CN104280702B - 用于成像的mrt***的局部线圈 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于成像的MRT***(101)的局部线圈(106)，该局部线圈(106)具有带有两个失谐电路(2,3；2b,3b)的天线(7)，在该天线(7)上连接有在天线(7)处的两个连接点(AP1,AP2)之间的、可以通过至少一个二极管(11,10a&10b)短路的连接部(VB,AP1‑AP2)，这些连接点(AP1,AP2)在空间上(SY；K)位于天线(7)的两个子区(7a，7b)之间。

Description

用于成像的MRT***的局部线圈
技术领域
本发明涉及一种局部线圈。
背景技术
例如从DE 103 14 215 B4中已知用于通过磁共振断层成像检查对象或患者的磁共振设备(MRT)。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，进一步优化局部线圈。该技术问题通过根据本发明的局部线圈来解决。有利的改进方案在说明书中给出。
附图说明
本发明的可能的技术方案的其它特征和优点从下面借助附图对实施例的描述中得出。其中：
图1示出了局部线圈的具有失谐电路的圆形环形天线，
图2示出了局部线圈的具有两个失谐电路的圆形环形天线，在天线附近具有导电材料，
图3示出了局部线圈的具有两个失谐电路和在天线中间的附加二极管的圆形环形天线，
图4示出了局部线圈的具有两个失谐电路和在天线中间的一个附加二极管和一个直流电流源的圆形环形天线，
图5是两重失谐的线圈的等效电路，
图6示出了局部线圈的具有两个失谐电路和在天线中间的附加二极管的8字形环形天线，
图7示出了局部线圈的具有两个失谐电路和在天线中间的一个附加二极管和一个直流电流源的8字形环形天线，
图8示意性地示出了MRT***。
具体实施方式
图8(尤其还为了技术背景而)示出了(位于受屏蔽的空间或者法拉第鸟笼F中的)成像的磁共振设备101，其具有带有在此为管形的空间103的全身线圈102，带有例如检查对象(例如患者)105的身体(带有或没有局部线圈装置106)的患者卧榻104可以按箭头z的方向驶入该空间中，以便通过成像方法生成患者105的记录。在此，在患者上布置有局部线圈装置106，借助其可以在MRT的局部区域(也称作视野或FOV)中生成身体105在FOV中的子区的MRT记录。局部线圈装置106的信号可以由MRT 101的例如通过同轴缆线或经由无线电167等连接至局部线圈装置106的评估装置168,115,117,119,120,121等来评估(例如转换为图像，存储或者显示)。
为了以磁共振设备MRT 101借助磁共振成像来检查身体105(检查对象或者患者)，将不同的、在其时间和空间特性方面最精确地彼此协调的磁场入射到身体105上。在带有在此隧道形开口103的测量室中的强磁体(通常是冷磁体107)产生静态的强的主磁场B0，其例如为0.2特斯拉至3特斯拉或者更多。待检查的身体105以放置在患者卧榻104上的方式驶入主磁场B0的在观察范围FoV(“field of view”)中近似均匀的区域中。身体105的原子核的核自旋的激励通过磁性的高频激励脉冲B1(x,y,z,t)进行，该高频激励脉冲是通过在此非常简化地示为(例如多部分的＝108a,108b,108c)身体线圈108的高频天线(和/或可能为局部线圈装置)入射的。高频激励脉冲例如由脉冲产生单元109产生，该脉冲产生单元由脉冲序列控制单元110控制。在通过高频放大器111放大之后，这些高频激励脉冲被引向高频天线108。在此示出的高频***仅是示意性绘出的。通常，在磁共振设备101中使用多于一个脉冲产生单元109、多于一个高频放大器111和多个高频天线108a、b、c。
此外，磁共振设备101具有梯度线圈112x、112y、112z，借助其在测量时入射磁性梯度场BG(x,y,z,t)用于选择层激励和用于对测量信号进行空间编码。梯度线圈112x、112y、112z由梯度线圈控制单元114(和可能通过放大器Vx、Vy、Vz)控制，其与脉冲产生单元109一样与脉冲序列控制单元110连接。
由所激励的(检查对象中的原子核的)核自旋发出的信号由身体线圈108和/或至少一个局部线圈装置106接收(HF输出)，通过所对应的高频前置放大器116放大并且由接收单元117进一步处理和数字化。所绘出的测量数据被数字化并且作为复数值存储在k空间矩阵中。从填充有数值的k空间矩阵中可以借助多维傅里叶变换重建对应的MR图像。
对于既可以在发送模式又可以在接收模式中运行的线圈，例如像身体线圈108或局部线圈106一样，正确的信号转发可以通过前置连接的发送-接收-切换器118来调整。
图像处理单元119从测量数据中产生图像，其通过操作控制台120向应用者示出和/或在存储单元121中存储。中央的计算单元122控制各个设备部件。
在MR断层成像中，如今通常以所谓的局部线圈装置(Coils,Local Coils)记录具有高信噪比(SNR)的图像。这是可以被很靠近地安装在身体105上方(在前面)或下方(在后面)或旁边或者安装在身体105中的天线***。在MR测量中，所激励的核子在局部线圈的各个天线中感应出电压，其然后通过低噪声的前置放大器(例如LNA,Preamp)放大并且最后被转发至接收电子***。为了也在高分辨率的图像中改进信噪比，使用所谓的高场设备(1.5T-12T或更多)。当在MR接收***上可以连接比存在的接收器更多的单个天线时，在接收天线和接收器之间例如构入开关矩阵(也称作RCCS)。该开关矩阵将当前的、激活的接收通道(通常是恰好位于磁体的视野中的那些)路由到存在的接收器上。由此可以连接比存在的接收器更多的线圈元件，因为在全身覆盖情况下仅需读取位于磁体的FoV(视野)或均匀体积中的线圈。
例如通常将如下的天线***称作局部线圈装置106，其例如可以由一个或作为阵列线圈由多个天线元件(尤其是线圈元件)构成。各个天线元件例如实施为环形天线(Loops)、蝶形、柔性线圈或者鞍形线圈。局部线圈装置包括例如天线元件、前置放大器、其它电子***(表面波陷波器(Mantelwellensperren)等)、壳体、支架和具有插头的至少一个线缆，该局部线圈装置通过该插头连接到MRT设备上。在设备侧安装的接收器168滤波和数字化由局部线圈106例如经由无线电等接收的信号，并且将数据递交给数字信号处理装置，其从通过测量获得的数据中通常导出图像或谱，并且将其提供给用户例如用于接下来由该用户进行诊断和/或用于存储。
图1-7表明了本发明的技术方案。
在核自旋断层成像中，在MRT 101中将HF线圈(也称作局部线圈106)用于接收交变磁场。局部线圈106对于交变磁场是敏感的，并且基本上由一个或多个环形的(自身闭合和/或无末端的)回路(也称作天线)7构成，该回路由铜导体(也称作环或框架天线)制成。为了获得良好的信噪比SNR，在几何结构和接收特性方面对于待检查的患者105的不同身体区域匹配HF线圈，并且将其在MRT成像期间尽可能接近地定位在患者105的身体处。
局部线圈106的主要环节是在MRT 101的HF发送阶段期间的主动失谐。该主动谐振设计用于抑制在发送阶段期间的谐振。谐振会通过高频辐射的局部升高而威胁患者。同样，通过该失谐而保护局部线圈的敏感部件(例如局部线圈的前置放大器)不受电过载。
主动失谐典型地如在图1中那样借助局部线圈106的谐振环路中的PIN二极管3和四分之一波长(λ/4)线路2进行。
对于相对小的局部线圈106足够的是，如图1中那样中断谐振回路1次。
例如(自身闭合和/或无末端的、环形和/或椭圆形或蝶形的)天线7的直径与(患者在MRT成像中接收的HF辐射的)高频信号的波长的比例确定什么是大什么是小。例如，在132MHz情况下，具有直至10cm的直径的(局部线圈)天线7可以在该意义下称为小。
在较大的天线7的情况下，可以添加如在图2中那样的第二失谐装置3b。在单个失谐电路上感应的电压否则会过高，并且这会导致过强的加热或者甚至导致失谐电路的损毁。通过添加第二失谐装置3b，可以在理想情况下将通过磁通改变感应出的电压减半。
在添加第二失谐装置3b的情况下会出现下面两个问题。
a)通过不均匀的电容性负荷(例如通过天线7附近的导电材料8)，会出现电压在天线7的失谐电路3、3b处的不均匀划分(如图2所示)。
b)由于过长的剩余边长L，这样形成的电的N2偶极子(图5)仍过于靠近(MRT-HF-)工作频率，并且失谐电路3、3a仍会过载。偶极子效应尤其可以在长线圈、如在蝶形设计(8字形天线形状，如例如在图6或7中那样)中出现。
根据本发明，可以借助在例如圆形或椭圆形或蝶形(局部线圈)天线7的(空间上的)中间的(至少)一个附加的开关二极管(PIN二极管10a和10b；11)来产生电短路(图3)。二极管10a和10b；11可以强制产生相对而言非常均匀的电压分布，方式为，该二极管张开两个相同但是(与图1中没有二极管10a和10b；11的状态相比)一半大的(局部线圈的天线7的)子面。即，磁通量和由此所感应的电压同样可以减半。
同时，剩下的电偶极子又可以短路，并且通过E场的电耦合可以被抑制。
(在11中或在10a和10b中的)短路在此仅在发送阶段中(当例如身体线圈108a-c向患者内发送HF信号时)有效。
如图4(以及图7)表明那样，二极管11可以在发送阶段中(当例如身体线圈108a-c向患者内发送HF信号时)以直流电流/直流电压(“DC”,“+-”)有源地(接通)切换(到短路中)和/或在接收情况下(当局部线圈106从患者中接收HF信号并且将其在必要时的前置放大之后作为HF输出来输出时)以负的截止电压(“DC”,“+-”)关断(不导电的，截止的)。
然而，替选地还可以如在图3和图6中那样使用两个反并联的二极管10a和10b。二极管10a和10b于是根据(在局部线圈106的天线7中通过在MRT的HF线圈108a-cdes的发送阶段中的HF信号)感应的电压本身接通(导电，短路)和关断(不导电，截止)。
局部线圈的失谐电路的(例如通过过度加热或通过电压击穿造成的)电过载可以通过(HF-)E-场耦合来阻止。
此外，可以实现电压降在局部线圈的失谐电路上的强制对称。这就是说，失谐电路可以通过磁耦合而在电学上负载相同并且由此均匀加热。为了均匀加热，此外失谐的电感和回路品质因数应该等大。
附图表明了多个根据本发明的解决方案，即：
a)根据带有两个反并联的二极管10a和10b的图3：
在无源电路中，在发送情况下高频信号的所施加的电压将两个反并联的二极管10a和10b(或者说根据电压方向而将其一)本身导通。
在接收情况下，电压电平将不足以接通二极管。
b)根据带有有源接通的二极管11(典型地为PIN二极管)的图4：
在有源电路中，PIN二极管11以(来自直流电流源和/或直流电压源DC的)恒定的直流电流在发送情况下导通。
c)根据图4，在附加的缩短电容器12(Verkürzungskondensator)的情况下，二极管11以相同的电势(“+-”)连接在附加的缩短电容器12的电容器端子上。于是，可以将通过附加的二极管11带来的损耗保持较低，并且强制产生等大的感应电压。
d)根据图6和7：
在此，例如在局部线圈106的蝶形设计(在横截面中例如为8字形)中，附加的二极管11在蝶形(作为“8”)布置的天线7的两个(在此为不导电地连接的、空间上交叠的)线路区域7a、7b的交叉区域K中与对应的导体区域7a、7b连接。该实施方式同样可以实施为无源(例如具有两个二极管)或者有源的(例如具有一个二极管和一个直流电流源)。
同样也可能的是，将根据本发明的在附图中的布置彼此组合，即例如将具有两个无源地接通的二极管的电路和附加的具有一个通过直流电流接通的(或者两个反并联的)二极管的电路安装到天线中，例如为了在有要求时进一步提高可靠性。
附图标记列表
1 缩短电容器1
2 失谐线圈I
3、3b 失谐二极管(PIN二极管)I
4 缩短电容器II
5 电偶极子
6 失谐线圈II
7 环形天线(回路)
7a、7b 天线7的子区
8 导电材料
9 用于HF前置放大器的调谐电容器
10a、10b 反并联的整流器二极管
11 失谐二极管(PIN二极管)II
12 缩短电容器
13 HF电感线圈
14 分隔电容器
L (例如天线的)电偶极子的长度
VB 连接点AP1-AP2的连接
AP1、AP2 短路连接部VB的连接点
SY-SY 对称轴线
K 蝶形天线中的交叉区域

Claims (18)

1.一种用于成像的MRT***(101)的局部线圈(106)，
其特征在于，
所述局部线圈(106)具有天线(7)，所述天线(7)带有两个失谐电路(2,3；2b,3b)，以及，在所述天线(7)上连接有在所述天线(7)处的两个连接点(AP1,AP2)之间的、能够通过至少一个二极管(10a&10b,11)短路的连接部(VB,AP1-AP2)，所述两个连接点(AP1,AP2)在空间上(SY；K)位于所述天线(7)的两个子区(7a,7b)之间，其中，所述两个子区为两个基本等大的子面。
2.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述局部线圈(106)的所述连接部(VB,AP1-AP2)位于所述天线(7)的所述两个子区(7a,7b)之间，并且能够通过恰好一个二极管(10a&10b,11)和电流源(DC)可选地截止和导通。
3.根据权利要求1或2所述的局部线圈，其特征在于，所述局部线圈(106)的所述连接部(VB,AP1-AP2)位于所述天线(7)的所述两个子区(7a,7b)之间，并且能够以两个反并联的二极管(10a&10b,11)可选地截止和导通。
4.根据权利要求3所述的局部线圈，其特征在于，所述连接部(VB,AP1-AP2)能够无源地通过HF感应的电压可选地截止和导通。
5.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述天线(7)的两个等大的所述子区(7a,7b)形成所述天线(7)的导体。
6.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述两个子区(7a,7b)彼此空间对称。
7.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述天线(7)的所述两个子区(7a,7b)彼此空间对称，在其之间，并且在所述天线(7)处的所述两个连接点(AP1,AP2)之间连接有所述至少一个二极管(10a&10b,11)，所述两个连接点(AP1,AP2)分别在镜面对称轴线(SY-SY)的区域中和/或在所述天线(7)上对置。
8.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述天线(7)的所述两个子区(7a,7b)空间上彼此对称，在其之间，并且在所述天线(7)处的所述两个连接点(AP1,AP2)之间连接有所述至少一个二极管(10a&10b,11)，所述两个连接点(AP1,AP2)都位于所述天线(7)的点对称轴线(K)的区域中并且位于蝶形构建的所述天线(7)的叠置的交叉部的区域(K)中。
9.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述天线(7)的穿过所述天线(7)处的用于至少一个二极管(10a&10b,11)的所述两个连接点(AP1,AP2)延伸的轴线(SY-SY)将所述天线(7)划分为两个在横截面中等大的子面。
10.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述天线(7)是自身封闭的环形天线，并且所述天线(7)的所述两个子区(7a，7b)形成该环形天线。
11.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述局部线圈(106)的至少一个天线(7)的所述连接部(VB,AP1-AP2)位于所述天线(7)处的所述两个连接点(AP1,AP2)之间，通过所述天线(7)的空间上的中间(K,SY)延伸，能够被短路。
12.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述天线(7)是圆形的环形天线，或者是椭圆形的环形天线，或者是具有8字形的环形天线，或者是蝶形的环形天线。
13.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述天线(7)的所述两个失谐电路(2,3；2b,3b)分别具有二极管。
14.根据权利要求13所述的局部线圈，其特征在于，所述两个失谐电路(2,3；2b,3b)还具有电容器(1)和电感器(2,λ/4)。
15.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，在所述连接点(AP1,AP2)的所述连接部(VB)中的、通过所述至少一个二极管(10a&10b,11)引起的短路仅在磁共振设备(101,108a-c)的HF发送阶段中存在。
16.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，在所述连接点(AP1,AP2)的所述连接部(VB)中的、通过至少一个二极管(10a&10b,11)引起的截止状态仅在所述局部线圈(106)的接收阶段中存在。
17.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，二极管分别是PIN二极管。
18.根据权利要求1所述的局部线圈，其特征在于，所述至少一个二极管(10a&10b,11)通过所述连接部(VB)在所述天线(7)的两个缩短电容器(12)的电容器端子的区域中连接到所述天线(7)上(AP1,AP2)。
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