CN103529410B

CN103529410B - Mrt-rf推挽式放大器装置

Info

Publication number: CN103529410B
Application number: CN201310280659.2A
Authority: CN
Inventors: A.阿尔布雷希特
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers AG
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2016-12-28
Anticipated expiration: 2033-07-05
Also published as: KR20140005807A; CN103529410A; US20140009160A1; US9404982B2; DE102012211763B3

Abstract

本发明涉及MRT‑RF推挽式放大器装置。本发明涉及一种带有多个放大级（1）的电路装置（V），用于放大用于磁共振断层扫描设备（101）的电RF信号（“input”），所述放大级（1）被布置在至少一个印刷电路板（10）上，其中印刷电路板（10）包围冷却管（7，14）。

Description

MRT-RF推挽式放大器装置

技术领域

本发明涉及一种MRT-RF推挽式放大器装置（推挽式功率模块（push pull power module））。

背景技术

用于通过磁共振断层扫描（Magnetresonanztomographie）对对象或者患者进行检查的磁共振装置（MRT）例如从DE10314215B4中公知。

发明内容

本发明的任务是优化这种电路装置。该任务通过独立权利要求的特征来解决。有利的改进方案在从属权利要求和说明书中予以说明。

附图说明

本发明的可能的扩展方案的其他特征和优点从以下参考附图对实施例的描述得到。在此：

图1示意性地并且简化地作为电路图示出了根据本发明的电路装置的元件，

图2示出了在带有狭缝的平面印刷电路板上的放大级，

图3以横截面简化地示出了具有四个放大级的用水充满的冷却管，

图4作为详图示出了在冷却管上的隔热垫和导热元件，

图5示出了分别带有围绕其布置的放大级的两个用液体充满的冷却管，

图6示出了具有两个放大器的推挽式放大器作为放大级，

图7示意性示出了MRT系统。

具体实施方式

图7（尤其是也鉴于此背景）示出了（处于屏蔽空间或者法拉第笼F中的）成像磁共振装置MRT 101，所述成像磁共振装置MRT 101具有全身线圈（Ganzkoerperspule）102，该全身线圈102带有此处为管状的空间103，在该管状的空间103中，（带有或不带有例如用带G固定的具有控制装置St的本地线圈装置（Lokalspulenanordnung）106的）带有例如检查对象（例如患者）105的躯体的患者用床104可以朝着箭头z的方向行进，以便通过成像方法生成患者105或身体区域K的照片。在患者上，此处布置有本地线圈装置106，利用该本地线圈装置106可以在MRT的本地区域（也称为视野或者FoV（Field of View））中生成躯体105的部分区域在FoV中的照片。本地线圈装置106的信号可以由MRT 101的例如通过同轴线缆或者经由无线电（167）等可连接到本地线圈装置106的分析装置（168、115、117、119、120、121等）来分析（例如转换成图像、存储或者显示）。

为了利用磁共振装置MRT 101借助磁共振成像来检查躯体105（检查对象或者患者），不同的在其时间和空间特征方面最精确地彼此匹配的磁场被照射到躯体105上。具有此处为隧道状的开口103的测量舱中的强磁体（常常为低温磁体（Kryomagnet）107）产生强静态主磁场B₀，该强静态主磁场B₀例如为0.2特斯拉到3特斯拉或者也更大。待检查的躯体105被放置于患者用床104上地行进到主磁场B₀的在观察区域FoV（“视野”）中大致均匀的区域中。躯体105的原子核的核自旋的激励通过磁性高频激励脉冲B₁（x，y，z，t）来实现，该磁性高频激励脉冲B₁（x，y，z，t）通过此处作为（例如多件式的=108a、108b、108c）体线圈108非常简化地示出的高频天线（和/或必要时本地线圈装置）来照射。高频激励脉冲例如由脉冲产生单元109产生，所述脉冲产生单元109被脉冲序列控制单元110控制。在通过高频放大器111放大之后，高频激励脉冲被传导至高频天线108。此处所示的高频系统仅仅示意性地被表示。常常，在磁共振装置101中使用多于一个的脉冲产生单元109、多于一个的高频放大器111和多个高频天线108a、b、c。

此外，磁共振装置101还具有梯度线圈112x、112y、112z，利用所述梯度线圈112x、112y、112z在测量时照射磁性梯度场B_G（x，y，z，t），用于选择性地进行层激励（Schichtanregung）和用于对测量信号进行本地编码（Ortskodierung）。梯度脉冲112x、112y、112z由梯度线圈控制单元114（并且必要时通过放大器Vx、Vy、Vz）来控制，所述梯度线圈控制单元114与脉冲产生单元109一样与脉冲序列控制单元110有连接。

由（在检查对象中的原子核的）被激励的核自旋发出的信号被体线圈108和/或至少一个本地线圈装置106接收，通过相关联的高频前置放大器116放大并且被接收单元117进一步处理和数字化。所记录的测量数据被数字化并且作为复杂的数值被存放在k空间矩阵中。根据用值占据的k空间矩阵，借助多维傅里叶变换可重构相关的MR图像。

对于不仅可以在发射模式下而且可以在接收模式下运行的线圈（诸如体线圈108或者本地线圈106）通过连接在上游的发射-接收支路118来调节正确的信号转发。

图像处理单元119根据测量数据产生如下图像：所述图像通过操作控制台120被显示给应用者和/或被存储在存储单元121中。中央计算机单元122控制各个设备部件。

在MR断层扫描中，如今通常利用所谓的本地线圈装置（线圈（Coil）、本地线圈（Local Coil））拍摄具有高信噪比（SNR）的图像。这是如下天线系统：该天线系统紧邻地被安置在躯体105之上（前部）或者躯体105之下（后部）或者被安置在躯体105旁或者躯体105中。在MR测量的情况下，被激励的核在本地线圈的各个天线中感应出如下电压：该电压接着利用低噪声的前置放大器（例如LNA前置放大器）被放大并且最后被转发给接收电子装置。为了即使在高分辨率图像的情况下也改善信噪比，使用所谓的强场设备（1.5T-12T或更多）。当比接收器存在的情况更多的单个天线可以被连接到一个MR接收系统上时，在接收天线与接收器之间安装例如开关矩阵（也称为RCCS）。该开关矩阵将目前活动的接收通道（大多是恰好在磁体的视野中的接收通道）路由到存在的接收器上。由此可能的是，连接比接收器存在的情况更多的线圈元件，因为在全身覆盖时只须读取处于磁体的FoV（视野）中或均质体积中的线圈。

如下天线系统例如通常被称为本地线圈装置106：所述天线系统例如可以包括一个天线元件（尤其是线圈元件）或者作为阵列线圈可以包括多个天线元件（尤其是线圈元件）。各个天线元件例如被实施为环形天线（环（Loop））、蝴蝶形、柔性线圈（Flexspule）或者鞍形线圈。本地线圈装置例如包括线圈元件、前置放大器、其他电子装置（外皮电流滤波器（Mantelwellensperren）等）、壳体、支架并且大多包括具有插头的线缆，所述本地线圈装置通过所述线缆被连接到MRT设备上。安置在设备侧的接收器168对由本地线圈106例如经由无线电等接收到的信号进行滤波和数字化，并且将数据递交给数字信号处理装置，该数字信号处理装置根据通过测量获得的数据大多导出图像或者频谱，并且将所述图像或者频谱提供给用户，例如用于由其进行随后的诊断和/或用于进行存储。

图1示意性地且简化地作为电路图示出了根据本发明的电路装置V的元件，该电路装置V例如可以被用作在如例如在图7中的磁共振断层扫描装置中的放大器装置Vx和/或Vy和/或Vz。电路装置V将RF信号（=下文也称输入信号或者RF输入信号或者MRT-RF输入信号）“input”放大至输出信号“output”（尤其是用于磁共振断层扫描装置101的RF输入信号或者RF信号）。

电路装置V为了进行放大而具有多个（此处n=四）围绕至少一个（或者在图5中为两个或多于两个的）被液体（如水H₂O）流经的、对于其（1）共用的冷却管7布置的放大级1（此处为分别各带有两个芯片1a、1b的推挽式放大器1的形式，其具有放大器、诸如半导体功率晶体管）。

放大级1此处被布置在印刷电路板（或者Printed Circuit Board或PCB）上，所述印刷电路板围绕冷却管7布置。

输入信号“input”分别（必要时围绕对于其共用的冷却管，对于多个（n）放大级1相移=Fi=360°/n地）在电路装置V的输入端上通过（带有芯或不带芯的）变压器被馈入到电路装置V的放大级1中，其中所述变压器分别包括一对（例如包括5和6）输入变压器初级绕组6和输入变压器次级绕组5。（不是简化示出的各仅一个输入变压器初级绕组6和输入变压器次级绕组5，而是也可以分别设置多个绕组）。

（对于n个放大级1的n个输入端或其连接在上游的变压器的输入端的相对彼此相移=Fi=360°/n的输入信号成分中的共同的输入信号“input”的）相移必要时可以利用在图1中出于清楚原因未示出的（本身从例如DE 102005058039B4中公知的）信号分配器来进行，从输出侧的线路可以伸展至n个放大级1中的每个（或其连接在上游的变压器的输入端）。

（例如在n个放大级1上彼此相移Fi=360°/n地被馈入的）分别被放大级1放大的输入信号“input”在其输出端上经由（带有芯或不带有芯的）变压器被输出为“output”，所述变压器分别包括一对（例如包括第2和第3）（对于放大级1的每个特意地或分开地设置的）输出变压器初级绕组2和（对于（n个）放大级1围绕对于其共用的冷却管共用的）输出变压器次级绕组3，其中由输出变压器次级绕组3将输出信号“output”（=此处为由多个放大级1分开地（彼此相移地）被放大的输入信号“input”）输出。

在图1中此外还示出了电压供给电容器4，通过所述电压供给电容器4分别可以进行放大级1的电压供给。

图2示出了放大级1，该放大级1被布置在平面的（平的）印刷电路板（或者Printed Circuit Board或者PCB）10上，该印刷电路板10是可弯曲的，以便在外部围绕冷却管7地布置和/或缠绕该印刷电路板（10）。

当围绕冷却管7地布置或缠绕印刷电路板（10）时，印刷电路板10的端部8（在图2中上部和下部）可以彼此靠置和/或彼此连接和/或互相交叠。

印刷电路板10的可弯曲性通过印刷电路板10中的狭缝SLI来优化。

在图2左侧可以看到输入变压器IT的输入绕组和输出绕组对（例如对应于图1中的5和6）。在图2右侧可以看到输出变压器OT的输入绕组和输出绕组对（例如对应于图1中的2和3）。在输入变压器IT与输出变压器OT之间分别可看到放大级1。

在一个或每个输入变压器中的场此处与在一个或每个输出变压器中的场正交，使得避免干扰或者串扰。

图3以横截面简化地示出了用水H₂O充满的冷却管7，该冷却管7此处具有四个放大级1（此处分别为推挽式放大器或者推挽组（push pull group）），所述放大级1被布置在PCB 10上，该PCB 10（在外部）包围冷却管7。

为了优化冷却，所示的冷却管7可以包括未示出的在所示的冷却管7之内的另外的管。

图3中的区域9详细地在图4中被示出。

图4作为详图示出了导热垫（或者thermal pad） 11a形式的导热元件11a，所述导热垫11a由于高导热性而优化了从放大器1a、1b至冷却管7并且由此至其中的水的热传递。图4此外还示出了在印刷电路板10与冷却管7之间的电绝缘导热膜11。

图5示出了本发明的实施方案的实例，其中（不是如在图1中用液体充满的冷却管7，围绕该冷却管7布置所有放大级1），设置两个（可替换地多于两个的）用液体充满的冷却管14（其具有围绕其布置的放大级1，所述放大级1具有例如各大约10kW的输出功率）。在图5中示出了用于包围两个冷却管14的放大级1的输出信号的输出网络15（匹配网络（matching network）），该输出网络（15）的输出信号“RF out”可以被传输至MRT的HF天线。输出网络15（匹配网络）可以包括平衡不平衡转换器（Balun）（也称作对称环节）。

在图5中的实例中，用液体充满的冷却管14相继地被冷却液体H₂O流经。

图6示出了从DE102005058039A1中公知的具有两个放大器1a、1b的推挽式放大器1，如其在根据本发明的装置中可被用作用于尤其是磁共振断层扫描装置101的RF天线的RF输入信号的放大级1那样；然而也可以使用许多其他类型的放大级1。

Claims

1.一种具有多个放大级（1）的电路装置（V），用于放大用于磁共振断层扫描装置（101）的电RF信号，所述放大级（1）被布置在至少一个印刷电路板（10）上，其中，印刷电路板（10）包围冷却管（7，14）。

2.根据权利要求1所述的电路装置（V），

其特征在于，RF信号分别通过至少一个输入变压器初级绕组（6）和至少一个输入变压器次级绕组（5）被馈入到放大级（1）中。

3.根据上述权利要求之一所述的电路装置（V），

其特征在于，多个放大级（1）的输出信号分别通过各放大级（1）的至少一个输出变压器初级绕组（2）并且通过至少一个对于包围冷却管（7）的放大级（1）或n个所述放大级（1）共用的输出变压器次级绕组（3）而被输出。

4.根据权利要求1或2所述的电路装置（V），

其特征在于，利用连接在放大级（1）下游的信号组合元件（15）将被放大的子信号组合成输出信号。

5.根据权利要求1或2所述的电路装置（V），

其特征在于，放大级（1）的输出功率为十千瓦。

6.根据权利要求1或2所述的电路装置（V），

其特征在于，

放大级（1）被布置在一个或多个印刷电路板（10）上，所述印刷电路板（10）能弯曲或者被弯曲，以便在外部围绕冷却管（7）地布置和/或缠绕所述印刷电路板（10）。

7.根据权利要求6所述的电路装置（V），

其特征在于，

印刷电路板（10）具有印刷电路板（10）中的狭缝，以便改善印刷电路板（10）的可弯曲性。

8.根据权利要求3所述的电路装置（V），

其特征在于，

在一个或每个输入变压器（IT）中的场与在一个或每个输出变压器（OT）中的场正交。

9.根据权利要求1或2所述的电路装置（V），

其特征在于，

冷却管（7）用液体充满。

10.根据权利要求1或2所述的电路装置（V），

其特征在于，

冷却管（7）包括在所述冷却管之内的另外的管。

11.根据权利要求1或2所述的电路装置（V），

其特征在于，

印刷电路板（10）分别在外部在冷却管（7，14）的周长上包围所述冷却管（7，14）。

12.根据权利要求1或2所述的电路装置（V），

其特征在于，

印刷电路板（10）分别围绕冷却管（7，14）的整个外周地包围所述冷却管（7，14）。

13.根据权利要求1或2所述的电路装置（V），

其特征在于，

导热元件（11a）被设置在放大级（1）的放大器（1a，1b）与冷却管（7）之间。

14.根据权利要求1或2所述的电路装置（V），

其特征在于，

电绝缘导热膜（11）被设置在印刷电路板（10）与冷却管（7）之间。

15.根据权利要求1或2所述的电路装置（V），

其特征在于，电路装置（V）具有多个放大级（1），所述多个放大级（1）分别具有推挽式放大器（1）。

16.根据权利要求1或2所述的电路装置（V），

其特征在于，

针对至少一个包围冷却管（7，14）的放大级（1）的输出信号设置输出网络（15）。

17.根据权利要求16所述的电路装置（V），

其特征在于，

所述输出网络（15）包括平衡不平衡转换器和/或对称环节。

18.根据权利要求1或2所述的电路装置（V），

其特征在于，

电路装置（V）是MRT-RF信号放大装置。

19.一种用于磁共振断层扫描装置（101）的发射单元（114，Vx，Vy，Vz），其包括根据上述权利要求之一所述的电路装置（V）。

20.一种磁共振断层扫描装置（101），其包括根据上述权利要求1至18之一所述的电路装置（V）。