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1、(10)申请公布号 CN 104204836 A (43)申请公布日 2014.12.10 CN 104204836 A (21)申请号 201380011527.8 (22)申请日 2013.02.22 61/601772 2012.02.22 US G01R 33/36(2006.01) (71)申请人 纽约市哥伦比亚大学理事会 地址 美国纽约 (72)发明人 段允索 布拉德利S彼得森 刘凤 阿勒耶尔康格鲁 (74)专利代理机构 上海波拓知识产权代理有限 公司 31264 代理人 杨波 (54) 发明名称 使用一个或多个非标准匹配的线圈组件对射 频线圈去耦合的系统、 装置和方法 (57) 。
2、摘要 根据本公开的某些示范性实施例， 提供了装 置、 磁共振成像系统和方法。例如， 可使用多个射 频 (RF) 线圈元件， 所述多个射频线圈元件可包括 至少一个与至少一个前置放大器连接并进行非标 准阻抗匹配的线圈元件。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.08.28 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2013/027325 2013.02.22 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/126704 EN 2013.08.29 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 13 页 附图 8 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (1。
3、2)发明专利申请 权利要求书1页 说明书13页 附图8页 (10)申请公布号 CN 104204836 A CN 104204836 A 1/1 页 2 1. 一种装置， 包括 ： 多个射频 (RF) 线圈元件， 所述多个射频线圈元件包括至少一个与至少一个前置放大 器连接并进行非标准阻抗匹配的线圈元件。 2. 根据权利要求 1 所述的装置， 其中， 在所述至少一个线圈元件与至少一个前置放大 器之间避免使用标准阻抗匹配， 包括约 50 欧姆阻抗匹配。 3. 根据权利要求 1 所述的装置， 其中， 所述装置在配置上提供了至少约 30dB 的绝缘。 4. 根据权利要求 1 所述的装置， 其中， 所述。
4、至少一个线圈元件包括一个与高阻抗匹配 的线圈元件。 5.根据权利要求1所述的装置， 其中， 所述至少一个线圈元件包括一个与约400欧姆阻 抗匹配的线圈元件。 6. 根据权利要求 3 所述的装置， 其中， 所述多个 RF 线圈元件的至少一个线圈元件为非 交叠设置。 7. 根据权利要求 1 所述的装置， 其中， 所述多个线圈元件的至少一个线圈元件为交叠 设置。 8. 根据权利要求 1 所述的装置， 其中， 所述至少一个前置放大器包括一个与低阻抗匹 配的前置放大器。 9. 一种磁共振成像系统， 包括 ： 多个射频 (RF) 线圈元件， 所述多个射频线圈元件包括至少一个与至少一个前置放大 器连接并进行。
5、非标准阻抗匹配的线圈元件。 10. 根据权利要求 9 所述的系统， 其中， 在所述至少一个线圈元件与至少一个前置放大 器之间避免使用标准阻抗匹配， 包括约 50 欧姆阻抗匹配。 11. 根据权利要求 9 所述的系统， 其中， 所述装置在配置上提供了至少约 30dB 的绝缘。 12. 根据权利要求 9 所述的系统， 其中， 所述至少一个线圈元件包括一个与高阻抗匹配 的线圈元件。 13. 根据权利要求 9 所述的系统， 其中， 所述至少一个线圈元件包括一个与约 400 欧姆 阻抗匹配的线圈元件。 14. 根据权利要求 11 所述的系统， 其中， 所述多个线圈元件的至少一个线圈元件为非 交叠设置。 。
6、15. 根据权利要求 9 所述的系统， 其中， 所述多个线圈元件的至少一个线圈元件为交叠 设置。 16. 根据权利要求 9 所述的系统， 其中， 所述至少一个前置放大器包括一个与低阻抗匹 配的前置放大器。 17. 一种方法， 包括 ： 提供一个射频 (RF) 线圈元件阵列， 所述射频元件线圈阵列包括至少一个与至少一个 前置放大器连接并进行非标准阻抗匹配的线圈元件。 权 利 要 求 书 CN 104204836 A 2 1/13 页 3 使用一个或多个非标准匹配的线圈组件对射频线圈去耦合 的系统、 装置和方法 0001 与相关申请的交叉引用 0002 本申请涉及并要求 2012 年 2 月 22。
7、 日提交的美国临时专利申请 No.61601772 的优 先权， 该临时申请的全部内容以引用的方式并入本文。 技术领域 0003 本发明涉及一种医学成像， 更具体地， 涉及一种对一个或多个射频 (Radio Frequency， RF) 磁共振成像 (Magnetic Resonance Imaging， MRI) 线圈去耦合的示范性系 统、 装置和方法。 背景技术 0004 射频阵列线圈 ( 参见， 例如参考文献 1) 具有在并行磁共振成像中大的覆盖范 围 (FOI) 内加速图像采集同时提高信噪比 (SNR) 的优势。例如， 通过从部分数据交换中每 个线圈元件的灵敏度分布曲线提取空间信息来实。
8、现这一点， 而传统的 MRI 是通过相位编码 来实现的(参见， 例如参考文献2-7)。 高SNR下快速成像这一优势对具有大量元件的阵 列线圈提出了更高的要求， 这是因为加速比和 SNR 都与线圈元件的数量成比例。 0005 尽管已经对具有多达 128 个元件的阵列线圈进行了论述 ( 参见， 例如参考文献 8-21)， 由于消除线圈元件间互感的复杂性 ( 参见， 例如参考文献 22)， 阵列线圈的设计 仍是一个挑战。 当阵列线圈产生感应耦合时， 单个线圈元件的灵敏度曲线不再清晰， 不足以 提供精确的空间编码， 导致在并行重建过程中几何因子不良。 此外， 对线圈元件同时调谐和 匹配是不切实际的， 。
9、因此降低了图像的 SNR。 0006 已经提出了将互感降到最低的几个步骤， 包括， 例如交叠相邻线圈元件 ( 参见， 例 如参考文献 1、 23 和 24)， 用电容 / 电感网络将线圈元件相互连接 ( 参见， 例如参考文献 25-29)， 使用低阻抗前置放大器 ( 参见， 例如参考文献 1、 30 和 31)， 屏蔽线圈元件 ( 参 见， 例如参考文献 32-34)， 后期数字处理 ( 参见， 例如参考文献 35)， 以及综合方法 ( 参 见， 例如参考文献36)。 但每一步骤都有 其不足之处， 其中包括， 例如去耦时的低效率， 或 执行起来异常复杂(参见， 例如参考文献37和38)。 这些。
10、步骤都采用一种方法， 即使用低 阻抗前置放大器， 所述前置放大器通过减小流入每个元件的电流使互感降至最低， 以此减 小交叉磁通量。这种方法是将各线圈元件与高阻抗电路串联得以实现， 所述高阻抗电路由 匹配电感器、 匹配电容器和一个低阻抗前置放大器组成。 0007 尽管这种使用低阻抗前置放大器的方法已应用于具有 8 个、 16 个、 32 个、 96 个和 128 个元件的阵列线圈中 ( 参见， 例如参考文献 9、 10、 13 和 15-20)， 它仍然有不足之处。 例如， 在单独使用时， 这些方法不能使线圈之间具备足够的绝缘性， 因此它最好与交叠技术 结合使用， 这样相邻的线圈元件可审慎交叠以。
11、实现相邻元件间足够绝缘， 否则当元件相互 靠近时共振图案会发生断裂。 交叠时需要达到的精确度会抑制快速成像期间几何因子的提 高， 这是因为线圈元件阵列的设置是固定不变的。而且， 它会使线圈结构复杂化， 这是因为 说 明 书 CN 104204836 A 3 2/13 页 4 互感对于交叠面积的变化非常敏感。 此外， 实际上， 与前置放大器串联的匹配电感器的必要 电感非常小， 可以忽略不计。 0008 因此， 需要解决并且 / 或者至少部分地克服一些上述不足。 发明内容 0009 为此， 有必要提供可对一个或多个射频磁共振成像线圈去耦合的示范性系统、 装 置、 方法和计算机可读介质， 其可克服至。
12、少一部分前文所述的不足。 0010 根据本公开的某些示范性实施例， 提供了使用非 50 欧姆匹配线圈元件与低阻抗 前置放大器对一个或多个阵列线圈有效去耦合的系统、 装置和方法。根据本公开的某些示 范性实施例， 可获得较高绝缘， 0011 例如高于约 32dB， 同时在线圈元件位置设置上拥有高度自由， 因而使用阵列线圈 获得的图像的信噪比在数值和均匀度上都得到提高。 0012 例如， 根据本公开的某些示范性实施例， 通过使线圈与高阻抗匹配同时使用低阻 抗前置放大器对阵列线圈去耦合。例如， 与 50 欧姆的传统匹配相比， 线圈元件绝缘可获得 超过 21dB 的提升， 同时保持元件的优异灵敏度。这些。
13、在去耦合中的示范性提升还可以例如 使线圈元件的设置更具灵活性， 同时保持高的平均 SNR， 并且使用例如线圈元件间空间可调 的最佳 400 欧姆匹配的阵列线圈提高所得图像的均匀性。这种线圈设置的灵活性可提高线 圈的总体性能， 例如几何因子， 因此 能简化阵列线圈的设计和制作。 0013 本公开的这些目的和其他目的可通过示范性 RF 线圈去耦合系统、 装置和方法来 实现， 所述 RF 线圈可包括多个射频线圈元件， 这些射频线圈元件包括可与至少一个的前置 放大器连接并进行非标准阻抗匹配的线圈元件。 0014 根据某些示范性实施例， 避免在线圈元件与前置放大器之间使用的标准阻抗匹配 可包括约 50 。
14、欧姆阻抗匹配。所述示范性系统、 装置和方法可提供至少约 30dB 的绝缘。例 如， 线圈元件可包括与高阻抗匹配的线圈元件， 还可包括与约 400 欧姆阻抗匹配的线圈元 件。在某些示范性实施例中， 多个 RF 线圈元件中的线圈元件可以交叠设置也可以非交叠设 置。根据某些示范性实施例， 所述前置放大器可包括与低阻抗匹配的前置放大器。 0015 结合所附权利要求书， 通过阅读以下对本公开示范性实施例的详细说明可清楚了 解本公开示范性实施例的这些及其他目的、 特点和优势。 附图说明 0016 结合以下本公开示例性实施例附图， 通过以下详细说明可以清楚了解本公开的更 多目的、 特点和优势。 0017 图。
15、 1 是根据本公开某一示范性实施例使用低阻抗前置放大器对线圈元件去耦合 的示范性集总元件模型示意图 ； 0018 图 2 是根据本公开某一示范性实施例的非 50 欧姆匹配线圈元件的示范性测量模 型示意图 ； 0019 图 3 是根据本公开某一实施例的长方形环状线圈元件的示范性电路示意图 ； 0020 图 4 是根据本公开某一实施例的示范性 8 通道阵列线圈图例 ； 0021 图 5(a) 是根据本公开某一实施例， 与两个线圈元件的阻抗匹配相关的示范性传 说 明 书 CN 104204836 A 4 3/13 页 5 输系数的示范图表 ； 0022 图 5(b) 是根据本公开某一实施例， 与两个。
16、线圈元件间距相关的示范性传输系数 的示范图表 ； 0023 图 6(a) (f) 是根据本公开某一实施例的不同线圈元件的示范性灵敏度分布曲 线和信噪比图表 ； 0024 图 7(a) (h) 是根据本公开某一实施例的与 50 欧姆匹配的阵列线圈元件的示范 性图片和信噪比图表 ； 0025 图 8 是根据本公开某一示范性实施例的示范性前置放大器的示意图。 0026 在所有附图中， 同一标注数字和字母， 除非另有说明， 都代表图示实施例中相同的 特征、 元件、 部件或部分。 而且， 虽然本公开将结合附图和示例实施例进行详细说明， 但并不 局限于示例附图和所述权利要求所述的具体实施例。 具体实施方式。
17、 0027 示范性去耦合模型 0028 根据本公开某些示范性实施例， 提供了通过将线圈元件与高阻抗匹配同时使用低 阻抗前置放大器对一个或多个阵列线圈进行去耦合的系统、 装置和方法。 例如， 以下描述的 具有 N 个元件的阵列线圈集总元件模型 ( 参见， 例如参考文献 22)， 例如 ： 0029 0030 其中， Vi可为线圈元件 i 的电压， Ii可为流经元件 I 的电流， Li可为元件 i 的自感， Mij可为元件 i 与 j 间的互感， 可为工作角频率。 0031 元件 j 至元件 i 的互感电压， jMijIj， 可通过减小 Mij或 Ij来降至最低。通过交 叠线圈元件或者将线圈元件与。
18、感应 / 电容网络互连可减小 Mij。但是， 在用于具有多个元件 的阵列线圈时， 这两种方法都有其固有的缺陷。因此， 在使用低阻抗前置放大器的方法中， 可通过增大线圈元件的电阻来减小 Ij。 0032 例如， 图 1 所示为使用低阻抗前置放大器进行去耦合的线圈元件的集总元件电 路， 其中， L(115) 和 R 分别相当于电感器和电阻， C 可为调谐电容器， Lm(110) 和 Cm(105) 可 分别为匹配电感器和电容器， rp可为前置放大器的输入阻抗， Zm和 Zc可分别为前置放大器 和线圈的阻抗。为了减小线圈中的电流， 最好将线圈元件的电阻， 即 R 和 Rc(Zc的实部 ) 的 总和，。
19、 增加至使线圈电流降到最低的水平。然而， 线圈元件的本征电阻 R 由于其固定的制作 材料和几何构造而很难改变。因此， 最好增加 Rc至， 例如 ： 0033 0034 其中， 例如 ： 说 明 书 CN 104204836 A 5 4/13 页 6 0035 0036 如果可对 Lm(110) 和 Cm(105) 在感兴趣的拉莫尔频率 ( 例如，) 共振 的同一电抗 X 下进行调谐， 则， 例如 ： 0037 0038 因此， 如果前置放大器的输入阻抗可以无限小 ( 例如 rp 0)， 则 Rc可以无限大 ( 例如 Rc )。但是实际上， 很难将 rp减小到小于 2 欧姆， 因此， X 可足够。
20、大以产生大的 Rc。但 X 可取决于线圈的匹配阻抗 Zm， 当线圈可调谐至在拉莫尔频率产生共振时， 其电抗可 为零， 例如 ： 0039 0040 其中， 例如 ： 0041 0042 因此， 例如 ： 0043 0044 将 (5) 代入 (3)， 例如 ： 0045 0046 由于线圈元件的总电阻由 R 增大至 (R+Rc)， 线圈元件中的电流减小 F 倍， 例如 ： 0047 0048 在使用低阻抗前置放大器的传统去耦合步骤中， 线圈元件可与标准的 50 欧姆相 匹配 ( 例如， Rm 50 欧姆 )。因此， 对于 rp固定不变的指定前置放大器， F 可为一个常数。 例如， 当 rp 2。
21、 欧姆时， F (1+50/2) 26。因此， 线圈元件的绝缘可增大 28.3dB( 例如 20log(26)。这个增大的绝缘在相邻线圈元件间是不够的， 即使相邻线圈元件未在互感 抵消的点处准确交叠。 但事实上， 通过交叠很难抵消互感， 这是因为互感对于交叠区域很敏 感。 0049 在强静磁场中， 例如 (B0 3T)， 当线圈可与 50 欧姆匹配时， 匹配电感器的阻抗可 变得不可思议的小。举个例子， 如果 R 可为 1.5 欧姆 ( 例如， 距离对象头部 20mm 的 16 通道 头部阵列线圈中线圈元件的典型电阻)， 则对应的匹配电感可在3泰斯拉时低至10.8nH(例 如， 127.72MH。
22、Z)， 这甚至比前置放大器导线的电感还小。 在强场中减小阻抗需要加入额外的 电容器以抵消额外的电感， 因此降低了线圈的效率。但是根据公式 (4) 和 (7)， 绝缘和匹配 电感都与匹配电阻 Rm大致上是成比例的。因此， 可通过将匹配电阻从标准的 50 欧姆增大 到可优化去耦合的水平使绝缘最大化。 0050 示范性调谐和匹配 0051 然而， 将匹配阻抗增大到50欧姆以上对使用商业网络/阻抗分析仪来测量线圈元 说 明 书 CN 104204836 A 6 5/13 页 7 件的调谐和匹配提出了挑战， 这是因为分析仪只能与 50 欧姆相匹配。但这个问题可通过例 如在调谐和匹配测试期间在分析仪和线圈。
23、元件之间加入一个 T 型阻抗变换器来解决 ( 参 见， 例如图 2)。在调谐和匹配结束后， 将所述变换器撤掉， 将线圈元件直接与前置放大器连 接。 0052 如果 T 型阻抗变换器的电感器和电容器的绝对阻抗可设为相同的 X0， 则分析仪 (Z m) 可为， 例如 ： 0053 0054 如果 Zm为纯电阻 Rm， 则， 例如 ： 0055 0056 由于 Z m最好与分析仪的 RF 部分的阻抗相匹配 ( 例如 50 欧姆 )， 例如 ： 0057 0058 因此， 在公式 (10) 中， 可通过选择合适的 X0使任意一个 Rm与 50 欧姆相匹配。 0059 例如， 设置 X0为 144， 使。
24、 400 欧姆的 Rm与 50 欧姆相匹配。 0060 示范性线圈结构和测试 0061 示范性线圈元件可包括， 例如， 70m 厚、 7.5mm 宽的铜带。每个线圈元件可为 200mm 长、 70mm 宽的矩形环 ( 参见， 例如图 3)。每个环均与电容器 C1-C4连接 ( 例如， 18pF,American Technical Ceramics,Huntington Station, 纽约 )、 调谐电容器 Ct( 例如， 1.5-40pF,Voltronics Corp., 美国新泽西州登维尔 ) 以及匹配电容器 Cm(305)。前置放大 器的输入部分 ( 例如， Microwave T。
25、echnology Inc., 美国加州弗里蒙特 ) 可与依赖于匹配 阻抗的国产匹配电感器 Lm(310) 直接连接。前置放大器的输出部分可与患者摇架上的 MRI 扫描器接口直接连接， 所述 MRI 扫描器使用具有电缆阱的同轴电缆。PIN 二极管 ( 例如， MA4P4006B-402,MA/COM Technology Solutions inc.,美国马萨诸塞州洛威尔市)D和国产 电感器 L(315) 可与 C4并联， 并且由扫描器加偏压以达到主动深度失谐。可在偏压部分和 失谐电路之间使用射频扼流圈。 0062 在本发明某些示范性实施例的示范性测试中， 可对每个线圈元件的调谐和匹配进 行检。
26、测， 例如， 将前置放大器撤掉， 并使邻近的线圈元件断开， 使用接入的阻抗变换器测量 其反射系数S11。 这种测量方法可使用例如Agilent 4395A网络/阻抗分析仪和87511A S 参数测试设备 ( 例如， Agilent Technologies, 美国加州圣克拉拉 )。在示范性测试中， 可 将调谐和匹配视为是最佳的， 例如 S11可小于 -25dB。可改变 Lm(310) 和 Cm(305) 的阻抗以 及元件间的间距来测试多个匹配阻抗， 以此确定最佳匹配阻抗。 调谐和匹配优化结束后， 将 阻抗变换器撤掉， 将前置放大器安装， 进行去耦合测量。 0063 在示范性测试中， 可对每个线。
27、圈元件的主动失谐进行检测， 例如， 通过测量一对位 于线圈元件上的去耦感应探头的传输系数 S12来检测线圈元件的主动失谐。( 参见， 例如参 考文献 19)。可将主动失谐确定为， 例如， PIN 二极管偏置或 反转而其他线圈元件断开 时状态的 S12的变化。同样的， 为了确定任意两个线圈元件间的前置放大器去耦合， 可将两 个探头分别置于， 例如， 两个线圈元件之上， 而不是置于同一个线圈元件上。 于是， 可测量出 说 明 书 CN 104204836 A 7 6/13 页 8 前置放大器开启电源时的状态与撤掉前置放大器的状态之间的 S12的变化， 即为前置放大 器去耦合。可反复进行上述测量， 。
28、直至通过改变匹配阻抗 (Zm) 和各线圈元件相应的匹配阻 抗 (Zc) 确定出最佳去耦合。 0064 而且， 在示范性测试期间， 可测试例如具有最佳 Zc的两个线圈元件之间的去耦合 (例如， 绝缘)， 改变这两个线圈元件之间的间距从负值(例如交叠)至正值(例如未交叠)， 以此确定最佳去耦合和最差去耦合， 而不必考虑这两个线圈元件的设置情况。可将使用最 佳匹配阻抗得到的去耦合与使用与 50 欧姆匹配的线圈元件所得到的去耦合相比较， 以检 验绝缘的提升。 0065 示范性成像 0066 以下将对执行 / 使用本公开某些示范性实施例的示范性实验进行论述。在一个示 范性试验中， 为了回避对具有大量元件。
29、的阵列线圈的元件进行去耦合的复杂性， 首先对具 有两个元件的阵列线圈进行研究， 以简化去耦合。然后再将示范性程序扩展到具有更多元 件的阵列线圈。 0067 例如使用具有两个元件的示范性阵列线圈， 通过改变每个元件的阻抗来获取同源 体模的示范性图像。 假设完全去耦线圈元件的灵敏度分布曲线与单元件线圈的灵敏度分布 曲线相似， 将从各元件获取的这些图像的 SNR 与使用相同设置的单元件线圈时的做比较， 以确定最佳去耦合设置。从例如具有梯度回波脉冲序列 ( 例如， 翻转角 200， TR 250ms， TE 20ms， 层厚 3mm， FOI 200mm200mm， 矩阵 256256) 的 GE3T。
30、 MRI 扫 描仪 ( 例如， GE Healthcare Technologies,Waukesha, 美国威斯康星州 ) 上获取图像。 0068 为了评估具有大量元件的阵列线圈的示范性去耦合方法的性能， 制作了一个示范 性8元件阵列线圈， 线圈均匀地设置在直径为250mm的圆柱体上(见图4)， 所述圆柱体的 直径与市售的 8 通道阵列线圈 ( 例如， Invivo 公司 , 美国弗罗里达州奥兰多市 ) 接近。每 个元件的直径与 2 元件阵列线圈的直径相同。将使用示范性最佳线圈获取的体模图像的 SNR 与使用市售线圈的相比较， 对示范性线圈的性能进行评估。 0069 示范性结果 0070 示。
31、范性去耦合、 失谐和 Q 因子 0071 在执行 / 使用本公开某些示范性实施例的示范性实验中， 测得的 2 元件阵列线 圈元件间的去耦(S12)可随线圈元件间匹配阻抗和间距的变化而改变。 当间距固定不变时， 去耦合随着匹配阻抗从例如 50 欧姆增大到 800 欧姆而提升约 -27dB( 见图 5(a)。当相邻 线圈元件相距为 10mm(505)、 交叠 30mm(510) 和交叠 22.3mm(515) 时， 可以看出相邻线圈元 件对匹配阻抗的传输系数 (S21) 的变化。如果将 Zm设置为惯常的 50 欧姆时， 只有当间距为 交叠 22.3mm 时， S21才可小于 -20dB。但是， 如。
32、果将 Zm设置为大于 200 欧姆时， S21可适用于 任意间距。这可说明高阻抗， 即 Zm可极大影响线圈元件间的去耦合。相比之下， 当匹配阻 抗固定不变时， 当间距约为例如 -22.3mm 时， 去耦合出现明显峰值， 此时耦合在很大程度上 得到消除 ( 见图 5(b)。当线圈与 50 欧姆相匹配时， 如果线圈元件未交叠 22.3mm， 测得的 去耦合远远差于要求的-20dB(见图5(b)， 520)， 这说明绝缘对于间距距离高度敏感。 但是， 当线圈与400欧姆相匹配时， 最差的去耦合约为例如-32dB(见图5(b)， 525)， 这一数值好于 要求的 -20dB， 而不必考虑线圈的设置， 。
33、这说明在实际上线圈元件无论如何设置都可视为无 耦合。但是过高的匹配阻抗会造成附加噪声 ( 以下将进行论述 )。因此， 在随后的示范性试 说 明 书 CN 104204836 A 8 7/13 页 9 验中， 选择 400 欧姆做为示范性最佳匹配阻抗。 0072 在执行 / 使用本公开某些示范性实施例的示范性实验中， 线圈元件的 PIN 二极 管主动失谐测得为例如约 51.3-2dB。单个线圈元件的未加载 / 加载 Q 在线圈元件与 400 欧姆相匹配时测得为 281/42， 比较之下， 线圈元件与 50 欧姆相匹配时为 263/39。这个结果 说明与高阻抗相匹配的线圈元件可极大地降低未加载 /。
34、 加载 Q 比率。 0073 示范性测量可扩展到示范性阵列线圈， 具具有的更多元件的测量结果与上述 2 元件线圈的相一致。当交叠 -22.3mm 时， 例如， 可测得与 400 欧姆相匹配的最佳示范性 8 元件阵列线圈的去耦合处于范围例如-47.6dB至-38.2dB内， 平均值为-43.3dB。 通过比较， 与 50 欧姆相匹配的线圈的去耦合处于范围 -27.4dB 至 -17.6dB 内， 平均值为 -22.3dB( 参 见， 例如表 1)。 0074 表 1 ： 元件交叠 -22.3mm 并与 400 欧姆或 50 欧姆相匹配的示范性最佳 8 通道阵 列线圈中元件 1 与其他元件间的绝缘。
35、测量值 (dB) 0075 0076 示范性 SNR 和均匀性 0077 在示范性实施例中， 与使用单元件线圈获得的图像相比， 从双元件线圈中的单个 元件获得的图像的示范性 SNR 的振幅和分布受耦合影响巨大。例如， 当去耦合 (S12) 好 于 -35dB 时， 来自单元件线圈的示范性 SNR( 参见， 例如图 6(a) 与来自具有两个元件线圈 的单个元件的 SNR( 参见， 例如图 6(b) 之间的差异小于 5。但是当去耦合差于约 -8dB 时， 这个差异增大到约 52 ( 参见， 例如图 6(c)。当耦合性更高时， 示范性图像发生混乱， 线圈的共振图案出现分裂 ( 参见， 例如图 6(d。
36、)。而且， 图像的示范性 SNR 沿平行于 x 轴 (例如， 水平轴)的中心线的分布显示了示范性SNR中的差异所在， 例如， 主要在其他线圈元 件附近的图像最右侧部分(参见， 例如图6(e)， 这说明SNR差异是由其他元件耦合引起的。 此外， 沿与y轴(垂直轴)平行的中心线的示范性图像SNR分布显示了耦合还可增加图像 中心区域的亮度， 同时明显降低其他线圈元件附近区域的亮度 ( 参见， 例如图 6(f)， 这说 明去耦合不良可导致从均匀对象获得的图像中心区域较明亮。例如， 图像的获取可使用单 元件线圈(602)、 去耦合为-35dB的双元件线圈(604)、 去耦合为-8dB的双元件线圈(606。
37、)、 以及 / 或者共振图案撕裂更为严重的双元件线圈 (608)。单元件线圈 (602) 的 SNR 为最高 SNR， 这是因为单元件线圈根本无耦合现象。当双元件线圈去耦合为 -35dB 时， 双元件线圈 (604) 的 SNR 接近于单元件线圈 (602)。但是， 如果去耦合仅为 -8dB 或更糟时， SNR 急剧减 退以至发生混乱。 说 明 书 CN 104204836 A 9 8/13 页 10 0078 将使用不同程度去耦合的示范性最佳 8 元件阵列线圈获取的图像与使用市售 8 元件线圈获取的图像进行示范性比较可支持上述结果。当线圈元件交叠约 22.3mm 时， 对于与 50 欧姆相匹。
38、配的线圈元件， 例如在图像中心和外围中 77 之间的 SNR 为 92， 相对差 异 ( 中心 SNR 外围 SNR/ 外围 SNR) 为 19.5 ( 参见， 例如图 7(a) 和图 7(h) 中的元 件 702)。但是， 当线圈元件交叠约 27mm 时， 这些 SNR 减退至例如 71( 中心 ) 和 46( 外围 )， 相对差异增大到 54.3 ( 参见， 例如图 7(b) 和图 7(h) 中的元件 704)。当线圈元件 ( 例 如， 非交叠的 ) 相距 10mm 时， SNR 甚至下降至 39( 中心 ) 和 24( 外围 )， 相对差异更大， 达到 62.5 ( 参见， 例如图 7(。
39、c) 和图 7(h) 中的元件 706)。因此， 例如， 即使线圈元件间距小至 5mm， 其仍会大幅降低线圈性能， 甚至摧毁线圈性能， 这说明由于与 50 欧姆相匹配的阵列线 圈依赖于线圈元件的设置而很难被采用。 0079 但是， 当示范性线圈元件与约400欧姆相匹配时， 示范性SNR相当良好， 例如， 图像 中心和外围SNR以及其相对差异分别为 ： 从交叠22.3mm的线圈获得的约为98， 86和13.9 ( 参见， 例如图 7(d) 和图 7(h) 中的元件 708) ； 从交叠 27mm 的线圈获得的约为 96， 83 和 15.6 ( 参见， 例如图 7(e) 和图 7(h) 中的元件。
40、 710) ； 从相隔 10mm 的线圈获得的约为 103， 81 和 27.1 ( 参见， 例如图 7(f) 和图 7(h) 中的元件 712)。这些示范性 SNR 不仅可具有更 高的平均值， 而且更重要的是， 例如， 这些示范性 SNR 可减小差异， 因此提高了均匀性， 相比 这下， 使用市售线圈获得的数据为 ： 约 98， 61 和 60.6 ( 参见， 例如图 7(g) 和图 7(h) 中的 元件 714)。这些示范性结果可以说明， 即使当元件未在互感可大部分抵消的地方没有确切 地交叠时示范性 SNR 有轻微下降， 与 400 欧姆相匹配的示范性阵列线圈在任何线圈元件设 置下都具有较高。
41、的总体性能。 0080 根据本公开的某些示范性实施例， 例如， 提供了与 400 欧姆相匹配的示范性线圈 元件， 与传统的与 50 欧姆相匹配的线圈元件相比， 其绝缘成功地提升了例如约 21dB。这些 示范性提升使线圈元件的设置更具灵活性， 这一点从使用与 400 欧姆相匹配的示范性线圈 获得的图像质量示例可以证明， 不必考虑示范性线圈元件的间距 ( 参见， 例如图 7(e) 和图 7(f)， 相比之下， 使用与 50 欧姆相匹配的元件未准确交叠 22.3mm 的线圈获得的图像质量 较差 ( 参见， 例如图 7(b) 和图 7(c)。即使线圈元件随意设置， 与 400 欧姆相匹配的线圈仍 可具。
42、有令人满意的绝缘， 这是因为最小去耦合的 -20dB 低于这种非标准匹配线圈元件提供 的约 21dB 的提升。 0081 当一个示范性线圈元件与其他线圈元件耦合时， 其灵敏度分布曲线不再与从线圈 元件测得的增大的间距无明显关联 ( 参见， 例如图 6(a) 和 6(b), 但与单元件线圈有关联 ( 参见， 例如图 6(c)。此外， 与 50 欧姆相匹配的阵列线圈的 灵敏度分布曲线在靠近线圈 元件时由于元件间相互干扰而更加混乱， 中心区域的SNR较高， 而混合图像外围的SNR较小 ( 参见， 例如图 7(b) 和 7(c)。但是， 与 400 相匹配的示范性线圈元件不仅可增大 SNR 的平 均值。
43、， 还能提升具有不同元件空间构造的示范性8元件阵列线圈中SNR的均匀性， 其可消 除较为明亮的中心效应 ( 参见， 例如图 7(c) 和 7(d)。而且， 例如， 随着匹配阻抗于 3 特斯 拉下从 50 欧姆增大至 400 欧姆， 匹配电感器 Lm的相应电感可从 10.8H 增大至 30.5H， 由于不再需要额外的电容器来消除前置放大器导线产生的额外电感， 从而简化了操作。 0082 虽然测得的示范性绝缘与匹配阻抗大致是成比例的， 但过高的匹配阻抗可降低图 像的总体SNR， 可能有至少两个原因。 首先， 当线圈元件与足够高的阻抗相匹配时， 线圈元件 说 明 书 CN 104204836 A 1。
44、0 9/13 页 11 的信号强度减弱， 因此降低了线圈元件的调谐噪声系数。第二， 当匹配阻抗增大时， 不再将 前置放大器的输入阻抗 rp视为小电阻。例如， rp永远都不会是纯电阻。相反， 它可与前置 放大器输入端的阻抗相等 ( 参见， 例如图 8)， 例如 : 0083 0084 其中 ,Rp可为场效应晶体管 (FET) 输入端的阻抗， Xp可为与 Zm至 Rp匹配的阻抗。 r0可为 Lp的本征电阻， 可小于 3 欧姆。 0085 可规定 Rp为约 1250 欧姆， 以获得最低噪声系数。因此， 如果 Rm 50， 则 XpRp， 公 式 (10) 中的两个右端项可忽略不计， 则 rp与 ro。
45、几乎相等。但是， 随着 Rm的增大， 公式 (10) 中的两个右端项不可再被忽略， 则ro不再仅表示纯电阻， 而rp可成为复电阻， 导致线圈元件 与前置放大器失配。 0086 前述仅仅是对本公开原理的举例说明。 本文中出于讲解目的对所描述的实施例进 行的各种修改和改变对于本领域技术人员是显而易见的。 因此， 应当明白的是， 本文虽然未 明确列出或描述本领域技术人员能够想到的表现了本公开原理的多种系统、 装置和程序， 但其都属于本公开的精神和范围内。此外， 所有上述提及的公开和参考文献的全部内容以 引用的方式并入本文。应当理解地是， 本文所描述的示范性程序可以储存于任意一种计算 机可读介质内， 。
46、包括硬盘、 RAM、 ROM、 移动硬盘、 CD-ROM、 记忆棒等， 可由处理装置和/或计算 装置执行， 所述处理装置和 / 或计算装置可以是 / 或者包括硬件处理器、 微处理器、 以及微 型、 大型中央处理机等， 包括以上多个和 / 或其组合。而且， 包括说明书、 附图和权利要求在 内的本公开所使用的某些术语在某些实例中可使用同义术语， 包括但不限于， 例如， 数据和 信息。应当明白的是， 虽然这些词语和 / 或其他相互为同义的词语可在本文中做为同义词 语使用， 在不打算将这些词语做为同义词语使用时， 应举出例子。而且， 如果现有技术知识 未明确以引用的方式并入本文， 则其全部内容可明确地。
47、并入本文。所有作为参考文献的出 版物的全部内容以引用的方式并入本文。 0087 参考文献 0088 以下参考文献的全部内容以引用的方式并入本文。 0089 1.Romer PB,Edelstein WA,Hayes CE,Souza SP,Mueller OM.核磁共振相控阵 列 (The NMR phased array). 磁共振医学 (Magn.Reson.Med.)， 1990 ； 16(20:192-225 0090 2.Wright SM,Wald LM. 阵列线圈在磁共振波谱中的理论和应用 (Theory and application of array coils in MR 。
48、spectroscopy). 核磁共振生物学 (NMR Biomed)， 1997:10:394-410 0091 3.Sodickson DK,Manning WJ. 空 间 谐 波 的 并 行 采 集 (SMASH) ： 使 用 射 频 线 圈 阵 列 快 速 成 像 (Simultaneous acquisition of spatial harmonics(SMASH):fast imaging with radiofrequency coil arrays). 磁共振医学 (Magn.Reson.Med.)， 1997 ； 38(4):591-603 0092 4.Pruessmann KP,Weiger M,Scheidegger MB,Boesiger P.SENSE ： 快速磁共振 成像的灵敏度编码 (SENSE:Sensitivity encoding for fast MRI). 磁共振医学 (Magn. 说 明 书 CN 104204836 A 11 10/13 页 12 Reson.Med.)， 1999 ； 42(5):952-962 0093 5.Zhu Y. 发 射 线 圈 阵 列 的 并 激 (Parallel excitation with an array of transmit coils). 磁共振医学 (Magn.Reson.Med.。