具有嵌入泡沫中的线结构的磁共振天线的制作方法

1.本发明涉及一种磁共振天线、一种磁共振局部线圈、一种磁共振设备和一种用于制造磁共振天线的方法。


背景技术：

2.在医疗技术上，借助于磁共振(mr)的成像，也称磁共振断层摄影术(mrt，英文：magnetic resonance imaging，mri)的突出特征在于较高的软组织对比度。在这种情况下，借助于磁共振设备将激励脉冲射入通常是患者的检查对象中。由此在患者体内触发磁共振信号。所述磁共振信号作为测量数据被磁共振设备接收并且用于磁共振图像的重建。
3.通常用所谓的局部线圈(英文：local coils)接收磁共振信号，局部线圈通常也称为表面线圈(英文：surface coils)。局部线圈通常安装在患者的直接邻近处，以便实现接收到的磁共振信号的高信噪比。
4.为了能够使局部线圈在患者身上良好地贴合，该局部线圈应当是尽可能轻的和柔性的。为了实现局部线圈的高的柔性，安装在局部线圈中的磁共振天线也应当是尽可能易弯曲的。传统的天线包括柔性的印刷电路板作为载体材料，在这些印刷电路板上施加(或者说布设)有薄的铜线路。为此，首先将铜层施加到载体材料上，随后又将该铜层局部地通过蚀刻去除，从而例如产生环形的铜线路。铜线路如此成型，使得能够通过磁共振信号在铜线路中感应出电压。
5.但这些柔性的印刷电路板可能视应力、尤其弯曲而折断。在两条铜线路的交叉点处通常必需的是，将交叉的铜线路之一从印刷电路板的一侧导引到另一侧，即安设实现从一侧向另一侧的连接的过孔。此外，这些铜线路在交叉点处只具有很小的距离，因此可能形成不希望的电容。因此，通常将铜线路的这些区域设计得较窄，以便重叠较少的面积。因此铜线路可能容易折断。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题在于，提供坚固的磁共振天线并且提供适合该磁共振天线的制造方法。
7.该技术问题按照本发明通过一种磁共振天线、一种磁共振局部线圈、一种磁共振设备和一种用于制造磁共振天线的方法解决。有利的设计方案在说明书中描述。
8.据此建议一种用于与磁共振设备一起使用的磁共振天线。该磁共振天线包括至少一个线结构(drahtstruktur)，其中，所述至少一个线结构如此成型，使得能够通过磁共振信号在该至少一个线结构中感应出电压。该磁共振天线还包括至少一个容纳体，所述至少一个线结构尤其完全地嵌入该容纳体中。
9.所述至少一个线结构优选包括至少一个电导体，该电导体包括至少一根导电线。如果电导体包括多根线或芯，则也可以称之为绞合线。电导体的材料包括例如铜。所述至少一个线结构尤其设计为电缆。所述至少一个线结构优选包括用绝缘材料包覆的单芯的或多
芯的导电芯复合结构。
10.所述至少一个线结构优选具有环(英文：loop)的形状。该环可以尤其具有圆形的、椭圆形的或8字形的形状。线结构的尺寸优选地设计用于接收磁共振信号。磁共振信号通常是中间频率在10至500mhz之间的高频信号。
11.所述至少一个线结构中的每一个可以优选分别单独地接收磁共振信号，该磁共振信号可以通过相应的接收通道被传输给磁共振设备的分析单元。线结构尤其作为线圈元件和/或单个天线起作用。磁共振天线可以包括例如一个、四个、八个、16个、32个或64个线结构或线圈元件或单个天线。
12.所述至少一个线结构优选具有接口，该至少一个线结构可以通过该接口连接到局部线圈的另外的电子部件、尤其是电子构件、例如前置放大器上。
13.与传统设计相比，通过使用所述至少一个线结构可以有利地提高磁共振天线的机械稳定性。
14.容纳体有利地确保相对于患者的安全距离，从而例如降低患者负荷过大的风险。
15.优选地，所述容纳体由泡沫材料、毛毡材料和/或针织物构成。容纳体有利地由可热加工和/或可通过粘合加工的材料构成。
16.泡沫材料优选具有多孔结构和/或气泡。泡沫材料尤其可以包括诸如聚乙烯(pe)或聚氨酯(pu)之类的塑料。
17.所述至少一个线结构尤其完全嵌入承载体中。尤其地，所述至少一个线结构从所有侧被容纳体包围、尤其被泡沫材料包围。线结构可以与承载体固定连接。也可行的是，线结构能够在承载体中移动。
18.有利地，至少一个线结构由容纳体保护以防诸如水或消毒剂之类的介质的影响。此外可以更好地设计至少一个线结构的可能的交叉点，从而可以改善接收到的磁共振信号的质量和最终也改善可能的由此创建的磁共振图像的质量。
19.借助于容纳体尤其可以实现诸如壳体密封、按扣固定、给尖锐棱边装衬垫、或多或少可弯曲的区域等之类的功能性。
20.容纳体和/或至少一个线结构有利地是柔性的、尤其易弯曲的。由此可以实现，磁共振天线作为整体也是柔性的并且可以良好地与患者的轮廓适配。有利地，磁共振天线可以在几何上三维地适配，即，磁共振天线可以不只围绕一个轴线弯曲。
21.磁共振天线的一种实施方式规定，线结构具有单一(einfach)的电气导线和/或电气的同轴导线和/或电气的三轴导线和/或电气的被包覆的多重导线。
22.这类线结构特别好地适合于接收磁共振信号。通过这类线结构可以有利地实现用于磁共振天线的高的耐压强度和机械负荷能力。此外，这类线结构能够有利地作为按米量的物品获得并且不需要光化学处理。
23.单一的电气导线尤其可以是优选由绝缘材料包围的电导体。电气的同轴导线、尤其同轴电缆通常包括内导体和同心地包围该内导体的外导体。内导体和外导体通常通过绝缘材料(电介质)彼此隔开。电气的三轴导线、尤其三轴电缆通常包括三个导体，即内导体、第一外导体和第二外导体，其中，第二外导体同心地包围第一外导体并且第一外导体同心地包围内导体。内导体和第一外导体通常通过第一绝缘材料彼此隔开。第一外导体和第二外导体通常通过第二绝缘材料彼此隔开。
24.电气的被包覆的多重导线优选包括彼此并排地平行延伸但彼此不同心布置的多条电气导线。所述多条电气导线优选由外导体包围。在位于内部的多条电气导线和外导体之间优选布置有绝缘材料。
25.磁共振天线的另外的实施方式规定，所述线结构包括至少一个电容器、尤其是缩短电容器(verk
ü
rzungskondensator)。
26.缩短电容器通常是用于电气地缩短天线或线结构的电容器。缩短电容器通常与单个天线或线结构或线圈元件串联连接并且优选具有尽可能高的质量。
27.磁共振天线的另外的实施方式规定，磁共振天线具有至少一个用于连接电子部件的部件，该部件与容纳体固定连接。由此能够有利地容易且舒适地将可能的电子部件与磁共振天线尤其可拆卸地连接。
28.磁共振天线的另外的实施方式规定，容纳体面状地构造并且具有两个相对置的表面，其中，所述至少一个线结构居中地布置在所述相对置的表面之间。
29.通过面状构造的容纳体可以将磁共振天线容易地集成到局部线圈中，该局部线圈可以像毯子一样在患者身上贴合。由于至少一个线结构的居中的位置，该线结构在两侧具有相同的安全距离。因此，具有这样的磁共振天线的局部线圈的使用者无需注意局部线圈的哪一侧朝向患者，从而能够以不复杂的方式使用该局部线圈。
30.磁共振天线的另外的实施方式规定，容纳体具有靠近所述至少一个线结构的区域，这些区域与远离所述至少一个线结构的区域相比具有较小的密度。通过优选在较远的区域中更强地压缩容纳体、尤其泡沫材料，磁共振天线的形状可以有利地更好地被支撑。
31.尤其地，所述相对置的表面之间的距离在靠近至少一个线结构处大于在与之较远的位置处。尤其地，泡沫材料在围绕至少一个线结构的周围比在离该至少一个线结构更远的区域中更厚。
32.此外可以考虑，所述至少一个线结构包括多个三维成型的线结构，其中，容纳体连同尤其居中地布置在其中的线结构针对特定的身体部位(例如膝盖、胸部或头部)预成型。因此，磁共振天线在运行中有利地受到较小的变形应力。线结构也由此较少地承受负荷。
33.磁共振天线的另外的实施方式规定，容纳体的远离所述至少一个线结构的区域具有至少一个穿孔(durchbruch)。穿孔例如可以是孔洞和/或凹空和/或冲孔。
34.所述至少一个穿孔例如可以用于将磁共振天线固定在局部线圈的其它部件、例如外套(auβenhaut)或者其它层上。在此例如也可以使用按扣或粘扣区域(klettbereiche)等。
35.较大的穿孔也可以特别有利地实现在局部线圈的可能的外套上的穿孔。较小的穿孔可以有助于内部布线和/或适合用于提高天线的柔性。
36.此外建议一种局部线圈，其包括上述磁共振天线中的至少一个磁共振天线。
37.除了磁共振天线之外，局部线圈优选包括另外的部件，例如一个或多个用于放大所接收的磁共振信号的前置放大器和/或用于将局部线圈连接到磁共振设备上的连接电缆。
38.所述局部线圈的一种实施方式规定，所述局部线圈具有外套，其中，所述至少一个容纳体连同嵌入其中的至少一个线结构由该外套包围。
39.在该外套和所述至少一个磁共振天线之间可以布置有另外的层，例如衬垫层和/
或滑动层。衬垫层可以有利地改善局部线圈的触感。滑动层可以有利地确保布置在外套内的层可以更容易地相对彼此移动。由此尤其可以提高局部线圈的柔性。
40.此外建议一种磁共振设备，其包括上述局部线圈中的至少一个局部线圈。
41.此外建议一种用于制造磁共振天线的方法。所述方法包括以下步骤：提供尤其由泡沫材料制成的板件，将至少一个缝隙开设到所述板件中，在所述至少一个缝隙中放置至少一个线结构，对所述板件应用压力和/或温度(或者说将压力和/或温度应用在所述板件上)，以便封闭所述至少一个缝隙。
42.根据本发明的用于制造磁共振天线的方法的优点基本上对应于所建议的磁共振天线和局部线圈的优点，这些优点上文已经详述。在此提到的特征、优点或备选实施方式也可以转用于其它要求保护的技术方案，反之亦然。
43.尤其地，具体的权利要求还可以通过关于方法描述的或者要求保护的特征来扩展。
44.所述至少一个缝隙的走向有利地确定所述至少一个线结构的形状。所述缝隙的开设例如可以借助于刀、冲头、激光和/或铣刀进行。
45.所述方法使得能够以简单的方式展现至少一个线结构在容纳体中的设计，因为只有容纳体、尤其是泡沫材料被切缝并且将需要的线置入。线结构、尤其是线结构的导线类型可以最佳地匹配相应的应用情况，因此折衷几乎不是必要的。
46.优选地，所提供的、尤其由泡沫材料制成的板件在进一步加工之前、即尤其在应用压力和/或温度之前具有5至15mm之间的厚度。
47.优选地，在将至少一个线结构放置在至少一个缝隙中之后并且在应用压力和/或温度之前，将尤其由泡沫材料制成的覆盖层施加到板件的开设有至少一个缝隙的表面上。因此，通过施加覆盖层产生层结构，该层结构具有作为第一层的板件和作为第二层的覆盖层。将覆盖层施加到板件的表面上可以例如是将覆盖层铺设到板件的表面上。
48.优选地，所施加的、尤其由泡沫材料制成的覆盖层在施加时具有1至3mm之间的厚度。
49.优选地，通过对板件应用压力和/或温度，将尤其由泡沫材料制成的覆盖层和尤其由泡沫材料制成的板件结合成均匀的材料复合结构。
50.有利地，所开设的缝隙通过覆盖层和板件的均匀的材料复合结构特别可靠地封闭。
附图说明
51.本发明的其它优点、特征和细节由以下描述的实施例以及根据附图得出。彼此对应的部件在所有附图中配设有相同的附图标记。
52.在附图中：
53.图1示出具有局部线圈的磁共振设备；
54.图2至图4示出可能的磁共振天线的不同视图；
55.图5示出磁共振天线的可能的线结构的横剖面图；
56.图6示出具有磁共振天线的局部线圈的可能的结构；
57.图7示出用于制造磁共振天线的方法的流程图；
58.图8示出在磁共振天线的制造过程中的不同的阶段。
具体实施方式
59.在图1中示意性示出磁共振设备10。磁共振设备10包括磁体单元11，该磁体单元具有主磁体12，用于产生强的并且尤其在时间上恒定的主磁场13。此外，磁共振设备10包括用于容纳患者15的患者容纳区域14。在本实施例中，患者容纳区域14设计为柱形并且沿周向由磁体单元11柱形地包围。但原则上，任何时候都可以考虑患者容纳区域14的与此不同的设计。患者15可以借助于磁共振设备10的患者支承装置16被推入患者容纳区域14中。患者支承装置16为此具有设计为在患者容纳区域14内可移动的患者台17。
60.此外，磁体单元11具有梯度线圈单元18，用于产生磁场梯度，该磁场梯度用于在成像时进行位置编码。梯度线圈单元18借助于磁共振设备10的梯度控制单元19来控制。磁体单元11还包括高频天线单元20，在本实施例中，该高频天线单元设计为固定地集成在磁共振设备10中的身体线圈。高频天线单元20由磁共振设备10的高频天线控制单元21控制并且向基本上由磁共振设备10的患者容纳区域14形成的检查空间中发射高频磁共振序列。由此，在由主磁体12产生的主磁场13中形成原子核的激励。通过被激励的原子核的弛豫产生磁共振信号。高频天线单元20设计用于接收磁共振信号。
61.为了控制主磁体12、梯度控制单元19并且为了控制高频天线控制单元21，磁共振设备10具有系统控制单元22。系统控制单元22对磁共振设备10进行中央控制，如同例如实施预先确定的成像的梯度回波序列那样。此外，系统控制单元22包括未详细示出的分析单元，用于对在磁共振检查期间采集的磁共振信号进行分析。此外，磁共振设备10包括与系统控制单元22连接的用户接口(或者说用户界面)23。诸如成像参数之类的控制信息以及重建的磁共振图像可以显示在用于医学操作人员的用户接口23的显示单元24、例如至少一个监视器上。此外，用户接口23具有输入单元25，借助于该输入单元可以在测量过程中由医学操作人员输入信息和/或参数。
62.磁共振设备10还包括直接布置在患者15上的局部线圈200。局部线圈200包括用于与磁共振设备10一起使用的磁共振天线，如同该磁共振天线示例性地在以下附图中示出的那样。磁共振天线优选设计用于接收磁共振信号和/或发送高频信号。
63.在图2中示出磁共振天线100，其包括多个线结构101，这些线结构如此成型，使得通过磁共振信号可以在这些线结构中分别感应出电压。线结构101完全嵌入由泡沫材料制成的容纳体102中。线结构101具有直径dd。容纳体102有利地保持线结构的形状和/或调节形成相对于患者15的定义的安全距离。
64.左上方示出的线结构101包括缩短电容器103，该缩短电容器在此布置在印刷电路板104上。但也可以考虑不使用印刷电路板，而是只中断线结构101，并且中断位置用收缩软管来电气和机械地保护。
65.此外，电子部件105布置在磁共振天线100上。该电子部件可以例如通过与容纳体102固定连接的单元被连接。
66.当磁共振天线100平坦地展开时，容纳体102在此设计为在x-y平面中呈面状。该容纳体具有两个相对置的表面，其中，线结构101居中地布置在相对置的表面之间。
67.在线结构的紧邻的周围中，磁共振天线设计为比在沿着x-y平面的远离所述线结
构101的区域107、即容纳体102的离所述线结构101更远的区域中更厚。在区域107中，磁共振天线100、尤其容纳体102设计为相对较薄。区域107因此也可以被称为膜区域，因为这些区域相比于其厚度具有在此处于x-y平面中的大的面延伸尺寸。
68.容纳体102的处于线结构101周围的区域可以具有比远离线结构的区域107更小的密度。尤其地，区域107可以具有比线结构101周围的区域更强地压缩的泡沫材料。区域107有利地用于支撑磁共振天线100的形状。
69.从图3中还可以看出，容纳体的远离线结构的区域具有多个穿孔108、尤其是冲孔和/或孔洞。较小的穿孔108特别适合于将磁共振天线100相对于局部线圈200的其它部件、尤其是其它层固定。(在此也可以考虑按扣或粘扣区域等)。
70.此外，较小的穿孔108有助于局部线圈200内的电缆导引；电缆可以从容纳体102的一侧通过小的穿孔穿到容纳体102的另一侧，因此这样的电缆可以部分地布置在容纳体102的一侧上并且部分地布置在容纳体102的另一侧上。
71.此外，穿孔108适合于提高磁共振天线100的柔性。较大的穿孔108特别适合于实现通往局部线圈200的外套的穿孔。
72.磁共振天线还包括天线接头109，用于将磁共振天线100连接到局部线圈200的接口、尤其是信号传输电缆上。
73.固定在容纳体102中的线结构101可以被置于不同的形状中。图4示出了线结构101a、101b、101c、101d的可能的形状和与之相关的重叠区域110、111、112。因此尤其示出线结构101a和101b的重叠区域110、线结构101c、101b和101d的重叠区域112以及线结构101a、101b、101c和101d的重叠区域111。
74.在图5中示出可以用在线结构101中的不同类型的电气导线的横剖面。导线类型121是具有导电材料121a的单一的电气导线，该导电材料由作为电缆护套的绝缘材料121b包围。导线类型122是电气的同轴导线、即具有两个同轴布置的导电材料122a、122b以及作为电缆护套的另外的绝缘材料122d的导线，在这两个导电材料之间布置有电介质122c。导线类型123是具有三个同轴布置的导电材料123a、123b、123e以及作为电缆护套的另外的绝缘材料123f的电气的三轴导线，在这三个导电材料之间分别布置有电介质123c、123d。导线类型124是电气的被包覆的多重导线，其具有两个并排布置的导电材料123a、123b，这两个导电材料分别由绝缘材料123c、123d包覆，使得这两个导电材料彼此电绝缘；这两个导电材料又由另外的导电材料123e和作为电缆护套的另外的绝缘材料124f包围。
75.通过在所述线结构101中使用这样的导线类型可以获得针对磁共振天线100的在耐压强度和机械负荷能力方面的非常好的值。这些导线类型可作为按米量的物品获得并且不需要光化学处理，而是可以嵌入泡沫中，在该泡沫中例如事先开设具有线结构101的希望的形状的缝隙。
76.在图6中示出局部线圈200的示例性的结构。该局部线圈包括磁共振天线100，该磁共振天线具有由泡沫材料制成的容纳体102和嵌入其中的线结构101。该局部线圈在此还包括电子部件105，例如用于放大由线结构101接收的磁共振信号的前置放大器。电子部件105尤其可以包括刚性壳体。
77.此外，局部线圈200包括内部布线171，该内部布线可以尤其通过容纳体102中的穿孔108在一些位置处穿过容纳体102。在该示例中，内部布线建立通往驻波屏障
(mantelwellensperre)170的连接。此外，局部线圈200在此包括间隔层160，该间隔层在此确保电子部件105的高度补偿。在容纳体102中还可以嵌入局部线圈200的另外的部件180。
78.在图6中示出的局部线圈200的迄今描述的内部部件从内向外被三个层包围：滑动层130、衬垫层140和外套150。内部部件不与滑动层130固定连接，因此内部部件可以在其中滑动。
79.在图7中示意性地示出了用于制造磁共振天线的方法，其具有步骤s1至s4。在s1中，提供由泡沫材料制成的板件。在图8中示出如此提供的板件113，该板件尤其可以具有5至15mm之间的厚度t2。
80.在s2中，在板件中开设至少一个缝隙。例如可以借助于手术刀、冲刀和/或激光开设至少一个缝隙。在图8中示出如此开设的缝隙112。在板件113的表面115上开设缝隙112。
81.在s3中，在至少一个缝隙中放置至少一个线结构101。该至少一个线结构由在放置之后包围该线结构的泡沫材料就地保持。在图8中示出如此放置的线结构101。根据缝隙深度d可以调节线结构101的位置。在表面115上可以施加由泡沫材料制成的覆盖层114，如在图8的中间部分所示的那样。覆盖层114尤其可以具有在1至8mm之间、优选在2至5mm之间的厚度t1。
82.例如，板件113可以具有8mm的厚度t2，覆盖层可以具有2mm的厚度t1并且缝隙可以具有4mm的深度d。在考虑到线结构的例如2mm的厚度的情况下，线结构优选居中地位于覆盖层114的上表面和板件113的下表面之间。
83.在s4中，对所述板件应用压力和/或温度，以便封闭所述至少一个缝隙。通过这样的热压印步骤产生在图8的下部示出的结构。覆盖层114和板件113已结合成理想地均匀的容纳体102。线结构居中地布置在容纳体102的相对置的表面116a和116b之间。
84.容纳体102根据相对于线结构101的距离而具有不同的厚度：在所述线结构101周围的具有直径ds的区域116中，容纳体102比在与线结构101间隔更远的区域107中更厚。在步骤s4中，区域107已被更强地压缩，因此这些区域还具有更高的密度。
85.在热压印步骤之后，例如将磁共振天线110在区域116中的最大厚度从10mm压缩到8mm并且将线结构101保持在中心。在区域107中，磁共振天线100例如从10mm的初始厚度被压缩到1至4mm的厚度。
86.通过先前施加的覆盖层114可以降低在应用压力和/或温度之后缝隙112裂开并且释放线结构101的风险。
87.从图2中可以看出，通过该制造方法还可以制造在交叉点117处相交的重叠的线结构。例如也可以将先前加工到线结构101中的缩短电容器103包裹到泡沫中。对于可能的电子部件105，尤其可以将电子器件壳体的框架或下侧一同压印到泡沫中，以便建立接收磁共振信号的线结构101相对于电子器件的固定连接。
88.最后再次指出，前面详细描述的方法以及所示的磁共振天线、局部线圈和磁共振设备只是实施例，本领域技术人员能以不同方式对这些实施例进行改变，只要不脱离本发明的保护范围即可。此外，不定冠词“一个”的使用不排除相关的特征可以存在多个。同样地，术语“单元”并不排除相关的部件由多个共同作用的、必要时也可以在空间上分散的子部件构成。