專利名稱：拾取磁共振信號并具有自身通信單元的天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及RF接收機天線，特別是用于接收磁共振信號的RF接收 機線圏。本發(fā)明還涉及其中采用了一個或者多個RF接收機天線的磁共振成 像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
這種磁共振成像系統(tǒng)從國際申請WO 03/032002中得知。 已知的磁共振成像系統(tǒng)包括位于MR-套件(MR-suite)中的主磁 體組件。磁共振成像系統(tǒng)具有RF接收機以從待檢查的患者接收磁共振 信號。優(yōu)選地，MR-套件屏蔽電磁輻射，尤其是在RF頻帶內(nèi)的電磁輻 射。提供序列控制以生成MR成像序列，并且該序列控制位于MR -套件 之外。提供重建單元以根據(jù)所獲取的磁共振信號重建磁共振圖像。以無 線方式實現(xiàn)在序列控制、MR-套件之外的重建單元、以及MR-套件之 內(nèi)的磁共振成像系統(tǒng)之間的通信。尤其是，將梯度波形(gradient waveform)和RF脈沖圖案傳輸?shù)組R-套件中，以便傳輸?shù)酱殴舱癯上?系統(tǒng)上的無線收發(fā)信機。RF接收機線圏可直接連接至MR-套件中的無 線收發(fā)信機，或者RF接收機線圈可與MR-套件中的無線收發(fā)信機進行 無線通信。在各個RF接收機線圈上提供有收發(fā)信機。在RF接收器機 線圈和MR-套件中的無線收發(fā)信機之間應(yīng)用握手協(xié)議，用以標(biāo)識正在 連接的RF接收機線圏。將由MR接收機線圏接收的磁共振信號無線傳 輸至重建單元，該重建單元根據(jù)所接收的磁共振信號重建磁共振圖像。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠進行無線通信并且具有簡單結(jié)構(gòu) 的RF接收機天線。通過本發(fā)明的RF接收機天線來實現(xiàn)此目的，所述RF接收機天線包括..-共振拾取電路； -通信單元，用以傳送和/或接收數(shù)據(jù)，并且包括集成在所述共振 拾取電路中的發(fā)射/接收天線。本發(fā)明的RF接收機天線具有板上通信單元。用于將磁共振信號從 RF接收機天線傳輸至磁共振成像系統(tǒng)、并且從磁共振成像系統(tǒng)接收控 制信號的發(fā)射/接收天線集成在共振拾取電路中。因為RF接收機天線 具有其自身的通信單元，所以很容易將該RF接收機天線添加到磁共振 成像系統(tǒng)中，其在握手識別協(xié)議之后，立刻能夠與磁共振成像系統(tǒng)進行 通信。因為發(fā)射/接收天線集成在共振拾取電路中，所以需要相對較少 數(shù)目的電子組件來構(gòu)造RF接收機天線。此外，不需要從RF接收機線 圍的共振拾取電路不方便地伸出的分離天線。將參考從屬權(quán)利要求中所定義的實施方式來進一步詳細描述本發(fā)明的這些和其他方面。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，發(fā)射/接收天線集成在所述共振拾取電路 中，其中采用共振拾取電路的一個分段用作發(fā)射/接收天線。在一個選擇中，發(fā)射/接收機天線的長度為半波長的整數(shù)倍( ) 一一在所傳送或者所接收信號的栽波頻率處。另一選擇是使用四分之一波長(短)天線，其長度是四分之一波長的奇數(shù)倍( )。在將能量輻射到自由空間中或者從自由空間接收能量方面，這些半波長和 四分之一波長的天線類型具有很好的效率?？梢赃M一步進行精確調(diào)節(jié)。 將通信單元設(shè)置為混合由共振拾取電路所拾取的磁共振信號和載波頻 率。通常，磁共振信號處于10 MHz和600 MHz之間的RF頻帶中。實 際值取決于磁共振成像系統(tǒng)的主磁場強度。在與所討論的磁共振成像系 統(tǒng)相關(guān)的RF頻帶中，共振拾取電路對于磁共振信號具有良好的靈敏度。 以高很多的頻率執(zhí)行往返于RF接收機天線的數(shù)據(jù)傳輸，該頻率通常高 于1 GHz,尤其適合為2. 4 GHz?？梢圆捎貌煌腞F發(fā)射和接收頻帶 分別用于數(shù)據(jù)傳送和接收。尤其是，當(dāng)采樣不同的RF發(fā)射和接收RF 頻帶時，通過四分之一波長的發(fā)射/接收天線可獲得好的結(jié)果。在操作 中，這種四分之一波長的發(fā)射/接收天線在其饋送點處具有最大電流， 并且在其遠離饋送點的端點處(即，在天線的頂端處)具有零電流。這 導(dǎo)致在相對較短天線長度處的有效能量傳輸。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，共振拾取電路中的分段被物理地中斷，并 且在相鄰分段之間提供的部分電感耦合。該耦合的電感特征在低頻處有 效地表現(xiàn)為短路，并且在高頻處表現(xiàn)為開路中斷。該耦合的電容特征在 低頻率有效地表現(xiàn)為短路，并且在高頻率表現(xiàn)為開路中斷。由此，對施
加到分段之間中斷上的電感/電容量的選擇允許在相應(yīng)頻率范圍內(nèi)調(diào)節(jié) 中斷的有效性。本發(fā)明還涉及一種磁共振成像系統(tǒng)。本發(fā)明的磁共振成像系統(tǒng)具有本發(fā)明的RF接收機天線。本發(fā)明的磁共振成像系統(tǒng)能夠容易地改變拾 取磁共振信號所采用的RF接收機天線。通常，RF接收機天線形成為RF 接收機表面線圈，其可放置在待檢查患者的相應(yīng)部分上。本發(fā)明的磁共 振成像系統(tǒng)可以是所謂的柱形系統(tǒng)，其中在柱形孔腔中形成磁場。通常， 柱形磁共振成像系統(tǒng)以1. 5、 3或者甚至7或者11特斯拉(Tesla )的 磁場強度進行操作。通常，采用柱形磁共振成像系統(tǒng)來執(zhí)行例如心臟、 神經(jīng)學(xué)(大腦)或者腹部的檢查。另一方面，本發(fā)明的磁共振成像系統(tǒng) 可以是開放類型的磁共振成像系統(tǒng)。這種開放類型的磁共振成像系統(tǒng)具 有相對極面，這些極面由類似于C形支架的載體或者起磁通量返回路 徑作用的四個柱(post )結(jié)構(gòu)相連接。在相對的極面之間施加大約0. 25 至1特斯拉的磁場。


將結(jié)合附圖并參考下文所述的實施方式來闡明本發(fā)明的這些和其他 方面，其中圖1圖示性地示出了其中使用了本發(fā)明的磁共振成像系統(tǒng)；以及 圖2圖示性地示出了本發(fā)明的RF接收機天線的MR RF接收環(huán)路。具體實施例圖1圖示性地示出了其中使用了本發(fā)明的磁共振成像系統(tǒng)。磁共振 成像系統(tǒng)包括一組主線圈10，由此生成穩(wěn)定、均勻的磁場。例如，主 線圈以這樣的方式構(gòu)造以便這些線圏圍繞隧道形的檢查空間。待檢查的 患者位于患者載體之上，該載體滑動到此隧道形的檢查空間中。磁共振 成像系統(tǒng)還包括多個梯度線圈11、 12,由此生成存在空間變化的磁場 (尤其是具有沿各個方向的瞬時梯度的形式)，以便疊加在均勻的磁場 上。梯度線圏11、 12連接到可控電源單元21。借助于電源單元21， 通過電流的應(yīng)用來激發(fā)(energise)梯度線圏11、 12;為此，電源單 元配置有電子梯度放大電路，其將電流施加至梯度線圈上以便生成適當(dāng) 瞬時形狀的梯度脈沖(也稱作"梯形波，，)。通過控制電源單元來控
制梯度的強度、方向和持續(xù)時間。磁共振成像系統(tǒng)還包括發(fā)射和接收線圈13、 16，分別用于生成RF激勵脈沖以及用于拾取磁共振信號。優(yōu)選 將發(fā)射線圏13構(gòu)造為體線圈13，由此可以包圍待檢查對象(的一部分)。 體線圈通常以這樣的方式布置在磁共振成像系統(tǒng)中，以便當(dāng)患者30處 于磁共振成像系統(tǒng)中時，由體線圈13包圍待檢查的他或者她。體線圈 13起用于傳送RF激勵脈沖和RF重新聚焦脈沖(refocusing pulse) 的發(fā)射天線的作用。優(yōu)選地，體線圏13涉及所傳送RF脈沖(RFS)的 空間均勻強度分布。通常，交替地使用相同的線圈或者天線作為發(fā)射線 圈和接收線圈。此外，通常發(fā)射和接收線圈的形狀為線圈，但是其中發(fā) 射和接收線圏起RF電磁信號的發(fā)射和接收天線作用的其他幾何形狀也 是可行的。發(fā)射和接收線圈13連接至電子傳送和接收電路15。該傳送 和接收單元配備有天線17，以使得能夠與表面線圏15進行通信。
應(yīng)該注意是，作為選擇，可能使用分離的接收和/或發(fā)射線圈16。 例如，表面線圈16可以用作接收和/或發(fā)射線圈。這種表面線圈在相 對較小的體積中具有高靈敏度。諸如表面線圈之類的接收線圈連接到解 調(diào)器24，并且借助于解調(diào)器24來解調(diào)所接收的磁共振信號(MS)。將 解調(diào)的磁共振信號(DMS)施加到重構(gòu)單元。接收線圈連接到預(yù)放大器 23。預(yù)放大器23將由接收線圏16所接收的RF共振信號(MS)放大， 并且將所放大的RF共振信號施加到解調(diào)器24。解調(diào)器24對所放大的 RF共振信號進行解調(diào)。所解調(diào)的共振信號包含關(guān)于在待成像的對象部 分中的本地自旋密度的實際信息。此外，傳送和接收電路15連接至調(diào) 制器22。調(diào)制器22以及傳送和接收電路15激活發(fā)射線圈13，以便傳 送RF激勵和重新聚焦脈沖。應(yīng)該注意的是，在本發(fā)明的磁共振成像系 統(tǒng)中，調(diào)制包括在傳送之前的數(shù)字化。重構(gòu)單元從所解調(diào)的磁共振信號 (DMS)中導(dǎo)出一個或者多個圖像信號，這些圖像信號表示待檢測對象 的成像部分的圖像信息。在實踐中，優(yōu)選為將重構(gòu)單元25構(gòu)建為數(shù)字 圖像處理單元25，對該單元進行編程以便從所解調(diào)的磁共振信號中導(dǎo) 出表示待成像的對象部分的圖像信息的圖像信號。該信號處于重構(gòu)監(jiān)視 器26的輸出上，以便監(jiān)視器可顯示磁共振圖像。作為選擇，有可能將 來自重構(gòu)單元25的信號存儲在緩沖器單元27中，并同時等待進一步 的處理。
表面線圏16具有通信單元2，該通信單元2具有集成在各個表面
線圏16的共振拾取電路中的發(fā)射/接收天線。在圖2中示出了細節(jié)。 在表面線圏16和磁共振成像系統(tǒng)中的傳送和接收器單元15之間提供 無線鏈路。根據(jù)本發(fā)明的磁共振成像系統(tǒng)還具有例如以包括(微)處理器的計 算機的形式的控制單元20?？刂茊卧?0控制RF激勵的執(zhí)行和瞬時梯 度場的施加。為此，將根據(jù)本發(fā)明的計算機程序加載到例如控制單元20 和重構(gòu)單元25之中。圖2圖示性地示出了本發(fā)明中的RF接收機天線1 的MR RF接收環(huán)路。天線包括由MR RF接收環(huán)路形成的共振拾取電路4。 共振拾取電路4與起與磁共振成像系統(tǒng)進行無線通信作用的通信單元2 相結(jié)合。共振拾取電路4具有幾個電路分段3。在這個示例中，這些電 路分段中的兩個耦合至通信單元2,并且起發(fā)射接收天線的作用，其中 通信單元2經(jīng)由該發(fā)射接收天線來與磁共振成像系統(tǒng)尤其是與傳送和 接收單元15來交換數(shù)據(jù)和控制命令。在較高頻率處實行這些數(shù)據(jù)和命 令的傳送，該頻率通常高于l GHz，尤其是大約為2. 4 GHz。在這些頻率處，小的四分之一波長或者半波長分段可以滿意進行操 作。例如在2. 4 GHz處，四分之一波長是大約3 cm。在本發(fā)明的RF接收機天線中，根據(jù)需要可以用來將電路分段打斷 為許多中斷，但是從通信單元來看，所連接的分段處于數(shù)據(jù)傳送信號的 四分之一波長的距離處。利用這個實現(xiàn)，將數(shù)據(jù)天線集成到已經(jīng)現(xiàn)有的 線圍天線元件中而并未降低性能。可以選擇半波長或者四分之一波長 (短)天線。在四分之一波長天線的情況下，還有可能使它們具有略微 不同的載波頻率，由此具有單獨的載波用于傳送和接收，或者額外的信 道帶寬。由線圏設(shè)計要求來確定電容器值、環(huán)路形狀以及其他中斷，回路的其余部分將在數(shù)據(jù)天線上放置電容性或者電感性負載。因此，實際長度 通常將比半波長的四分之一較短或者較長，從而對此負載進行補償?？?通過電磁仿真軟件(或者經(jīng)由有限試錯法)來找出實際長度。 一個可替 換方式是在形成數(shù)據(jù)天線的中斷處使用不純的電容性組件。
權(quán)利要求
1.一種用于拾取磁共振信號的RF接收機天線(1)，包括-共振拾取電路，-通信單元(2)，用以傳送和/或接收數(shù)據(jù)，并且包括集成在所述共振拾取電路中的發(fā)射/接收天線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的RF接收機天線，其中 -所述通信單元布置為以載波波長頻帶進行操作，-所述共振拾取電路包括多個彼此中斷的電路分段(3)，以及 -至少一個電路分段具有大約四分之一載波波長或者大約二分之一 載波波長的有效長度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的RF接收機天線，-所述通信單元布置為以載波波長頻帶進行操作， -所述共振拾取電路包括多個彼此中斷的電路分段， -至少一個中斷具有其相鄰電路分段之間的部分電感性耦合，以及 -至少一個所述相鄰電路分段具有大約四分之一載波波長或者大約 二分之一載波波長的物理長度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的RF接收機天線， —所述通4言單元布置為-在傳送栽波波長頻帶處進行操作以便傳送數(shù)據(jù)，以及 -在接收載波波長頻帶處進行操作以便接收數(shù)據(jù)。
5. —種磁共振成像系統(tǒng)，包括根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述 的RF接收機天線。
全文摘要
一種RF接收機天線(1)，尤其用于在磁共振成像系統(tǒng)中使用以便拾取磁共振信號，所述RF接收機天線(1)包括共振拾取電路和用以傳送和/或接收數(shù)據(jù)的通信單元(2)，并且包括集成在共振拾取電路中的發(fā)射/接收天線。
文檔編號A61B5/055GK101160094SQ200680012532
公開日2008年4月9日 申請日期2006年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月15日
發(fā)明者M·J·A·M·范海爾沃爾特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司