CN101176665B - 具有接收天线装置的磁共振设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁共振设备，包括磁系统，借助其在激励区域内产生磁场，基于该磁场在激励区域内激励检查对象发射出磁共振信号；具有多个用于接收磁共振信号的局部线圈的接收天线装置，其在磁场内设置在检查对象附近；基本部件和附加部件，附加部件可以装配在基本部件上，使检查对象位于基本部件和附加部件之间。多个局部线圈分别与分析磁共振信号的分析装置连接。为使天线装置简单而可靠地与分析装置耦合，使激励区域中的电导体尽可能少，局部线圈分别通过设置在基本部件预定位置上的基本耦合元件和设置在附加部件预定位置上的附加耦合元件与分析装置连接，当附加部件装配在基本部件上时，磁共振信号通过附加耦合元件和基本耦合元件输入分析装置。

Description

具有接收天线装置的磁共振设备
技术领域
本发明涉及一种磁共振设备，其包括磁系统，借助该磁系统可以在激励区域内产生磁场，基于该磁场可以在激励区域内激励检查对象发射出磁共振信号，该磁共振设备还包括具有多个用于接收所述磁共振信号的局部线圈的接收天线装置，该接收天线装置的磁场内设置在检查对象附近并且包括基本部件和附加部件，其中所述附加部件可以装配在基本部件上，从而使检查对象位于基本部件和附加部件之间，在此该多个局部线圈分别与一个用于对磁共振信号进行分析的分析装置连接。
背景技术
这样的磁共振设备是普遍公知的。
在现有技术中，利用所谓的整体天线或者利用局部线圈来获取由检查对象发射的磁共振信号。如果用整体天线接收磁共振信号，则可以接收来自整个激励区域的磁共振信号。但是该接收只能以比较低的信噪比(SNR)来实现。因此在磁共振设备中更多地采用局部线圈，通常采用多个局部线圈。局部线圈设置在检查对象(通常为人体)的附近，因此可以用良好的SNR接收，即使是只来自激励区域的一小部分的磁共振信号。此外，基于由局部线圈这样的设置而导致的位置分辨率，可以补充通过梯度场的位置编码。由此还可以减少拍摄所需要的测量时间。
在现有技术的磁共振设备中，所有局部线圈都通过相应数量的、设置在患者卧榻上的插头和可移动的电缆树引导至设置在机体上的分析装置。由于所采用的长的、薄电缆的衰减，必须在局部线圈中设置前置放大器。此外每个局部线圈还必须包含一个失谐电路，用于在未使用和发射时抑制该局部线圈。还必须在长的电缆树中插入费事的同步扼流圈(所谓的表面波陷波器)，用于在发射时限制感应的电压。
DE 10130615 C2已经公开了一种用于局部线圈的插接式连接，该插接式连接无接触地工作，也就是通过感应耦合。该文献已经是一种进步，因为为了将局部线圈与分析装置耦合不再需要局部线圈和分析装置之间的电气接触。但是与以往一样还需要通过操作人员进行主动的插入连接。还必须将局部线圈有针对性地与分析装置连接或者与分析装置分离。
由DE3500456C2公知局部线圈与整体天线的耦合。在此虽然实现了无接触的耦合，但是该耦合只对一个单独的局部线圈可行，并且是只能在该局部线圈具有合适的取向时。DE3500456C2的教导因此不能扩展到多个局部线圈。此外在此还必须将局部线圈主动地与整体天线连接或与整体天线分开。
由EP0437049A2公知局部线圈直接感应地与紧邻该局部线圈的另一个线圈耦合。在该文献中也必须将局部线圈与分析装置主动地连接或断开。
Heid和Vester在本申请人的同样未决专利中请“Magnetresonanzanlage miteinem Grundkoerper und einer Patientenliege”，文献号为DE102005056711B3中描述了克服磁共振设备的可移动部件和固定基本部件之间的机械插接式连接的第一规则。
在该文献中描述了将局部线圈与MR系统无绳连接的概念。该耦合是电感或电容式的。但是该建议没有解决在天线装置中的电连接的问题，该天线装置用于特定的体部件并且可以按照需要安装到磁共振设备中。例如为了检查患者头部将与头形匹配的天线装置安装到磁共振设备中，在该磁共振设备中局部线圈设置在检查组织附近，并由此在改善信噪比的同时保证更强的信号。
US2005/0242812A1公开了一种具有线圈的高频装置，该线圈包括第一高频线圈用于接收磁共振信号，而且该高频装置包括具有第二高频线圈的第二单元，利用该第二高频线圈与第一高频线圈无关地接收磁共振信号。第一和第二单元由支架部件承载。该支架部件可以从第一和第二单元的至少一个上取下。支架部件配置为使人可以改变第一单元相对于第二单元的取向。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于继续发展本文开头所述类型的磁共振设备，使得具有一个或多个局部线圈的接收天线装置可以简单而又可靠地与分析装置耦合，并使位于激励区域内的电导体尽可能地少。
优选的，所述基本耦合元件通过前置放大器与分析装置连接。
在另一个优选实施方式中，基本耦合元件这样实施，使得在局部线圈不能与分析装置耦合时使局部线圈失谐。
在另一个优选实施方式中，所述基本耦合元件和附加耦合元件实施为感应传输装置。
在另一个优选实施方式中，在第一基本耦合元件和局部线圈之间设置一个包括多个电容器的电容式转换电路。
在另一个优选实施方式中，基本耦合元件和附加耦合元件实施为电容传输装置。
在另一个优选实施方式中，所述附加耦合元件和基本耦合元件分别实施为窄耦合条对。
在另一个优选实施方式中，所述附加耦合元件的耦合条的长边彼此相邻。
在另一个优选实施方式中，所述附加耦合元件与一个扼流圈并联。
在另一个优选实施方式中，在基本耦合元件和分析电路之间设置一个电路，该电路在从局部线圈通过附加耦合元件和基本耦合元件向分析电路输入磁共振信号时补偿局部线圈、附加耦合元件和基本耦合元件的串联无功电阻，然后在没有附加耦合元件与基本耦合元件共同作用时基本耦合元件失谐。
在另一个优选实施方式中，所述基本耦合元件可以借助可控截止电路失谐。
在另一个优选实施方式中，在基本部件体耦合元件和分析电路之间设置一个信号分向滤波器，该信号分向滤波器与高频驱动元件连接，而且只要安装了附加部件，由高频驱动元件输出的磁共振激励信号就可以通过基本耦合元件和附加耦合元件馈入局部线圈。
附图说明
其它优点和细节由下面结合附图对实施例的描述来给出。在此
图1以透视的、部分透明的图示出针对患者头部的磁共振设备，
图2以透视图示意性示出图1的天线装置，
图3示意性示出图1和图2的天线装置的电连接，
图4示意性示出附加耦合元件相对于基本耦合元件的可能排列，
图5示意性示出从局部线圈到分析装置的信号流，
图6和图7分别示出局部线圈和具有电容转换电路的附加耦合元件，
图8示意性示出从局部线圈到分析装置的信号流，
图9示出本发明的传输装置的扩展。
附图不是按照比例绘制的。只要没有特别申明，在附图中相同或作用相同的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1以透视和部分透明的图示意性示出一个磁共振设备，在该磁共振设备中安装了移动天线装置，利用该天线装置有针对性地检查患者的身体部位。在附图和以下描述中，假定这是检查患者的头部，但是本领域的技术人员可以理解下面的观察也可以相应地用于其它身体部位如四肢。
用于检查患者1的磁共振设备基本上包括至少一对线圈2和3，用于在检查地点产生基本上均匀的磁场，患者1就位于该磁场中。此外磁系统另外还具有用于产生区分位置的梯度场的梯度磁铁以及其它磁铁。
通过(未示出的)发射线圈将高频场辐射到检查对象1中，以便在对象1中产生时间上有间隔的自旋回波。
可以借助(未示出的)整体天线获取所发射的磁共振信号并输入分析装置，由该分析装置可以对磁共振信号进行分析。通过这种方式只能定性地、价值低地再现检查对象1。因此在由线圈对2、3(以及必要时其他线圈)产生的主磁场中采用具有局部线圈的天线装置4，这些局部线圈可以通过这种方式被带到检查对象1附近。天线装置4由基本部件5和附加部件6组成。基本部件5可以在磁共振设备内部移动，并且只对检查本身而固定在磁共振设备的某个地点。附加部件6可以从基本部件5上取下，由此患者1可在其中舒适和最佳地定位，并且其仅为了检查目的而安装在基本部件5上。
下面借助图2解释天线装置4的细节。天线装置4的基本部件5以及附加部件6都具有多个局部线圈7。这些局部线圈分别分布在基本部件5或附加部件6上，从而局部线圈尽可能靠近检查对象。在图2中局部线圈7作为椭圆示出。在基本部件5中示出4个这样的线圈7，在附加部件6上分布着5个局部线圈7。通常局部线圈7在天线装置4上的分布取决于天线装置4的几何形状。但是通过局部线圈7可以按照这种方式-如果每个局部线圈7只在一小块体积上-总共获取到明显更高价值的磁共振信号。
在现有技术中局部线圈7分别通过一根(未示出的)电缆与分析装置连接，在该分析装置中对由局部线圈7获取的信号进行分析并为了显示而进行准备。
相反，按照本发明只有几个局部线圈7直接通过对应的电缆与分析装置连接，而其它局部线圈7通过合适的传输装置与分析装置连接。局部线圈7与分析装置连接的方式是本发明的内容并在下面借助图3解释。
如从图2已经给出的，在检查对象1上通常设置多个局部线圈7。这些位于基本上固定安装的天线装置中的局部线圈7通过电缆连接与分析装置连接。在图3的磁共振设备的实施方式中，底部基本部件5中的局部线圈7相应地通过多芯传输电缆8与分析装置9连接，其中电缆8的单导线都用8a表示。
另外，在天线装置4的附加部件6中局部线圈7没有直接与分析装置9电缆连接，而是与各自的传输装置连接，该传输装置实现局部线圈7和分析装置9之间的无绳信号传输。该传输装置分别由附加耦合元件10和基本耦合元件11组成。每个附加耦合元件10通过自己的单导线12与一个局部线圈7连接。类似地，每个基本耦合元件11通过自己的单导线13与分析装置9连接，其中多个单导线13从特定的点开始就作为多芯传输电缆8传导。
附加耦合元件10与附加部件6固定连接。在此该附加耦合元件10设置在附加部件6的预定位置上。这些位置在下面称为停放位置，只要需要，因为这些位置是相对于基本部件5来确定的。
基本耦合元件11同样位于基本部件5的(未示出)预定位置上。如果附加部件6安装在基本部件5上，则这些位置恰好设置在上述停放位置对面，从而在两个耦合元件之间达到稳定而可靠的感应或电容耦合。
为了将测量空间中可自由铺设的电缆数量保持在尽可能地少，多芯传输电缆8汇集在插座装置8c中的有利的铺设位置，并从该位置开始作为单个电缆束8b继续引导至实际的分析装置。电缆束8b通过围绕单个电缆8的包络线表示。在图3中通过虚线框表示的插座装置8c优选直接位于基本部件5中，从而在理想情况下只有从接收天线装置4到分析装置9的电缆束8b位于测量空间内。由此在准备测量时的医务人员的成本降至最低。
下面结合图4详细解释通过具有耦合元件10、11的传输装置来传输信号。
在图4中用实线示出传输信道。按照图4局部线圈7与附加耦合元件10连接。该附加耦合元件10与基本耦合元件11耦合。基本耦合元件11通过前置放大器14与分析装置9连接。
通常在特定时刻存在多个这样的传输信道。这在图4中针对两个另外的传输信道用虚线示出。下面首先而且只考察实线绘出的传输信道，其元件7、10、11在下面称为第一元件7、10、11，即第一局部线圈7、第一附加耦合元件10和第一基本耦合元件11。
按照图5，附加耦合元件10和基本耦合元件11例如实施为感应耦合元件10、11。局部线圈7因此具有电感L1，附加耦合元件10具有电感L2，基本耦合元件11具有电感L3。局部线圈7在此借助具有电容C1的电容器15与磁共振设备的拉莫尔频率相调谐。
如果附加耦合元件10与一个基本耦合元件11耦合，则电容器15和附加耦合元件10构成一个振荡电路，该振荡电路在磁共振设备的拉莫尔频率下产生共振。因此附加耦合元件10这样构成，在局部线圈不能与分析装置9耦合时该附加耦合元件10使得局部线圈7失谐。为了防止附加耦合元件10可能的错误工作，在此可以在必要时还在局部线圈7中安装一个保险元件，例如常见的保险丝。
应当按照类似的方式同样断开基本耦合元件11，如果在基本耦合元件11对面没有附加耦合元件10的话。因此为基本耦合元件11配备一个可控制的截止电路24。该截止电路24在最简单的情况下由电容器16、线圈17和PIN二极管18组成。电容器16具有电容C3，线圈17具有电感L4。如果控制PIN二极管18，则线圈17和电容器16构成一个在磁共振设备的拉莫尔频率下共振的截止电路。截止电路24因此将前置放大器14和基本耦合元件11分开。基本耦合元件11由此在拉莫尔频率时与前置放大器14去耦，也就是借助截止电路24失谐。
相反，如果基本耦合元件11与附加耦合元件10耦合，则必须区分发射情况和接收情况。
在发射情况下控制截止电路24。基本耦合元件11因此没有与附加耦合元件10耦合，从而附加耦合元件10继续使局部线圈7失谐。
相反，在接收情况下不控制截止电路24，从而局部线圈7通过附加耦合元件10和基本耦合元件11与前置放大器14耦合。这样选择线圈17的电感L4，使得在这种情况下局部线圈7仅是被加载了高阻值。
由局部线圈7、电容器15和附加耦合元件10组成的图5的单元是可以工作的，但是具有较低的SNR。因此优选按照图6和图7在附加耦合元件10和局部线圈7之间设置一个电容式转换电路19，该转换电路具有多个电容器20。在图6和图7中用实线绘出的电容器20在此是必需的，虚线示出的电容器20只是可选的。利用按照图6和图7的实施方式可以将SNR的恶化限制在1％到2％。
附加耦合元件10应当构成为不与(未示出的)整体天线的激励场相耦合。
在上述示例中考察了感应式传输。可替换地，基本耦合元件11和附加耦合元件10还可以实施为电容式耦合元件。这在图8中示意性示出。
在按照电容式耦合元件22的形式的实施方式中，根据图8在基本耦合元件11和分析电路9(或前置放大器14)之间优选设置一个电路23。根据图8，电路23具有一个或(如图所示)两个扼流圈21以及一个截止电路24。截止电路24相当于图5的截止电路。
电路23具有两个功能。一方面该电路在通过附加耦合元件10和基本耦合元件11从局部线圈7向分析装置9输入磁共振信号的情况下补偿局部线圈7、附加耦合元件10和基本耦合元件11的串联无功电阻。另一方面该电路在附加耦合元件10没有与基本耦合元件11共同作用的情况下使基本耦合元件11失谐，使得基本耦合元件11在磁共振设备的拉莫尔频率时不共振。
此外附加耦合元件10与扼流圈21并联，从而附加耦合元件10和扼流圈2 1在磁共振设备的拉莫尔频率时形成高频的截止电路。因此在电容耦合的情况下，附加耦合元件10也实施为在局部线圈7不能与分析装置9耦合时使局部线圈7失谐。
本发明的上述实施方式涉及从局部线圈7向分析装置9传输磁共振信号。局部线圈7因此作为接收线圈运行。根据图9，局部线圈7还可以作为发射线圈运行。其有效性与耦合元件22是实施为电容耦合元件对还是实施为电感耦合元件对10、11无关。
按照图9，在基本耦合元件11和分析电路9之间设置一个信号分向滤波器25。信号分向滤波器25与高频驱动元件26连接。由此从高频驱动元件26输出的磁共振激励信号可以通过基本耦合元件11和附加耦合元件10馈入局部线圈7。这当然只在附加部件6安装在基本部件5上从而使对应的耦合元件9、11彼此耦合时有效。

Claims (11)

1.一种磁共振设备，包括：
磁系统(2，3)，借助该磁系统可以在激励区域内产生磁场，基于该磁场可以在激励区域内激励检查对象(1)发射出磁共振信号，
具有多个用于接收所述磁共振信号的局部线圈(7)的接收天线装置(4)，该接收天线装置在磁场内设置在检查对象附近并包括基本部件(5)和附加部件(6)，其中所述附加部件(6)可以装配在基本部件(5)上，从而使检查对象(1)位于基本部件(5)和附加部件(6)之间，
其中，所述多个局部线圈(7)分别与一个用于对磁共振信号进行分析的分析装置(9)连接，
在附加部件(6)中多个局部线圈(7)分别通过设置在基本部件(5)的一个预定基本部件位置上的基本耦合元件(11)以及设置在该附加部件(6)的一个预定附加部件位置上的附加耦合元件(10)与分析装置(9)连接，
当附加部件(6)装配在基本部件(5)上时，由局部线圈(7)接收的磁共振信号就可以通过附加耦合元件(10)和基本耦合元件(11)输入分析装置(9)，
其特征在于，在所述基本耦合元件(11)和分析装置(9)之间设置一个电路(23)，该电路在从局部线圈(7)通过附加耦合元件(10)和基本耦合元件(11)向分析装置(9)输入磁共振信号时补偿局部线圈(7)、附加耦合元件(10)和基本耦合元件(11)的串联无功电阻，然后在没有附加耦合元件(10)与基本耦合元件(11)共同作用时使基本耦合元件(11)失谐。
2.根据权利要求1所述的磁共振设备，其特征在于，所述基本耦合元件(11)通过前置放大器(14)与所述分析装置(9)连接。
3.根据上述权利要求之一所述的磁共振设备，其特征在于，所述基本耦合元件(11)实施为当所述局部线圈(7)不能与分析装置(9)耦合时使局部线圈(7)失谐。
4.根据权利要求1或2所述的磁共振设备，其特征在于，所述基本耦合元件(11)和附加耦合元件(10)实施为感应传输装置。
5.根据权利要求4所述的磁共振设备，其特征在于，在第一基本耦合元件(11)和局部线圈(7)之间设置一个包括多个电容器(22)的电容式转换电路(21)。
6.根据权利要求1或2所述的磁共振设备，其特征在于，所述基本耦合元件(11)和附加耦合元件(10)实施为电容传输装置。
7.根据权利要求6所述的磁共振设备，其特征在于，所述附加耦合元件(10)和基本耦合元件(11)分别实施为窄耦合条对。
8.根据权利要求7所述的磁共振设备，其特征在于，所述附加耦合元件(10)的耦合条的长边彼此相邻。
9.根据权利要求6或7所述的磁共振设备，其特征在于，所述附加耦合元件(10)与一个扼流圈(21)并联。
10.根据权利要求1所述的磁共振设备，其特征在于，所述基本耦合元件(11)可以借助可控截止电路(24)失谐。
11.根据权利要求1所述的磁共振设备，其特征在于，在所述基本耦合元件(11)和分析装置(9)之间设置一个信号分向滤波器(25)，该信号分向滤波器与高频驱动元件(26)连接，而且当安装了所述附加部件(6)时，由高频驱动元件(26)输出的磁共振激励信号就可以通过基本耦合元件(11)和附加耦合元件(10)馈入局部线圈(7)。
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