CN101322042B - 用于接收和/或发射rf信号、尤其是在mri系统中接收和/或发射rf信号的装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于接收和/或发射RF信号并利用至少一个数字线缆(121、…12n)在至少一个RF天线、线圈和/或传感器单元(A，B)与信号处理单元(8)之间以数字格式馈送所述RF信号的装置，其特别适用于磁共振(MR)成像系统，其中至少一个RF天线、线圈和/或传感器单元(A，B)和所述数字线缆(121，…12n)的至少一侧设置有数字信号连接器(10c，11a；121a，121b，…12na，12nb)，用于通过将连接器插接到一起而将二者单独连接。通过以数字格式发射RF信号，尤其是以数字光学格式发射RF信号，可以使用具有不同长度的多个数字线缆(121，…12n)和数字连接器(121a，121b，…12na，12nb)，它们不需要是相关的RF天线、线圈或传感器的不可分离的部分，从而在为了检查而放置RF天线、线圈和/或传感器时可以取得极大的灵活性，还可以确保无干扰的RF信号传输。

Description

用于接收和/或发射RF信号、尤其是在MRI系统中接收和/或发射RF信号的装置
技术领域
本发明涉及一种用于(尤其是在磁共振成像(MRI)系统中)接收和/或发射RF信号并在至少一个RF天线、线圈和/或传感器单元与信号处理单元之间以数字格式馈送RF信号的装置。本发明还涉及为了在这种装置中使用而相应修改的RF天线、线圈和传感器，以及涉及一种包括该装置的磁共振成像系统。
背景技术
磁共振成像是一种公知的用于检查身体组织的非侵入性医学诊断方法。组织中的核子的自旋在强磁场中对准，然后，利用一个或多个具有拉莫尔频率的RF发射天线发射的RF脉冲来对其加以激励。利用发射天线，或者利用一个或多个例如形式为较大体线圈的RF接收天线、线圈或传感器，和/或利用一个或多个针对身体特定部位的表面线圈(如头部线圈)和/或位于导管尖端处的小检测器线圈，来检测核子自旋的磁共振或弛豫。基于这些共振信号，可以利用信号处理或图像重构单元产生高质量、高分辨率的身体组织的图像。
为了控制天线并向天线供电，为了馈送要发射的RF脉冲以及为了馈送所接收的共振信号以便产生图像，所有这些RF发射天线和接收天线、线圈和传感器都必须连接到信号处理单元(如，特别是图像重构单元)。
WO 2004/089211公开了一种磁共振检查设备，其包括位于检查区附近的接收组件，用于响应于自旋共振信号而产生要发射到信号处理单元的信号。为了克服与接收组件和信号处理单元之间的金属线缆连接相关的问题，接收组件包括用于响应于自旋共振信号而产生数字信号的数字化器。此外，还提出了一种光学换能器，该光学换能器用于将数字信号转换成光信号，以经由光学耦合器和光纤链路将光信号发送到信号处理单元的光接收器，或者对于红外信号，经过自由空间发送到信号处理单元的光接收器。
可选地，根据WO 2004/089211，可以提供一种换能器和发射机来将自旋共振信号转换成数字调制射频信号，以将其通过自由空间经由无线电通信链路发射到信号处理单元的接收机。
通过光纤或通过自由空间传输光信号以及通过自由空间进行射频传输的缺点在于：通常仍然需要电缆连接来为接收组件供电和/或控制接收组件，特别是在接收组件是以没有自身电源的RF天线、线圈和/或传感器单元的形式提供时和/或还要用于发射RF激励信号时。因此，由于这种电缆连接具有特定的长度，因此限制了接收组件的放置自由度，尤其是限制了接收线圈的放置自由度。
此外，在通过自由空间传输的情况下，通常发射机和接收机必需彼此对准，并且如果两者之间没有直视线路(direct line of sight)，就可能会干扰或中断传输。
发明内容
本发明的根本目的是克服这些缺点，并且提供一种用于接收和/或发射RF信号并在至少一个RF天线和/或传感器单元与信号处理单元之间以数字格式馈送RF信号的装置，这种装置在使用上可靠并且灵活，尤其是在可移动的RF天线的情况下，例如用于身体特定部位的表面线圈(例如，头部线圈)和/或位于导管尖端处的小检测器线圈。
该目的是由根据本发明的一个方案的装置实现的，该装置包括至少一个RF天线和/或传感器单元(A，B)以及至少一个数字线缆，其中所述数字线缆(121，…12n)的至少一侧以及所述至少一个RF天线和/或传感器单元均设置有数字信号连接器，用于通过将连接器插接到一起而将二者单独连接。
通过提供与数字和可分离的连接器进行组合的数字线缆，在放置期间以及在相对于特定检查来选择所述RF天线和/或传感器单元的位置期间，取得了极大的灵活性。尤其是在提供多个具有不同长度的数字线缆的情况下，可以在放置RF天线和/或传感器单元之后，选择适当的线缆，并且将该线缆与RF天线和/或传感器单元相连，而不用害怕像使用具有不同长度的模拟线缆时那样在RF天线和线缆之间出现RF相互影响。
根据本发明，RF天线和/或传感器单元和相关的线缆不再需要是不可分离的部分，因为通过使用数字线缆和数字格式，也可以确保具有不同长度的数字线缆实现无干扰、无相互影响的RF信号传输。
本发明的其它方案披露了本发明的有利实施例。
根据本发明的一个方案，所述RF天线和/或传感器单元是包括RF天线和/或传感器、模数转换器和所述数字信号连接器的数字单元，其中所述模数转换器用于将接收的RF信号转换成数字格式；根据本发明的另一方案，由此所述RF天线和/或传感器单元包括模拟RF天线和/或传感器以及单独的模数转换器，其中，所述模数转换器用于将接收的RF信号转换成数字格式，所述模数转换器具有要与所述模拟RF天线和/或传感器的输出端连接的模拟电接口，并且其中所述模数转换器设置有数字信号连接器；以上内容披露了针对数字RF天线和/或传感器和模拟RF天线和/或传感器所提供的实施例，从而可以提供具有两种天线的装置，尤其是可以使用仅具有模拟信号输出的那些常规RF天线和传感器。
根据本发明的另一方案，所述数字格式是数字光学格式，并且所述数字线缆包括至少一个光纤，所述数字信号连接器包括至少一个光纤接口；该方案具有的优点在于：进一步改善了该装置中的无干扰、无相互影响的RF信号传输。
根据本发明的另一方案，所述数字线缆包括至少一个电缆；根据本发明的另一方案，所述至少一个电缆绞合在所述至少一个光纤的周围；根据本发明的另一方案，所述数字信号连接器包括至少一个电接口；上述方案的优点在于：即使在使用光学数字格式的情况下，也可以为相关RF天线和/或传感器单元提供例如DC电源。
附图说明
在参考附图对本发明示例性优选实施例的下列描述中，披露了本发明的更多细节、特征和优点，在附图中：
图1是MR系统的主要部分的示意性方框图；以及
图2是根据本发明的装置的第一和第二实施例的示意图。
具体实施方式
图1示意性地示出了通过MR系统的柱形或筒形检查空间(或扫描机空间)1的纵截面。沿着通过柱形空间1的轴线方向，引导用于承载患者或另一检查对象P的患者检查台20
该系统包括用于产生静磁场(B0场)的主磁体31、32，所述静磁场用于对要检查的组织中的核子的自旋进行对准。
该系统还包括梯度磁体(线圈)41、42，用于产生在三个正交方向(x、y和z方向)上具有梯度的磁场，以便以公知的方式实现空间或切片选择以及所接收的RF信号的空间编码。
通常，提供多个RF激励线圈或天线来发射RF脉冲(B1场)以激励核子，并且提供多个RF检测线圈或天线或传感器，来接收和检测从核子发出的RF弛豫或共振信号。
根据图1，提供了用于对患者的整个身体进行成像的固定的第一和第二体线圈5、6，该固定的第一和第二体线圈5、6例如以平面载体(如，电路板)上的导体结构的形式。可以将这种导体结构分成多个线圈元件51、52、...5n；61、62、...6n，可以对它们进行彼此独立的控制，以发射RF脉冲和/或接收RF弛豫信号。
最后，提供一个或多个用于身体某部分的可移动的表面线圈71、72、…7n，例如头部线圈和/或位于导管尖端的检测器线圈，以便从患者P的一定区域接收RF信号，其中，使用附图标记7来统一表示它们。
使用附图标记8来统一表示具有下列功能的单元，即该单元具有的功能是控制这些RF发射和接收天线、线圈或传感器并且为它们供电，以及处理和评估所接收的信号并产生图像或其他分析。这些单元的更加详细的介绍例如披露于现有技术文献US 2005/0107681 A1中。
为了将从RF天线、线圈或传感器5、6、7接收的磁共振信号馈送到相关的信号处理、评估和/或图像重构单元或其他分析装置8，以及为了向用于发射和接收RF信号的天线、线圈或传感器5、6、7的线圈部分51、52、...；61、62、...，71、72...供电并加以控制，提供了根据本发明的装置。
该装置可以至少具有两个实施例，根据要与信号处理或图像重构单元8相连的RF天线、线圈或传感器5、6、7的种类，尤其是相对于由RF天线、线圈或传感器5、6、7产生的输出信号的种类以及这些信号是模拟格式还是数字格式来选择这两种实施例。
提供该装置的第一实施例是为了连接至少一个数字RF天线、线圈或传感器单元A，所述数字RF天线、线圈或传感器单元A包括RF天线、线圈或传感器5、6、7和模数转换器电路板11，其用于将接收的磁共振信号转换成数字格式、优选是利用适当光源生成数字光纤光输出信号形式的数字光学信号。
该装置的第一实施例包括多个数字线缆121、…12n，每一侧具有数字连接器121a、121b；...12na、12nb。数字RF天线单元A，尤其是相关的A/D转换器电路板11包括数字连接器11a，通过将数字连接器11a与该线缆121、…12n的一端的第一连接器121a、…12na插接到一起，来将数字RF天线单元A与多个数字线缆121、…12n单独连接起来。这种连接器在现有技术中是公知的。
利用第二数字连接器121b、...12nb，将线缆121、…12n的另一端与重构单元8相连，重构单元8包括对应的数字连接器8a。可选地，可以将线缆121、...12n与例如位于患者检查台2处的相关数字连接器2a相连，其中数字连接器2a自身与信号处理或图像重构单元8相连。
该数字线缆121、...12n优选以一组具有不同长度的数字线缆的形式提供，该组数字线缆例如可以保持在位于线圈盒附近、线圈盒中或线圈盒上的特殊机架中。
此外，该数字线缆121、...12n优选以光学数字线缆的形式提供。在这种情况下，为了实现向RF天线、线圈或传感器供电，优选将数字线缆提供为分段的数字线缆，其包括至少一个用于发射RF信号的光纤以及至少一个用于馈送(DC)电力的电缆。电缆优选绞合在光纤的周围。
相应地，位于线缆121、…12n的每一侧上的数字连接器121a、121b；…12na、12nb和位于电路板11上的数字连接器11a、以及位于重构单元8上的连接器8a(或者，位于患者检查台2上的连接器2a)优选包括：用于与至少一个光纤光学接触的光纤接口和用于与至少一个电缆电气接触的电接口。
由于电缆上没有RF信号传输的事实(因此，在一边的RF天线、线圈和传感器与另一边的相关线缆之间没有相互影响或干扰)，因此不再需要将线缆不可分离地固定在相关的RF天线、线圈或传感器处。由此为用户带来了高度灵活性。例如，在检查时，如果已经将RF天线、线圈和传感器放置在患者或检查对象周围的期望位置处，则选择具有适当长度的线缆121、…12n，并且使用该线缆121、…12n来将RF天线、线圈和传感器直接或经由患者检查台2处的连接器2a与信号处理或图像重构单元8相连。
此外，还可以将线缆保持连接在信号处理或图像重构单元8，并且使“将系统连接到线圈”成为可能。在这种情况下，仅提供在一端具有连接器121a、…12na的线缆121、…12n。
提供该装置的第二实施例是为了连接至少一个模拟RF天线、线圈或传感器5、6、7，它不包括任何模数转换器电路板11而是将所接收的磁共振信号以模拟格式输出。
该装置的第二实施例包括至少一个单独的模数转换器10，其用于将模拟输出信号转换成数字格式，并且优选用于以数字光纤光输出信号形式产生数字光学信号，如上文参照电路板11所介绍的那样。
这种单独的A/D转换器10的优选形式是小的盒子，它包括第一模拟连接器或接口10b，用于将转换器10与位于模拟RF天线处的相应模拟连接器或接口10a进行连接，从而二者一起形成数字RF天线单元B。此外，该A/D转换器10包括第二数字连接器10c，用于将该A/D转换器10与位于数字线缆121、…12n一端上的数字连接器121a、…12na相连，如上文参照数字RF天线单元A所介绍的那样。
同样，所述数字线缆121、…12n优选以一组具有不同长度的数字线缆的形式提供。
此外，数字线缆121、…12n优选以数字光缆的形式提供，如上所述，其相应地包括至少一个光纤和至少一个电缆。
在这种情况下，除了在数字线缆121、…12n的每一侧上的数字连接器121a、121b；…12na、12nb之外，转换器10上的连接器10c优选还包括用于与至少一个光纤光学接触的光纤接口以及用于与至少一个电缆电气接触的电接口。
最后，根据本发明的装置还可以包括如上所述的用于发射RF信号或脉冲的RF天线、线圈和/或传感器单元。

Claims (10)

1.一种包括至少一个RF天线和/或传感器单元(A，B)以及至少一个数字线缆(121、…12n)的装置，该装置用于接收和/或发射RF信号并利用所述至少一个数字线缆(121、…12n)在所述至少一个RF天线和/或传感器单元(A，B)与信号处理单元(8)之间以数字格式馈送所述RF信号，其中所述数字线缆(121，…12n)的至少一侧以及所述至少一个RF天线和/或传感器单元(A，B)均设置有数字信号连接器(10c，11a；121a，121b，…12na，12nb)，用于通过将连接器插接到一起而将二者单独连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述RF天线和/或传感器单元(A)是包括RF天线和/或传感器(5，6，7)、模数转换器(11)和所述数字信号连接器(11a)的数字单元，其中所述模数转换器(11)用于将接收的RF信号转换成数字格式。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述RF天线和/或传感器单元(B)包括模拟RF天线和/或传感器(5，6，7)以及单独的模数转换器(10)，其中，所述模数转换器(10)用于将接收的RF信号转换成数字格式，所述模数转换器(10)具有要与所述模拟RF天线和/或传感器(5，6，7)的输出端(10a)连接的模拟电接口(10b)，并且其中所述模数转换器(10)设置有数字信号连接器(10c)。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述数字格式是数字光学格式，并且所述数字线缆包括至少一个光纤，所述数字信号连接器(10c，11a；121a，121b，…12na，12nb)包括至少一个光纤接口。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述数字线缆(121，…12n)包括至少一个电缆。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述至少一个电缆绞合在所述至少一个光纤的周围。
7.根据权利要求5所述的装置，其中所述数字信号连接器(10c，11a；121a，121b，…12na，12nb)包括至少一个电接口。
8.RF天线和/或传感器单元(A)，其包括数字信号连接器(11a)，所述数字信号连接器(11a)用于以数字格式输出所接收的RF信号并将所述单元(A)单独地与数字线缆处的对应连接器连接，所述单元(A)用于根据权利要求1到7之一所述的装置中。
9.根据权利要求8所述的RF天线和/或传感器单元(A)，其中所述数字格式是数字光学格式，并且所述数字信号连接器(11a)包括至少一个电接口和至少一个光纤接口。
10.一种用于发射RF脉冲和/或接收磁共振信号的磁共振成像系统，其包括至少一个根据权利要求1到7之一所述的装置。
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