CN105829905A - 用于mri系统的具有可调节开关电平的射频安全开关 - Google Patents

用于mri系统的具有可调节开关电平的射频安全开关 Download PDF

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O·利普斯
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Abstract

一种用于在磁共振成像系统(10)中使用的射频天线设备(30)，所述磁共振成像系统(10)被配置用于采集感兴趣对象(20)的至少部分的磁共振图像；所述射频天线设备(30)包括：?至少一个射频天线(32)，其被配置用于被馈送有来自至少一个射频信道的射频功率并且被配置用于将射频场B施加至所述感兴趣对象(20)的所述部分的核或所述部分内的核以进行磁共振激励，?至少一个拾取电路(46)，其包括电气设备或电子设备，其具有非线性电流?电压特性，?其中，所述至少一个拾取电路(46)被配置为在所述电气设备或所述电子设备在高阻抗态与低阻抗态之间的转换后提供触发信号(56)，所述触发信号(56)能用于切断对磁性地耦合至所述至少一个电感器(48)的所述至少一个射频天线(32)的射频功率的供应；一种以相对于发射的射频功率的效应安全的方式操作磁共振成像系统(10)的方法；以及一种相对于发射的射频磁场B1的幅值的校准而操作磁共振成像系统(10)的方法。

Description

用于MRI系统的具有可调节开关电平的射频安全开关
技术领域
本发明涉及用于在磁共振成像系统中使用的射频天线设备。
背景技术
在磁共振成像领域公知的是利用被配置用于同时发送射频功率并且从独立的射频信道被馈送的多个射频天线可以导致待被供应至核以生成磁共振激励的射频磁场B1的改进的均质性。这在具有大于1.5T的静磁场强度的磁共振成像系统中可以是特别有利的。磁共振成像系统中的独立发送射频天线的数量越大，相对于射频功率在人类组织(特定吸收速率SAR)和电子装备上的影响，用于校准和用于安全监控和保护的技术努力越高。
文件US2012/0306499描述了一种射频发送/接收线圈组件，其中，射频线圈元件通过具有可变阻抗的故障保护安全开关电连接至混合功率分离器/组合器，从而在射频线圈组件被正确连接的情况下响应于被供应至故障保护安全开关的电控制信号而改变故障保护安全开关的阻抗。
国际申请WO2008/001326涉及用于多核成像的RF线圈系统。公知的线圈系统包括发射器线圈、平面接收器线圈和机载数字接收器电路。平面接收器线圈具有调谐电容器和各自桥接调谐电容器的有源和无源(解调谐)调谐电路。有源(解调谐)调谐电路受来自控制单元的控制信号控制。在适当地调谐平面接收器线圈后，所选择的核(与经调谐的共振频率无关)的磁共振信号被采集并被提供至数字接收器电路。
发明内容
本发明的目的在于以用于校准和安全监控的降低的技术努力提供一种用于在磁共振成像系统中使用的射频天线设备，该射频天线设备包括用于发送射频功率的至少一个射频天线。
此目的由用于在磁共振成像系统中使用的射频天线设备来实现，该磁共振成像系统被配置用于采集感兴趣对象的至少部分的磁共振图像并且包括：
-检查空间，其被提供为将所述感兴趣对象的至少所述部分定位在所述检查空间内，以及
-主磁体，其被配置用于在所述检查空间中生成静磁场。
所述射频天线设备包括：
-至少一个射频天线，其被配置用于被馈送有来自至少一个射频信道的射频功率并且被配置用于将射频场B1施加至所述感兴趣对象的所述部分的核或所述部分内的核以进行磁共振激励，以及
-至少一个拾取电路。
所述至少一个拾取电路包括：
-至少一个电感器，其磁性地耦合至所述至少一个射频天线，
-至少一个电容器，其串联电连接至所述至少一个电感器，以形成在拉莫尔频率附近的范围中能调谐的串联共振电路，以及
-电气设备或电子设备，其具有非线性电流-电压特性，所述非线性电流-电压特性具有至少一个高阻抗状态和至少一个低阻抗状态，其中，所述电气设备或所述电子设备能够通过比预定阈值电压小的第一电压与比所述预定阈值电压大的第二电压之间的电压变化在所述高阻抗状态与所述低阻抗状态之间可逆地转换，并且其中，所述电气设备或所述电子设备直接地或间接地并联至所述至少一个电容器。
所述至少一个拾取电路被配置为在所述电气设备或所述电子设备在所述高阻抗状态与所述低阻抗状态之间的转换后提供触发信号，所述触发信号能用于切断对磁性地耦合至所述至少一个电感器的所述至少一个射频天线的射频功率的供应。
如在本申请中使用的短语“电子设备”应当具体被理解为其中电流至少部分地由半导体内、由气体填充的空间内或在真空中的电荷载流子的传输建立的设备。
如在本申请中使用的短语“非线性电流-电压特性”应当具体被理解为包含其电流-电压特性包括使得能够使用电子设备用于开关目的的陡峭上升的电子设备。
如在本申请中使用的短语“直接并联连接或间接并联连接”应当具体被理解为使得电容器和电气设备或电子设备的端子直接电连接(直接并联连接)，或者使得电气设备或电子设备是包括至少一个电气设备或电子设备(特别是电阻器)的电路径的一部分，并且其中，电气路径直接并联连接至电容器。
利用适当选择的预定阈值电压，可以以符合与将感兴趣对象暴露至射频场相关的现有安全条例的功率电平自动地且可靠地切断射频功率的供应，并且所述功率电平对于磁共振成像系统的电子装备是非损坏性的。
在优选实施例中，所述电气设备或所述电子设备选自包括火花隙、变阻器、二极管、晶体管、二端交流开关、以及三端双向交流开关的组。
火花隙可用作通用的SMD部件，提供了具有非常高的绝缘电阻的一系列可选择的参数，如浪涌电流和飞弧电压，特别是与半导体设备相比，低串联电容和总体上稳定的温度特性。火花可以在没有以上提到的参数的任何显著退化的情况下发生几百次。
在拾取电路的布局中，火花隙可以通过提供用于维护的简单通道而被设计为可容易更换的部件。
二极管可以具体地被形成为快速开关二极管或发光二极管(LED)。晶体管可以具体地被形成为快速开关金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
以这种方式，可以提供针对至少一个拾取电路的技术上简单且成本高效的方法。
优选地，所述至少一个射频天线与所述至少一个电感器之间的磁性耦合的耦合系数k被选择为小于百分之一。耦合系数k应当在通常意义上来理解为由k＝M/(L1*L2)1/2定义，其中，M表示被磁性地耦合的两个电感L1与L2之间的互感。通过此，拾取电路的电感器对耦合至其的至少一个射频天线中的电流的影响是可忽略的。最优选地，耦合系数k小于10-3，为不影响至少一个射频天线的功能提供了安全裕量。
在另一个优选实施例中，所述至少一个电容器由所述电气设备或所述电子设备固有的寄生电容而形成。在此情况下，串联共振电路是能由至少一个电感器调谐的，并且通过避免针对至少一个电容器的集总电容器，能够提供通过用于实现拾取电路的较简单的方案。
在另一优选实施例中，所述射频天线设备包括多个射频天线，其中，所述多个射频天线中的每个射频天线均被配置用于被馈送有至少来自所述至少一个射频信道的射频功率，并且所述射频天线设备还包括多个拾取电路，其中，所述多个射频天线中的每个射频天线均耦合至所述多个拾取电路中的至少一个拾取电路。这使得能够以降低的技术努力来对所述多个射频天线中的每个射频天线进行单独的安全监控。
优选地，所述多个射频天线中的每个射频天线磁性地耦合至所述多个拾取电路中的所述拾取电路中的不同的拾取电路的所述至少一个电感器。
如果射频天线设备包括被配置为随后在所述多个拾取电路中的每个拾取电路与所述多个拾取电路共用的电气设备或电子设备之间提供至少一个电连接的多路复用器，则还有利地降低技术努力。
在进一步的优选实施例中，所述至少一个电气设备或电子设备被形成为具有透明外壳的火花隙，并且所述触发信号至少处于由光信号形成的区段中。以此方式，触发信号可以通过非金属光学装置来传送，以便在远程地方进行利用。
所述射频天线设备可以有利地还包括集总电阻器，所述集总电阻器与所述至少一个电感器和所述至少一个电容器串联电连接，以调节跨所述串联共振电路的电压。集总电阻器降低串联共振电路的品质因子，由此允许控制能通过磁性耦合至多个射频天线中的至少一个射频天线诱发的电压并且将该电压调整为所述电气设备或所述电子设备的所述预定阈值电压。
在另一个优选实施例中，所述至少一个拾取电路还包括发光二极管，所述发光二极管与所述电气设备或所述电子设备串联电连接，其中，所述触发信号通过由发光二极管发出的光而形成。这提供了触发信号可以通过非金属光学装置来传送以便在远程地方进行利用的优点。
在本发明的另一个方面中，提供了一种磁共振成像系统，其被配置用于采集感兴趣对象的至少部分的磁共振图像。所述磁共振成像系统包括：检查空间，其被提供为将所述感兴趣对象定位在所述检查空间内；主磁体，其被配置用于在所述检查空间中生成静磁场；以及磁梯度线圈系统，其被配置用于生成被叠加至所述静磁场的梯度磁场。所述磁共振成像系统还包括：射频天线设备中的所公开的实施例中的至少一个或其组合；以及至少一个射频天线设备，其被提供用于接受来自已经由射频场的传输而被激励的所述感兴趣对象的部分的核或所述部分内的核的磁共振信号。此外，所述磁共振成像系统包括控制单元，所述控制单元被配置用于控制所述磁共振成像系统的功能。
在本发明的另一方面中，提供了一种以相对于发射的射频功率的效应安全的方式操作如在先前段落中所描述的磁共振成像系统的方法。
该方法包括下列步骤：
-将至少一个拾取电路耦合至至少一个射频天线，
-将能跨所述串联共振电路诱发的或能适用于所述电气设备或所述电子设备的期望电压电平调整为所述至少一个拾取电路中的所述电气设备或所述电子设备的所述预定阈值电压，
-通过经由所述控制单元切断对耦合至所述至少一个拾取电路的所述至少一个射频天线的供应来利用由所述至少一个拾取电路提供的触发信号。
优选地，所述至少一个射频天线磁耦合至所述至少一个拾取电路的所述至少一个电感器。通过此，能诱发跨所述串联共振电路的电压。
作为本发明的另一方面，提供了一种相对于发射的射频磁场的幅值的校准而操作如在前述段落中所描述的磁共振成像系统的方法。所述磁共振成像系统包括射频天线设备，所述射频天线设备包括多个拾取电路，其中，所述多个射频天线中的每个射频天线耦合至所述多个拾取电路中的至少一个拾取电路。
该方法包括下列步骤：
-选择所述多个射频天线中的第一射频天线以将射频功率馈送至所述第一射频天线，
-将能跨所述串联共振电路诱发的或能适用于所述电气设备或所述电子设备的期望电压电平调整为耦合到所述第一射频天线的所述拾取电路中的所述电气设备或所述电子设备的第一预定阈值电压，
-对被馈送至所述多个射频天线中的所述第一射频天线的射频功率的电平进行斜升，
-通过将在出现所述触发信号的时间点时已经被馈送至所述第一射频天线的射频功率的所述电平与由所述第一射频天线生成的射频磁场的想要的幅值相关来利用由所述拾取电路提供的触发信号，
-切断对所述多个射频天线的所述第一射频天线的射频功率的供应，
-选择所述多个射频天线中的第二射频天线以将射频功率馈送至所述第二射频天线，
-将能跨所述串联共振电路诱发的或能适用于所述电气设备或所述电子设备的期望电压电平调整为耦合到所述第二射频天线的所述拾取电路中的所述电气设备或所述电子设备的第二预定阈值电压，并且执行以下步骤：斜升，利用触发信号，以及切断对射频功率的供应，并且
-针对多个射频天线中的剩余射频天线重复先前的步骤。
以此方式，对于由感兴趣对象对射频天线的给定装载，可以针对多个射频天线中的每个单独的射频天线确定用于生成期望的射频磁场B1的射频参考功率。通过此，包括具有被配置用于被馈送有来自至少一个射频信道的射频功率的至少一个射频天线的射频天线设备的磁共振成像系统可以以降低的技术努力来进行校准。当然，对于包括具有被配置用于被馈送有来自至少两个独立的射频信道的射频功率的多个射频天线的射频天线设备的磁共振成像系统展露(unfold)技术努力的更大的降低。
优选地，所述多个射频天线中的每个射频天线磁性地耦合至至少一个拾取电路中的至少一个电感器。通过此，能诱发跨拾取电路的串联共振电路的电压。
在备选方法中，选择第一(第二)射频天线的步骤可以被修改为选择不用于将射频功率馈送至其的第一(第二)射频天线，以及对射频功率的电平进行斜升的步骤可以被修改为对被馈送至多个射频天线中除了第一(第二)射频天线之外的所有射频天线的射频功率的电平进行斜升。
同样备选地，所述多个拾取电路中的所述拾取电路中的至少一个包括可以两个电气设备或电子设备，所述两个电气设备或电子设备能够可选地例如通过开关并联连接至所述至少一个电容器。所述两个电气设备或电子设备中的一个可以具有较低的预定阈值电压并且可以仅仅用于校准目的而使用。以此方式，在校准期间保持相对于特定吸收率的较大安全裕量。
在优选实施例中，通过调节特定拾取电路的至少一个电感器与射频天线之间的磁性耦合来执行将能跨串联共振电路诱发的期望电压电平调整为所述特定拾取电路的所述电气设备或所述电子设备的预定阈值电压的步骤。如通常所公知的，确定两个电感器之间的互感的参数是其特定形状和其相对彼此的布置，所以调节磁性耦合的方法对于本领域技术人员是显而易见的并且不需要在本文中进行详细描述。
还可以优选地通过选择与至少一个电感器和至少一个电容器串联电连接的集总电阻器的电阻值来执行将能跨串联共振电路诱发的期望电压电平调整为特定拾取电路的电气设备或电子设备的预定阈值电压的步骤。集总电阻器降低了串联共振电路的品质因子并且因此允许控制能通过磁性耦合至多个射频天线中的特定射频天线诱发的电压。
附图说明
本发明的这些或其他方面将从后文描述的实施例变得显而易见并参考后文描述的实施例得到阐明。
在附图中：
图1是根据本发明的磁共振成像系统的实施例的部分的示意图，
图2示意性地示出了根据图1的磁共振成像系统的射频天线设备，
图3是根据本发明的拾取电路的示意图，
图4示出了根据图2的射频天线设备的射频天线中的一个射频天线的SPICE软件仿真的结果，并且
图5是根据本发明的备选拾取电路的示意图。
附图标记
10磁共振成像系统
12磁共振扫描器
14主磁体
16检查空间
18中心轴
20感兴趣对象
22磁梯度线圈系统
24射频发射器单元
26控制单元
28射频屏蔽
30射频天线设备
32射频天线
34射频信道
36射频开关单元
38图像处理单元
40存储器单元
42处理器单元
44软件模块
46拾取电路
48电感器
50电容器
52火花隙
54参考电阻器
56触发信号
58电阻器
60塑料光学透镜
62光纤
64光学检测器
66发光二极管
68串联电阻器
B1射频场
k耦合系数
具体实施方式
图1是根据本发明的磁共振成像系统10的实施例的部分的示意图，所述磁共振成像系统被配置为用于采集感兴趣对象20的至少部分的磁共振图像。磁共振成像10包括具有被配置用于生成具有3.0T的磁场强度的静磁场的主磁体14的磁共振扫描器12。主磁体14具有提供围绕中心轴18的用于将感兴趣对象20定位在其内的检查空间16的中心膛。出于清晰的原因，已经在图1中省略用于支撑感兴趣对象20的常规台。基本上静磁场定义了检查空间16的与中心轴18平行对齐的轴方向。此外，磁共振成像系统10包括被配置用于生成被叠加至静磁场的梯度磁场的磁梯度线圈系统22。磁梯度线圈系统22同心地布置在主磁体14的膛内，如本领域所公知的。
此外，磁共振成像系统10包括被设计为全身线圈的射频天线设备30。射频天线设备30包括被配置用于被馈送有来自八个独立的射频信道341-348的射频发射器单元24的射频功率的八个射频天线321-328，其中，射频信道341-348中的每个包括射频源和射频功率放大器(图2)。八个射频天线321-328被提供用于将射频场B1施加至感兴趣对象20的部分的核或部分内的核以进行磁共振激励。
尽管在此实施例中，射频天线设备被描述为包括八个射频天线，但是本领域技术人员将意识到射频天线设备还可以包括不同数量的射频天线。同样，对于其他实施例，独立的射频信道的数量可以是不同的。
射频天线设备30的八个射频天线321-328还被提供用于在射频接收相期间接收来自已经由发送的射频场B1激励的感兴趣对象20的部分的核或部分内的核的磁共振信号。在磁共振成像系统10的操作状态中，以连续的方式进行射频发送相和射频接收相。八个射频天线321-328具有中心轴，该中心轴在工作状态中被同心地布置在主磁体14的膛内，使得八个射频天线321-328的中心轴和磁共振成像系统10的中心轴18符合。如在本领域中所公知的，圆柱形金属射频屏幕28同心地被布置在磁梯度线圈系统22与八个射频天线321-328之间。
如图1所示，磁共振成像系统10还包括控制单元26，所述控制单元被提供用于至少控制磁共振扫描器12和磁梯度线圈系统22的功能。此外，射频发射器单元30连接至控制单元26并受所述控制单元控制。射频发射器单元30被提供用于在射频发送相期间经由射频开关单元36将磁共振射频的射频功率馈送至八个射频天线321-328。在射频发送相期间，射频开关单元36将磁共振信号从射频天线321-328引导至驻留在控制单元26中的图像处理单元38。图像处理单元38被配置用于处理所采集的磁共振信号以根据所采集的磁共振信号来确定感兴趣对象20的部分的磁共振图像。此技术的许多不同变形对于本领域技术人员是公知的，并且因此不需要在本文进一步详细描述。
射频天线设备30还包括八个拾取电路461-468(图2)。八个拾取电路461-468中的每个拾取电路46n被布置在多个射频天线321-328中的射频天线32n中的不同射频天线附近。以此方式，多个射频天线321-328中的每个射频天线32n磁性地耦合至八个拾取电路461-468中的每个拾取电路46n中的不同拾取电路。
在图3中示出了拾取电路46n中的一个和射频天线32n中的部分的示意图。八个射频天线321-328中的射频天线32n中是相同设计的，每个射频天线32n包括扁平矩形线圈和用于将射频天线32n调谐至拉莫尔频率的调谐电容器。
八个拾取电路461-468中的拾取电路46n是相同设计的，并且各自包括磁性地耦合至射频天线32n中的扁平矩形线圈的电感器48n，所述电感器被布置在所述射频天线附近。八个拾取电路461-468中的每个拾取电路46n以及磁性地耦合至其的射频天线32n的相对位置和取向被选择为使得拾取电路46n的电感器48n与射频天线32n的扁平矩形线圈之间的耦合系数k小于百分之一，即为约0.0005。到更远程的射频天线321-328的磁性耦合由于更大的距离而更低，并且因此是可以忽略的。
每个拾取电路46n还包括串联电连接至电感器48n以形成被调谐至位于拉莫尔频率附近的范围中的共振频率的串联共振电路的电容器50n。在并联电连接至电容器50n的情况下，每个拾取电路46n包括由SMD-类型火花隙52n和例如具有0.1Ohm的低电阻的参考电阻器54n形成的电子设备。备选地，电子设备可以选自包括变阻器、二极管、晶体管和二端交流开关的组。原则上，如果适当地修改拾取电路，则可以利用对于本领域技术人员看起来适当的具有非线性电流-电压特性的任何电子设备。
火花隙52n具有非线性电流-电压特性，该非线性电流-电压特性具有低阻抗状态和大于100MOhm的高阻抗状态。火花隙52n能够通过小于火花隙52n的预定阈值电压的第一电压与大于所述预定阈值电压的第二电压之间的电压变化在高阻抗状态与低阻抗状态之间可逆地转换。对于拉莫尔频率附近的射频，由250V的飞弧电压给出火花隙52n的预定阈值电压。
图4示出了磁性耦合至根据图3的拾取电路46n的电感器48n的根据图2的射频天线设备30的射频天线32n中的一个的SPICE软件仿真的结果。以200V的电压幅度将射频功率馈送至射频天线32n，从而生成射频天线32n中的14A的电流。在示意图中，跨电容器50n的电压被示出为串联共振电路的共振频率附近的位于拉莫尔频率附近的射频范围中。如所示出的，峰值电压高达300V，其受到电感器48n和电容器50n的固有欧姆电阻限制。该峰值电压足以将火花隙52n从高阻抗状态转换为低阻抗状态。当这种转换发生时，通过参考电阻器54n的电流改变，其例如可检测为跨参考电阻器54n的电压中的上升。检测电压中这种上升的方法不必在本文更详细地进行描述，因为它们在本领域中是公知的。
以此方式，拾取电路46n被配置为当在高阻抗状态与低阻抗状态之间的火花隙52n的转换后提供触发信号56n，其中，触发信号56n由跨参考电阻器54n的电压中的上升而形成。
在备选方法中(未示出)，图3的拾取电路46n能够通过省去集总电容器50n来进行简化，以使得火花隙52n固有的寄生电容串联电连接至电感器48n，从而形成通过选择电感器48n的适当的电阻值而能调谐至拉莫尔频率附近的串联共振电路。
进一步地，并且还备选地(未示出)，射频天线设备30可以包括多路复用器，该多路复用器被配置为随后提供多个拾取电路461-468中的每个拾取电路46n中的至少一个电容器50n与多个拾取电路461-468公用的电气设备或电子设备之间的至少一个电连接。
本领域技术人员应当意识到，相对于拉莫尔频率对串联谐振电路的共振频率的调谐是用于将能跨串联共振电路诱发的期望电压电平修改至火花隙52n的预定阈值电压的可行选择。
通过选择与至少一个电感器48n和至少一个电容器50n串联电连接的集总电阻器58n的电阻值来给出用于将能跨串联共振电路诱发的期望电压电平调整为火花隙52n的预定阈值电压的第二可行选择。在图3中由虚线指示这种集总电阻器58n。
通过调节拾取电路46n的电感器48n与电感器48n耦合至的射频天线32n之间的磁性耦合来给出用于将能跨串联共振电路诱发的期望电压电平调整为火花隙52n的预定阈值电压的第三可行选择。只要射频天线32n中的电流仅仅在指定限度内(例如，在0.2％内)受影响，则该选项就是可行的。
图5示出了根据本发明的备选拾取电路46n'的示意图。与根据图3的实施例相比，电子设备被形成为具有透明外壳的火花隙52n'。塑料光学透镜60附接至透明外壳，并且光纤62接入(splice)至光学透镜60。火花隙52n'的高阻抗状态与低阻抗状态之间的转换伴随光的发出进行，光的部分将通过光学透镜60耦合至光纤62并且其能够朝向远程光检测器62发送以便生成能够被发送至磁共振成像系统10的控制单元26以进行进一步利用的触发信号56'。远程光检测器64可以布置为例如靠近控制单元26。
代替采用具有透明外壳的火花隙52n'，如果火花隙52n”与发光二极管66和串联电阻器68串联电连接，则具有普通外壳的火花隙52n”能够被使用在备选拾取电路46”中，在图5中以虚线示出了并联电连接至电容器的火花隙52n”、发光二极管66和串联电阻器68的串联组合。光纤62”能够以与之前描述的相同的方式附接至发光二极管66”。
在下文中，描述了一种以相对于发射的射频功率的效应安全的方式操作磁共振成像系统10的方法。在操作磁共振成像系统10的准备中，应当理解的是，所有涉及的单元和设备都处于操作状态，多个射频天线321-328的每个射频天线32n磁性地耦合至多个拾取电路461-468中的拾取电路46n中的不同拾取电路的电感器481-488，并且能跨串联共振电路诱发的电压电平已经被调整为火花隙521-528的预定阈值电压。
最初，拾取电路461-468中的所有火花隙521-528处于高阻抗状态。如果在磁共振成像系统10的射频发送相中的一个期间，火花隙52n中的一个通过拾取电路46n中诱发的超过火花隙52n的预定阈值电压的电压而从其高阻抗状态转换为其低阻抗状态，由拾取电路46n以跨参考电阻器54n的电压上升的形式提供触发信号56n。
经由图3中未示出的适当的装置将跨拾取电路461-468中的每个的参考电阻器54n的电压发送至磁共振成像系统10的控制单元26。适当的装置包括发送模拟电压的电缆连接、或电压的模数转换以及经由线缆或经由无线连接将表示电压的数字数据传输至控制单元26，并且还可以包括看起来适合于本领域技术人员的其他装置。
在出现触发信号56和在控制单元26中检测到其后，通过经由控制单元26切断对磁性地耦合至提供触发信号56的拾取电路46n的电感器48n的射频天线32n的射频功率的供应来利用触发信号56。以此方式，可以有效地防止通过过度暴露至射频功率的对感兴趣对象20的任何损害以及对磁共振成像系统10的敏感电子装备的破坏。
接下来，描述了一种以相对于发射的射频场B1的幅值的校准的安全的方式操作磁共振成像系统10的方法。同样，应当理解的是，在操作磁共振成像系统10的准备中，所有涉及的单元和设备都处于操作状态，多个射频天线321-328的每个射频天线32n磁性地耦合至多个拾取电路461-468中的拾取电路46n中的不同拾取电路的电感器48n，并且能跨串联共振电路诱发的电压电平已经被调整为火花隙52n的预定阈值电压，并且拾取电路461-468中的所有火花隙521-528最初都处于其高阻抗状态。
通过磁共振成像系统10的控制单元26来控制方法的步骤。为此目的，控制单元26包括软件模块44(图1)。要被执行的方法步骤被转变为软件模块44的程序代码，其中，程序代码能实施在控制单元26的存储器单元40中并且能由控制单元26的处理器单元42运行。在该实施例中，已经采用通常用于控制磁共振成像系统10的功能的控制单元26来执行方法的步骤。原则上，控制单元26可以备选地被设计为尤其被指派为执行方法的步骤的额外的控制单元。
在通过磁共振成像系统10的操作员的输入启动后自动执行该方法。控制单元26选择多个射频天线321-328中的第一射频天线32n以通过对射频功率的电平进行线性斜升来将射频功率馈送至所述第一射频天线。一旦包括磁性地耦合至第一射频天线32n的电感器48n的拾取电路46n中诱发的电压达到火花隙52n的预定阈值电压，如先前所描述的提供触发信号56n。通过将在出现触发信号56n的时间点时已经被馈送至第一射频天线32n的射频功率的电平与由第一射频天线32n生成的射频场B1的想要的磁性幅值相关来利用触发信号56n。第一射频天线32n与拾取电路46n的电感器48n之间的磁性耦合确保触发信号56n指示与磁性耦合有关的射频场B1的磁场幅值的相同电平是由射频天线32n生成的。
在出现触发信号56n时馈送的射频功率的电平被读出并被存储在控制单元26的存储器单元40中。然后，切断对第一射频天线32n的射频功率的供应，以及选择多个射频天线321-328中的第二射频天线32m，以将射频功率馈送至所述第二射频天线，并且在第一射频天线32n处如之前一样地执行斜升、利用触发信号56n、将射频功率电平存储在存储器单元40中、以及切断对射频功率的供应的步骤。
然后针对多个射频天线321-328中的剩余射频天线32r(r≠m,n)重复这些步骤。
尽管已经在附图和前面的描述中详细说明并描述了本发明，但是这样的说明和描述应被认为是说明性的或示范性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、说明书以及随附权利要求书，本领域技术人员在实践要求保护的本发明时可以理解并实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，词“包括”不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施的仅有事实并不指示不能有利地利用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于在磁共振成像系统(10)中使用的射频天线设备(30)，所述磁共振成像系统(10)被配置用于采集感兴趣对象(20)的至少部分的磁共振图像并且包括：
-检查空间(16)，其被提供用于将所述感兴趣对象(20)的至少所述部分定位在所述检查空间内，
-主磁体(14)，其被配置用于在所述检查空间(16)中生成静磁场；
所述射频天线设备(30)包括：
-至少一个射频天线(32)，其被配置用于被馈送有来自至少一个射频信道的射频功率并且被配置用于将射频场B1施加至所述感兴趣对象(20)的所述部分的核或所述部分内的核以进行磁共振激励，
-至少一个拾取电路(46)，其包括：
-至少一个电感器(48)，其磁性地耦合至所述多个射频天线(32)中的至少一个射频天线(32)，
-至少一个电容器(50)，其串联电连接至所述至少一个电感器(48)，以形成在拉莫尔频率附近的范围中能调谐的串联共振电路，以及
-电气设备或电子设备，其具有非线性电流-电压特性，所述非线性电流-电压特性具有至少一个高阻抗状态和至少一个低阻抗状态，其中，所述电气设备或所述电子设备能够通过比预定阈值电压小的第一电压与比所述预定阈值电压大的第二电压之间的电压变化在所述高阻抗状态与所述低阻抗状态之间可逆地转换，并且其中，所述电气设备或所述电子设备直接地或间接地并联至所述至少一个电容器(50)，
-其中，所述至少一个拾取电路(46)被配置为在所述电气设备或所述电子设备在所述高阻抗状态与所述低阻抗状态之间的转换后提供触发信号(56)，所述触发信号(56)能用于切断对磁性地耦合至所述至少一个电感器(48)的所述至少一个射频天线(32)的射频功率的供应。
2.如权利要求1所述的射频天线设备(30)，其中，所述电气设备或所述电子设备选自包括火花隙(52)、变阻器、二极管、晶体管、二端交流开关、以及三端双向交流开关的组。
3.如权利要求1或2所述的射频天线设备(30)，其中，所述至少一个射频天线(32)与所述至少一个电感器(48)之间的磁性耦合的耦合系数(k)被选择为小于百分之一。
4.如前述权利要求中的任一项所述的射频天线设备(30)，其中，所述至少一个电容器(50)是由所述电气设备或所述电子设备固有的寄生电容而形成的。
5.如权利要求1所述的射频天线设备(30)，包括多个射频天线(32)，其中，所述多个射频天线(32)中的每个射频天线(32)均被配置用于被馈送有至少来自所述至少一个射频信道的射频功率，并且所述射频天线设备还包括多个拾取电路(46)，其中，所述多个射频天线(32)中的每个射频天线(32)均耦合至所述多个拾取电路(46)中的至少一个拾取电路(46)。
6.如权利要求5所述的射频天线设备(30)，包括多路复用器，所述多路复用器被配置为随后提供在所述多个拾取电路(46)中的每个拾取电路(46)与所述多个拾取电路(46)共用的电气设备或电子设备之间的至少一个电连接。
7.如前述权利要求中的任一项所述的射频天线设备(30)，其中，至少一个电气设备或电子设备被形成为具有透明外壳的火花隙，并且其中，所述触发信号(56)至少处于由光信号形成的区段中。
8.如前述权利要求中的任一项所述的射频天线设备(30)，还包括集总电阻器(58)，所述集总电阻器与所述至少一个电感器(48)和所述至少一个电容器(50)串联电连接，以调整能跨所述串联共振电路诱发的电压。
9.如前述权利要求中的任一项所述的射频天线设备(30)，还包括发光二极管(66)，所述发光二极管与所述电气设备或所述电子设备串联电连接，其中，所述触发信号(56)通过由所述发光二极管(66)发出的光而形成。
10.一种磁共振成像系统(10)，被配置用于采集感兴趣对象(20)的至少部分的磁共振图像，所述磁共振成像系统包括：
-检查空间(16)，其被提供用于将所述感兴趣对象(20)定位在所述检查空间内；
-主磁体(14)，其被配置用于在所述检查空间(16)中生成静磁场；
-磁梯度线圈系统(22)，其被配置用于生成被叠加至所述静磁场的梯度磁场；
-至少一个如权利要求1至9中的任一项所述的射频天线设备(30)；
-至少一个射频天线设备(30)，其被提供用于接收来自已经由所述射频场B1的传输而被激励的所述感兴趣对象(20)的所述部分的所述核或所述部分内的所述核的磁共振信号；
-控制单元(26)，其被配置用于控制所述磁共振成像系统(10)的功能；
-其中，所述控制单元(26)被配置为执行如权利要求11至14中的任一项所述的方法的步骤。
11.一种以相对于发射的射频功率的效应安全的方式操作磁共振成像系统(10)的方法，所述磁共振成像系统(10)被配置用于采集所述感兴趣对象(20)的至少部分的磁共振图像并且包括：
-检查空间(16)，其被提供用于将所述感兴趣对象(20)的至少所述部分定位在所述检查空间内；
-主磁体(14)，其用于在所述检查空间(16)中生成静磁场；
-磁梯度线圈系统(22)，其用于生成被叠加至所述静磁场的梯度磁场；
-至少一个如权利要求1至9中的任一项所述的射频天线设备(30)；
-至少一个射频天线设备(30)，其被提供用于接收来自已经由所述射频场B1的传输而被激励的所述感兴趣对象(20)的所述核或所述感兴趣对象内的所述核的磁共振信号；
-控制单元(26)，其用于控制所述磁共振成像系统(10)的功能；
所述方法包括以下步骤：
-将至少一个拾取电路(46)耦合至至少一个射频天线(32)，
-将能跨所述串联共振电路诱发的或能适用于所述电气设备或所述电子设备的期望电压电平调整为所述至少一个拾取电路(46)中的所述电气设备或所述电子设备的预定阈值电压，并且
-通过经由所述控制单元(26)切断对耦合至所述至少一个拾取电路(46)的所述至少一个射频天线(32)的供应来利用由所述至少一个拾取电路(46)提供的触发信号(56)。
12.一种相对于发射的射频磁场B1的幅值的校准而操作磁共振成像系统(10)的方法，所述磁共振成像系统(10)被配置用于采集所述感兴趣对象(20)的至少部分的磁共振图像并且包括：
-检查空间(16)，其被提供用于将所述感兴趣对象(20)的至少所述部分定位在所述检查空间内；
-主磁体(14)，其用于在所述检查空间(16)中生成静磁场；
-磁梯度线圈系统(22)，其用于生成被叠加至所述静磁场的梯度磁场；
-如权利要求5所述的至少一个射频天线设备(30)；
-至少一个射频天线设备(30)，其被提供用于接收来自已经由所述射频场B1的传输而被激励的所述感兴趣对象(20)的所述核或所述感兴趣对象内的所述核的磁共振信号；
-控制单元(26)，其用于控制所述磁共振成像系统(10)的功能；
所述方法包括以下步骤：
-选择所述多个射频天线(32)中的第一射频天线(32n)以将射频功率馈送至所述第一射频天线，
-将能跨所述串联共振电路诱发的或能适用于所述电气设备或所述电子设备的期望电压电平调整为耦合到所述第一射频天线(32n)的所述拾取电路(46)中的所述电气设备或所述电子设备的预定阈值电压，
-对被馈送至所述多个射频天线(32)中的所述第一射频天线(32n)的射频功率的电平进行斜升，
-通过将在出现所述触发信号(56)的时间点时已经被馈送至所述第一射频天线(32n)的射频功率的所述电平与由所述第一射频天线(32n)生成的射频磁场B1的想要的幅值相关来利用由所述拾取电路(46)提供的触发信号(56)，
-切断对所述多个射频天线(32)的所述第一射频天线(32n)的射频功率的供应，
-选择所述多个射频天线(32)中的第二射频天线(32m)以将射频功率馈送至所述第二射频天线，
-将能跨所述串联共振电路诱发的或能适用于所述电气设备或所述电子设备的期望电压电平调整为耦合到所述第二射频天线(32m)的所述拾取电路(46)中的所述电气设备或所述电子设备的第二预定阈值电压，并且执行以下步骤：斜升，利用触发信号(56)，以及切断对射频功率的所述供应，并且
-针对所述多个射频天线(32)中的剩余射频天线(32)重复先前的步骤。
13.一种如权利要求11或12所述的操作磁共振成像系统(10)的方法，其中，将能跨所述串联共振电路诱发的期望电压电平调整为特定拾取电路(46)中的所述电气设备或所述电子设备的预定阈值电压的步骤通过调节所述特定拾取电路(46)的所述至少一个感应器(48)与所述射频天线(32)之间的所述磁性耦合来执行。
14.一种如权利要求11或12所述的操作磁共振成像系统(10)的方法，其中，将能跨所述串联共振电路诱发的期望电压电平调整为特定拾取电路(46)中的所述电气设备或所述电子设备的预定阈值电压的步骤通过选择与所述至少一个电感器(48)和所述至少一个电容器(50)串联电连接的集总电阻器(58)的电阻值来执行。
15.一种用于执行如权利要求12所述的方法的软件模块(44)，其中，要被执行的所述方法的步骤被转换为所述软件模块(44)的程序代码，其中，所述程序代码能实施在所述磁共振成像系统(10)的所述控制单元(26)的存储器单元(40)中并能由所述磁共振成像系统(10)的所述控制单元(26)的处理器单元(42)来执行。
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