CN104224177A - 用于磁共振断层造影系统的发送单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于磁共振断层造影系统的发送单元(1)，包括信号产生单元(2)、在信号产生单元(2)后面连接的放大器(6)、在放大器(6)后面连接的功率分配器(8)和在功率分配器(8)后面连接的多个电退耦的发送线圈(4)，在使用具有单个的放大器的多个局部线圈的情况下应当允许高的灵活性。在功率分配器(8)和至少一个发送线圈(4)之间布置有可接入的移相器(10)。

Description

用于磁共振断层造影系统的发送单元

技术领域

本发明涉及一种用于磁共振断层造影系统的发送单元，包括信号产生单元、在信号产生单元后面连接的放大器、在放大器后面连接的功率分配器和在功率分配器后面连接的多个电退耦的发送线圈。

背景技术

利用磁共振断层造影(MRT)可以产生人(或动物)的身体的截面图像，其允许估计器官和许多由疾病引起的器官变化。其基于(在磁共振断层造影(MRT)系统中产生的)极其强的磁场以及在射频范围内的交变磁场，利用其共振地激励在身体内的特定的原子核(大多氢核/质子)，由此在接收器电路中感应出电信号。

MRT系统通常具有发送单元，其为此规定，产生基本上均匀的高频场以用于激励核自旋。所属的发送线圈在此通常被设计为“身体线圈”并且通常固定地安装在磁体和梯度线圈中。为了位置分辨信号，在通过发送线圈发送的脉冲序列中映射频率编码和相位编码。在相应的在发送线圈前面连接的信号产生单元中因此设置用于产生频率变化和相位变化的相应模块，其控制数字控制的振荡器并且产生相应的振荡。产生的调制的信号被传送到放大器(射频功率放大器，RFPA)。RFPA放大信号并且向发送线圈输出。

目前在临床领域中通常使用1.5特斯拉或3特斯拉MRT系统。然而力求更高的磁场强度例如7特斯拉，因为接收的MRT信号明显更大。在这样的更高的场强(>3)的情况下替代身体线圈使用多个所谓的局部线圈来发送，以便产生尽可能均匀的激励场。这些局部线圈是被安装在紧靠身体的上面、下面或内部的天线系统。与利用全身共振的激励相比降低了由介电共振引起的干扰的非均匀性。

然而许多MRT系统仅具有单个的RFPA。为了能够运行多通道局部线圈，在其后面连接功率分配器(Leistungsteiler)，其将RFPA的功率分配给各个发送通道。但是这样的系统相对不灵活，因为不能在各个发送通道进行发送信号的另外的设置或精细调节。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种用于磁共振断层造影系统的发送单元，其在使用具有单个的放大器的多个局部线圈的情况下允许高的灵活性。

按照本发明，通过在功率分配器和至少一个发送线圈之间布置有可接入的移相器，来解决上述技术问题。

本发明在此基于如下考虑，即，借助功率分配器连接的局部线圈的相对小的灵活性是由于在功率分配器中将固定的相位和通常相同的振幅与每个通道对应而引起的。可以利用具有用于每个单个通道的RFPA和信号产生单元的真正的多通道系统来实现补救。但这在硬件方面产生相对高的开销。此外，不能够改装现存的单通道系统。尽管具有唯一一个RFPA但为了实现对从功率分配器引出的通道的单独的调节，将移相器与通道对应，理想地将移相器与除了一个之外的所有通道对应。应当这样构造这些移相器，使得其可以单独地接入。由此，实现了磁场的均匀性的优化。

在优选的实施中，各自的移相器被设计为离散的移相器，即，其用于将相位偏移事先规定的频率值。这例如通过可接入的延迟线是可能的。也可以依次连接多个离散的移相器，以便实现多个不同的(离散的)值的相移。

在另外的优选的实施中，各自的移相器被设计为变容二极管。变容二极管或压控变容器(也称为Varaktor或Abstimmdiode)是电子半导体部件，其中通过改变施加的电压能够实现电容的10：1的变化。由此提供了电可控的电容，其可以作为可连续变化的移相器使用。

此外优选地，在功率分配器和至少一个发送线圈之间布置有可接入的衰减元件。由此除了相位的变化之外也能够对于各个局部线圈改变信号的振幅。

在优选的实施中，借助PIN二极管可以接入各自的移相器和/或各自的衰减元件。PIN二极管可以作为高频开关使用并且能够相对快速地接通出现的负载。这可以自动地或通过相应手动的调整可能性在用户界面中进行。

在另外的优选的实施中，发送单元被设计为，根据分别连接的发送线圈的运行参数来控制各自的移相器和/或各自的衰减元件。用于线圈的发送和接收模式的该运行参数通常被存储在线圈的所谓的线圈文档(Coilfile)中，并且可以由MRT系统的中央控制单元读出。依据该运行参数可以关于各自的局部线圈调节发送信号的相位和振幅，从而实现了磁场的均匀性的优化。

在替换或附加的优选的实施中，发送单元被设计为，根据磁共振断层造影系统的磁场的测试测量控制各自的移相器和/或各自的衰减元件。在此在实际测量之前就将待检查的身体置入MRT系统并且确定非均匀性。基于所确定的非均匀性，针对均匀化确定移相器和/或衰减元件的最优的接入。

优选地，发送单元还具有巴特勒矩阵(Butler-Matrix)。借助巴特勒矩阵可以激励和接入附加的模式，以便实现磁场的均匀化。这样的构造也允许实施为以在设备和线圈之间的适配器形式的独立的设备，用于将MRT系统扩展到例如八虚拟通道。PIN二极管可以通过设备的控制线来接通。

通过构造如描述的那样的发送单元，用于改装磁共振断层造影系统的方法优选地加强了磁共振断层造影系统，以用于应用比现有放大器更多数量的电退耦的发送线圈。

磁共振断层造影系统优选地包括描述的发送单元。

通过本发明实现的优点尤其在于，虽然在系统中仅存在比发送线圈更少的放大器，但是通过将可接入的移相器和/或衰减元件引入MRT系统中的功率分配器的输出通道，能够单独地设置至各个发送线圈的通道的相位和振幅。由此实现了磁场的均匀性的优化，其改善了测量结果。

附图说明

下面对照附图对本发明的实施例作进一步的说明。附图中：

图1示意性示出了具有功率分配器的磁共振断层造影系统的发送单元，

图2示意性示出了具有巴特勒矩阵的磁共振断层造影系统的发送单元，和

图3示意性示出了具有用于发送和接收的磁共振断层造影系统。

具体实施方式

图1示意性示出了在下面还在图3中描述的磁共振断层造影系统24中的发送单元1。示出了信号产生单元2以及四个作为局部线圈设计的电退耦的发送线圈4。

磁共振断层造影系统24的另外的部件示意性地在图3的截面中示出。在圆柱形隧道26中安置的患者28被强磁体30包围，该强磁体产生例如7特斯拉的磁场。此外设置了梯度线圈32，其同样在不同的轴向区域中包围患者28并且可以叠加梯度场。梯度线圈32同样由发送单元1控制，但这为清楚起见没有图示地示出。在患者处还布置四个发送线圈4。下面简短解释MRT测量的原理：

根据所谓的自旋回波序列的原理进行实际的测量。“序列”(也称为“脉冲序列”)在此是由借助发送线圈4发射的高频脉冲和在梯度线圈32中产生的特定频率或强度的磁梯度场的组合，其每秒按照预定的顺序多次接通和断开。在开始时形成合适的频率(拉莫尔频率)的高频脉冲，其是所谓的90°激励脉冲。通过该90°激励脉冲使磁化垂直于外部磁场偏转了90°。其开始围绕原始轴旋转(进动)。

可以在身体之外测量在此形成的高频信号。其指数减小，因为质子自旋偏离“节拍(Takt)”(“去相位”)并且逐渐破坏性地叠加。衰减到信号的63％的时间称为驰豫时间(自旋-自旋弛豫)。该时间取决于氢的化学环境；其对于每个组织类型都不同。肿瘤组织例如大多具有比一般的肌肉组织更长的时间。因此加权的测量示出了肿瘤比其周围环境更亮。

为了能够将测量的信号与单个的体积元素(体素)对应，通过线性地取决于位置的磁场(梯度场)产生位置编码。在此利用了，对于特定的粒子，拉莫尔频率取决于磁通密度(垂直于粒子角动量方向的场分量越强，则拉莫尔频率越高)：在激励的情况下施加梯度并且保证了，仅身体的单个的层具有合适的拉莫尔频率，即仅偏转该层的自旋(层选择梯度)。垂直于第一梯度的第二梯度在激励之后被短时地接通并且这样引起自旋的受控制的去相位，使得在每个图像行中自旋的进动具有不同的相位(相位编码梯度)。第三梯度在测量期间垂直两个另外的梯度被接通；其确保了，每个图像列的自旋具有不同的进动速度，也就是发送不同的拉莫尔频率(读出梯度、频率编码梯度)。也就是，所有三个梯度一起引起在三个空间平面上的信号的编码。

信号的接收在图3中的磁共振断层造影系统24中同样通过发送线圈4进行。为此设置(在图1和图2中未示出的)转换器34，其将来自于发送线圈4的输出信号在发送脉冲之间传送到评估单元36，在那里解码并且在显示单元38上以图像的形式显示。评估单元36例如可以是个人计算机。

在图3中的磁共振断层造影系统24被设计为直至7特斯拉的高的场强，因此使用局部线圈，以便实现尽可能的均匀的场。然而，发送单元1仅具有唯一的作为RFPA设计的放大器6，信号产生单元2的信号被传送到该放大器上。RFPA放大信号并且将其输出到功率分配器8，该功率分配器的四个输出通道向发送线圈4馈电。

为了能够在此进一步优化磁场的均匀性，在四个通道的三个中可接入地在功率分配器8和各个发送线圈4之间分别布置移相器10和衰减元件12。移相器10和衰减元件12可以利用PIN二极管接入。移相器10被设计为离散的移相。在替换的实施方式中移相器10具有变容二极管，利用其能够连续地移相。

移相器10和衰减元件12的控制通过控制单元14进行。在此存在多个可能性。首先，移相器10和衰减元件12的设置可以根据发送线圈4的运行参数进行，其被存储在发送线圈4的所谓的线圈文档中并且由控制单元14读取。替换地可以进行测试测量，其中确定磁场的均匀性的干扰并且这样控制移相器10和衰减元件12，使得实现磁场的最大可能的均匀性。这可以自动地或手动地通过相应的开关在用户界面中实现。

替换地，在图2示出的实施方式中也可以设置巴特勒矩阵16，利用其可以激励另外的模式，其通过相应的选择同样可以用于磁场的均匀化。相对于图1的实施方式，在图2中仅通过巴特勒矩阵16替代功率分配器8。

巴特勒矩阵16被设计为8×8矩阵并且由此具有八个输入端18和八个输出端20。唯一的输入信号被馈入输入端18中的一个。其余的输入端18经由50欧姆电阻22连接。在输出端20处由此施加不同的模式，其通过相应地选择输出端可以用于发送线圈4的接头。

迄今为止被设计为用于控制单个的全身发送线圈的发送单元1可以通过利用功率分配器8、移相器10和衰减元件12的改装来加强局部线圈的应用。

附图标记列表

1  发送单元

2  信号产生单元

4  发送线圈

6  放大器

8  功率分配器

10 移相器

12 衰减元件

14 控制单元

16 巴特勒矩阵

18 输入端

20 输出端

22 电阻

24 磁共振断层造影系统

26 隧道

28 患者

30 磁体

32 梯度线圈

34 转换器

36 评估单元

38 显示单元

Claims (10)

1.一种用于磁共振断层造影系统(24)的发送单元(1)，包括信号产生单元(2)、在所述信号产生单元(2)后面连接的放大器(6)、在所述放大器(6)后面连接的功率分配器(8)和在所述功率分配器(8)后面连接的多个电退耦的发送线圈(4)，其中，在所述功率分配器(8)和至少一个发送线圈(4)之间布置有可接入的移相器(10)。

2.根据权利要求1所述的发送单元(1)，其中，各自的移相器(10)被设计为离散的移相器(10)。

3.根据上述权利要求中任一项所述的发送单元(1)，其中，各自的移相器(10)被设计为变容二极管。

4.根据上述权利要求中任一项所述的发送单元(1)，其中，在所述功率分配器(8)和至少一个发送线圈(4)之间布置有可接入的衰减元件(12)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的发送单元(1)，其中，借助PIN二极管能够接入各自的移相器(10)和/或各自的衰减元件(12)。

6.根据上述权利要求中任一项所述的发送单元(1)，其中，所述发送单元被设计为，根据分别连接的发送线圈(4)的运行参数来控制各自的移相器(10)和/或各自的衰减元件(12)。

7.根据上述权利要求中任一项所述的发送单元(1)，其中，所述发送单元被设计为，根据磁共振断层造影系统(24)的磁场的测试测量控制各自的移相器(10)和/或各自的衰减元件(12)。

8.根据上述权利要求中任一项所述的发送单元(1)，其中，所述发送单元具有巴特勒矩阵(16)。

9.一种用于改装磁共振断层造影系统(24)的方法，其中，通过构造根据权利要求1至8中任一项所述的发送单元(1)，加强了所述磁共振断层造影系统(24)，以用于应用比现有放大器(6)更多数量的电退耦的发送线圈(4)。

10.一种磁共振断层造影系统(24)，具有根据权利要求1至8中任一项所述的发送单元(1)。