CN105301535A - 用于磁共振断层成像的有集成光缆线引导的外罩波陷波器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于磁共振断层成像的有集成光缆线引导的外罩波陷波器。本发明涉及一种用于进行成像的磁共振断层成像系统(1)的外罩波陷波器(MWS1)，其中，外罩波陷波器(MWS1)的线圈元件(L1、L2、L3、W1、W2、W3)构造(d)为，围绕外罩波陷波器(MWS1)的波导(WL)，本发明还涉及一种局部线圈连接缆线(LAK；St1、KE1、KE2、MWS1、MWS2、MWS3、St2)、一种局部线圈(106)和制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及外罩波陷波器(Mantelwellensperre)、局部线圈连接缆线、局部线圈和其制造方法。
背景技术
用于通过磁共振断层成像对对象或患者进行检查的磁共振设备(MRT)例如从US2966640A,“TheBazookaCoil:ANovelDual-PurposeDeviceforActiveVisualizationandReductionofCableCurrentsinElectrically”/ISMRM,DE102010031933A1,DE102010012393A1公知。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，优化用于MRT的外罩波陷波器。该技术问题分别通过根据本发明的用于成像的磁共振断层成像系统的外罩波陷波器、局部线圈连接缆线、局部线圈和其制造方法的特征来解决。有利的扩展在说明书中给出。
附图说明
本发明的可能构造的其他特征和优点从以下结合附图对实施例的描述中得到。其中：
图1简化地以剖面图示出了具有推到其上的外罩波陷波器的局部线圈连接缆线，
图2简化地以剖面图示出了具有多个互相串联布置的外罩波陷波器的局部线圈连接缆线，
图3简化地以剖面图示出了局部线圈连接缆线和可推到其上的外罩波陷波器，
图4简化地以剖面图示出了两个局部线圈连接缆线，其中，上面具有三个线圈元件，并且中间具有一个线圈元件，以及一个通过焊接和/或压制与线圈元件可接触的电容元件，
图5简化地以剖面图示出了具有线圈元件和感应耦合到线圈元件的电容元件的局部线圈连接缆线，
图6简化地示出了具有在局部线圈和MRT之间的外罩波陷波器的局部线圈连接缆线，
图7简化地示出了局部线圈的几个元件，
图8示出了具有在患者处的外罩波陷波器的局部线圈，
图9示出了Bazooka(平衡-不平衡转换器)外罩波陷波器，
图10示意性地示出了MRT系统。
具体实施方式
图10示出了(特别地也关于技术背景)(位于屏蔽的空间或法拉第鸟笼F中的)进行成像的磁共振设备MRT101，其具有空心圆柱体102，所述空心圆柱体具有在此为管形的空间103，患者卧榻104连同(具有或没有局部线圈装置106的)例如检查对象(例如患者)105的身体可以沿箭头z的方向驶入到其中，以便通过成像方法产生患者105的照片。在患者上在此布置局部线圈装置106，利用所述局部线圈装置可以在MRT的局部区域(也称为视野或FOV)中产生FOV中的身体105的部分区域的照片。局部线圈装置106的信号可以由MRT101的例如可经由同轴缆线或通过无线电(167)等与局部线圈装置106连接的评估装置(168、115、117、119、120、121等)进行评估(例如转换为图像、进行存储或显示)。
为了利用磁共振设备MRT101借助磁共振成像检查身体105(检查对象或患者)，将在其时间上和空间上的特征方面互相最精确地一致的不同的磁场入射到身体105上。具有在此为隧道形开口103的测量室中的强磁体(通常为低温磁体107)产生静态强主磁场B0，其例如为0.2特斯拉至3特斯拉或更高。待检查的身体105被放置在患者卧榻104上，驶入考察区域FoV(也称为“视野”)中主磁场B0大约均匀的区域。身体105的原子核的核自旋的激励通过磁高频激励脉冲B1(x,y,z,t)进行，其经由在此作为(例如多部分的＝108a、108b、108c)身体线圈108非常简化地示出的高频天线(和/或必要时局部线圈装置)入射。高频激励脉冲例如由脉冲产生单元109产生，其由脉冲序列控制单元110控制。在通过高频放大器111放大之后其被传导到高频天线108。在此示出的高频系统仅是示意性表示。在磁共振设备101中也可以采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、108b、108c。
此外，磁共振设备101具有梯度线圈112x、112y、112z，利用所述梯度线圈在进行测量时入射用于选择性层激励和用于测量信号的位置编码的磁梯度场BG(x,y,z,t)。梯度线圈112x、112y、112z由梯度线圈控制单元114(和必要时通过放大器Vx、Vy、Vz)控制，其与脉冲产生单元109一样与脉冲序列控制单元110相连。
由(检查对象中的原子核的)激励的核自旋发出的信号由身体线圈108a、108b、108c和/或至少一个局部线圈装置106接收，通过对应的高频前置放大器116放大并由接收单元117进一步处理和数字化。记录的测量数据被数字化和作为复数数值存储在k空间矩阵中。可从以值存储的k空间矩阵中借助多维傅里叶变换重建所属的MR图像。
对于既可以按照发送模式也可以按照接收模式运行的线圈，例如身体线圈108或局部线圈106，通过前置的发送-接收转接器118调节正确的信号传输。
图像处理单元119从测量数据中产生图像，其经由操作控制台120向应用者显示和/或在存储器单元121中存储。中央计算单元122控制各个设备部件。
图1-9示出了按照本发明的外罩波陷波器MWS1、MWS2、MWS3、局部线圈连接缆线LAK和局部线圈106的例子。
在MR断层成像中利用如在图8、9中的所谓的局部线圈(环)106拍摄具有高信噪比(S/N)的图像。
在此，激励的核在局部线圈106中的天线At中感应出一个电压，该电压然后按照图7利用低噪声的前置放大器LNA放大，必要时利用滤波器滤波(FILT)，(然后在此利用电光转换器E/O进行电光转换)，最后按照例如图9缆线连接地在MR频率下(或在此通过波导WL)被传输到MRT(101)的接收电子器件(117、110)。
为了在高分辨率的图像的情况下也改善信噪比，采用所谓的高场设备(Hochfeldanlage)。其基本场强目前位于例如3特斯拉和更高。因为在MR接收系统处也可以连接比存在的接收器多的线圈元件(环或天线)At，所以在接收天线和接收器之间嵌入一个切换矩阵(在此称为RCCS)。其将瞬时激活的接收通道路由到存在的接收器。由此可以连接比存在的接收器多的线圈元件At，因为在全身覆盖的情况下仅需读出位于MRT101的磁体102的FoV(视野)或者说均匀体积中的线圈元件At。
以下将各个天线元件At也称为线圈元件。
例如可以将具有一个或(在阵列线圈中的)多个线圈元件At的装置称为局部线圈106。局部线圈106包含例如线圈元件At、前置放大器LNA、其他电子器件FILT和接线、壳体和通常一个局部线圈连接缆线LAK(K1、K2、WL)，在局部线圈连接缆线(LAK，例如具有K1、K2、WL)的一个或两个端部具有至少一个插头St1、St2，局部线圈通过所述插头(经过如插座BU等接口)连接到MRT101或MRT101的评估装置117。
局部线圈106在MRT成像期间位于身体线圈108(108a、b、c)的发送场(B1场)中。身体线圈108是大的、包围了患者105的身体的线圈，其用于在身体中激励自旋。身体线圈108产生圆形或椭圆形B1场。根据B1场B1(x,y,z,t)，在位于该场中的所有导体上感应出电流。特别地，在较长的缆线上可能发生谐振效应(缆线作为天线起作用)，由此在缆线外罩的外侧面可能流过高的电流，其理论上也可能导致患者危险(加热)。在电流高到与患者危险有关之前很久，B1感应的电流可能在缆线LAK的导体结构上导致次级B1场，其破坏身体线圈发送场的B1均匀性。
当同轴缆线经历断裂时(例如当其被焊接到电路板PCB上或按照其他方式离开同轴模式时)，会出现另一个问题。于是前置放大的接收信号可能从外罩的内侧面到达外侧面。如果缆线靠近地沿着天线At引导，则前置放大的信号又可能反馈到天线At中并且由此可能发生局部线圈的自振荡。局部线圈106在该状态中不应当用于MRT成像。
可能的问题还有以下：
1.由发送器产生的外罩波可能是B1均匀性问题和不允许的高患者加热(安全性)的问题的原因。
2.由局部线圈106的接收信号R产生的外罩波可能在反馈到局部线圈的接收(RX)天线At时导致局部线圈的自振荡。
按照至少内部公知的构造，根据上面示出的关系，在高场设备(1.5TI3T)中，对明显比10cm的倍数长的所有导体结构设置外罩波陷波器MWS1、MWS2、MWS3。外罩波陷波器MWS1、MWS2、MWS3是谐振的陷波电路，其抑制电流。因为在MRT设备101中按照目前的现有技术，身体线圈108(108a、b、c)的发送频率和局部线圈106的接收频率以及从局部线圈106在缆线LAK上/例如经过患者卧榻中的接头被传输到MRT系统101、117的信号可以是相同的，所以使用如在图8中的例如用于构造外罩波陷波器的解决方案，其中由TX场产生的外罩波电流仅在同轴外罩的外侧面，而不在其内侧面被抑制。在内侧面的抑制可能是不合适的，因为否则也抑制了有用信号。
其他MWS构造，例如所谓的“Bazooka(平衡-不平衡变换器)”MWS，虽然在几何上不同地构造(不缠绕)，但是也意在，仅抑制外罩的外侧面上的电流，而允许内侧面上的电流在MR频率下无阻碍地流动。
至少内部公知的解决方案的问题可能是以下：
1.MWS目前仅可手动缠绕并且由此昂贵。
2.MWS由于同轴缆线的大的直径和其最小的弯曲半径而需要相对高的位置需求，特别是用于绕成电感的同轴缆线(例如图1)。
3.在局部线圈中的位置需求特别地对于应当是机械柔性的线圈来说会是一个问题。
4.具有目前的构造的MWS不可简单地调谐，因为电感通过同轴电感的绕组的数量来确定。该构件对于MR应用来说是额外地手动完成的特殊部件。
通过按照本发明的构造，其中局部线圈106的接收信号Si、E还在局部线圈106中利用电光转换器E/O从电的转换为光的，并且将其(模拟的或预先数字化的信号)耦合到介电的波导WL(例如玻璃纤维、聚合纤维)中，形成在其构造方面设计外罩波陷波器MWS1、MWS2、MWS3的新的可能性。
这例如可以在通过接收信号在介电的波导WL(以下也称为“纤维”)上的传输而取消同轴缆线，并且(如果用于局部线圈106的无线的能量供应或电池方案是不可能的)仅必须馈送功率和/或可能的低频的(<20kHz)切换信号SG时实现。此外，可以实现新的构造，方法是，纤维(不同于同轴的缆线)由不导电的材料(塑料、玻璃)构造，并且由此线圈L1、L2的内部空间在对线圈本身没有值得一提的反作用的情况下可以用于缆线引导。
为了减小结构大小和为了简化制造，例如提出了，通过其余谐振电路的电感(或线圈)L1、L2等来传输波导WL(例如一个或多个玻璃纤维)。如果需要其余的电导体(功率、切换信号)，则也就是说应当对其供给线路设置外罩波陷波器MWS1、MWS2等。至少一个外罩波陷波器MWS1、MWS2、MWS3与波导(或纤维)WL的机械集成，使得能够极大地减小这样的外罩波陷波器的结构空间和可能极大地降低成本。由此局部线圈连接缆线LAK可以不太硬、更轻和由此应用者更友好地被实现。
图1-5示出了按照本发明的外罩波陷波器MWS1-3和局部线圈连接缆线LAK的结构的几个变型的细节。
在图1中，在波导WL的外罩MA的表面上(导电的缆线LE1、(W1、W2、W3)、LE2沿着波导WL的外罩MA延伸)，布置外罩波陷波器MWS1。
图1中的外罩波陷波器MWS1在此作为电路板PCB构造，其中具有直径d(例如0.2至3mm，特别是1mm-2mm)的用于容纳穿过其(d)引导的波导WL的洞，具有电容(固定或可调的)元件C1，并且具有(形成电感元件L1的)围绕波导WL的纵轴的绕组W1、W2、W3。(L1*C1*2*Pi)的平方根的倒数可以相应于MRT101的拉莫尔频率(Lamorfrequenz)。
按照图3，通过按照例如图1的例如相应的其中具有直径d的洞的电路板PCB形式的一个或多个外罩波陷波器MWS1、MWS2，波导WL可以在箭头的方向上被引导通过或者被推动通过。
在图2中，在局部线圈连接缆线LAK处，多个外罩波陷波器MWS1、MWS2、MWS3互相串联，并且分别围绕波导WL的纵轴布置，并且其电感元件L1、L2、L3(以及在此在波导和缆线端部上的插头St1、St2)通过导电的缆线LE1、LE2、LE3等互相导电地连接。
按照图2还可以考虑的是，至少一个电感元件L1、L2(与图1中所示的不同)直接以波导WL的或纤维的外罩MA上的绕组W1、W2、W3缠绕。这一点在技术上另外地实施，其可能导致另一种制造技术，因为这样至少一个电感元件L1、L2已经是波导WL(例如纤维)的或波导WL的外罩MA的部分，(用于形成L1、L2、L3的)铜丝限定地围绕所述外罩缠绕。该结构于是相应地(例如通过焊接、压制等)与其他电路(C1等)电相连，以产生用于抑制外罩波的谐振。
特别是电容元件C1、C2(与L1等)的连接例如可以按照图4电流地(通过在电感元件L1的连接点AP1-L、AP2-L处焊接和/或压制电容元件C1的连接点AP1-C、AP2-C)，或按照图5电感地(通过在电容元件C1和电感元件L1之间的变压器KOP)或电容地进行。
在其上分别可以安装谐振电路L1、C1的电路板PCB，也可以同时用于对于缆线K1、K2的应力消除。
由此可以形成非常紧凑地构造的外罩波陷波器MWS1、2、3。
在使用聚合纤维作为波导WL的情况下安装可以特别简单，因为其可以无需其他处理地在端面处被加长并且穿过外罩波陷波器MWS1等的线圈元件L1等。
这对于作为波导WL的玻璃纤维可能稍微更复杂，因为端面在此通常还应当被再抛光和/或加工。
按照本发明的构造的优点可以在于外罩波陷波器的小型化，当按照本发明的构造，基于介电导体(例如聚合纤维、玻璃纤维)，选择信号传输(局部线圈到系统)与传输系统的组合时，所述小型化对于MRI可以是有意义的。
按照本发明的构造的优点可以在于机械构造并且在于电耦合。
本发明也可以如图9示例性地示出的，在作为所谓的Bazooka外罩波陷波器的外罩波陷波器的构造中被采用。在Bazooka外罩波陷波器中，可以在迄今通常的同轴缆线的位置处出现波导WL/玻璃纤维/POV纤维，并且Bazooka外罩波陷波器MWS1可以例如仅对于一个/多个/所有其余的信号导线(在图9中LE1-LE2、LE5、LE6)阻止外罩波。
与在至此在本申请中示出的MWS的情况下不同地，在BazookaMWS中，特别地替代缠绕的电感，可以设置具有(例如在必要时也多层的陷波器的外表面和内表面之间呈现和/或分布等的)电感和/或例如部分同心的电容C1、C1a的陷波器Spr，来作为电感。
Claims (18)
1.一种用于进行成像的磁共振断层成像系统(1)的外罩波陷波器，其特征在于，外罩波陷波器(MWS1)的线圈元件(L1、L2、L3、W1、W2、W3)构造(d、PCB、W1-W3)为，围绕波导(WL)(图1-6、9)。
2.根据权利要求1所述的外罩波陷波器，其特征在于，
所述外罩波陷波器(MWS1)的线圈元件(L1、L2、L3、W1、W2、W3)围绕(d)波导(WL)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的外罩波陷波器，其特征在于，
所述波导(WL)是光波导、特别是玻璃纤维光波导和/或塑料光波导和/或聚合纤维光波导。
4.根据上述权利要求中任一项所述的外罩波陷波器，其特征在于，所述波导(WL)是不导电的，和/或其是用于光的波导。
5.根据上述权利要求中任一项所述的外罩波陷波器，其特征在于，所述外罩波陷波器(MWS1)除了线圈元件(L、W1、W2、W3)之外，还具有电容元件(C1、C2、C3)，其优选与线圈元件(L、L1、L2、L3)并联或串联连接，
特别地电容元件在波导(WL)的外罩(MA)上的内部和/或外部。
6.根据上述权利要求中任一项所述的外罩波陷波器，其特征在于，所述外罩波陷波器(MWS1)具有通过特别是焊接或压制而导电地连接到外罩波陷波器(MWS1)的线圈元件(W1、W2、W3)的电容元件(C1)。(图4)
7.根据上述权利要求中任一项所述的外罩波陷波器，其特征在于，
所述外罩波陷波器(MWS1)具有通过耦合元件(KOP)电感耦合到外罩波陷波器(MWS1)的线圈元件(W1、W2、W3)的电容元件(C1)。(图5)
8.根据上述权利要求中任一项所述的外罩波陷波器，其特征在于，
所述线圈元件(L1、L2、L3、W1、W2、W3)集成在波导(WL)的外罩(MA)中，和/或在外部布置在波导(WL)的外罩(MA)的表面上。
9.根据上述权利要求中任一项所述的外罩波陷波器，其特征在于，
所述线圈元件(L1、L2、L3)是或包括或连接到至少一个导电的导线(LE1、LE2、W1、W2、W3)，特别是含铜的导线(LE1、LE2、W1、W2、W3)，其优选螺旋形地、至少逐段地围绕外罩波陷波器(MWS)的纵轴缠绕地布置，以便以绕组(W1、W2、W3)形成线圈元件。
10.根据上述权利要求中任一项所述的外罩波陷波器，其特征在于，
由其围绕的波导(WL)设置为和/或连接或可连接(St、Bu)为，
在波导(WL)上信号(E、R、T)从局部线圈(106)传输至磁共振断层成像设备(101)和/或从磁共振断层成像设备(101)传输至局部线圈(106)，
特别是由局部线圈(106)从患者(105)接收(Si)的放大的或未放大的信号(R、E)和/或从磁共振断层成像设备(101)传输至局部线圈(106)的由局部线圈待发送的信号(T)。
11.根据上述权利要求中任一项所述的外罩波陷波器，其特征在于，
通过或经过其(MWS)和/或在其一个或两个端部(E1、E2)与其相连的至少一个导电的导线(LE1、LE2)，流过局部线圈(106)的供电电流(I)，和/或施加对于局部线圈(106)的供电电压。
12.根据上述权利要求中任一项所述的外罩波陷波器，其特征在于，
特别是通过将外罩波陷波器推到和/或按压到波导(WL)上和/或集成在其外套中和/或其外罩(MA)中，将至少一个外罩波陷波器(MWS1)与波导(WL)机械地相连。
13.根据上述权利要求中任一项所述的外罩波陷波器，其特征在于，
其具有特别是圆形的或卵形的用于容纳波导(WL)的凹口(d)，优选具有0.2至3mm、特别是1至2mm的直径(d)。(图1)
14.根据上述权利要求中任一项所述的外罩波陷波器，其特征在于，
其布置在印刷电路板(PCB)上，特别地在具有用于容纳波导的圆形或卵形的凹口的印刷电路板(PCB)上，所述凹口优选具有0.2至3mm、特别是1至2mm的直径(d)。(图1)
15.一种局部线圈连接缆线(LAK)，特别地用于将局部线圈(106)连接到患者卧榻(104)上的和/或(115、117)磁共振断层成像设备(101)上的接口(Bu、168)，
具有按照上述权利要求中任一项所述的外罩波陷波器(MWS1)或围绕局部线圈连接缆线(LAK；St1、LE1、LE2、St2)的波导(WL)的多个互相串联的外罩波陷波器(MWS1、MWS2、MWS3)。
16.一种用于磁共振断层成像系统(101)的局部线圈(106)，
具有按照上述权利要求中任一项所述的外罩波陷波器(MWS1)和/或局部线圈连接缆线(LAK)。
17.按照上一权利要求所述的局部线圈，其特征在于，
其具有与局部线圈(106)的至少一个天线(At)相连的电光转换器(E/O)，其之间连接或不连接放大器(LNA)和/或其他元件(FILT)，
波导(WL)优选不导电地连接到所述电光转换器，优选导电地连接到局部线圈(106、At、LNA)的至少一个外罩波陷波器(MWS1)围绕所述波导。
18.一种用于制造用于磁共振断层成像设备(101)的按照上述权利要求中任一项所述的外罩波陷波器(MWS)和/或局部线圈连接缆线(LAK、St1、KE1、KE2、MWS1、MWS2、MWS3、St2)的方法，其特征在于，用于形成线圈元件(L1)的至少一个导电的导线(LE1、LE2、W1、W2、W3)特别地通过插上(d)电路板(PCB)或通过卷上(W1、W2、W3)而围绕波导(WL)布置，其中，之前或者之后分别将线圈元件(L1)与电容元件(C1)连接。
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