用于高增益磁共振成像的方法和设备技术

一种用于磁共振成像方法和设备，其具有拥有高信噪比（ＳＮＲ）的专用成像线圈。成像线圈和／或射频接收线圈包括诸如碳纳米管的弹道电导体，该弹道电导体的电阻不会随着长度而显著增加。因为其增强的ＳＮＲ特性，对于相同的成像质量而言，可以构造具有更小静磁场强度的系统设计，因而导致系统尺寸和成本的实质减少，也增强了现有ＭＲＩ系统的成像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及诊断医疗成像，并且更具体地，本专利技术涉及高信噪比 的磁共振成像。
技术介绍
如今，在世界范围内较大的医疗机中，磁共振成像(MRI)技术 是一种普通的技术，并且已经在医疗实践中产生了巨大的益处。阻碍 这种多用途成像技术进一步广泛使用的重要因素在于购买和维护 MRI系统的成本通常都非常高。与这种系统的设计和制造相关的成本主要是需要产生大的并且非 常均质的静磁场，以及需要产生使用这种系统进行成像的梯度场。目 前需要这种大的静磁场来获得高的图像质量和分辨率。
技术实现思路
本专利技术包括一种用于磁共振成像的方法和装置，其使用具有高信噪比(SNR)的成像线圏来平衡增加的SNR，以降低静磁场强度。公 开的各种线圏设置和系统结构利用由电阻不随导体长度显著增加的电 导体(称作"弹道导体")，诸如由碳纳米管材料制造的电导体制造的 低电阻成像线圏的电特性。本专利技术的成像系统可包括一个均质静磁场， 或一个特别定制的非均质静磁场。本专利技术也提供一种用于构造高质量 的集成成像系统的方法，其重量也较轻，并且在某些情况下，重量和 体积可以显著降低，从而便于携带。本专利技术的该成像线圏用来获取通过旋进所要成像样品中的质子自 旋而发射出的射频(RF)信号。进一步，类似的线圏也可用作发射机 线圈来发射所需要的RF信号，以反转该样品中的质子自旋，从而导 致它们旋进。本专利技术的该成像线圏结构利用了碳纳米管的弹道导电特性，从而 将每单位电流流过线圈时在该线圏所产生的成像容积内的该磁场Bl 最优化最大化。根据本专利技术，将碳纳米管导体制造成薄膜，然后将其 形成线圏和线圏设置，该线圏设置在成像容积内产生相当大的磁场 Bl，同时具有相对较小的电阻，从而提供非常高的SNR值。进一步，该线圏的碳纳米管材料的弹道导电性能够产生具有较大 品质因子(Quality Factors )的RF接收电路。较大的品质因子就意味 着最大的能量接收，从而提供高的信号质量和窄带宽，以提供具有高选择成像能力的磁共振成像系统。可以如此获得的该窄带宽可被用于 在存有非均质静磁场的情况下有效成像，从而增强了成像的片层选择性。由于本专利技术的该接收线圏具有显著增强的SNR特性，所以使用较 小的静磁场强度B1即可得到与使用已知磁系统的静磁场强度B1相同 的成像质量。于是，在本专利技术中可以使用较小的磁系统，从而使得本 专利技术的磁共振成像系统体积显著减小，并且系统成本显著降低。相反， 相比于标准成像线圏而言，使用标准静磁场幅度Bl以及本专利技术的线 圏和线圏结构可以得到图像质量和图像分辨率显著提高的图像。例如，本专利技术的磁共振成像系统从至少一个包括主要由碳纳米管 材料组成的电导体的RF接收线圏接收电信号，可以高于10帧/每秒 的速率获得体积至少为7cmx7cmx7cm、三维体素(voxel)尺寸小于 或等于lmmxlmmxlmm的实时三维容积图像数据。本专利技术的一个基本方面在于，提供一种具有增强信噪比的磁共振成像系统。该系统包 括用于提供具有较低磁场强度的静磁场的磁系统；以及至少一个RF 接收线圏组件，其包括主要由碳纳米管材料组成的盘绕导电元件，和 具有大品质因子的RF接收电路。在优选实施例中，该品质因子基本上为100。在替换实施例中， 该品质因子大于15。在另一个优选实施例中，用于提供静磁场的该磁系统提供强度小 于大约1.5特斯拉的磁场。在替换实施例中，用于提供静磁场的该磁 系统提供强度在0.1至1.5特斯拉之间的磁场。在其它实施例中，用于场。在某些优选实施例中，包括多个RF接收线圏，每一RF接收线圏包括主要由碳纳米管材料组成的盘绕电导体元件，并且该多个RF 接收线圏配置成相控阵列(phased array),以增强信号采集。在优选实施例中，该至少一个RF接收线圏具有基本上由碳纳米 管材料组成的导电元件的3到500个完全绕组。在其它实施例中，该 至少一个RF接收线圏具有基本上由碳纳米管材料组成的导电元件的 至少3个完全绕组。在进一步的实施例中，该导电绕组的绕组直径为 5厘米-80厘米。在另一个进一步的实施例中，该导电绕组的绕组厚度 为20纳米-500微米。在还有其它的优选实施例中，该至少一个RF接收线圏组件包括 一对相向配置的盘绕导电元件，每一盘绕导电元件基本上由薄的碳纳 米膜薄形式的碳纳米管材料组成，其构成为薄膜厚度在20纳米至500 微米之间的碳纳米管薄膜的紧绕环，并且绕组至少为3匝。在还有其它的优选实施例中，该至少一个RF接收线圏包括基本 上由碳纳米管材料组成的导电元件的多层绕组。在优选实施例中，该磁系统是永磁体。在其它的优选实施例中，该至少一个RF接收线圏可以被操作者 移动。在替换的优选实施例中，该至少一个RF接收线圏包括传感器， 以感测该至少一个RF接收线围的位置和方向。在还有其它的优选实施例中，该RF接收线圏包括具有螺旋状的 多个绕组匝数的盘绕导电元件。在还有其它的优选实施例中，该RF接收线圏包括具有锥形螺旋 状的多个绕组匝数的盘绕导电元件。在进一步的优选实施例中，具有 锥形螺旋状的多个绕组匝数的盘绕导电元件的轴向长度L为9cm。在其它进一步的实施例中，具有锥形螺旋状的多个绕组匝数的盘绕导电元件具有5cm至80cm的最大绕组直径和比最大绕组直径小达20倍的 最小绕组直径。在还有其它进一步的实施例中，该盘绕导电元件具有 锥形螺旋状的多个绕组匝数，并且该多个绕组匝数为3至500个绕组 匝数。在优选实施例中，该RF接收线圏包括具有锥形螺旋状的多个绕 组匝数的第一盘绕导电元件，紧接其后至少是具有锥形螺旋状的多个 绕组匝数的第二盘绕导电元件。在另一优选实施例中，该RF接收线圏包括具有紧绕环状的多个 绕组匝数的盘绕导电元件。在还有另一优选实施例中，该至少一个RF接收线圏包括具有螺 旋状的多个绕组匝数的盘绕导电元件。在进一步的实施例中，该盘绕 导电元件具有由碳纳米管材料构成的3-500个完全绕组。在还进一步 的实施例中，最内侧的该盘绕导电元件的绕组直径基本上为lcm，并 且其中最外侧的该盘绕导电元件的绕组直径为5cm-80cm。在还进一 步的实施例中，该导电元件具有螺旋状的多个绕组匝数，该多个绕组 匝数包括至少3个完全绕组匝数。在另一个进一步的实施例中，该RF 接收线圏进一步包括具有螺旋状的多个绕组匝数的第二盘绕导电元 件，该第二盘绕导电元件以相同的绕组方向与具有传感器以感测位置 和方向的盘绕导电元件串联。在还有另一个进一步的实施例中，具有 传感器以感测位置和方向的该盘绕导电元件与该第二盘绕导电元件相 隔开的距离为2mm-15mm。在还有另 一个进一步的实施例中，进一步 包括3-15个串联的附加盘绕导电元件。在本专利技术的另一个基本方面， 一种磁共振成像系统包括用于在 成像容积内提供非均质静磁场的磁系统，使得该非均质静磁场在某些 部分的该成像容积中强于在其中该静磁场较弱的其它部分的成像容 积；以及至少一个包括基本上由碳纳米管组成的盘绕导电元件的RF 接收线圏，该至少一个RF接收线圏的构造和放置使得该RF接收 线圈的磁场在某些部分的该成像容积中强于在其中该RF接收线圏的 磁场较弱的其它部分的成像容积；并且该RF接收线圏的磁场在其中 该非均质静磁场较弱的该部分成像容积中较强。本专利技术的另 一基本方面是提供一种在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有增强信噪比的磁共振成像系统，该系统包括：　　　　用于提供具有低磁场强度的静磁场的磁系统；以及　　　　至少一个ＲＦ接收线圈组件，其包括：　　　　主要由碳纳米管材料组成的盘绕导电元件；和　　　　具有大品质因子的ＲＦ接收电路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉朱R维斯瓦内森，
申请(专利权)人：特西奥普技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]