用于磁共振斷層造影系統的天線裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于磁共振斷層造影系統(2)的天線裝置(1)，包括具有多個第一電容器(11)的第一環(4)、具有多個第二電容器(11)的第二環(6)和多個分別由兩個相鄰的第一電容器(11)之間的區域延伸到兩個相鄰的第二電容器(11)之間的區域的天線棒(8)，應該作為身體線圈實現在同時較小的技術成本的情況下的用于現代成像方法的多通道接收。為此，天線棒(8)具有去耦模塊(22)，其設計為，從其余的天線棒(8)中根據需要去耦各自的天線棒(8)。
【專利說明】用于磁共振斷層造影系統的天線裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于磁共振斷層造影系統的天線裝置，包括：具有多個第一電容 器的第一環、具有多個第二電容器的第二環、和多個由兩個相鄰的第一電容器之間的區域 延伸到兩個相鄰的第二電容器之間的區域的天線棒。
【背景技術】
[0002] 借助磁共振斷層造影（MRT)可以生成人（或動物）身體的截面圖，所述截面圖使 得能夠判斷器官以及許多病態的器官變化。它基于（在磁共振斷層造影中生成的）很強的 磁場以及在射頻區域的磁性交變場，借助這些共振激勵身體中特定的原子核（大多是氫原 子核/質子），由此在接收電路內感應出電信號。
[0003] 磁共振斷層造影（MRT-)系統通常具有唯一的發送器，其為生成基本均勻的高頻 場以便激勵核自旋而設置。附屬的發送天線（也被標識為"身體線圈"）通常是固定地內建 在磁體或梯度線圈內。一種流行的結構在這里是所謂的"鳥籠"天線，其具有圓柱形形狀和 基本上由兩個環組成，所述兩個環通過一定數量的均勻間隔的、平行布置的天線棒彼此相 互連接。環上的天線棒的連接點始終通過電容器彼此連接。所述電容器的電容如此選擇， 使得天線裝置在典型為60到125MHz之間的檢查頻率的情況下共振。
[0004] 發送天線也可以被用作接收磁共振信號。因為發送天線通常設計為用于圓周形極 化，但是在此最多有兩個接收通道可供使用。然而現代成像方法使用了用于減少測量時間 的技術，如SENSE或GRAPPA，所述技術最終基于，在測量中讀出所謂的k-空間的單獨的行。 所缺失的用于圖像計算的信息在此必須從多個具有不同的場輪廓（Feldprofilen)的接收 線圈中被恢復。因此在將身體線圈用作接收天線的情況下不能使用這樣的方法。
[0005] 由于這樣的原因，目前使用毗鄰患者近處的接收天線的多通道裝置，其也被稱為 局部線圈。這樣實現了在好的信噪比的情況下的并行測量（一般多于16通道）。然而由于 復雜的電纜敷設的原因不希望將局部線圈安裝到待檢查的對象（也即是說患者）處和將接 收信號傳輸到患者臺。
[0006] 由此建議一種由借助所謂的"遠程身體陣列（Remote Body Array) "的非常低噪音 的天線元件組成的固定內建的接收天線裝置。這樣具有非常好的信噪比。然而用于圓柱形 遠程身體陣列的徑向安裝空間在徑向上向內受限制，因為希望盡可能大的患者出口。然而 磁體或梯度系統的更大的直徑導致高度增長的成本。為此對關于冷卻、鋪設電纜和占地面 積的基本構造產生較高的要求。
[0007] 由此建議將身體線圈作為組合的發送和接收線圈多通道地構造。這樣得到可以接 受的信噪比且不產生額外的占地面積。通過在鳥籠天線的情況下電容器在天線棒上的布置 使得天線棒成為獨立的天線元件，所述天線元件分別獲得自身的收發轉換器。但是，獨立天 線元件在發送運行中必須單獨地被控制，例如通過個別的放大器或通過帶有相應的功率分 配器的單獨的放大器。這樣再次產生關于基本構造和天線的匹配的巨大的開支和由此相對 地說比較高的成本。
【發明內容】
[0008] 由此本發明要解決的技術問題是，給出一種開頭提到類型的天線裝置，其作為身 體線圈實現了在同時較小的技術成本的情況下的用于現代成像方法的多通道接收。
[0009] 所述技術問題根據本發明被解決，其方法是天線棒具有去耦模塊，所述去耦模塊 被設計為，從其余的天線棒中根據需要去耦各自的天線棒。
[0010] 在此本發明基于如下考慮，即對于身體線圈天線裝置的簡單和成本合適的技術構 造應該能實現帶有單獨放大器和信號生成器的控制。由此身體線圈應該是可以用作帶有圓 周極化的常見的發送天線。然而對于接收，單獨的天線棒應該相互彼此獨立地作為單獨接 收通道可用。這樣是可以達到的，其方法是在分別的作為單獨接收通道待使用的天線棒上 布置去耦模塊，所述去耦模塊可以從其余的天線棒中去耦天線棒。優選在每個天線棒上設 置此種的去耦模塊，從而使得身體線圈根據需要可以在完整退化的鳥籠中被去耦，并且每 一個天線棒可以形成自身的接收通道。
[0011] 在為了發送和接收而設計的天線裝置中，去耦模塊具有優勢地設計用于，對天線 棒在接收期間去耦和在發送期間耦合。為此可以例如設置控制裝置，其將各自的天線棒的 去耦與信號發送器自身或在信號發送器和天線裝置之間布置的開關同步化，從而在發送運 行期間存在天線棒的耦合并將其有針對性地僅僅在非發送運行的時間去耦。
[0012] 去耦模塊優選具有電容，所述電容根據需要補償各自的天線棒的電感。所述電容 可以通過一個或多個電容器實現。由此以技術上特別簡單和可靠的方式確保了各自的天線 棒的去耦。
[0013] 在特別具有優勢的構造中，電容與可開關的電阻并聯連接在天線棒中。通過電阻 在高歐姆或低歐姆狀態的轉換可以特別簡單地接通或斷開電容效應。在電阻的低歐姆狀態 使電容（例如是電容器）跨接。在高歐姆狀態跨接路徑被關閉，而電容器的電容效應發揮 出所希望的對天線棒的電感補償的效果。
[0014] 在其它具有優勢的構造中，去耦模塊包括帶有信號輸出的接收模塊。據此可以直 接在所描述的構造中可以用作去耦的接收通道的天線棒上收集所涉及到的信號。所述信號 輸出可以例如與根據需要在天線棒上接通的電容耦合。
[0015] 在一些情況下，信號在天線棒的中部區域的向外傳遞（Ausleitung)技術上可能 是成本過高的。剛好當已經存在的系統應該進行改裝時，在這里也許在沒有廣泛適配的情 況下不能向外傳遞信號。在這種情況下，在身體線圈的環中之一處向外傳遞接收信號可以 是具有優勢的，其方法即是在具有優勢的構造中將與各自的天線棒相鄰的電容器中的一個 對應于一個帶有信號輸出的根據需要可接通的接收模塊。
[0016] 在此，接收模塊具有優勢地設計用于，在接收期間被接通。如果如同上面描述的設 置控制裝置，其將各自的天線棒的去耦與信號發送器自身或在信號發送器和天線裝置之間 布置的開關同步化，使得接收模塊同樣被同步化，從而使得其在發送運行期間不被激活而 僅僅在接收運行期間被激活。
[0017] 在具有優勢的構造中，接收模塊具有與在環內與電容器并聯接通的可開關的電 阻。通過電阻在高歐姆或低歐姆狀態的轉換可以特別簡單地接通或斷開接收模塊。在電阻 的低歐姆狀態下，通向接收模塊的傳輸路徑空閑。在高歐姆狀態，通向接收模塊的傳輸路徑 關閉，而僅僅有電容器的電容效應發揮出所設置的效果。
[0018] 在特別具有優勢的構造中，各自的可開關的電阻包括pin二極管。pin二極管在 (MRT中使用的）高頻率的情況下表現的如同歐姆電阻。此外其通過直流電特別簡單可控。
[0019] 各自的接收模塊具有優勢地包括接在信號輸出之前的前置放大器和其它具有優 勢的用于前置放大器的適配網絡。據此接收信號已經在接收模塊中被準備，從而可以進行 優化的信號向外傳遞。信噪比被改善。
[0020] 一種磁共振斷層造影系統具有優勢地包括所描述的天線裝置。
[0021] 借助本發明所獲得的優點尤其在于，通過根據需要在發送和接收階段同步地去耦 MRT系統中的鳥籠身體線圈的單獨的天線棒可以使用現代的并行成像方法，而不需要至今 所需的復雜的技術開支。所描述的裝置可以對于用戶或患者不被察覺地集成到系統之中， 因為天線裝置是固定安裝在系統上的。相對于至今公知的多通道解決方案如多通道身體線 圈或遠離身體的接收陣列，其對基本構造幾乎不存在額外的要求，由此所述解決方案可以 成本合適地被實現。
[0022] 另外的優點是，常規的用于監控患者安全的辦法如僅利用兩個定向耦合器的特定 的吸收率（SAR)的監控還可以繼續使用。例如用于校準的在圓周極化模式中的接收還存在 其它可能，因為根據需要也可以在接收模式中接通到圓周極化模式。所述裝置還實現了直 接在天線裝置的末端環處的前置放大，這改善了信噪比。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 本發明實施例結合附圖更進一步被解釋。其中：
[0024] 圖1表示一種帶有根據需要可去耦的天線棒的鳥籠天線裝置，
[0025] 圖2表示集成有接收模塊的鳥籠天線裝置的去耦模塊，
[0026] 圖3表示具有根據需要可去耦的、在末端環處帶有信號輸出的天線棒的另外一種 鳥籠天線裝置
[0027] 圖4表示另外一種鳥籠天線裝置的去耦模塊，和
[0028] 圖5表示在末端環內的另外一種鳥籠天線裝置的接收模塊。
[0029] 在所有附圖中，相同的部件配備有同樣的附圖標記。
【具體實施方式】
[0030] 圖1示出天線裝置1，其作為鳥籠身體線圈被設計和布置在MRT-系統2之中。其 余的MRT-系統2的組成部分如磁體、患者臥榻等等出于清晰性的原因未在圖中示出。天線 裝置1包括第一電傳導環4和第二電傳導環6,其形成了水平放置的圓柱體的底面和頂面。 待檢查的患者在MRT-檢查中被推入圓柱體之內。
[0031] 天線棒8在環4、6之間沿著徑向方向從第一環4延伸向第二環6。這些天線棒與 各自的環4、6在連接點10處相連，所述連接點以規律的間距沿著圓柱體的圓周布置。在相 鄰的連接點10之間分別布置有電容器11。電容器11的電容在此如此選擇，使得與天線棒 8的電感共同在天線裝置1之內的想要的檢查頻率的情況下產生共振。所述檢查頻率在此 位于60至125MHz的區域。
[0032] 在第一環4之上布置有兩個連接點12用于輸入信號。所述連接點在環4之上偏 移90°。它們通過開關14與移相器元件16的輸出端相連，所述移相器元件造成輸入信號 的90°的相位移動，并且具有預先確定的導納。為此移相器元件16被設計為90°混合耦 合器。
[0033] 輸入側的移相器元件16在第一通道上與五十歐姆的終端電阻相連。在第二通道 上其通過放大器18與適合用于生成高頻信號的信號發生器20相連。所描述的天線電路由 此適用于產生圓周極化。替代地還可以設置帶有線性極化的簡單饋入。
[0034] 放大器 18 作為射頻功率放大器（Radio Frequency Power Amplifier, RFPA)而構 造，其基本上將信號發生器20的高頻輸入信號關于振幅放大。
[0035] 截至目前所描述的結構的鳥籠身體線圈也可以在接收情況下最多形成兩個通道， 只要天線裝置1同樣被確定用于接收，并且在MRT-系統中不設置單獨的接收線圈。開關14 為了接收根據需要被斷開，并且在開關14處接收源自天線裝置1的信號并且處理。
[0036] 然而，在圖1示出的天線裝置1適合于多通道接收運行。為此在每個天線棒8上 大約中間位置接入了去耦模塊22。在圖1中去耦模塊22分別具有信號輸出24。
[0037] 同樣類型的帶有電路的去耦模塊22在圖2中示出。在天線棒8上并聯接通有兩 個傳輸路徑。第一傳輸路徑具有Pin二極管26。其結構類似于pn二極管，帶有決定性的 區別，即在P-和η-摻雜的層之間有額外的較弱或未摻雜的層。由此，其在10MHz以上表現 的如同歐姆電阻，所述電阻與通過pin二極管26的平均電流成反比。由此，其在MRT-系統 2中使用的超過60MHz頻率的情況下作用為借助直流電可開關的電阻。所述pin二極管26 的控制在圖2和也在接下來的附圖中出于清晰性原因沒有示出。
[0038] 在去耦模塊22的第二并聯傳輸路徑中串聯連接了三個電容器28,它們的電容在 圖2中以Cl、C2、C3標識。電容Cl、C2、C3形成總電容，其可以精確補償天線棒8的電感。
[0039] 另外每個去耦模塊22包括接收模塊30。所述接收模塊30包括帶有信號輸出24 的前置放大器32。前置放大器32在輸入側通過兩個具有電容CM的電容器28與位于電容 C1和C2之間或C2和C3之間的兩個分支相連。所述電容C2和CM由此形成用于前置放大 器32的適配網絡。
[0040] 下面，解釋天線裝置1的工作原理。所描述的組件的控制在這里由控制裝置例如 個人計算機承擔，所述控制裝置出于清晰性的原因未具體示出。
[0041] 天線裝置1有發送和接收運行模式。在發送模式中，開關14閉合而pin二極管26 處于低歐姆狀態。電容器28的電容在去耦模塊中是可忽略的，從而天線的調諧基本上通過 環4、6上的電容器11進行。所述天線裝置1由此在帶有圓周極化的高通鳥籠設計中作為 典型的發送天線起作用。
[0042] 在接收模式中，開關14被斷開并且pin二極管26被接通到高歐姆狀態。天線裝 置1由此變成退化的鳥籠。電容C1、C2、C3通過pin二極管26的高歐姆狀態變得至關重要 并負責天線棒8的電感的補償，并且由此去耦現在得出的、相鄰的天線元件。每一個天線棒 8形成一個如此的獨立天線元件。該天線元件的信號通過接收模塊30被接收、放大和輸出 到信號輸出24。
[0043] 替代的實施形式在圖3、4和5中被示出。下面，圖3接下來僅僅結合其不同于圖1 之處被解釋。開關14和所有在其之前接通的配件和圖1相同并且因此不再示出。去耦模 塊22不具有信號輸出24。取而代之在環6上的電容器11通過帶有信號輸出24的電路34 被替代。
[0044] 在該替代的實施形式中，去耦模塊22被同樣布置但是更簡單地構造，如圖4所示。 它僅僅由pin二極管26和電容器28的并聯電路組成，所述二極管和電容器在各自的天線 棒8上被接通。其功能是一樣的，也即是說，去耦模塊22負責根據需要去耦天線棒8,其方 法是如此選擇電容器28的電容，使得其補償各自的天線棒8的電感。圖3和4的去耦模塊 22不具有接收模塊30。
[0045] 取而代之接收模塊30被集成到環6內的電路34之內，如圖5所示。在環6內接 通有兩個并聯的傳輸路徑。第一傳輸路徑具有電容器11。在電路34的第二并聯傳輸路徑 內串聯接通有pin二極管36和兩個電容器38,它們的電容在圖2中以C4和C5標識。pin 二極管36的控制再一次沒有示出。
[0046] 另外每個電路34包括接收模塊30。所述接收模塊30包括帶有信號輸出24的前 置放大器32。前置放大器32在輸入側通過兩個具有電容CM的電容器38與位于pin二極 管36和電容C4之間或電容C4和C5之間的兩個分支相連。所述電容C4和CM由此形成用 于前置放大器32的適配網絡。
[0047] 工作原理類似于在圖1和2中所描述的實施形式。在接收情況下pin二極管36 低歐姆地接通，從而使得電路34中的接收模塊30可以對于分別相應的天線棒8的信號進 行接收、放大和輸出到信號輸出24。在這里信號在環6處被采集，這可以擁有相對于在圖1 和2中所示的實施形式的構造上的優點。
[0048] 附圖標記列表
[0049] 1 天線裝置
[0050] 2 MRT 系統
[0051] 4,6 環
[0052] 8 天線棒
[0053] 10連接點
[0054] 11 電容器
[0055] 12連接點
[0056] 14 開關
[0057] 16移相器元件
[0058] 18放大器
[0059] 20信號發生器
[0060] 22去耦模塊
[0061] 24信號輸出
[0062] 26 pin 二極管
[0063] 28 電容器
[0064] 30接收模塊
[0065] 32前置放大器
[0066] 34 開關
[0067] 36 pin 二極管
[0068] 38 電容器
【權利要求】
1. 一種用于磁共振斷層造影系統（2)的天線裝置（1)，包括：具有多個第一電容器 (11)的第一環（4)、具有多個第二電容器（11)的第二環（6)、和多個分別由兩個相鄰的第一 電容器（11)之間的區域延伸到兩個相鄰的第二電容器（11)之間的區域的天線棒（8)，其 中，天線棒（8)具有去耦模塊（22)，其設計為，從其余的天線棒（8)中根據需要去耦各自的 天線棒（8)。
2. 根據權利要求1所述的天線裝置（1)，其被設計為用于發送和接收，并且其中，所述 去耦模塊（22)被設計用于，對所述天線棒（8)在接收期間去耦和在發送期間耦合。
3. 根據上述權利要求中任一項所述的天線裝置（1)，其中，所述去耦模塊（22)具有電 容（(：1、02、03)，所述電容根據需要補償各自的天線棒（8)的電感。
4. 根據權利要求3所述的天線裝置（1)，其中，所述電容（C1、C2、C3)與可開關的電阻 (26)在天線棒（8)中并聯接通。
5. 根據上述權利要求中任一項所述的天線裝置（1)，其中，所述去耦模塊（22)包括帶 有信號輸出（24)的接收模塊（30)。
6. 根據上述權利要求中任一項所述的天線裝置（1)，其中，與各自的天線棒（8)相鄰的 電容器（11)中的一個對應于一個帶有信號輸出（24)的根據需要可接通的接收模塊（30)。
7. 根據權利要求2或6所述的天線裝置（1)，其中，所述接收模塊（30)被設計用于，在 接收期間被接通。
8. 根據權利要求6或7所述的天線裝置（1)，其中，所述接收模塊（30)具有可開關的 電阻（26)，所述電阻與電容器（11)并聯接通。
9. 根據權利要求4或8所述的天線裝置（1)，其中，各自的可開關的電阻（26)包括pin 二極管（26)。
10. 根據權利要求5至9中任一項所述的天線裝置（1)，其中，各自的接收模塊（30)包 括接在信號輸出（24)之前的前置放大器（32)。
11. 根據權利要求10所述的天線裝置（1)，其中，各自的接收模塊（30)包括適配網絡。
12. -種帶有根據上述權利要求中任一項所述的天線裝置（1)的磁共振斷層造影系統 ⑵。
【文檔編號】G01R33/36GK104122517SQ201410164602
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年4月23日 優先權日:2013年4月25日
【發明者】J.尼斯特勒 申請人:西門子公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
