部分，因此影響了超聲聚焦質(zhì)量和對(duì)目標(biāo)組織的加熱。另外，由線圈結(jié)構(gòu)吸收的超聲功率可能損壞該線圈。目前通過(guò)將天線放置在超聲路徑之外并且接受所 導(dǎo)致的缺點(diǎn)來(lái)解決這些問(wèn)題。圖3示出了用于治療子宮肌瘤的這樣的已知的混合式MR/HIFU系統(tǒng)的主要部件的沿著圖4的線A-A的橫截面圖。圖4示出了沿著圖3的線B-B在根據(jù)圖3的系統(tǒng)上的俯視圖?；旌鲜組R/HIFU系統(tǒng)包括箱10，在箱10中布置有超聲換能器11并且箱10填充有耦合介質(zhì)，該耦合介質(zhì)通常為具有合適的聲學(xué)屬性的水或油。箱10包括窗12，窗12對(duì)于由超聲換能器11發(fā)射的超聲場(chǎng)或超聲束來(lái)說(shuō)是透射性的，而且待檢查對(duì)象，通常是患者P，被定位在窗12上。以RF天線的一個(gè)第一線圈元件13的形式的第一線圈結(jié)構(gòu)被定位在超聲窗12周圍，并且以RF天線的至少兩個(gè)線圈元件14a、14b的形式的第二線圈結(jié)構(gòu)被定位在患者P的另一邊，例如以骨盆線圈元件的形式。另外，圖3示意性指示了患者P中的目標(biāo)組織TT，該目標(biāo)組織TT例如是子宮肌瘤。在圖4的俯視圖中，示出了箱10的超聲窗12和RF天線的第一線圈元件13。在這樣的混合式MR/HIFU系統(tǒng)中，聚焦的超聲束發(fā)射自超聲換能器11，并且穿過(guò)箱體10中的耦合介質(zhì)，穿過(guò)超聲窗口 12到達(dá)目標(biāo)組織TT。超聲束不會(huì)被第一線圈元件13干擾，這是因?yàn)樗鼑@超聲窗口 12并且具有比超聲窗口 12的直徑更大的直徑。然而，由于它的大直徑，尤其關(guān)于與目標(biāo)組織TT的短距離，憑借第一線圈元件13產(chǎn)生的目標(biāo)組織TT的MR圖像的質(zhì)量是比較差的。盡管RF天線的第二線圈結(jié)構(gòu)14a、14b進(jìn)一步遠(yuǎn)離目標(biāo)組織TT，尤其是遠(yuǎn)離超聲換能器11的近場(chǎng)，但是這不能補(bǔ)償?shù)谝痪€圈元件13被減小的性能。為了解決這一問(wèn)題，提供一種根據(jù)本發(fā)明的RF發(fā)射和/或接收天線，其可以有效地非常接近于目標(biāo)組織TT放置，不干擾或者僅最小化地干擾超聲束，從而MR圖像和MRI測(cè)溫的質(zhì)量可以被優(yōu)化以用于治療。根據(jù)本發(fā)明的RF發(fā)射和/或接收天線通常包括若干線圈或線圈元件或線圈結(jié)構(gòu)或其部分，它們被制成為僅最小化地干擾超聲場(chǎng)或超聲束。這樣的最小化干擾意味著RF發(fā)射和/或接收天線不顯著地改變超聲聚焦屬性，或者不會(huì)在不需要的位置產(chǎn)生新的顯著的超聲焦點(diǎn)(例如側(cè)焦點(diǎn))，或者不會(huì)將超聲能量的顯著部分反射回來(lái)，例如反射到超聲換能器U，或者不會(huì)吸收超聲能量的顯著部分，該超聲能量的顯著部分將在RF發(fā)射和/或接收天線位置或其附近建立局部熱點(diǎn)(hot-spot)。為了獲得這樣的期望的最小化干擾，如下創(chuàng)建根據(jù)本發(fā)明的RF發(fā)射和/或接收天線 1)RF發(fā)射和/或接收天線包括導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或由導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制成，該導(dǎo)體結(jié)構(gòu)尤其是以對(duì)于超聲場(chǎng)或超聲束來(lái)說(shuō)是透射性的上述線圈或線圈元件或線圈結(jié)構(gòu)的形式，其中透射性意味著超聲能量的主要部分被傳送穿過(guò)該導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。通過(guò)下列特征中的一個(gè)或其組合將這樣的透射實(shí)現(xiàn)到期望的程度a)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的材料被選擇為具有與箱10中的超聲稱合介質(zhì)的聲學(xué)阻抗非常不同的聲學(xué)阻抗，該超聲耦合介質(zhì)典型地是水或油，將該導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的材料制成薄的。這意味著該結(jié)構(gòu)的有效聲學(xué)厚度小于約X/10 ( A是該材料的聲學(xué)波長(zhǎng))；b)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)被選擇為具有與箱10中的超聲耦合介質(zhì)的聲學(xué)阻抗非常不同的聲學(xué)阻抗，該超聲耦合介質(zhì)典型地是水或油，選擇該導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的厚度以最小化介質(zhì)邊界處的反 射。這也被稱為“聲學(xué)匹配”；c)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的材料被選擇為具有足夠低的聲學(xué)損耗，從而避免對(duì)超聲能量的顯著吸收。2) RF發(fā)射和/或接收天線包括導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或由該導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制成，該導(dǎo)體結(jié)構(gòu)尤其是以對(duì)超聲是反射性的并且最小化地干擾超聲場(chǎng)或超聲束的上述線圈或線圈元件或線圈結(jié)構(gòu)的形式，其中反射性意味著導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和超聲耦合介質(zhì)的聲學(xué)阻抗之間存在明顯的不匹配，該超聲耦合介質(zhì)典型地是水。通過(guò)下列特征中的一個(gè)或其組合將這樣的反射性和最小化干擾實(shí)現(xiàn)到期望的程度a)將導(dǎo)體結(jié)構(gòu)當(dāng)被從超聲換能器11上的超聲焦點(diǎn)投射時(shí)所覆蓋的區(qū)域最小化；b)選擇導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的位置以最小化對(duì)超聲場(chǎng)或超聲束的影響；c)對(duì)(反射性)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形狀進(jìn)行選擇以均勻地傳播被反射的超聲場(chǎng)或超聲束，以便避免從被反射的超聲場(chǎng)或超聲束建立不需要的附加焦點(diǎn)。通過(guò)以包括根據(jù)上述的I)或2)的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形式，尤其是以線圈或線圈結(jié)構(gòu)的形式來(lái)設(shè)置RF發(fā)射和/或接收天線，使得其最小化地干擾超聲場(chǎng)或超聲束，能夠創(chuàng)建更優(yōu)化的線圈結(jié)構(gòu)來(lái)用于MRI測(cè)溫。根據(jù)本發(fā)明的RF發(fā)射和/或接收天線的示例性實(shí)施例包括以包括第一線圈元件13a和第二線圈元件13b的形式的第一線圈結(jié)構(gòu)13，并且將參照?qǐng)D5和圖6更詳細(xì)地介紹該示例性實(shí)施例。圖5示出了包括這樣的RF發(fā)射和/或接收天線的混合式MR/HIFU系統(tǒng)的相關(guān)部件的沿著圖6中的線A-A的橫截面圖。圖6示出了沿著圖5中的線B-B的根據(jù)圖5的MR/HIFU系統(tǒng)上的俯視圖。在圖5中，僅僅由于清楚的原因，已經(jīng)省略對(duì)檢查對(duì)象P的表示。關(guān)于該檢查對(duì)象P的位置，參考圖3和相關(guān)的描述。在圖5和圖6中利用相同或者相應(yīng)的附圖標(biāo)記來(lái)指示與圖3和圖4相同或相應(yīng)的部件。在圖5中再次示出了具有超聲窗12并且包括耦合介質(zhì)的箱10以及超聲換能器11，該耦合介質(zhì)典型地是水。另外，圖5和圖6示出了第一線圈結(jié)構(gòu)13和第二線圈結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明，該第一線圈結(jié)構(gòu)13由第一線圈元件13a和第二線圈元件13b形成或包括第一線圈元件13a和第二線圈元件13b，并且第二線圈結(jié)構(gòu)包括如圖3所示的至少兩個(gè)線圈元件14a、14b。
如圖6的俯視圖所不,第一線圈兀件13a和第二線圈兀件13b的一部分橫跨箱10的超聲窗12。相比于圖4所示的第一線圈結(jié)構(gòu)13，根據(jù)本發(fā)明的第一線圈結(jié)構(gòu)的第一線圈元件13a和第二線圈元件13b每個(gè)都覆蓋已知的第一線圈結(jié)構(gòu)13的面積的大約一半。優(yōu)選地并排布置線圈元件13a、13b，使得它們彼此重疊，其中至少重疊的區(qū)域橫跨超聲窗12，并且除此之外，兩個(gè)線圈元件13a、13b —起圍繞超聲窗12。通常，對(duì)線圈元件13a、13b以及可能的另外的線圈元件的布置和選擇進(jìn)行選擇，使得相比于圖3和圖4所示的第一線圈元件13，改進(jìn)通過(guò)這些線圈元件13a、13b等產(chǎn)生的目標(biāo)組織TT的MR圖像的質(zhì)量，并且該MR圖像的質(zhì)量足以用于監(jiān)視和控制HIFU加熱過(guò)程。特別地，如上文I)和2)中的介紹的那樣，制作線圈元件13a、13b中橫跨超聲窗12的那些部分，使得它們僅最小地干擾超聲場(chǎng)或超聲束。可使用常規(guī)線圈技術(shù)或利用與橫跨超聲窗12的那些部分相同的方式來(lái)制作線圈元件13a、13b中位于超聲窗12之外或圍繞超聲窗12的其它部分。上述RF發(fā)射和/或接收天線不限于任何特定線圈幾何形狀、線圈元件的數(shù)量和/ 或僅僅一部分線圈元件被暴露到超聲中。可以利用如上文I)和2)中介紹的本發(fā)明原理來(lái)創(chuàng)造多種線圈設(shè)計(jì)。在下文中，將參考圖6和圖7介紹導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一些典型實(shí)施例，該導(dǎo)體結(jié)構(gòu)當(dāng)被用于根據(jù)本發(fā)明的RF發(fā)射和/或接收天線中時(shí)，如上文I)和2)中介紹的那樣僅產(chǎn)生對(duì)超聲場(chǎng)或超聲束的最小化干擾。圖7以截面示出了對(duì)于超聲場(chǎng)或超聲束來(lái)說(shuō)是透射性的薄導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。它包括第一塑料薄片21和第二塑料薄片22之間的薄銅帶20。除了塑料，當(dāng)然還能夠使用其它合適的材料?？梢允褂每色@得的柔性印刷電路板材料和制造技術(shù)來(lái)創(chuàng)造這樣的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。在這些材料中，小于50 y m的銅厚度和小于100 u m的塑料厚度是容易獲得的，并且滿足材料在1-2MHZ的典型超聲頻率下為“薄”的并且因此對(duì)于該頻率的超聲場(chǎng)或超聲束是透射性的需要。本發(fā)明不限于三層結(jié)構(gòu)20、21、22或柔性印刷電路板材料或?qū)w20兩側(cè)的相同材料或上述的厚度，所有只要符合所述“薄”和低超聲損耗條件。根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例包括兩個(gè)銅層20，在它們之間具有薄介電材料，從而提供超聲可透射的電容器。這樣的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以被用于根據(jù)本發(fā)明的RF發(fā)射和/或接收天線中，來(lái)用于將該天線調(diào)諧到MR諧振頻率。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，可以使用如圖7所示的類似結(jié)構(gòu)來(lái)通過(guò)上述的聲學(xué)匹配將導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制作成對(duì)于超聲是透射性的。在導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的該實(shí)施例中，對(duì)匹配層(例如塑料層21和22)的材料和厚度進(jìn)行選擇，以將來(lái)自周圍的耦合介質(zhì)23的超聲匹配到銅導(dǎo)體20。例如，這可以通過(guò)利用用于適當(dāng)選擇材料的四分之一波長(zhǎng)變換公式來(lái)完成^plastic _ ^^copper^water這里，Zplastic, Zcopper和Zwate分別是匹配的塑料層21、22的聲學(xué)阻抗、銅導(dǎo)體20的聲學(xué)阻抗和超聲耦合介質(zhì)23的聲學(xué)阻抗。本發(fā)明不限于這樣的三層結(jié)構(gòu)20、21、22或者上述的四分之一波長(zhǎng)匹配。根據(jù)圖8所示的本發(fā)明另一實(shí)施例，將反射性的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制作得很小，以便避免阻擋由超聲源或超聲換能器11發(fā)射的超聲場(chǎng)UF或超聲束的顯著部分。
更詳細(xì)地,在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)體結(jié)構(gòu)使用圓形或橢圓形的導(dǎo)體棒31,以便利用最小的導(dǎo)體直徑優(yōu)化足夠的射頻電導(dǎo)，因此最小化表面換能器30當(dāng)被從焦點(diǎn)投射時(shí)的陰影區(qū)域SAl。圓形橫截面的另外優(yōu)點(diǎn)是將被反射的超聲傳播到大視野。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，導(dǎo)體結(jié)構(gòu)利用具有基本矩形橫截面的導(dǎo)體帶32，該導(dǎo)體帶32在超聲場(chǎng)中能夠被定向，以用于最小化陰影區(qū)域SA2。本發(fā)明不限于導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上述橫截面。也可選擇其它這樣的截面以獲得最小化的陰影區(qū)域。綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的RF發(fā)射和/或接收天線的第二實(shí)施例能夠尤其被應(yīng)用于MRI引導(dǎo)的HIFU治療設(shè)備中，以使能對(duì)被加熱目標(biāo)的更精確的MRI測(cè)溫以及對(duì)不需要的加熱(例如在超聲近場(chǎng)中)的安全監(jiān)視。更精確在此表示更小的溫度不確定性以及更好的空間分辨率和時(shí)間分辨率，這改進(jìn)了熱劑量估計(jì)的精度。 根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的RF發(fā)射和/或接收天線的另外優(yōu)點(diǎn)是，它能夠被用于改進(jìn)HIFU治療計(jì)劃圖像的圖像質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的RF發(fā)射和/或接收天線的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它能夠被用于創(chuàng)建具有最優(yōu)的空間靈敏度的多通道線圈，以使能在HIFU計(jì)劃和處置期間的并行成像。并行成像能夠被用于減少HIFU處置計(jì)劃所需的時(shí)間。在MRI測(cè)溫中，并行成像能夠被用于增加時(shí)間分辨率并且還能夠被用于最小化MRI測(cè)溫的成像序列偽影，例如通過(guò)快速成像技術(shù)的更短回波鏈，快速成像技術(shù)例如是回波平面成像。盡管已經(jīng)在附圖和之前的描述中詳細(xì)說(shuō)明和介紹了本發(fā)明，但是這樣的說(shuō)明和介紹應(yīng)當(dāng)被視為是說(shuō)明性或示例性的，而非限制性的，并且本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例。為了獲得上文介紹的結(jié)果，對(duì)上文描述的本發(fā)明的實(shí)施例(例如關(guān)于形成RF發(fā)射和/或接收天線的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)本身，導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形狀、數(shù)量、布置和材料，彼此相關(guān)的線圈結(jié)構(gòu)和線圈元件)進(jìn)行變型是可能的，不脫離如由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的基本原理。通過(guò)研究附圖、說(shuō)明書和所附權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所要求保護(hù)的發(fā)明時(shí)能夠理解和實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開實(shí)施例的變型。在權(quán)利要求中，詞語(yǔ)“包括”不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一個(gè)”或“一種”不排除多個(gè)或多種。單個(gè)處理器或其它單元可以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中列舉的多個(gè)項(xiàng)目的功能。相互不同的從屬權(quán)利要求中列舉某些措施的事實(shí)并不表示不能使用這些措施的結(jié)合來(lái)獲得優(yōu)點(diǎn)。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)該被解釋為限制范圍。
權(quán)利要求
1.一種RF發(fā)射和/或接收天線，尤其用于包括高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)系統(tǒng)的混合式磁共振成像(MRI)系統(tǒng)中，其中，所述RF發(fā)射和/或接收天線包括導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，通過(guò)將所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)設(shè)置為對(duì)所述HIFU系統(tǒng)產(chǎn)生的超聲場(chǎng)或超聲束來(lái)說(shuō)是透射性或反射性的，所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)僅最小化地干擾所述超聲場(chǎng)或超聲束。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的RF發(fā)射和/或接收天線，其中，通過(guò)下列特征中的一個(gè)或下列特征的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述超聲場(chǎng)或超聲束的透射性 -所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的材料具有小于約X/10的有效聲學(xué)厚度； -選擇所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的厚度以通過(guò)聲學(xué)匹配充分地最小化在超聲耦合介質(zhì)處的反射， -選擇所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的材料以具有充分低的聲學(xué)損耗，以便避免對(duì)超聲能量的顯著吸收。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的RF發(fā)射和/或接收天線，其中，所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)由多層層壓體或PCB結(jié)構(gòu)形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的RF發(fā)射和/或接收天線，其中，所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括位于第一塑料片和第二塑料片之間的薄銅帶，所述薄銅帶具有小于50 的銅厚度，所述第一塑料片和所述第二塑料片具有小于100 u m的塑料厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的RF發(fā)射和/或接收天線，其中，通過(guò)下列特征中的一個(gè)或下列特征的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述超聲場(chǎng)或超聲束的反射性和最小化干擾 -當(dāng)所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)被從超聲換能器(11)上的超聲焦點(diǎn)投射時(shí)，使所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)覆蓋的區(qū)域充分地最小化； -選擇所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的位置以充分地最小化對(duì)所述超聲場(chǎng)或超聲束的影響； -選擇所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形狀以均勻地傳播被反射的超聲場(chǎng)或超聲束，以便避免從所述被反射的超聲場(chǎng)或超聲束建立不需要的附加焦點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的RF發(fā)射和/或接收天線，包括至少部分地跨越所述HIFU系統(tǒng)的超聲窗(12)延伸的第一線圈結(jié)構(gòu)(13a、13b)，并且其中，至少跨越所述超聲窗(12)的那些部分由根據(jù)權(quán)利要求7所述的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)提供。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求7所述的RF發(fā)射和/或接收天線，其被設(shè)置成用在垂直MRI系統(tǒng)或軸向MRI系統(tǒng)中的全身線圈的形式。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的RF發(fā)射和/或接收天線，其被設(shè)置成表面線圈或鳥籠線圈或乳房線圈的形式。
9.一種混合式MRI系統(tǒng)，包括MRI系統(tǒng)、HIFU系統(tǒng)以及根據(jù)權(quán)利要求I所述的RF發(fā)射和/或接收天線。
全文摘要
本申請(qǐng)公開了一種RF/MR發(fā)射和/或接收天線，用于混合式磁共振成像(MRI)系統(tǒng)(或MR掃描器)，混合式磁共振成像(MRI)系統(tǒng)包括MRI系統(tǒng)和例如以高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)系統(tǒng)的形式的另一個(gè)成像系統(tǒng)。關(guān)于其導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，對(duì)RF發(fā)射和/或接收天線(40、50)進(jìn)行設(shè)置，使得它不會(huì)干擾或以任何其它方式不利地影響這兩個(gè)系統(tǒng)的其他相關(guān)部分(即，HIFU)，尤其是在兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)工作的情況和RF天線位于很接近待成像對(duì)象的位置的情況下。
文檔編號(hào)G01R33/34GK102782517SQ201180012696
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月7日
發(fā)明者A·J·哈爾科拉, I·A·J·科斯凱拉, J·M·諾西艾寧, M·O·林德斯特倫, M·O·科勒, M·P·于利霍塔拉 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司