CN104871025A - 线圈元件的自动去耦 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种去耦电路(32)，所述去耦电路(32)被设置在邻近的RF接收线圈元件之间，以对邻近的RF接收线圈元件进行自动去耦。在一个实施例中，本发明涉及：将RF信号注入到第一线圈元件中，测量从第一线圈元件耦合进入第二线圈元件的RF信号并且调节去耦电路的电容，以例如使第一线圈元件和第二线圈元件之间的耦合最小化。

Description

线圈元件的自动去耦

技术领域

本申请涉及医学技术、磁共振技术，以及相关技术。本申请尤其应用于使磁共振成像(MRI)或磁共振光谱学(MRS)系统中的磁共振(MR)接收线圈去谐的布置。然而，要理解，本申请也应用于其他应用，并且不一定被限制到前述应用。

背景技术

MR设备在对患者的检查和/或处置期间施加通过检查区域的主磁场。该强场，通常被表示为B₀，作用为使要被检查的患者内的身体组织的核自旋对齐。在一些MR设备中，B₀场水平地取向，并且在其他MR设备中其垂直地取向。在水平地取向和垂直地取向的两种系统中，通过相对强的正交射频(RF)场(通常被表示为B₁)在对齐的核自旋中激励磁共振。B₁场引起对齐的核自旋倾斜到正交于静态磁场B₀的平面中。随着核自旋弛豫，自旋慢慢回到与B₀场对齐，发出相对弱的RF磁共振信号。该共振被调谐到特定共振频率的RF线圈探测到。这些共振信号被传递到处理装置，以将信号重建成图像表示，或得到谱学信息。通常，所发射的RF磁共振信号比接收到的由RF接收线圈检测到的由弛豫的核自旋生成的磁共振信号大出几个数量级。

为了维持患者安全并保护敏感的接收器装置，通过设计或通过在制作过程期间小心补偿互耦，而对线圈元件去耦。然而，在MRI中，与完美去耦的RF接收线圈元件相比，RF线圈元件之间的互耦导致图像质量的劣化。另外，在柔性或可调节RF线圈阵列中，线圈元件之间的互耦可能因不同患者而变化。例如，在乳房线圈中，两个侧边线圈元件能够朝向或远离中心线圈元件移动。在移动这些线圈元件时，线圈元件之间的互感或耦合被改变。因此合乎期望的是拥有在逐患者的基础上去耦线圈元件的能力。

发明内容

本申请提供一种新的且改进的使MRI系统中的磁共振成像(MRI)线圈去谐的布置，其克服了上述问题以及其他问题。

根据一个方面，提供一种磁共振系统。所述磁共振系统包括磁体，所述磁体在检查区域中生成静态磁场。RF发射器和RF发射线圈以激励并操纵所述检查区域中的共振的磁频率生成RF脉冲。至少一个RF接收线圈组件包括被配置为采集来自所述检查区域的磁共振数据的多个RF接收线圈元件。至少一个RF接收器被连接到所述至少一个RF线圈组件。去谐电路被设置在邻近的RF接收线圈元件之间，以使所述邻近的RF接收线圈元件自动去耦。扫描控制器被配置为控制所述RF发射器和RF接收器。

根据另一方面，提供一种用于对线圈元件的自动去耦的系统。所述系统包括：被配置为采集来自磁共振系统的磁共振数据的第一线圈元件和第二线圈元件，以及被设置在邻近的RF接收线圈元件之间以使所述邻近的RF接收线圈元件自动去耦的去谐电路。

根据另一方面，提供一种用于对线圈元件的自动去耦的方法。所述方法包括：将第一信号注入到第一线圈元件中，测量从所述第一线圈元件被耦合到第二线圈元件中的信号，以及调节去耦电路以使所述第一与第二线圈元件之间的耦合最小化。

一个优点在于增加的患者和器械安全性。

另一优点在于在不同患者的基础上去耦线圈元件的能力。

另一优点在于调节对任意类型的线圈元件的去耦的能力。

另一优点在于基于交互式测量自动地电感耦合/去耦。

本领域普通技术人员在阅读并理解了下面的详细描述后，将认识到本发明还要另外的优点。

附图说明

本发明可以采取各种部件和各部件的布置以及各个步骤和各步骤的安排的形式。附图仅是出于图示优选的实施例的目的，并且不应被解释为对本发明的限制。

图1是根据本申请的磁共振成像系统的示意性图示。

图2是根据本申请的RF接收线圈组件的示意图。

图3是根据本申请的RF接收线圈组件的另一实施例的示意图。

图4是根据本申请的RF接收线圈组件的另一实施例的示意图。

图5是根据本申请的RF接收线圈组件的另一实施例的示意图。

图6是根据本申请的各方面的对线圈元件自动去耦的方法的框图。

具体实施方式

图1图示了磁共振(MR)系统8，磁共振(MR)系统8包括用于对线圈元件的进行自动去耦的布置。具体地，例如利用信号生成器和被设置为邻近线圈元件的小RF探头，在线圈元件中的一个中感生信号。如果另一个线圈元件被完全去耦，则感生的信号不会在线圈放大器的输出处被接收到。如果所感生的信号在线圈放大器的输出处被接收到，则线圈元件被耦合，并且调节被设置在线圈之间的去耦电路。例如，被设置在线圈元件之间的变容二极管基于所施加的信号来调节其电容，以去除互感或耦合。具体地，调节变容二极管直到来自另一线圈的输出被最小化或去除。然后在每次线圈被移动时重复该过程，以确保它们被完全去耦。该技术也适用于柔性线圈，它们的互感可以随着它们被附接到的患者的区域的大小而变化。另外，该技术也可以被用于调节因负载引起的电感耦合的改变，例如在每次引入不同患者时。以此方式，基于交互式测量自动调节电感耦合/去耦，无需任何先验信息。

参考图1，MR扫描器10包括主磁体12，其生成通过检查区域14的时间上均匀的B₀场。主磁体12能够是环形或孔式磁体、C形开放式磁体，其他设计的开放式磁体，等等。被设置为邻近主磁体的梯度磁场线圈16起作用为生成沿相对于B₀磁场的所选轴的磁场梯度，用于在空间上或以其他方式对感生的磁共振信号进行编码，用于产生磁化破坏场梯度，等等。磁场梯度线圈16可以包括线圈段，其被配置为在三个正交方向——通常为水平或z、横向或x、以及垂直或y方向——产生磁场梯度。

射频(RF)激励线圈组件18，例如全身射频线圈，被设置为邻近检查区域14。RF线圈组件18生成射频脉冲，用于在对象的偶极子中激励磁共振。RF接收线圈组件20也能够起作用为探测从检查区域14发出的磁共振信号。具体地，额外于全身RF线圈还提供局部、表面或体内RF接收线圈，用于对磁共振信号的更灵敏的、局部化空间接收。在一个实施例中，RF接收线圈组件20包括柔性或可调节线圈阵列。在一个范例中，RF接收线圈组件20包括两个接收线圈阵列元件，它们可朝向和远离中心接收线圈元件移动。在另一范例中，RF接收线圈组件20是乳房线圈，其包括沿患者支撑体的边缘上的成角部分移动的横向成像与介入设备以及在患者支撑体的中心直的部分上保持静止或沿该中心直的部分移动的医学线圈设备，因此实现了在成像和介入程序期间对解剖区域的固定。在移动RF接收线圈组件20的线圈元件时，线圈元件之间的互感或耦合被改变并且需要去耦。

为了采集对象的磁共振数据，对象被放置在检查区域14内，优选在主磁场的等中心处或附近。扫描控制器22控制梯度控制器24，其引起梯度线圈16在检查区域14上施加所选择的磁场梯度脉冲，如可能对所选择的磁共振成像或光谱学序列适当的。扫描控制器22也控制RF发射器26，其被连接到RF发射线圈组件18以生成磁共振激励与操纵B₁脉冲。扫描控制器22也控制RF接收器28，RF接收器28被连接到RF接收线圈组件20以从其接收所生成的磁共振信号。扫描控制器22也控制测量与控制单元30和去耦电路32，以调节对接收线圈元件的去耦，如下面更详细地解释的。

从RF接收器28所接收的数据被暂时地存储在数据缓冲器32中并被磁共振数据处理器34处理。磁共振数据处理器34能够执行本领域已知的各种功能，包括图像重建(MRI)、磁共振波谱学(MRS)、导管或介入器械定位，等等。重建的磁共振图像、波谱学读出、介入器械位置信息、以及其他经处理的MR数据被存储在存储器中，例如医学设施的患者档案中。图形用户界面36包括用户输入设备(临床医师能够使用该用户输入设备用于控制扫描控制器22选择扫描序列和协议，显示MR数据等等)以及显示设备(其显示经重建的图像和其他读出)。

RF发射线圈组件18包括一个或多个专用发射线圈，每个分别被连接到RF发射器26。在具有多个发射线圈元件的实施例中，RF发射器26包括多个通道，每个被连接到少一个发射线圈，它们共同在发射线圈中生成共振激励与操纵B₁脉冲。在具有多个接收线圈元件的实施例中，RF接收器28包括多个通道，每个被连接到一个或多个接收RF接收线圈元件20，RF接收线圈元件20接收所生成的磁共振信号。应认识到，在多线圈实施例中，不同组的线圈能够被用于激励共振，同时剩余的线圈被用于接收共振信号。理想地，发射线圈和接收线圈应被完全隔离。在激励阶段期间，电流倾向于在接收线圈中被感生，接收线圈被构建用于接收所感生的共振信号，它们与激励RF脉冲的频率相同。与接收线圈中的共振频率相同的感生电流，继而，生成与相同共振频率的RF场，其对抗所发射的在接收线圈附近局部的激励与操纵B₁脉冲。此外，所感生的电流不仅能够破坏灵敏的接收线圈和接收器，而且还会给对象的安全造成威胁。

测量与控制单元30测量RF接收线圈元件之间的互感或耦合。在柔性或可调节RF接收线圈元件中，线圈元件之间的耦合能偶随着不同患者而变换，例如在乳房线圈中，两个侧边线圈元件可朝向和远离中心线圈元件移动。当这些线圈元件被移动时，线圈元件之间的互感或耦合被改变。因此合乎期望的是，在逐患者的基础上去耦线圈元件。具体地，测量与控制单元30控制信号生成器以在RF接收线圈元件中的一个中感生信号。在一个实施例中，信号是RF信号。在其他实施例中，信号是由光纤线缆等等发射的光信号。测量与控制单元30测量另一个RF接收线圈元件的线圈放大器的输出，以确定所感生的信号是否被接收到。如果另一个RE接收线圈元件被完全去耦，则所感生的信号不在线圈放大器的输出处被接收到。如果所感生的信号在另一个RF接收线圈放大器的输出处被接收到，则RF接收线圈元件被耦合，并且测量控制单元30调节被设置在线圈之间的去耦电路32。具体地，测量与控制单元30调节去耦电路32，直到来自另一个RF接收线圈元件的输出得以最小化或去除。在一个实施例中，通过使RF接收线圈元件20交叠来去除或最小化互感，或者使用互电容以抵消互感。然后在每次线圈被移动时重复该过程，以确保它们被完全去耦。在一个实施例中，测量与控制单元30由扫描控制器22控制和启动。在另一实施例中，手动控制和启动测量与控制单元30。也应认识到，测量与控制单元30在扫描、患者、扫描器配置等等之间执行上述功能。

例如，在扫描完成之后或者RF接收线圈元件20被移动之后，扫描控制器22通知测量与控制单元20来测量RF接收线圈元件20之间的互感或耦合。测量与控制单元30控制信号生成器以在RF接收线圈元件中的一个中感生信号。测量与控制单元30测量另一个RF接收线圈元件的线圈放大器的输出，以确定所感生的信号是否被接收到。测量与控制单元30然后将在线圈放大器处所接收的信号与预定阈值进行比较，以确定RF接收线圈元件的互感或耦合是否在可接受的范围内。如果RF的互感或耦合在预定阈值之外，则测量与控制单元30调节去耦电路32直到来自另一个RF接收线圈元件的输出得以最小化或去除。扫描控制器22在每次扫描之后或在RF接收线圈元件20被移动之后重复该过程。

参考图2，RF接收线圈组件20包括图解地图示的多个接收线圈40、42。每个接收线圈包括线圈段，例如环形线圈，其被调谐到共振频率。去耦电路，例如变容二极管32，被设置并连接到接收线圈40、42。变容二极管32提供被用于最小化或去除来自RF接收线圈组件20的互感或耦合的电容去耦。为了提供恰当的电容去耦，测量与控制单元30控制信号生成器46以通过RF注入探头48提供通过接收线圈40的信号。测量与控制单元30测量输出放大器50的输出，输出放大器50放大从接收线圈42接收的信号。如果接收线圈42被完全去耦，则所感生的信号不在线圈放大器50的输出处被接收到。如果所感生的信号在线圈放大器50的输出处被接收到，则接收线圈40、42被耦合，并且测量控制单元30调节被设置在线圈之间的变容二极管32。为了完成该操作，测量与控制单元30调节变容二极管32的电压，直到在线圈放大器50的输出处接收到的输出被最小化或去除。RF接收线圈组件20包括开关52，以在测量过程期间保护RF接收器28。由于电压被馈送到变容二极管32，RF接收线圈组件20还包括在变容二极管32与测量与控制单元30之间的RF扼流器54，以去除来自正被馈送的电压的任何RF信号。在成像期间，应认识到，到变容二极管32的电压供应被保持恒定，以对接收线圈40、42进行去耦。尽管接收线圈40被图示为感生RF信号，并且接收线圈42被图示为测量来自所感生的信号的输出，但应认识到，这些接收线圈中的每个具有对称关系并且能够被转换。

参考图3，RF接收线圈组件60的另一实施例包括图解地图示的多个接收线圈40、42。去耦电路，例如变容二极管32，被设置并连接到接收线圈40、42。变容二极管32提供被用于最小化或去除来自RF接收线圈组件20的互感或耦合的电容去耦。为了提供恰当的电容去耦，测量与控制单元30控制信号生成器46以通过高电阻网络62提供信号到接收线圈40。测量与控制单元30测量输出放大器50的输出，输出放大器50放大从接收线圈42接收的信号。RF接收线圈组件20包括开关52，以在测量过程期间保护RF接收器28。RF接收线圈组件20还包括在变容二极管32与测量与控制单元30之间的RF扼流器54，以去除来自正被馈送的电压的任何RF信号。

参考图4，RF接收线圈组件70的另一实施例包括被以图表方式图示的多个接收线圈40、42。去耦电路，例如变容二极管32，被设置并连接到接收线圈40、42。变容二极管32提供被用于最小化或去除来自RF接收线圈组件20的互感或耦合的电容去耦。为了提供恰当的电容去耦，测量与控制单元30控制信号生成器46以通过高电阻网络62将信号提供到接收线圈40。测量与控制单元30测量输出放大器50的输出，输出放大器50放大从接收线圈42接收的信号。RF接收线圈组件20包括开关52，以在测量过程期间保护RF接收器28。RF接收线圈组件20还包括在变容二极管32与测量与控制单元30之间的RF扼流器54，以去除来自正被馈送的电压的任何RF信号。

参考图5，另一种RF接收线圈组件80包括被以图表方式图示的多个接收线圈40、42。每个接收线圈包括被调谐到共振频率的线圈段，例如环形线圈。去耦电路，例如变容二极管32，被设置并连接到接收线圈40、42。电容组82提供电容去耦，其被用于通过增加或去除电容组内的电容器84的数目来最小化或去除来自RF接收线圈组件20的互感或耦合。具体地，电容组82包括多个电容器84，其中每个电容器84包括开关86，以从电容组增加或去除对应的电容器。为了提供恰当的电容去耦，测量与控制单元30控制信号生成器46以通过RF注入探头提供信号通过接收线圈40。测量与控制单元30测量输入放大器50的输出，输出放大器50放大从接收线圈42接收的信号。如果接收线圈42被完全去耦，则所感生的信号不再线圈放大器50的输出处被接收到。如果所感生的信号在线圈放大器50的输出处被接收到，则接收线圈40、42被耦合并且测量控制单元30调节电容组82内的电容器的数目。为了完成该操作，测量与控制单元30将控制信号提供到电容组82内的开关86，以增加或去除电容器84，直到在线圈放大器50的输出处接收到的输出得以最小化或去除。RF接收线圈组件20包括开关52，以在测量过程期间保护RF接收器28。

尽管MR系统8的全部部件都被示为独立部件，但要认识到，部件中的每个都能够是集成的MR系统9的部分。MR系统8的部件中的至少一些每个包括至少一个处理器，所述至少一个处理器运行来自MR系统8的至少一个存储器的计算机可执行指令。这些部件包括扫描控制器22、梯度控制器24、测量与控制单元30、重建处理器34、以及显示器36。计算机可执行指令实现部件的功能，并且包括扫描控制器22、梯度控制器24、测量与控制单元30、重建处理器34以及显示器36的应用。另外，部件中的至少一些每个包括通信单元和/或至少一个系统总线。通信单元为对应的处理器提供通向至少一个通信网络(例如通信网络)的接口。系统总线允许数据在部件中的子部件之间的交换。子部件包括处理器、存储器、传感器、显示设备、通信单元等等。

如本文中使用的，存储器包括以下中的一个或多个：非暂态计算机可读介质；磁盘或其他磁性存储介质；光盘或其他光学存储介质；随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其他电子存储器设备或芯片或操作性互联的芯片的组；可以经由互联或/内联网或局域网从其检索所存储的指令的互联网/内联网服务器；等等。另外，如本文中使用的，处理器包括以下中的一个或多个：微处理器、微控制器、图形处理单元(GPU)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等等；用户输入设备包括鼠标、键盘、触摸屏显示器、一个或多个按钮、一个或多个开关、一个或多个触发器等等；数据库包括一个或多个存储器；并且显示设备包括以下中的一个或多个：LCD显示器、LED显示器、等离子显示、投影显示器、触摸屏显示器等等，包括这些的3D功能版本。

参考图6，图示了对线圈元件的自动去耦的方法100。在步骤102中，测量RF接收线圈元件之间的互感或耦合。在步骤104中，在RF接收线圈元件中的一个中感生信号。在步骤106中，测量另一个RF接收线圈元件的输出，以确定所感生的信号是否在线圈放大器的输出处被接收到。在步骤108中，将在线圈放大器的输出处所接收到的信号与预定阈值进行比较，以确定RF接收线圈元件的耦合。在步骤110中，如果所接收的信号在预定阈值之外，则调节去耦电路直到来自另一个RF接收线圈元件的输出在预定阈值内。在每次扫描之后或者在RF接收线圈元件被移动之后重复该过程。

已参考优选的实施例描述了本发明。他人在阅读和理解了前面的详细描述后可以想到修改和变动。目的是，本发明包括所有这样的修改和变动，只要它们落入权利要求或其等价方案的范围内。

Claims (20)

1.一种磁共振系统，包括：

磁体(12)，其在检查区域(14)中生成静态磁场；

RF发射器(26)和RF发射线圈(18)，所述RF发射器和所述RF发射线圈生成处于激励并操纵所述检查区域(14)中的共振的磁频率下的RF脉冲；

至少一个RF接收线圈组件，其包括多个RF接收线圈元件，所述多个RF接收线圈元件被配置为采集来自所述检查区域(14)的磁共振数据；

至少一个RF接收器(28)，其被连接到所述至少一个RF线圈组件；

去谐电路(32)，其被设置在邻近的RF接收线圈元件之间，以对所述邻近的RF接收线圈元件进行自动去耦；以及

扫描控制器(20)，其被配置为控制所述RF发射器(24)和所述RF接收器(26)。

2.根据权利要求1所述的磁共振系统，还包括：

测量与控制单元(30)，其被配置为确定所述邻近的RF接收线圈元件之间的互感。

3.根据权利要求1和2中的任一项所述的磁共振系统，还包括：

由所述测量与控制单元(30)控制的信号生成器(46)，所述信号生成器将信号感生到所述邻近的RF接收线圈元件中的一个中。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的磁共振系统，其中，所述测量与控制单元(30)测量所述邻近的RF接收线圈元件中的另一个的输出，以确定所感生的信号是否被接收到。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的磁共振系统，其中，所述邻近的RF接收线圈元件中的所述另一个的所述输出被与预定阈值比较。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的磁共振系统，其中，响应于所述邻近的RF接收线圈元件中的所述另一个的所述输出在所述预定阈值之外，所述测量与控制单元(30)调节所述去耦电路(32)以去除所述邻近的RF接收线圈元件之间的所述互感。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的磁共振系统，其中，所述去耦电路是变容二极管和电容组中的至少一个。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的磁共振系统，其中，所述信号是由RF注入探头、高电阻网络、以及高电抗网络中的至少一个感生的。

9.一种用于对线圈元件进行自动去耦的系统，所述系统包括：

第一线圈元件和第二线圈元件，所述第一线圈元件和所述第二线圈元件被配置为采集来自磁共振系统的磁共振数据；以及

去谐电路(32)，其被设置在邻近的RF接收线圈元件之间，以对邻近的RF接收线圈元件进行自动去耦。

10.根据权利要求9所述的系统，还包括：

测量与控制单元(30)，其被配置为确定第一RF接收线圈元件和第二RF接收线圈元件之间的互感。

11.根据权利要求9和10中的任一项所述的系统，还包括：

由所述测量与控制单元(30)控制的信号生成器(46)，所述信号生成器被配置为将信号感生到所述第一线圈元件中。

12.根据权利要求9-11中的任一项所述的系统，其中，所述测量与控制单元(30)测量所述第二线圈元件的输出，以确定所感生的信号是否被接收到。

13.根据权利要求9-12中的任一项所述的系统，其中，所述第二线圈元件的所述输出被与预定阈值比较。

14.根据权利要求9-13中的任一项所述的系统，其中，响应于所述第二线圈元件的所述输出在所述预定阈值之外，所述测量与控制单元(30)调节所述去耦电路(32)以去除所述第一线圈元件与所述第二线圈元件之间的所述互感。

15.根据权利要求9-14中的任一项所述的系统，其中，所述去耦电路(32)是变容二极管和电容组中的至少一个。

16.根据权利要求9-15中的任一项所述的系统，其中，所述信号是由RF注入探头、高电阻网络、以及高电抗网络中的至少一个感生的。

17.一种用于对线圈元件进行自动去耦的方法，所述方法包括：

将第一信号注入到第一线圈元件中；

测量从所述第一线圈元件被耦合到第二线圈元件中的信号；

调节去耦电路，以使所述第一线圈元件与所述第二线圈元件之间的耦合最小化。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述去耦电路是变容二极管和电容组中的至少一个。

19.根据权利要求17和18中的任一项所述的方法，其中，所述信号是由RF注入探头、高电阻网络、以及高电抗网络中的至少一个感生的。

20.一种磁共振系统，包括：

磁体(12)，其在检查区域(14)中生成静态磁场；

RF发射器(26)和RF发射线圈(18)，所述RF发射器和所述RF发射线圈生成处于激励并操纵所述检查区域(14)中的共振的磁频率下的RF脉冲；

至少一个RF接收线圈组件，所述至少一个RF接收线圈组件包括第一线圈元件和第二线圈元件，所述第一线圈元件和所述第二线圈元件被配置为采集来自所述检查区域(14)的磁共振数据；

至少一个RF接收器(28)，其被连接到所述至少一个RF线圈组件；

去耦系统，其执行如权利要求17-19中的任一项所述的方法；以及

扫描控制器(20)，其被配置为控制所述RF发射器(24)和所述RF接收器(26)。