在局部線圈中擴(kuò)展的失諧的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于成像的MRT系統(tǒng)(101)的局部線圈(106)，該局部線圈(106)具有帶有兩個(gè)失諧電路(2,3；2b,3b)的天線(7)，在該天線(7)上連接有在天線(7)處的兩個(gè)連接點(diǎn)(AP1,AP2)之間的、可以通過至少一個(gè)二極管(11,10a&10b)短路的連接部(VB,AP1-AP2)，這些連接點(diǎn)(AP1,AP2)在空間上(SY；K)位于天線(7)的兩個(gè)子區(qū)(7a，7b)之間。
【專利說明】
在局部線圈中擴(kuò)展的失諧

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種局部線圈。

【背景技術(shù)】
[0002]例如從DE103 14 215B4中已知用于通過磁共振斷層成像檢查對象或患者的磁共振設(shè)備(MRT)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，進(jìn)一步優(yōu)化局部線圈。該技術(shù)問題分別通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征來解決。有利的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求和說明書中給出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]本發(fā)明的可能的技術(shù)方案的其它特征和優(yōu)點(diǎn)從下面借助附圖對實(shí)施例的描述中得出。其中:
[0005]圖1示出了局部線圈的具有失諧電路的圓形環(huán)形天線，
[0006]圖2示出了局部線圈的具有兩個(gè)失諧電路的圓形環(huán)形天線，在天線附近具有導(dǎo)電材料，
[0007]圖3示出了局部線圈的具有兩個(gè)失諧電路和在天線中間的附加二極管的圓形環(huán)形天線，
[0008]圖4示出了局部線圈的具有兩個(gè)失諧電路和在天線中間的兩個(gè)附加二極管的圓形環(huán)形天線，
[0009]圖5是兩重失諧的線圈的等效電路，
[0010]圖6示出了局部線圈的具有兩個(gè)失諧電路和在天線中間的附加二極管的8字形環(huán)形天線，
[0011]圖7示出了局部線圈的具有兩個(gè)失諧電路和在天線中間的兩個(gè)附加二極管的8字形環(huán)形天線，
[0012]圖8示意性地示出了 MRT系統(tǒng)。

【具體實(shí)施方式】
[0013]圖8(尤其還為了技術(shù)背景而)示出了(位于受屏蔽的空間或者法拉第鳥籠F中的)成像的磁共振設(shè)備101，其具有帶有在此為管形的空間103的全身線圈102，帶有例如檢查對象(例如患者)105的身體(帶有或沒有局部線圈裝置106)的患者臥榻104可以按箭頭z的方向駛?cè)朐摽臻g中，以便通過成像方法生成患者105的記錄。在此，在患者上布置有局部線圈裝置106，借助其可以在MRT的局部區(qū)域(也稱作視野或F0V)中生成身體105在FOV中的子區(qū)的MRT記錄。局部線圈裝置106的信號可以由MRTlOl的例如通過同軸纜線或經(jīng)由無線電(167)等連接至局部線圈裝置106的評估裝置(168，115，117，119，120, 121等)來評估(例如轉(zhuǎn)換為圖像，存儲或者顯示)。
[0014]為了以磁共振設(shè)備MRTlOl借助磁共振成像來檢查身體105 (檢查對象或者患者)，將不同的、在其時(shí)間和空間特性方面最精確地彼此協(xié)調(diào)的磁場入射到身體105上。在帶有在此隧道形開口 103的測量室中的強(qiáng)磁體(通常是冷磁體107)產(chǎn)生靜態(tài)的強(qiáng)的主磁場B。，其例如為0.2特斯拉至3特斯拉或者更多。待檢查的身體105以放置在患者臥榻104上的方式駛?cè)胫鞔艌鯞。的在觀察范圍FoV( “field of view”)中近似均勻的區(qū)域中。身體105的原子核的核自旋的激勵(lì)通過磁性的高頻激勵(lì)脈沖BI (x, y, z, t)進(jìn)行，該高頻激勵(lì)脈沖是通過在此非常簡化地示為(例如多部分的=108a, 108b, 108c)身體線圈108的高頻天線(和/或可能為局部線圈裝置)入射的。高頻激勵(lì)脈沖例如由脈沖產(chǎn)生單元109產(chǎn)生，該脈沖產(chǎn)生單元由脈沖序列控制單元110控制。在通過高頻放大器111放大之后，這些高頻激勵(lì)脈沖被引向高頻天線108。在此示出的高頻系統(tǒng)僅是示意性繪出的。通常，在磁共振設(shè)備101中使用多于一個(gè)脈沖產(chǎn)生單元109、多于一個(gè)高頻放大器111和多個(gè)高頻天線108a、b、
Co
[0015]此外，磁共振設(shè)備101具有梯度線圈112x、112y、112z，借助其在測量時(shí)入射磁性梯度場BG(x，y，z，t)用于選擇層激勵(lì)和用于對測量信號進(jìn)行空間編碼。梯度線圈112x、112y、112z由梯度線圈控制單元114(和可能通過放大器Vx、Vy、Vz)控制,其與脈沖產(chǎn)生單元109 —樣與脈沖序列控制單元110連接。
[0016]由所激勵(lì)的(檢查對象中的原子核的)核自旋發(fā)出的信號由身體線圈108和/或至少一個(gè)局部線圈裝置106接收(HF輸出)，通過所對應(yīng)的高頻前置放大器116放大并且由接收單元117進(jìn)一步處理和數(shù)字化。所繪出的測量數(shù)據(jù)被數(shù)字化并且作為復(fù)數(shù)值存儲在k空間矩陣中。從填充有數(shù)值的k空間矩陣中可以借助多維傅里葉變換重建對應(yīng)的MR圖像。
[0017]對于既可以在發(fā)送模式又可以在接收模式中運(yùn)行的線圈，例如像身體線圈108或局部線圈106 —樣，正確的信號轉(zhuǎn)發(fā)可以通過前置連接的發(fā)送-接收-切換器118來調(diào)整。
[0018]圖像處理單元119從測量數(shù)據(jù)中產(chǎn)生圖像，其通過操作控制臺120向應(yīng)用者示出和/或在存儲單元121中存儲。中央的計(jì)算單元122控制各個(gè)設(shè)備部件。
[0019]在MR斷層成像中，如今通常以所謂的局部線圈裝置(Coils, Local Coils)記錄具有高信噪比(SNR)的圖像。這是可以被很靠近地安裝在身體105上方(在前面)或下方(在后面)或旁邊或者安裝在身體105中的天線系統(tǒng)。在MR測量中，所激勵(lì)的核子在局部線圈的各個(gè)天線中感應(yīng)出電壓，其然后通過低噪聲的前置放大器(例如LNA，Preamp)放大并且最后被轉(zhuǎn)發(fā)至接收電子系統(tǒng)。為了也在高分辨率的圖像中改進(jìn)信噪比，使用所謂的高場設(shè)備(1.5T-12T或更多)。當(dāng)在MR接收系統(tǒng)上可以連接比存在的接收器更多的單個(gè)天線時(shí)，在接收天線和接收器之間例如構(gòu)入開關(guān)矩陣(也稱作RCCS)。該開關(guān)矩陣將當(dāng)前的、激活的接收通道(通常是恰好位于磁體的視野中的那些)路由到存在的接收器上。由此可以連接比存在的接收器更多的線圈元件，因?yàn)樵谌砀采w情況下僅需讀取位于磁體的FoV(視野)或均勻體積中的線圈。
[0020]例如通常將如下的天線系統(tǒng)稱作局部線圈裝置106，其例如可以由一個(gè)或作為陣列線圈由多個(gè)天線元件(尤其是線圈元件)構(gòu)成。各個(gè)天線元件例如實(shí)施為環(huán)形天線(Loops)、蝶形、柔性線圈或者鞍形線圈。局部線圈裝置包括例如天線元件、前置放大器、其它電子系統(tǒng)(表面波陷波器(Mantelwellensperren)等)、殼體、支架和具有插頭的至少一個(gè)線纜，該局部線圈裝置通過該插頭連接到MRT設(shè)備上。在設(shè)備側(cè)安裝的接收器168濾波和數(shù)字化由局部線圈106例如經(jīng)由無線電等接收的信號，并且將數(shù)據(jù)遞交給數(shù)字信號處理裝置，其從通過測量獲得的數(shù)據(jù)中通常導(dǎo)出圖像或譜，并且將其提供給用戶例如用于接下來由該用戶進(jìn)行診斷和/或用于存儲。
[0021]圖1-7表明了本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0022]在核自旋斷層成像中，在MRTlOl中將HF線圈(也稱作局部線圈106)用于接收交變磁場。局部線圈106對于交變磁場是敏感的，并且基本上由一個(gè)或多個(gè)環(huán)形的(自身閉合和/或無末端的)回路(也稱作天線)7構(gòu)成，該回路由銅導(dǎo)體(也稱作環(huán)或框架天線)制成。為了獲得良好的信噪比SNR，在幾何結(jié)構(gòu)和接收特性方面對于待檢查的患者105的不同身體區(qū)域匹配HF線圈，并且將其在MRT成像期間盡可能接近地定位在患者105的身體處。
[0023]局部線圈106的主要環(huán)節(jié)是在MRTlOl的HF發(fā)送階段期間的主動失諧。該主動諧振設(shè)計(jì)用于抑制在發(fā)送階段期間的諧振。諧振會通過高頻輻射的局部升高而威脅患者。同樣，通過該失諧而保護(hù)局部線圈的敏感部件(例如局部線圈的前置放大器)不受電過載。
[0024]主動失諧典型地如在圖1中那樣借助局部線圈106的諧振環(huán)路中的PIN 二極管3和四分之一波長U/4)線路2進(jìn)行。
[0025]對于相對小的局部線圈106足夠的是，如圖1中那樣中斷諧振回路I次。
[0026]例如(自身閉合和/或無末端的、環(huán)形和/或橢圓形或蝶形的)天線7的直徑與(患者在MRT成像中接收的HF輻射的)高頻信號的波長的比例確定什么是大什么是小。例如，在132MHz情況下，具有直至1cm的直徑的(局部線圈)天線7可以在該意義下稱為小。
[0027]在較大的天線7的情況下，可以添加如在圖2中那樣的第二失諧裝置3b。在單個(gè)失諧電路上感應(yīng)的電壓否則會過高，并且這會導(dǎo)致過強(qiáng)的加熱或者甚至導(dǎo)致失諧電路的損毀。通過添加第二失諧裝置3b，可以在理想情況下將通過磁通改變感應(yīng)出的電壓減半。
[0028]在添加第二失諧裝置3b的情況下會出現(xiàn)下面兩個(gè)問題。
[0029]a)通過不均勻的電容性負(fù)荷(例如通過天線7附近的導(dǎo)電材料8)，會出現(xiàn)電壓在天線7的失諧電路3、3b處的不均勻劃分(如圖2所示)。
[0030]b)由于過長的剩余邊長L，這樣形成的電的N2偶極子(圖5)仍過于靠近(MRT-HF-)工作頻率，并且失諧電路3、3a仍會過載。偶極子效應(yīng)尤其可以在長線圈、如在蝶形設(shè)計(jì)(8字形天線形狀，如例如在圖6或7中那樣)中出現(xiàn)。
[0031]根據(jù)本發(fā)明，可以借助在例如圓形或橢圓形或蝶形(局部線圈)天線7的(空間上的)中間的(至少)一個(gè)附加的開關(guān)二極管(PIN 二極管1a和1b ;11)來產(chǎn)生電短路(圖3)。二極管1a和1b ;11可以強(qiáng)制產(chǎn)生相對而言非常均勻的電壓分布，方式為，該二極管張開兩個(gè)相同但是(與圖1中沒有二極管1a和1b ；11的狀態(tài)相比)一半大的(局部線圈的天線7的)子面。即，磁通量和由此所感應(yīng)的電壓同樣可以減半。
[0032]同時(shí)，剩下的電偶極子又可以短路，并且通過E場的電耦合可以被抑制。
[0033](在11中或在1a和1b中的)短路在此僅在發(fā)送階段中(當(dāng)例如身體線圈108a-c向患者內(nèi)發(fā)送HF信號時(shí))有效。
[0034]如圖4(以及圖7)表明那樣，二極管(11)可以在發(fā)送階段中(當(dāng)例如身體線圈108a-c向患者內(nèi)發(fā)送HF信號時(shí))以直流電流/直流電壓(“DC”，有源地(接通)切換(到短路中)和/或在接收情況下(當(dāng)局部線圈106從患者中接收HF信號并且將其在必要時(shí)的前置放大之后作為HF輸出來輸出時(shí))以負(fù)的截止電壓(“DC”，關(guān)斷(不導(dǎo)電的，截止的)。
[0035]然而，替選地還可以如在圖3和圖6中那樣使用兩個(gè)反并聯(lián)的二極管1a和10b。二極管1a和1b于是根據(jù)(在局部線圈106的天線7中通過在MRT的HF線圈108a_cdes的發(fā)送階段中的HF信號)感應(yīng)的電壓本身接通(導(dǎo)電，短路)和關(guān)斷(不導(dǎo)電，截止)。
[0036]局部線圈的失諧電路的(例如通過過度加熱或通過電壓擊穿造成的)電過載可以通過(HF-) E-場耦合來阻止。
[0037]此外，可以實(shí)現(xiàn)電壓降在局部線圈的失諧電路上的強(qiáng)制對稱。這就是說，失諧電路可以通過磁耦合而在電學(xué)上負(fù)載相同并且由此均勻加熱。為了均勻加熱，此外失諧的電感和回路品質(zhì)因數(shù)應(yīng)該等大。
[0038]附圖表明了多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的解決方案，即:
[0039]a)根據(jù)帶有兩個(gè)反并聯(lián)的二極管1a和1b的圖3:
[0040]在無源電路中，在發(fā)送情況下高頻信號的所施加的電壓將兩個(gè)反并聯(lián)的二極管1a和1b (或者說根據(jù)電壓方向而將其一)本身導(dǎo)通。
[0041]在接收情況下，電壓電平將不足以接通二極管。
[0042]b)根據(jù)帶有有源接通的二極管11 (典型地為PIN 二極管)的圖4:
[0043]在有源電路中，PIN 二極管11以(來自直流電流源和/或直流電壓源DC的)恒定的直流電流在發(fā)送情況下導(dǎo)通。
[0044]c)根據(jù)圖4,在附加的縮短電容器12(Verkiirzungskondensator)的情況下,二極管11以相同的電勢(“+ 連接在附加的縮短電容器12的電容器端子上。于是，可以將通過附加的二極管11帶來的損耗保持較低，并且強(qiáng)制產(chǎn)生等大的感應(yīng)電壓。
[0045]d)根據(jù)圖6和7:
[0046]在此，例如在局部線圈106的蝶形設(shè)計(jì)(在橫截面中例如為8字形)中，附加的二極管11在蝶形(作為“8”)布置的天線7的兩個(gè)(在此為不導(dǎo)電地連接的、空間上交疊的)線路區(qū)域7a、7b的交叉區(qū)域K中與對應(yīng)的導(dǎo)體區(qū)域7a、7b連接。該實(shí)施方式同樣可以實(shí)施為無源(例如具有兩個(gè)二極管)或者有源的(例如具有一個(gè)二極管和一個(gè)直流電流源)。
[0047]同樣也可能的是，將根據(jù)本發(fā)明的在附圖中的布置彼此組合，即例如將具有兩個(gè)無源地接通的二極管的電路和附加的具有一個(gè)通過直流電流接通的(或者兩個(gè)反并聯(lián)的)二極管的電路安裝到天線中，例如為了在有要求時(shí)進(jìn)一步提高可靠性。
[0048]附圖標(biāo)記列表
[0049]I縮短電容器I
[0050]2失諧線圈I
[0051]3、3b 失諧二極管(PIN 二極管)I
[0052]4縮短電容器II
[0053]5電偶極子
[0054]6失諧線圈II
[0055]7環(huán)形天線(回路)
[0056]7a、7b 天線7的子區(qū)
[0057]8導(dǎo)電材料
[0058]9用于HF前置放大器的調(diào)諧電容器
[0059]1aUOb反并聯(lián)的整流器二極管
[0060]11失諧二極管(PIN 二極管)11
[0061]12縮短電容器
[0062]13HF電感線圈
[0063]14分隔電容器
[0064]L(例如天線的)電偶極子的長度
[0065]VB連接點(diǎn)AP1-AP2的連接
[0066]AP1、AP2短路連接部VB的連接點(diǎn)
[0067]SY-SY對稱軸線
[0068]K蝶形天線中的交叉區(qū)域
【權(quán)利要求】
1.一種用于成像的MRT系統(tǒng)(101)的局部線圈(106), 其特征在于， 所述局部線圈(106)具有帶有兩個(gè)失諧電路(2，3 ；2b, 3b)的天線(7)，以及，在所述天線(7)上連接有在所述天線(7)處的兩個(gè)連接點(diǎn)(AP1，AP2)之間的、能夠通過至少一個(gè)二極管(11, 10a&10b)短路的連接部(VB，AP1-AP2)，所述連接點(diǎn)(AP1，AP2)在空間上(SY ；K)位于所述天線(7)的兩個(gè)子區(qū)(7a，7b)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部線圈，其特征在于，所述局部線圈(106)具有在所述天線(7)的所述兩個(gè)子區(qū)(7a，7b)之間的、能夠通過恰好一個(gè)二極管(11)和電流源(DC)可選地截止和導(dǎo)通的連接部(VB，AP1-AP2)。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的局部線圈，其特征在于，所述局部線圈(106)具有在所述天線(7)的所述兩個(gè)子區(qū)(7a，7b)之間的、能夠以兩個(gè)反并聯(lián)的二極管(10a&10b, 11)可選地截止和導(dǎo)通的連接部(VB，AP1-AP2)，尤其是能夠無源地通過HF感應(yīng)的電壓可選地截止和導(dǎo)通的連接部。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的局部線圈，其特征在于，所述天線(7)的兩個(gè)等大的所述子區(qū)(7a，7b)形成所述天線(7)的導(dǎo)體或銅導(dǎo)體。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的局部線圈，其特征在于，所述天線(7)具有兩個(gè)優(yōu)選彼此空間對稱的子區(qū)(7a，7b)，在其之間，在所述子區(qū)(7a，7b)之間的區(qū)域(SY ;K)中，在所述天線(7)處的兩個(gè)連接點(diǎn)(AP1，AP2)之間連接有所述至少一個(gè)二極管(10a&10b,11)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的局部線圈，其特征在于，所述天線(J)具有兩個(gè)優(yōu)選彼此空間對稱的(SY)子區(qū)(7a，7b)，在其之間，并且更確切而言是在所述天線(7)處的兩個(gè)連接點(diǎn)(AP1，AP2)之間連接有所述至少一個(gè)二極管(10a&10b，11)，所述兩個(gè)連接點(diǎn)(AP1，AP2)分別在鏡面對稱軸線(SY-SY)的區(qū)域中和/或在所述天線(7)上對置。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的局部線圈，其特征在于，所述天線(7)具有兩個(gè)優(yōu)選空間上彼此對稱的(K)子區(qū)(7a，7b)，在其之間，并且更確切而言是在所述天線(7)處的兩個(gè)連接點(diǎn)(AP1，AP2)之間連接有所述至少一個(gè)二極管(10a&10b，11)，所述兩個(gè)連接點(diǎn)(AP1，AP2)都位于所述天線(7)的點(diǎn)對稱軸線(K)的區(qū)域中并且位于蝶形構(gòu)建的所述天線(7)的疊置的交叉部的區(qū)域(K)中。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的局部線圈，其特征在于，所述天線(7)的穿過所述天線(7)處的用于至少一個(gè)二極管(10a&10b，ll)的兩個(gè)連接點(diǎn)(AP1，AP2)延伸的軸線(SY-SY)將所述天線(7)劃分為兩個(gè)在橫截面中優(yōu)選等大的子面。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的局部線圈，其特征在于，所述天線(7)是尤其無末端的和/或自身封閉的環(huán)形天線，并且所述天線(7)的兩個(gè)子區(qū)(7a，7b)形成該環(huán)形天線。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的局部線圈，其特征在于，所述局部線圈(106)的至少一個(gè)天線(7)具有在所述天線(7)處的兩個(gè)連接點(diǎn)(AP1，AP2)的、通過所述天線(7)的空間上的中間(K, SY)延伸的、能夠短路的(10a&10b, 11)的連接部(VB，AP1-AP2)。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的局部線圈，其特征在于，所述天線(7)是圓形的環(huán)形天線，或者是橢圓形的環(huán)形天線，或者是具有8字形的環(huán)形天線，或者是蝶形的環(huán)形天 線。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的局部線圈，其特征在于，所述天線(7)的所述兩個(gè)失諧電路(2，3 ；2b, 3b)分別具有二極管、尤其是PIN 二極管(3，3b)，以及優(yōu)選還具有電容器⑴和電感器(2，λ /4) ο
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的局部線圈，其特征在于，在所述連接點(diǎn)(ΑΡ1，ΑΡ2)的連接部(VB)中的、通過所述至少一個(gè)二極管(11，10a&10b)引起的短路僅在磁共振設(shè)備(101，108a-c)的HF發(fā)送階段中存在。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的局部線圈，其特征在于，在所述連接點(diǎn)(AP1，AP2)的連接部(VB)中的、通過至少一個(gè)二極管(11，10a&10b)引起的截止?fàn)顟B(tài)僅在所述局部線圈(106)的接收階段中存在。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的局部線圈，其特征在于，二極管(11)或二極管(10a&10b)分別是PIN 二極管，和/或分別是用于切換短路或截止的開關(guān)二極管。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的局部線圈，其特征在于，所述至少一個(gè)二極管(11，10a&10b)通過連接部(VB)在所述天線(7)的兩個(gè)縮短電容器(12)的電容器端子的區(qū)域中連接到所述天線⑵上(AP1，AP2)。
【文檔編號】A61B5/055GK104280702SQ201410319144
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月9日
【發(fā)明者】H.格雷姆 申請人:西門子公司