具有分布式激励的MRI鸟笼线圈的制作方法

本发明涉及用于磁共振检查目的的磁共振射频传输设备，以及使用这样的磁共振射频传输设备来生成并应用用于磁共振检查目的的射频激励场b1的方法。

背景技术：

在磁共振检查的领域中，鸟笼共振器，也被称为鸟笼线圈，是用于生成要被应用于感兴趣对象的原子核或感兴趣对象内的原子核以用于磁共振激励的射频磁激励场b1的公知的体积射频线圈设计，其中，感兴趣对象被至少部分地定位在鸟笼线圈内，所述感兴趣对象继而被布置在静态均匀磁场b0内，所述静态均匀磁场b0被布置为实质上垂直于射频磁激励场b1。

在本领域中，已知鸟笼共振器充当射频发射线圈和/或射频接收线圈。它们通常以与拉莫尔频率相对应的射频共振操作，这取决于在考虑中的原子核的种类的旋磁比中的静态磁场b0的强度。

美国专利us4680548描述了一种体积射频线圈设计，以后针对其外观被称为“鸟笼线圈”，作为具有沿着公共纵轴间隔开的导电环元件的对的磁共振射频线圈。所述环元件中的每个包括多个沿着环外围间隔开的串联的电容元件。多个轴向导电元件(被共同称为“梯级(rung)”)在串联的电容元件的邻近元件之间的点处与所述导电环元件电气互连。在射频线圈的高通实施例中，轴向导电节段可以是导线、导电管、或者平面导电带，其固有电感需要恰当的线圈操作。通过在轴向导电节段中的每个节段中包括电容元件来实现线圈的带通实施例。已知鸟笼线圈具有与径向或轴向导电节段一样多的共振模式。针对鸟笼线圈的优选激励模式是其中当鸟笼线圈被操作为发射线圈时所生成的射频磁激励场b1尽可能均匀的一种模式。对于其在梯级中的电流分布分别与sinθ或cosθ成比例的共振模式是这种情况，其中，θ指代围绕鸟笼线圈轴圆周地测量的方位角。

美国专利4680548还描述了以正交激励模式来操作鸟笼线圈，其中，鸟笼线圈发射圆偏振射频磁场，其已知为与核自旋最大程度地相互作用。对此，通过相对于彼此电气90°异相的两个射频源，例如沿着导电环元件中的一个的圆周，在相对于彼此以直角定位的两个输入电容器处激励鸟笼线圈。在正交激励的情况下，在每个梯级中的电流的幅值是相等的，而相对相位角随着方位角θ以线性方式递增。

还已知的是，针对诸如3t或更高的大场强度的静态磁场b0，与感兴趣对象有关的基于电介质的驻波机制严重影响射频磁激励场b1的均匀度。在美国专利6043658中已经提出了用于改善在这种情况下在鸟笼线圈中的射频磁激励场b1的均匀度的一种选项。在本文中，带通鸟笼线圈被描述为以操作的退化模式来操作，其中，所有共振模式和所有共振频率相一致，其是通过分别选择针对梯级和导电环中的电容的特定值来实现的。所述鸟笼线圈的个体网格(每个网格包括两个邻近的导体以及位于其之间的两个导电环的区段)然后与彼此去耦合，并且因此，使得能够作为线圈阵列的操作，其中，能够由射频放大器独立地驱动每个线圈，以便优化射频磁激励场b1的均匀性(也被称为射频“匀场”)。

在国际申请wo2014/053289al中，描述了一种带通鸟笼线圈，其中，选取环到梯级电容值的比率，以实现n种共振模式，每种共振模式被调谐到相同的共振频率，籍此，针对每种共振模式，鸟笼共振器的个体网格不与彼此实质上电气去耦合。以不同共振模式生成的射频磁激励场b1然后在空间分布上与在美国专利6043658中所描述的操作的退化模式的那些不相等，并且允许线性组合，使得能够实现有功率效率的、均匀的、圆偏振场分布的射频磁激励场b1。

国际申请wo02/095435涉及在磁共振检查系统的检查体积中生成rf场的布置。对rf场分布的控制是通过被馈送到共振器节段中的每个节段的rf的相位和幅度的个体选择来实现的。国际申请wo2006/076624公开了一种鸟笼线圈，其具有被提供到鸟笼共振器的末端环的环共振器。固定的90°正交分裂器在环共振器附近创建行进波从而以正交模式来驱动鸟笼线圈。

技术实现要素：

以正交模式操作鸟笼线圈的常规方式将例如是利用在关于围绕鸟笼线圈的中心轴的方位角方向上相对于彼此以直角定位的两个环电容器处具有90°的固定相位角度差的相同射频功率来激励鸟笼线圈。在图7中示意性示出了典型的常规配置。为了在检查空间中实现射频激励场b1的适当的场强度，要求在大约35kw的范围内的总射频功率，其意味着采用每个具有大约18kw的最大额定功率的两个射频放大器421和422。每个射频放大器421、422经由射频传输线与鸟笼线圈44连接，并且与射频循环器761、762串联，以用于倾倒由鸟笼线圈44反射的射频功率。射频循环器761、762是庞大的、重的并且昂贵的。所述传输线必须具有适当的额定功率并且因此是重的，并且要求在成本、重量与射频功率的损失之间的折衷。放大器421、422可以包括以具有大约1kw的方案的额定功率的推挽配置的个体射频功率晶体管，使得还要求通常被安装在一个橱柜中的多个射频组合器。

因此，本发明的目的是提供一种磁共振射频传输设备，其用于利用较少的硬件部件来生成和应用用于磁共振检查目的的射频激励场b1，同时允许关于生成射频激励场b1的灵活操作，具体包括2模式射频匀场，其中，“2模式”指在体线圈的拉莫尔频率处的两种激励模式。

在本发明的一个方面中，所述目的是由用于生成磁共振频率的射频激励场b1并将所述射频激励场b1应用到感兴趣对象的原子核或感兴趣对象内的原子核以用于磁共振检查的目的的磁共振射频传输设备来实现的。所述磁共振射频发射传输设备包括鸟笼线圈，所述鸟笼线圈包括：

沿着公共纵轴间隔开的导电环构件的对；

多个n个导电节段，其平行于轴向方向被对齐并且与所述导电环构件电气互连；以及

多个n个激活端口，每个激活端口被配置为接收射频功率并且将所接收的射频功率转移给所述鸟笼线圈，以用于生成所述射频激励场b1的部分，其中，所述多个n个激活端口被定位为紧密靠近所述鸟笼线圈；

其中，所述鸟笼线圈被设计为能以至少n/2个分离的共振频率来激励。

所述磁共振射频传输设备还包括多个m个射频放大器单元。所述多个m个射频放大器中的每个射频放大器单元被配置用于接收来自射频源的射频功率，被配置用于放大所接收的射频功率，并且被配置用于经由从所述多个n个激活端口中选择的多个m个激活端口以磁共振频率向所述鸟笼线圈提供射频功率，其中，m小于或等于n。所述多个m个射频放大器单元中的每个射频放大器单元被配置为以所述磁共振频率向所述多个m个激活端口中的一个激活端口提供能个体调节水平的射频功率。

另外，在所述鸟笼线圈的操作状态中，所述多个m个射频放大器单元中的每个射频放大器单元通过射频传输线被电气连接到所述多个n个激活端口中的激活端口，并且被布置为紧密靠近所述射频放大器单元向其提供射频功率的激活端口。然后，在所述鸟笼线圈的操作状态中，在所述多个m个射频放大器单元之中，确立由所述多个m个射频放大器单元提供的磁共振射频功率的能调节的相位角的固定关系和能调节的幅值。

如在本申请中所使用的短语“鸟笼线圈”应当具体被理解为涵盖：在沿着公共纵轴间隔开的两个导电环元件中具有电容器的高通类型的鸟笼线圈、在电气连接沿着公共纵轴的间隔开的两个导电环元件的轴向导电节段中具有电容器的低通类型的鸟笼线圈，以及在两个导电环元件中以及在电气连接间隔开的两个导电环元件的轴向导电节段中具有电容器的带通类型的鸟笼线圈。

如在申请中所使用的短语“分离的共振频率”应当被具体理解为使得两个任意选择的共振频率的峰值幅度被大于所述两个共振频率的半峰全宽(fwhm)的50％的加和的频率区间间隔开。

如在本申请中所使用的短语“紧密靠近”应当被具体理解为在射频放大器单元与对应的激活端口之间的空间距离，其小于所述共振频率的有效波长λ的λ/4，优选小于λ/8，并且最优选小于λ/10。

如在本申请中所使用的短语“有效波长”应当被具体理解为在传输线中行进的具有不同于100％的速度因子的共振频率的波长。在这种情况下，所述有效波长是在真空中的共振频率的波长乘以所述速度因子(例如，针对通常使用的射频线缆rg58的速度因子是66％)。

本发明的一个优点在于，在合适的实施例中，诸如射频放大器单元的昂贵的射频部件能够利用较低功率规格的硬件部件来代替。

另一优点在于，由于射频放大器单元与对应的激活端口之间的紧密靠近，因此不要求循环器，并且由于具有分离的共振频率的鸟笼线圈扩展在其网格之中被馈送到其的射频功率的事实，能够忽略至少两条长损耗射频功率线缆(通常为-1.8db)和射频功率组合器。

此外，本发明的磁共振射频传输设备有利地提供了以正交模式激励或者以独立双射频通道(2模式激励)多传输模式(例如，针对射频匀场目的)来操作所述鸟笼线圈的选项。

在优选实施例中，平行于轴向方向被对齐并且电气连接导电环构件的导电节段的数量n是多个射频放大器单元中的射频放大器单元的数量m的整数倍。在合适的实施例中，利用射频放大器单元与激活端口的布置的对称属性，能够容易地确立能调节的相位角的固定关系，并且能够有利地平衡在诸如梯级的硬件部件和射频放大器单元上的负载。

在另一优选实施例中，平行于所述轴向方向被对齐的所述多个n个导电节段中的所述导电节段关于围绕所述鸟笼线圈的所述公共纵轴的方位角方向被等距地布置。以这种方式，能够避免用于生成均匀的射频激励场b1的导电节段中的射频电缆负载的大的差异。

在又一优选实施例中，所述磁共振射频传输设备还包括控制单元，所述控制单元被配置用于控制由所述多个m个射频放大器单元以所述磁共振频率提供的射频功率的所述能个体调节的水平，并且/或者被配置用于控制在所述多个m个射频放大器单元之中的所述磁共振射频功率的能调节的相位角的固定关系。

所述控制单元可以是单独的控制单元，其尤其被设计为控制所述磁共振射频传输设备。备选地，所述控制单元可以是诸如磁共振成像系统的磁共振检查装置的另一控制单元的一体部分。

以这种方式，由多个射频放大器单元提供的射频功率的个体水平和/或在多个射频放大器单元之中的能调节的相位角的固定关系能够以对人类误差小的敏感性而被容易且可靠地设置，并且还能够被快速地改变到多个射频放大器单元之中的不同射频功率水平和能调节的相位角的不同固定关系，如果期望的话。优选地，所述不同射频功率水平和能调节的相位角的不同固定关系能够被预确定并且被存储在控制单元的数字存储器单元中以用于检索。

优选地，所述控制单元包括基于被配置用于数字地确立在所述多个m个射频放大器单元之中的能调节的相位角的所述固定关系并且被配置用于将射频功率的所述能个体调节的水平设置在所述多个m个射频放大器单元处的所述磁共振频率处的现场可编程门阵列。

优选地，数字波生成器是基于现场可编程门阵列的。这种类型的数字波生成器是可商业获得的，并且因此不必在本文中详细讨论。

通过采用数字波生成器，能够容易地确定在多个m个射频放大器单元中的射频放大器单元之间的能调节的相位角的固定关系，并且/或者能够如根据期望设置并且快速改变其个体射频功率水平。

在一个实施例中，能调节的相位角的所述固定关系以及在所述多个m个射频放大器单元的所述磁共振频率处的射频功率的所述能个体调节的水平被设置用于以正交模式来操作所述鸟笼线圈。以这种方式，所述鸟笼线圈的正交模式，如在磁共振检查中通常使用的，能够利用较低功率规格的较少硬件部件而被容易地激励。

备选地，能够确立能调节的相位角的固定关系并且在多个m个射频放大器单元的磁共振频率处的射频功率的能个体调节的水平被设置用于操作所述鸟笼线圈，使得补偿在感兴趣对象内部的频率激励场b1的不均匀度。以这种方式，所述磁共振射频传输设备允许操作作为用于射频匀场目的的双射频通道多传输线圈。

在又一优选实施例中，所述磁共振射频传输设备包括射频传输线，所述射频传输线具有：

-对应于所述磁共振频率的实质上一个波长的有效电气长度，其中，所述射频传输线的两个端部被电气连接以形成环，以及

-多个n个触点，其电气接触所述射频传输线，并且以间隔开的方式沿着所述射频传输线被布置，其中，所述多个n个触点中的至少两个触点中的每个被配置用于接收来自至少两个射频源的射频功率。

所述多个m个射频放大器单元中的射频放大器单元的数量等于所述多个n个激活端口中的激活端口的数量。所述多个n个触点中的每个触点被电气连接到多个m＝n个射频放大器单元中的不同射频放大器单元。

这样，由多个m＝n个射频放大器单元提供的磁共振射频功率的能调节的相位角的固定关系能够以模拟的方式被容易地确立，其中，在两个邻近射频放大器单元之间的相位角偏移(被固定在360°/n)是由在被电气连接到两个邻近射频放大器单元的触点之间的射频传输线的有效电气长度的部分(被固定在λ/n)来确定的。在一个合适的实施例中，其中，例如，至少两个射频源中的每个以相等水平的射频功率但具有90°的相位差来激励鸟笼线圈的一种模式，所述鸟笼线圈能够以正交模式来激励。在另一合适的实施例中，所述鸟笼线圈还能够例如利用具有不等水平的射频功率和/或不同于90°的相位差的两个独立射频源以双射频通道多传输模式来驱动以用于射频匀场目的。

在本发明的另一方面中，一种使用如在本文中所公开的磁共振射频传输设备的实施例来生成和应用射频激励场b1以用于磁共振检查的目的的方法。

所述方法包括如下步骤：

-将来自射频源的射频功率提供给多个m个射频放大器单元；

-将由所述多个m个射频放大器单元以磁共振频率提供的射频输出功率的能个体调节的水平控制到期望的射频功率水平；

-将在所述多个m个射频放大器单元之中的所述磁共振射频输出功率的能调节的相位角的关系控制到期望的相位角的固定关系。

所述方法能够允许通过使用越来越少的昂贵硬件部件以正交模式以及以双射频通道多传输模式对鸟笼线圈的激励以例如用于射频匀场目的。上文针对磁共振射频传输设备所描述的其他益处也同样适用。

在使用磁共振射频传输设备的方法的另一优选实施例中，所述磁共振射频传输设备的多个n个导电节段中的导电节段平行于轴向方向被对齐并且关于围绕鸟笼线圈的公共纵轴的方位角被等距离地布置，所述方法包括如下步骤：

-将由多个m个射频放大器单元以磁共振频率提供的射频功率的能个体调节的水平控制到在所述m个射频放大器单元之中实质上相同的射频功率水平；

-根据下式来控制在多个m个射频放大器单元之中的磁共振射频功率的能调节的相位角的关系：

其中，索引数i指代鸟笼线圈的多个导电节段中的导电节段，在围绕公共纵轴的方位角方向上从1到n，并且索引f指代多个n个激活端口中绝对相位角被任意限定为0的激活端口。

以这种方式，所述鸟笼线圈能够通过使用较低功率规格的硬件部件分别以正交模式或者以m个射频通道多传输模式来激励。

如从公式(1)能够获得的，如果i＝f(即，在从多个m个射频放大器单元中的射频放大器单元接收射频功率的激活端口处)，则相位角为零。针对i–f＝n/4的情况，相位角偏移导致π/2，即，90°。

优选地，所述多个m个射频放大器单元中的射频放大器单元的数量等于所述多个n个激活端口中的激活端口的数量，并且每个射频放大器单元经由所述多个n个激活端口中的不同激活端口以磁共振频率向所述鸟笼线圈提供射频功率。

在本发明的又一方面中，提供了一种被配置用于采集感兴趣对象的至少部分的磁共振图像的磁共振成像系统，包括：

-检查空间，其被提供为将所述感兴趣对象的至少所述部分定位在所述检查空间内；

-主磁体，其被配置用于在所述检查空间中生成静态磁场b0，

-磁梯度线圈系统，其被配置用于生成被叠加到所述静态磁场b0的梯度磁场；

-在本文中所公开的磁共振射频传输设备的至少一个实施例；

-至少一个射频天线设备，其被配置用于接收来自已经通过应用所述射频激励场b1激励的所述感兴趣对象的所述部分的原子核或所述部分内的原子核的磁共振信号；

-控制单元，其被配置用于控制所述磁共振成像系统的功能；以及

-信号处理单元，其被配置用于处理磁共振信号，以根据所接收的磁共振信号来确定所述感兴趣对象的至少所述部分的磁共振图像。

附图说明

参考下文描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将是明显的并且得到阐明。然而，这样的实施例并不是必须表示本发明的完整范围，并且可以引用权利要求和本文以用于解读本发明的范围。

在附图中：

图1示出了根据本发明的磁共振成像系统的实施例的部分的示意性图示，

图2示意性图示了依据图1的磁共振成像系统的磁共振射频传输设备的鸟笼线圈，

图3示意性图示了根据依据图1的磁共振成像系统的磁共振射频传输设备的实施例，其向在图2中示出的鸟笼线圈提供射频功率，

图4描绘了根据本发明的磁共振射频传输设备的备选实施例。

图5是依据图1的磁共振成像系统的控制单元的数字波生成器的示意性图示，

图6是根据本发明的磁共振射频传输设备的另一备选实施例的示意性图示，并且

图7示意性图示了向鸟笼线圈提供射频功率以用于正交模式激励的射频放大器的典型常规配置。

附图标记列表

10磁共振成像系统

12扫描器单元

14主磁体

16检查空间

18中心轴

20感兴趣对象

22磁梯度线圈系统

24人机接口设备

26控制单元

28数字存储器单元

30信号处理单元

32射频屏蔽

34多个接收射频天线设备

36射频发射器

38法兰

40磁共振射频传输设备

42射频放大器单元

44鸟笼线圈

46中心轴

48导电环构件

50导电节段

52环电容器

54环电容器

56梯级电容器

58激活端口

60射频传输线

62方位角方向

64数字波生成器

66模块

68射频源

70射频源

72射频传输线

74触点

φ相位角

θ方位角

具体实施方式

在下文中，公开了根据本发明的若干实施例。个体实施例参考具体附图来描述并且由具体实施例的前缀数字来识别。其功能在所有实施例中相同或基本相同的特征通过其所涉及的实施例的前缀数字所构成的附图标记(其跟随有特征的标号)来识别。如果在对应的附图描绘中未描述实施例的特征，或者在附图本身中未示出在附图描绘中所提及的附图标记，则应当参考对先前实施例的描述。

图1示出了根据本发明的、被配置用于采集感兴趣对象120(通常为患者)的至少部分的磁共振图像的磁共振成像系统110的实施例的部分的示意性图示。磁共振成像系统110包括具有主磁体114的扫描器单元112。主磁体114具有中心膛，所述中心膛提供针对要被定位在其内的感兴趣对象120的围绕中心轴118的检查空间116，并且所述主磁体114还被提供用于至少在检查空间116中生成静态磁场b0。出于清晰的原因，在图1中已经省略了用于支撑感兴趣对象120的惯用桌台。静态磁场b0定义检查空间116的轴向方向，其平行于中心轴118而被对齐。应当意识到，本发明也适用于在静态磁场内提供检查区域的任何其他类型的磁共振成像系统。

另外，磁共振成像系统110包括磁梯度线圈系统122，所述磁梯度线圈系统22被配置用于生成被叠加到静态磁场b0的梯度磁场。磁梯度线圈系统122被同心地布置在主磁体114的膛内。

磁共振成像系统110包括控制单元126，所述控制单元26被配置为控制磁共振成像系统110的功能。控制单元126包括人机接口设备124，所述人机接口设备124由具有触敏屏幕的监视器单元形成。

此外，磁共振成像系统110包括磁共振射频传输设备140，所述磁共振射频传输设备140用于在射频发射时间段期间生成磁共振频率的射频激励场b1并将所述射频激励场b1应用到感兴趣对象120的原子核或感兴趣对象120内的原子核以用于磁共振检查的目的。磁共振射频传输设备140包括被设计为全身线圈的鸟笼线圈144以及多个四射频放大器单元1421-1424(图3)。鸟笼线圈144具有中心轴146，并且在操作状态中被同心地布置在主磁体114的膛内，使得所述鸟笼线圈144的中心轴146与扫描单元112的中心轴118相一致(图1)。

多个射频放大器单元1421-1424中的每个射频放大器单元142被配置用于接收来自射频源的射频功率，以用于放大所所接收的射频功率，并且用于向鸟笼线圈144提供磁共振频率的经放大的射频功率。

对此，来自作为射频源的射频发射器136的射频功率由控制单元126控制并馈送到多个射频放大器单元1421-1424(在图1中针对射频放大器单元1421示范性地示出)。

如在本领域中公知的，圆柱形金属射频屏蔽132被同心地布置在磁梯度线圈系统122与鸟笼线圈144之间。

此外，磁共振成像系统110包括多个射频天线设备134，所述多个射频天线设备134被提供用于接收来自已经通过应用射频激励场b1激励的感兴趣对象120的原子核或感兴趣对象20内的原子核的磁共振信号。射频天线设备134被设计为局部线圈的阵列，其旨在被定位为接近要被成像的感兴趣对象120的区域。所述局部线圈被配置用于在与射频发射时间段不同的射频接收时间段期间接收来自要被成像的感兴趣对象120的部分的激励的原子核或所述部分内的激励的原子核的磁共振信号。

此外，磁共振成像系统110包括信号处理单元130，所述信号处理单元130被配置用于处理磁共振信号以根据所接收的磁共振信号来确定感兴趣对象120的至少部分的磁共振图像。

在图2中给出了磁共振射频传输设备140的鸟笼线圈144的示意性视图。鸟笼线圈144包括沿着由中心轴146给出的公共纵轴间隔开的相同导电环构件的对1481、1482，以及被设计为平行于轴向方向被对齐的直导体(梯级)的多个n＝16个导电节段1501-15016。鸟笼线圈144被设计为具有被放置在导电环构件1481、1482中的多个2n个环电容器1521-15216、1541-15416的带通类型(以这种方式，所述多个2n个环电容器1521-15216、1541-15416与形成导电环的导电环构件1481、1482的部分电气互连)以及被放置在梯级中的每个中的多个n个梯级电容器1561-15616中的一个梯级电容器156i(i＝1-n)(所述梯级电容器156i与两个邻近的环电容器152i、152i+1、154i、154i+1之间的导电环构件1481、1482的部分电器互连)。多个n个导电节段1501-15016中的导电节段150i(i＝1-n)相对于关于中心轴146的方位角方向162被等距离地布置。

鸟笼线圈144被设计为能以n/2个分离的共振频率来激励。选择用于实现此的鸟笼线圈设计参数的方法在本领域中是已知的，并且因此不需要在本文中详细讨论。考虑用于激励的鸟笼线圈144的两种共振模式是其在梯级中的射频电流分布分别与sinθ(模式1)或cosθ(模式2)成比例的模式，其中，θ指代在围绕鸟笼线圈144的中心轴146的方位角方向162上测量的方位角。

根据本发明，鸟笼线圈144包括多个n＝16个激活端口1581-15816。每个激活端口158i(i＝1-16)被配置为接收射频功率并且被配置为将所接收的射频功率传递到鸟笼线圈144，以用于生成射频激励场b1的部分。多个n个激活端口1581-15816中的激活端口1581-15816被定位为紧密靠近鸟笼线圈144，其在图4中示出的磁共振射频传输设备的备选实施例中被最佳地图示。

磁共振射频传输设备140包括多个m＝4个射频放大器单元1421-1424(图3)，其小于数量n＝16，其继而是m的整数倍。射频放大器单元1421-1424中的每个的最大功率被额定到4.4kw，使得大约18kw的总射频功率对于操作鸟笼线圈144是可用的。图3示意性图示了多个m＝4个射频放大器单元1421-1424的配置，其经由从多个n＝16个激活端口1581-15816中选择的多个n＝4个激活端口向鸟笼线圈144提供射频功率。所选择的激活端口是激活端口1583、1587、15811、15815。

多个m＝4个射频放大器单元1421-1424中的每个射频放大器单元142i(i＝1-4)被配置为以磁共振频率向多个选择的m＝4个激活端口1583、1587、15811,15815中的一个激活端口158提供能个体调节水平的射频功率。

在鸟笼线圈144的操作状态中，多个m＝4个射频放大器单元1421-1424中的每个射频放大器单元142i(i＝1-m)通过具有小于射频传输线160中的共振频率的有效长度的十分之一的长度的射频传输线160i(i＝1-4)被电气连接到多个n＝16个激活端口1581-15816中的选择的激活端口1583、1587、15811、15815中的一个激活端口158，并且因此被布置为紧密靠近射频放大器单元142i(i＝1-m)向其提供射频功率的激活端口158。在具有3.0t的静态磁场b0的场强的磁共振系统110的该实施例中(其导致针对质子的大约128mhz的磁共振频率、以及66％的传输线的速度因子)，传输线1601-1604的长度小于大约0.15m。

在操作状态中，由多个m＝4个射频放大器单元1421-1424驱动鸟笼线圈144，从而根据下式(依据惯例，ω指代磁共振频率的圆形频率)向具有幅度和相对相位角φ3、φ7、φ11、φ15的激活端口1583、1587、15811、15815提供磁共振射频功率：

激活端口1583：

激活端口1587：

激活端口15811：

激活端口15815：

以这种方式，激活端口1587、15815被提供有具有180°的相位偏移的射频功率。对于激活端口1583、15811同样如此。

四个幅度a7、a11、b7和b11是独立的，并且能够被选择，以便相应地通过驱动鸟笼线圈144来实现期望的射频激励场b1。

例如，鸟笼线圈144的正交操作能够通过将幅度b7和a11选择为0并且将幅度a7选择为等于幅度b11来完成。分别由在围绕鸟笼线圈144的中心轴146的方位角方向162上测量的90°的方位角δθ分开的激活端口1583/1587和15811/15815的对被提供有具有90°的相位角φ的相对差的射频功率。

如上所示，在鸟笼线圈144的操作状态中，在多个m＝4个射频放大器单元1421-1424之中，确立由多个m＝4个射频放大器单元1421-1424所提供的磁共振射频功率的能调节的相位角φi(i＝1-4)的固定关系。

出于射频匀场的目的，能够不同地选择四个独立的幅度a7、a11、b7和b11，例如，用于补偿由感兴趣对象120引起的射频激励场b1的不均匀度。鸟笼线圈144然后被操作为具有m个放大器的双射频通道多传输线圈。

由多个m＝4个射频放大器单元1421-1424以磁共振频率提供的射频功率的能个体调节的水平以及在多个m＝4个射频放大器单元1421-1424之中的磁共振射频功率的能调节的相位角φi(i＝1-4)的固定关系由作为磁共振成像系统110的控制单元126的一体部分的控制单元来控制。

在图4中示意性图示了根据本发明的磁共振射频传输设备240的备选实施例。仅将描述与依据图3的实施例不同的特征。针对第二实施例中在之后未进行描述的特征参考第一实施例的描述。

与第一实施例(图3)相比，依据图4的磁共振射频传输设备240的实施例包括多个m＝n＝16个射频放大器单元2421-24216，使得射频放大器单元2421-24216的数量m等于鸟笼线圈244的梯级的数量n。

多个射频放大器单元2421-24216中的每个射频放大器单元242i(i＝1-16)的最大功率被额定为仅1.1kw。尽管如此，大约18kw的总射频功率对于操作鸟笼线圈244来说仍是可用的。图4示意性图示了多个m＝16个射频放大器单元2421-24216的配置，其经由多个m＝n＝16个激活端口2581-25816向鸟笼线圈244提供射频功率。

射频放大器单元2421-24216被便利地布置在主磁体214的法兰238上，紧密靠近激活端口2581-25816，并且多个射频放大器单元2421-24216中的每个射频放大器单元242i(i＝1-16)由被设计为具有小于0.15m的长度的同轴线缆的射频传输线260i(i＝1-16)电气连接到多个激活端口2581-25816中的一个激活端口258i(i＝1-16)。

在操作状态中，根据下式由向具有幅度和相对相位角φi(i＝1-16)的多个n＝16个激活端口2581-25816提供磁共振射频功率的多个m＝n＝16个射频放大器单元2421-24216来驱动鸟笼线圈244：

其中，索引数i指代鸟笼线圈244的多个导电节段2501-25016中的导电节段250i，在关于中心轴246的方位角方向262上从1到n，并且索引f指代在其处绝对相位角被任意设置为0的激活端口258f。在以上情况中，其是针对激活端口2587的情况。

再次地，四个幅度a7、a11、b7和b11是独立的，并且能够被选择，以便相应地通过驱动鸟笼线圈244来实现期望的射频激励场b1。

例如，鸟笼线圈244的正交操作能够通过将幅度b7和a11选择为0并且将幅度a7选择为等于幅度b11来完成。由多个m＝n个射频放大器单元2421-24216以磁共振频率提供的射频功率的能个体调节的水平然后根据(3)被设置为a7＝b11，即，被设置在m＝n个射频放大器单元2421-24216之中实质上相同的射频功率水平。根据下式来确立在多个m＝n个射频放大器单元2421-24216之中的磁共振射频功率的能调节的相位角φi(i＝1-16)的固定关系：

从i＝1到n，相位角φi分别等于-135°、-112.5°、-90°、-67.5°、-45°、-22.5°、0°、22.5°、45°、67.5°、90°、112.5°、135°、157.5°、180°和-157.5°。

出于射频匀场的目的，能够不同地选择四个独立的幅度a7、a11、b7和b11以及相位角φi(i＝1-16)，例如，用于补偿由感兴趣对象220引起的射频激励场b1的不均匀度。鸟笼线圈244然后被操作为16射频通道多传输线圈。

图5示出了作为磁共振成像系统210的控制单元226的一体部分的数字波生成器64的模块66。数字波生成器64包括多个模块66i(i＝1-16)，其中的每个模块能被分配到多个m＝n个射频放大器单元2421-24216中的射频放大器单元242i中的一个。控制单元226控制数字波生成器64，所述数字波生成器64是基于现场可编程门阵列的，并且所述数字波生成器64被配置用于根据公式(3)在多个m＝n个射频放大器单元2421-24216之中数字地确立能调节的相位角φi(i＝1-16)的固定关系，并且被配置用于根据公式(3)将射频功率的能个体调节的水平设置在多个m＝n个射频放大器单元2421-24216处的磁共振频率处。

在图6中示意性图示了根据本发明的磁共振射频传输设备340的另一备选实施例。

与依据图4的实施例相比，在图6中示出的磁共振射频传输设备340还包括具有对应于磁共振频率的实质上一个波长的有效电气长度的另一射频传输线72。射频传输线72的两个端部被电气连接以形成环。

磁共振射频传输设备340还包括多个n＝16个触点74i(i＝1-n)，所述多个n＝16个触点74i(i＝1-n)电气接触射频传输线72并且以间隔开的方式沿着射频传输线72被布置，其中，多个n个触点74i(i＝1-n)中的触点74i中的每个被配置用于接收来自两个独立射频源68、70的射频功率。

在图6中示出的实施例中，触点747和7411接收来自两个独立射频源68、70的射频功率。

多个m个射频放大器单元342i(i＝1-m)中的射频放大器单元342i(i＝1-m)的数量m等于多个n个激活端口358i(i＝1-n)中的激活端口358i(i＝1-n)的数量n。多个n个触点74i(i＝1-n)中的每个触点74i被电气连接到多个m＝n个射频放大器单元342i(i＝1-16)中的不同射频放大器单元342i的输入端口。在图6中示范性且示意性图示了经由传输线36015从触点7415到射频放大器单元34215并且进一步到鸟笼线圈344的激活端口35815的射频路径。

以这种方式，在n个触点74i(i＝1-n)中的一个处可用的射频功率被用作针对多个m＝n个射频放大器单元342i(i＝1-16)中的一个的输入射频功率。由多个m＝n个射频放大器单元342i(i＝1-16)提供的磁共振射频功率的能调节的相位角φi(i＝1-16)的固定关系和幅值是由在任意两个触点74m、74n(m、n＝1-16)之间的射频传输线72的有效电气长度的部分以模拟方式通过射频传输线72来确立的，其中，针对任意n，在两个邻近触点74n、74n+1之间的有效电气长度等于360°/n。

由下式(参考公式(2))给出两个独立射频源68、70的幅度和相对相位角φk(k＝1，2)：

激活端口3587：

激活端口35811：

鸟笼线圈344的正交操作能够通过将幅度b7和a11选择为0(其意味着在两个独立射频源之间的90°的相位偏移)，将幅度a7选择为等于幅度b11，并且以相同的增益(即，以与射频功率的相同的能独立调节的水平)来操作多个m＝n个射频放大器单元342i(i＝1-16)中的每个射频放大器单元342i。

为了出于射频匀场的目的而以2射频通道多传输模式来操作鸟笼线圈344，能够如根据期望选取独立的幅度a7、a11、b7和b11。

尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。