CN102200570B - 包括至少一个线圈和至少一个同轴线的磁共振设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁共振设备(1)，包括至少一个线圈(6)和至少一个将该线圈(6)与接收电子系统(9)相连接的同轴线(8，10)，该线圈(6)具有将接收信号变换到至少一个不同于发送频率的传输频率的预处理装置(12)，其中，该同轴线(8，10)具有至少一个在该同轴线(8，10)的外罩导体(15)的外侧以及内侧抑制发送频率的外罩波的、具有截止回路(21，22)的外罩波陷波器(17)。

Description

包括至少一个线圈和至少一个同轴线的磁共振设备

技术领域

本发明涉及一种磁共振设备，包括至少一个线圈和至少一个将该线圈与接收电子系统(Empfangselektronik)相连接的同轴线，该线圈具有将接收信号变换到至少一个不同于发送频率的传输频率的预处理装置，本发明还涉及一种同轴线。

背景技术

这样的会受到场波动的同轴电缆，在目前的磁共振装置中主要被用于传输来自局部线圈的接收信号。这种局部线圈被用于能够以高信噪比来拍摄图像。在此，局部线圈或简称为线圈应表示为可以包括一个或多个单独的线圈元件(回路)的天线(阵列线圈)。除了线圈元件，这样的线圈大多还包括前置放大器、其它电子系统以及连接线、外壳和带有插头的电缆，线圈可以通过该插头连接到磁共振设备，大多是连接到患者卧榻的插座上。

在用局部线圈拍摄磁共振图像时，受激励的核在线圈中感应出电压，该电压然后由低噪声前置放大器(LNA)放大并最后通过电缆连接、大多以发送频率被传递到接收电子系统。为了进一步改进信噪比，可以使用所谓的高场设备，即其基本磁场强度在3特斯拉或更高。

局部线圈被用在全身线圈的发送场(B1场)内。全身线圈(体线圈)是大的、包含要拍摄的对象的线圈，用于激励要拍摄的对象内的自旋。在此，全身线圈产生圆形或椭圆形的B1场。由于该B1场在该场内的所有导线上都感应出电流。特别是在长电缆上，当该电缆用作天线时可能出现共振效应。这样，在同轴电缆中，在外罩导体(“护罩”)的外侧上流过高电流，该电流在极端情况下还可能通过加热而导致对患者的危害。但是还在所产生的感应电流达到对患者的危害相关的高度之前很长时间，该B1感应的电流就会在电缆的导体结构上造成次级B1场，后者会使全身线圈的发送场的B1均匀性变坏。

当同轴电缆经历不连续性时，如当其被焊接在印刷电路板上或以其它方式离开同轴模式时，还总会出现另一个问题。也就是，会出现经前置放大的接收信号从外罩导体的内侧到达外侧的问题。如果同轴电缆在线圈的附近延伸，则可能由此导致局部线圈的自激振荡。在这种状态下，局部线圈将不能被用于磁共振成像。

由发送场或接收信号在同轴电缆的外罩导体上感应出的电流/波一般被称为“外罩波(Mantelwellen)”。由外罩波导致的两个主要问题已被提及：一方面，发送线圈所产生的外罩波是导致B1均匀性问题以及导致对患者的不允许高加热的原因；另一方面，由接收信号所产生的外罩波在反馈进入接收线圈内的情况下可能导致线圈的自激振荡。

为解决这些问题，目前公知的有，在所有明显长于10cm的导线结构中设置外罩波陷波器。外罩波陷波器包括谐振截止回路(Sperrkreis)，其应抑制发送频率下的电流。由于在目前情况下在磁共振设备中全身线圈的发送频率和局部线圈以及由局部线圈经同轴线传输到系统的信号的接收频率都是相同的，因此大多采用仅在外罩导体的外侧上抑制外罩波的解决方案。对此公知的有，将整个同轴电缆进行缠绕达到一定的电感。连接在外罩导体的外侧上的并联电容器完成外罩波陷波器的作用。在此，仅对同轴电缆外罩导体的外侧上的电流起到截止作用。而在内侧上的抑制则由此已不可能，因为否则就会对也处于发送频率上的有效信号进行抑制。还公知有其它结构形状的外罩波陷波器，例如几何结构不同的所谓的“火箭筒(Bazooka)”式外罩波陷波器，但其同样是为了仅抑制外罩导体外侧上的电流，而对发送频率下的内侧上的电流则使其无障碍地流过。

这样的目前公知的外罩波陷波器具有如下问题：

1.外罩波陷波器仅能手动绕制因此昂贵。

2.由于同轴电缆的大直径和其小的弯曲半径，外罩波陷波器的空间需求较大，特别是对于缠绕到一定电感的同轴电缆。

3.局部线圈中的空间需求特别是对于应为机械柔性的线圈而言是成问题的。

4.目前结构形状的外罩波陷波器不易调谐，因为电感是由同轴电缆-电感的绕组数来确定的。因此这些外罩波陷波器是专门为磁共振应用而手工制造的特殊部件。

不久前，提出了一种利用传输路径来传输磁共振信号的装置，该传输路径将局部线圈与接收器相连接，其中，还在局部线圈内就已经设置了预处理装置，后者将接收到的信号变换到至少一个不同于发送频率的传输频率上。

例如，在DE 10 2008 023 467 A1中提出了采用如下的一种装置：其中使用两个中间频率来将多个通道的接收到的信号通过一个单独的同轴电缆传输。为此该文献提出，局部线圈的第一通道具有用于接收第一磁共振信号的第一线圈元件和与该第一线圈元件连接的第一混频器，其中，第一混频器从输入的第一磁共振信号中形成第一信号的中间频率。类似地，局部线圈的第二通道具有第二线圈元件和第二混频器，其中，第二混频器从输入的第二磁共振信号中形成第二信号的中间频率。局部线圈具有用于信号综合的装置，其借助频率多路复用器来综合中间频率的第一通道的第一信号和中间频率的第二通道的第二信号，从而使其经过传输路径到达接收器。在此，为了进行频率转换采用两个分别用于混频器的本地振荡器频率，其中，通过频率变换形成的中间频率镜像对称于所使用的数模转换器的采样频率或采样频率的倍数。

对于这种频率多路复用器传输替代地或附加地，还可以在局部线圈内就对接收信号进行数字化。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于，提供一种磁共振设备，其通过更简单、造价更经济并且几何结构更小的外罩波陷波器具有对外罩波的更好的抑制。

该技术问题通过一种本文开始部分所述类型的磁共振设备来解决，其中，同轴线具有至少一个在该同轴电缆的外罩导体的外侧以及内侧抑制发送频率的外罩波的、具有截止回路的外罩波陷波器。

因此，本发明以非常有利地方式利用了这样的事实：在通过同轴线(同轴电缆)传输接收到的信号之前就改变接收到的信号的频率，从而首次实现了，不仅能够抑制出现在外罩导体的外侧上的外罩波而且还能够抑制外罩导体的内侧的外罩波。即，通过在发送线圈的发送频率下谐振的截止回路抑制了整个外罩导体中的电流。因此该截止回路设计成，对发送频率进行阻挡，而让通过同轴线传输的其它有效信号或辅助信号无障碍地通过。在这种情况下，对外罩导体内侧的内部频率的信号的抑制是没有问题的，因为有效信号的频率与发送频率不同，这对于可能需要的辅助信号来说也是成立的。

因此，在本发明的磁共振设备中可以在外罩波陷波器上使外罩导体完全分开以便连接到截止回路。因此，将外罩导体完全分开以便将在发送频率下谐振的截止回路连接在中间。通过这种方式，可以不通过卷绕同轴电缆或在几何结构上大的“火箭筒”来制造外罩波陷波器，而是由简单的商用线圈和电容器来构造滤波器网络。所有这些构件都是商业可购得的并可自动化地安装在印刷电路板上。因此，截止回路可以包括具有至少一个线圈和至少一个电容器的滤波器网络和/或可以将该截止回路设置在印刷电路板上。

由此，给出明显更简单、造价更经济、几何结构更小的用于局部线圈和局部线圈连接的外罩波陷波器，其中，在将接收信号从局部线圈传输到接收电子系统之前就将其转换到其它频率或进行其它进一步处理(如数字化)，从而在发送频率本身没有重要信息通过导线从局部线圈传输到接收电子系统或反过来。

如在本文开始部分已提到的那样，预处理装置可以被设计用于将接收信号转换到至少一个中间频率和/或用于将接收到的信号数字化。例如，可以使用在DE 10 2008 023 467 A1中描述的传输装置，但也可以使用带有前置信号处理装置、特别是数字化装置的系统。

在本发明的另一实施方式中，可以在同轴线的内导体中也连接有作为外罩波陷波器的部分的截止回路。该截止回路例如可以与外罩导体中连接的截止回路是相同的。在外罩波陷波器的框架内设置具有这样的截止回路的内导体的优点是：由于在外罩完全分开时出现的不连续性使信号不会从外罩导体的内侧无意地跳跃到内导体并由那里继续传输。通过使用截止回路也可以对于同样完全分开的内导体避免这样的效应。

除了磁共振设备，本发明还涉及一种用于磁共振设备的同轴线，用来连接局部线圈和接收电子系统，该局部线圈具有将接收信号变换到至少一个不同于发送频率的传输频率的预处理装置，该同轴线的特征在于，该同轴线具有至少一个在该同轴线的外罩导体的外侧以及内侧抑制发送频率的外罩波的、具有截止回路的外罩波陷波器。即，在这样的同轴线中使用外罩波陷波器，其在外罩导体的内侧也能够截止磁共振设备的全身线圈或其它发送线圈的发送频率的信号。当然，所有关于磁共振设备所描述的实现和实施方式，以及优点也能够类似地应用于按照本发明的同轴线。

在此要注意的是，在本发明的磁共振设备以及本发明的同轴线中，在需要的情况下当然还可以沿同轴线设置多个外罩波陷波器。

附图说明

本发明的其它优点和细节将由下面描述的实施例以及结合附图给出。在此附图中：

图1示出了按照本发明的磁共振设备的原理图，

图2示出了在第一种实施方式中信号从线圈到接收电子系统的运行，

图3示出了在第二种实施方式中信号从线圈到接收电子系统的运行，以及

图4示出了外罩波陷波器的截止回路的传输。

具体实施方式

图1示出了按照本发明的磁共振设备1的原理图。基本磁体2具有患者卧榻4可停留于其中的患者容纳空间3。

此外，在该患者容纳空间中设有全身线圈5(体线圈)，其以发送频率发射磁共振信号，以激励待拍摄的对象、特别是患者体中的原子核。

现在，在患者卧榻4上还设置了连接在插座7上的局部线圈6。局部线圈6用于响应于通过全身线圈5所实施的激励来接收磁共振信号。通过至少部分地包括同轴线8的传输路径可以将接收到的信号传递给以9表示的接收电子系统。

为了将局部线圈6与插座的连接，通常也设置了同轴电缆10。

局部线圈和同轴线的实施细节由图2所示的信号运行路径给出。

局部线圈6包括至少一个接收磁共振信号的线圈元件10(回路)。所接收的信号然后通过前置放大器11被放大并被传送给预处理装置12，在此，预处理装置12包括变频器13和处理单元14。在变频器13中通过系统时钟或本地振荡器同步地将接收到的信号变换到其它频率。在可选地设置的处理单元14中还可以例如对接收到的信号进行数字化或者其它处理。

在每种情况下接收到的信号都以不同于发送频率的另一频率离开局部线圈6并且如此到达同轴线8，在此，为简化起见仅示出了同轴线8的外罩导体15和内导体16。

在同轴线8的路线上设置了外罩波陷波器17。为此，使外罩导体15在此处分开，并将外罩导体15的两端通过市售的、设置在印刷电路板18上的线圈19相连接，线圈19与电容器20并联形成截止回路21。由线圈19和电容器20构成的谐振回路具有相应于发送频率的谐振频率，从而能够抑制外罩导体15内侧以及外侧的发送频率的外罩波。

为了使在内导体16上不会出现外罩波的跳跃，该内导体16也是分开的并且通过与截止回路21类型相同且也具有市售的线圈19和市售的电容器20的截止回路22连接。这两个截止回路21、22可以设置在同一印刷电路板18上。

在此要注意，在该第一实施方式中当然也可以采用任意其它的滤波器来作为截止回路21、22以替代所示出的并联振荡回路。重要的只是，不要在有效频率下使信号截止。

图3示出了本发明另一实施方式中的信号运行，其中，局部线圈6包括至少两个线圈元件，即至少一个第一线圈元件10A和至少一个第二线圈元件10B。第一接收信号和第二接收信号分别通过前置放大器11被放大并随后又被传递到变频器13A和13B，在此为第一混频器和第二混频器。这些混频器通过也经同轴线8传输的辅助频率信号LO1、LO2(参见箭头23)被同步。在此，将第一接收信号转换到第一中间频率ZF1，将第二接收信号转换到第二中间频率ZF2。在用于综合信号的装置24中对第一接收信号和第二接收信号进行综合，使它们能够一起通过同轴线8传输，参见箭头25。

在这种情况下，在同轴线8中设置两个外罩波陷波器17，在其中内导体16以及外罩导体15完全被分开，以便分别通过作为截止回路21、22的滤波器网络26、27连接。

在此，图4示出了滤波器网络26、27相对于频率的传输特性T。可以看出，在发送频率f_MR下为传输最小值28。对于本地振荡器频率LO1和LO2或对于中间频率ZF1、ZF2在很大程度上给出了好的传输，从而尽管在内导体上的截止也不会在外罩导体内侧和外罩导体外侧上出现对传输的限制。

在此，如以上所述，可以毫无问题地借助常规的组件、即电容器和线圈来制造外罩波陷波器17，例如通过如公知的那样安装印刷电路板。

参考标记清单

1    磁共振设备

2    基本磁体

3    患者容纳空间

4    患者卧榻

5    全身线圈

6    局部线圈

7    插座

8    同轴线

9    接收电子系统

10   同轴电缆

10A  线圈元件

10B  线圈元件

11   前置放大器

12   预处理装置

13A  变频器

13B  变频器

14   处理单元

15   外罩导体

16   内导体

17   外罩波陷波器

18   印刷电路板

19   线圈

20   电容器

21   截止回路

22   截止回路

23   箭头

24   箭头

25   箭头

26   滤波器网络

27   滤波器网络

LO1  辅助频率信号

LO2  辅助频率信号

ZF1  中间频率

ZF2  中间频率

T    传输特性

f_MR  发送频率

Claims (7)

1.一种磁共振设备(1)，包括至少一个线圈(6)和至少一个将该线圈(6)与接收电子系统(9)相连接的同轴线(8，10)，该线圈(6)具有将接收信号变换到至少一个不同于发送频率的传输频率的预处理装置(12)，其特征在于，所述同轴线(8，10)具有至少一个在该同轴线(8，10)的外罩导体(15)的外侧以及内侧抑制发送频率的外罩波的、具有截止回路(21，22)的外罩波陷波器(17)，其中，在所述外罩波陷波器(17)上所述外罩导体(15)完全分开，以便连接所述截止回路(21)。

2.根据权利要求1所述的磁共振设备，其特征在于，所述预处理装置(12)被构造用于将接收到的信号转换到至少一个中间频率上和/或用于将接收到的信号数字化。

3.根据权利要求1所述的磁共振设备，其特征在于，在所述同轴线(8，10)的内导体(16)中也连接有作为所述外罩波陷波器(17)的部分的截止回路(22)。

4.根据权利要求1至3之一所述的磁共振设备，其特征在于，所述截止回路(21，22)包括具有至少一个线圈(19)和至少一个电容器(20)的滤波器网络(26，27)，和/或该截止回路(21，22)被设置在印刷电路板(18)上。

5.一种用于磁共振设备(1)的同轴线(8，10)，用于连接局部线圈(6)和接收电子系统(9)，该局部线圈(6)具有将接收信号变换到至少一个不同于发送频率的传输频率的预处理装置(12)，其特征在于，该同轴线(8，10)具有至少一个在该同轴线(8，10)的外罩导体(15)的外侧以及内侧抑制发送频率的外罩波的、具有截止回路(21，22)的外罩波陷波器(17)，其中，在所述外罩波陷波器(17)上所述外罩导体(15)完全分开，以便连接所述截止回路(21)。

6.根据权利要求5所述的同轴线，其特征在于，在该同轴线(8，10)的内导体(16)中也连接有作为所述外罩波陷波器(17)的部分的截止回路(22)。

7.根据权利要求5或6所述的同轴线，其特征在于，所述截止回路(21，22)包括具有至少一个线圈(19)和至少一个电容器(20)的滤波器网络(26，27)，和/或该截止回路(21，22)被设置在印刷电路板(18)上。