CN107450039A - 用于磁共振断层成像设备的屏蔽连接导线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于磁共振断层成像设备的屏蔽连接导线以及由局部线圈和连接导线构成的系统和磁共振断层成像设备。屏蔽连接导线具有信号导体、用于信号导体的屏蔽层和插接连接器。插接连接器具有多个连接触点，连接触点按照二维矩阵布置并且在插接连接器中彼此电隔离。信号导体与第一连接触点电接触，并且3个与第一连接触点相邻的、包围第一连接触点的第二连接触点与屏蔽层电连接。

Description

用于磁共振断层成像设备的屏蔽连接导线
技术领域
本发明涉及一种用于磁共振断层成像设备的屏蔽连接导线，其中，屏蔽连接导线具有信号导体和用于信号导体的屏蔽层以及插接连接器。
背景技术
磁共振断层成像设备是为了对检查对象进行成像，利用外部强磁场将检查对象的核自旋对齐，并且通过交变磁场激励核自旋围绕该对齐进动的成像装置。自旋从该激励状态到具有较小的能量的状态的进动或返回作为响应又产生交变磁场，也称为磁共振信号，经由天线接收磁共振信号。
借助梯度磁场对这些信号进行位置编码，位置编码随后使得接收到的信号能够与体积元素相关联。然后对接收到的信号进行分析并且提供检查对象的三维成像显示。
为了激励自旋的进动，需要具有在各个静磁场强度下对应于拉莫尔频率的频率以及非常高的场强或功率的交变磁场。为了改善天线接收到的磁共振信号的信噪比，经常使用称为局部线圈的天线，将其直接布置在患者上。
为了进行成像，必须将局部线圈接收到的磁共振信号传输到磁共振断层成像设备的接收装置。
为了传输信号，经常使用同轴线缆或同轴线缆束，其在一端设置有插头，以便其与磁共振断层成像设备连接并且使得能够使用不同的局部线圈。用于同轴线缆的特殊插头的批量生产是昂贵并且复杂的。大多数同轴线缆插接系统也不是针对频繁的操作、即局部线圈的频繁改变设计的。由于复杂的三维结构、例如圆柱形凹槽，特别是例如在患者卧榻上设置的插座难以进行清洁以及消毒。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种能够更简单地使用并且成本更低的用于磁共振断层成像设备的连接导线以及局部线圈和具有根据本发明的连接导线的磁共振断层成像设备。
上述技术问题通过根据本发明的连接导线以及根据本发明的局部线圈和根据本发明的磁共振断层成像设备来解决。
根据本发明的连接导线是用于磁共振断层成像设备的屏蔽连接导线。屏蔽连接导线具有信号导体和用于信号导体的屏蔽层。屏蔽层由导电材料制成，并且沿着信号导体的长度沿外周包围信号导体。优选在信号导体和屏蔽层之间具有规定了距离并且将信号导体与屏蔽层隔离的材料。屏蔽层例如可以是由金属线构成的圆筒状的网，其通过例如由特氟纶制成的圆筒状的绝缘层与在绝缘体的中心的信号导体间隔开。屏蔽连接导线的电气性能基本上由导线的几何结构和绝缘层的材料得到。
根据本发明的连接导线还具有插接连接器(Steckverbinder，插头)，其中，插接连接器具有多个连接触点，连接触点按照二维矩阵布置并且在插接连接器中彼此电隔离。换句话说，连接触点以分布在表面上的方式布置，但是根据实施方式可以从该表面突出。连接触点例如可以作为从表面伸出的销或者弹性接触带实施，或者也可以作为布置在表面上或中的接触表面或着陆表面实施。连接触点在此例如可以处于网格的交叉点上、具有另一种规则的布置或者也可以具有不规则的布置。
根据本发明的连接导线的信号导体与第一连接触点电接触，并且至少3个与第一连接触点相邻的、包围第一连接触点的第二连接触点优选直接、在没有其它绕路的情况下与信号导体的屏蔽层电连接，其它绕路会明显改变屏蔽层和第二连接触点之间的连接在要利用连接导线传输的信号的频率范围内的高频特性。涉及的频率范围例如是拉莫尔频率的或者之下、例如5和20MHz之间的另一频率范围内的参考时钟或另一信号的频率范围。在本发明的意义上，将在第一连接触点和第二连接触点中的一个之间未布置其它传输另一信号的第一信号触点视为相邻。因此，优选在信号导体的第一连接触点和与信号导体的屏蔽层连接的第二连接触点之间不布置其它连接触点，特别是不布置用于其它信号的信号导体。然而可以想到，两个信号导体作为对称的信号导线共同承载信号并且具有共同的屏蔽层。在本发明的意义上，将配套的这两个信号导体和其连接的连接触点视为单个信号导体或第一连接触点。
以有利的方式，围绕第一连接触点布置第二连接触点，使得屏蔽层的作用能够在插接连接器中和之外继续，并且还不需要提供具有更简单的连接导线的昂贵并且敏感的同轴插接器。
根据本发明的局部线圈、根据本发明的由连接导线和插接插座构成的系统以及根据本发明的磁共振断层成像设备分享屏蔽连接导线的优点。
给出其它有利实施方式。
在根据本发明的连接导线的一个可能的实施方式中，第二触点布置在多边形的顶点上，第一连接触点布置在所述多边形的表面中。多边形例如可以是三角形、四边形、五边形、六边形，优选能够以覆盖表面的模式布置的多边形。多边形限定表面或者还有由与连接线相邻的顶点限制的内部表面。第一连接触点在此布置在多边形的内部表面中。在此，还可以想到多个第一连接触点在内部表面中的实施方式，例如用于诸如双绞线信号导体对的屏蔽对称信号连接。
将第二连接触点布置在顶点上或多边形中以有利的方式改善了与根据本发明的屏蔽连接导线的连接的屏蔽效果和高频特性。
在屏蔽连接导线的一个可想到的实施方式中，在多边形的表面中仅布置一个第一连接触点。
仅具有一个第一连接触点的实施方式特别适合于在屏蔽层中仅与一个信号导体进行非对称信号连接。
在根据本发明的连接导线的一个可能的实施方式中，多边形是凸多边形。
以其几何结构，凸多边形近似同轴连接，对于所述同轴连接，屏蔽层布置在周围并且以恒定距离布置，因此在波阻抗和屏蔽方面具有有利的特性。
在屏蔽连接导线的一个可想到的实施方式中，连接导线具有多个分别具有屏蔽层的信号导体。换句话说，连接导线具有多个信号导体，这些信号导体具有单独的、彼此分离的屏蔽层。多个信号导体分别与第一连接触点电接触。至少3个与第一连接触点相邻的、包围第一连接触点的第二连接触点与信号导体的相应的单独的屏蔽层电连接。
以矩阵提供多个、部分超过50或100个连接触点的插接连接器可用于根据本发明的传输装置。利用这种插接连接器，可以以有利的方式将根据本发明的连接导线的多个同轴导体与单个插接连接器连接，而不会使传输性能劣化。
在根据本发明的屏蔽连接导线的一个可能的实施方式中，多个信号导体的屏蔽层在插接连接器上彼此不电接触。在此可以想到，在另一位置处屏蔽层彼此和/或与中心地连接。
仅共同具有一个接地点的独立的屏蔽层以有利的方式减少了信号导体之间的串扰，并且防止形成接地回路，特别是要在由梯度线圈感生的电流方面避免接地回路。
根据本发明的系统具有根据本发明的屏蔽连接导线和插接插座。插接插座具有第三和第四连接触点，其中，插接连接器和插接插座被设计为，在插接状态下，第一和第三连接触点分别成对地彼此电连接，并且第二和第四连接触点分别成对地彼此电连接。
由屏蔽连接导线和插接插座构成的系统使得能够以有利的方式以成本更低的方式例如在局部线圈和磁共振断层成像设备之间提供可松开的屏蔽连接。
在根据本发明的系统的一个可能的实施方式中，插接插座和插接连接器被设计为，在插接状态下，由第一连接触点和第三连接触点形成的导线路径分别被相邻的由第二连接触点和第四连接触点形成的导线路径包围。
根据本发明的系统，以有利的方式使得在很大程度上保持特别是高频特性和波阻抗方面的电气性能的情况下，屏蔽连接能够在可松开的插接连接之外继续，这通过在插接连接本身中还通过相邻的第二和第四连接触点提供对信号导体的屏蔽实现。
在根据本发明的系统的一个可想到的实施方式中，第一连接触点、第二连接触点、第三连接触点或者第四连接触点中的一个具有弹簧触点。在一个实施方式中，仅第一和第二连接触点或者第三和第四连接触点具有弹簧触点。优选特别是第一和第二连接触点具有弹簧触点。
弹簧触点即使在颤动的环境中、例如在患者隧道中也可靠地提供电连接。此外，由插接连接器和插接插座形成的插接连接的闭合相对于弹簧触点的力进行，因此例如触点还通过污染物在上表面上挤压并且提供可靠的接触连接。
在根据本发明的系统的一个可能的实施方式中，插接插座和插接连接器具有带有对应的保持元件的保持系统。保持元件被布置并且实施为，其在弹簧触点或者多个弹簧触点的压力下将插接连接器可松开地固定在相对于插接插座的预先确定的相对位置。例如，插接插座可以具有咬边，并且插接连接器可以具有对应的突出部，咬边和突出部具有相对于弹簧触点的力方向的对应的斜面，从而通过弹簧力将突出部挤压到咬边后面，并且插接连接器与插接插座可松开地锁定。
与保持元件结合的弹簧触点以简单并且可靠的方式确保屏蔽线缆的插接连接锁定。
在根据本发明的系统的一个可想到的实施方式中，插接插座具有平面的着陆表面或接触表面作为连接触点。平面的着陆表面是基本上平的金属平面触点。优选平面的着陆表面是插接插座的闭合表面的一部分，例如其以二维矩阵平面地嵌入绝缘材料中。
特别是嵌入平面绝缘元件中的平面的着陆表面以有利的方式使得能够通过闭合并且基本上是平滑的上表面简单地进行清洁。
附图说明
上面描述的本发明的特性、特征和优点以及实现其的方式结合对下面结合附图详细说明的实施例的描述将变得更清楚并且更容易理解。
图1示出了根据本发明的磁共振断层成像设备的示例性示意图；
图2示出了根据本发明的连接导线的插接连接器的示例性示意图；
图3示出了根据本发明的连接导线的插接连接器的示例性示意图；
图4示出了根据本发明的连接导线的插接连接器的示例性示意图；
图5示出了插接连接器的弹簧触点的电占用的示意图；
图6示出了通过根据本发明的连接导线的实施方式的插接连接器和插接插座的示意性截面图。
具体实施方式
图1示出了具有根据本发明的屏蔽连接导线70的根据本发明的磁共振断层成像设备1的示意图。
磁体单元10具有场磁体11，场磁体11在接收区域中产生静磁场B0，用于对齐样品或患者40的身体中的核自旋。接收区域布置在患者隧道16中，患者隧道16沿着纵向方向2延伸通过磁体单元10。场磁体11通常是可以提供具有高达3T的磁通密度、在最新的设备的情况下甚至更高的磁场的超导磁体。然而，对于较低的场强，也可以使用永磁体或者具有正常导电的线圈的电磁体。
此外，磁体单元10具有梯度线圈12，梯度线圈12被设计用于将磁场B0与可变磁场在三个空间方向上叠加，以对所采集的检查体积中的成像区域进行空间区分。梯度线圈12通常是由正常导电的金属丝构成的线圈，其可以在检查体积中产生彼此正交的场。
磁体单元10还具有身体线圈14，身体线圈14被设计用于向检查体积中辐射经由信号导线馈送的高频信号，接收由患者40发出的共振信号，并且经由信号导线输出。此外，根据本发明的磁共振断层成像设备具有一个或更多个局部线圈50，其布置在患者隧道16中在患者40附近。
控制单元20向磁体单元10供应用于梯度线圈12和身体线圈14的不同的信号，并且对接收到的信号进行分析。
因此，控制单元20具有梯度控制器21，梯度控制器21被设计用于经由馈电线向梯度线圈12供应可变电流，可变电流以时间协调的方式在检查体积中提供所希望的梯度场。
此外，控制单元20具有接收单元22，接收单元22被设计用于产生具有预先给定的时间走向、幅值和谱功率分布的高频脉冲，用于激励患者40中的核自旋的磁共振。在此，可以实现千瓦范围内的脉冲功率。各个单元经由信号总线25彼此连接。
局部线圈50有利地接收来自患者40的身体的磁共振信号，因为由于距离小，局部线圈50的信噪比(SNR)比在通过身体线圈14接收时好。由局部线圈50接收到的MR信号在局部线圈50中进行预处理，并且借助根据本发明的屏蔽连接导线70传送到磁共振断层成像设备1的接收单元22，以进行分析和图像采集。
图2示意性地示出了根据本发明的连接导线70的插接连接器80的一个可能的实施方式。在连接器体82中或上平面地布置有弹簧触点81。这种布置优选具有规则的二维模式，因为其容易装备。这种布置例如可以以正方形或长方形的阵列来实现，但是也可以想到六边形或者其它布置，其至少部分地装填连接器体82的第一表面。在此，第一表面优选是平的，但是也可以设想拱形或者仅部分是平的第一表面。弹簧触点81例如沿着相对于该第一平面的表面法线的方向从该第一表面突出或从其伸出。但是也可以想到相对于第一表面的表面法线具有一定角度的布置。
在图2的图示中，弹簧触点81作为弹簧销来实施，其具有纵长的形状，并且其在力作用下沿着在弹簧销的最大尺寸方向上的轴的伸展可弹性地并且可逆地改变。弹簧触点81与连接器体82固定地连接，或者例如通过从侧面伸出的固定元件与连接器体82可松开地连接。优选弹簧触点81的一部分延伸通过连接器体82，使得信号导体71或屏蔽层72例如可以通过焊接或者形状配合连接、例如借助挤压连接，在与第一表面相对的连接器体82的第二表面上接触弹簧触点81。在此，还可以想到，弹簧触点81是单件式的或者由多个机械和电连接的部分构成。弹簧触点81例如可以具有两个互相滑动的套筒，其通过内部的弹簧圈弹性地相对于彼此保持在预先确定的静止位置。
但是例如也可以想到，如在图3中所示，弹簧触点81具有可横向于纵向延伸弹性弯曲的条或者片状带。这种弹簧触点81于是以相对于表面法线例如60度和90度之间的角度布置，从而平行于表面法线的力使弹簧触点81向连接器体82可逆地弯曲。这种弹簧触点可以单件地制造，并且延伸通过连接器体82到达第二表面。
图4示出了用于图2或3的插接连接器80的插接插座85的一个实施方式。在插接插座85上或处，在插座体87上与弹簧触点81互补地布置有对应的导电着陆表面86，从而在插接连接器80与插接插座85插接时，弹簧触点81中的多个或每一个与对应的着陆表面86电接触，并且以这种方式例如可以在连接导线70和磁共振断层成像设备1之间建立连接。着陆表面可以平面地布置在插座体87的上表面上，或者也可以布置在插座体87的凹槽中。优选将插接插座85布置在磁共振断层成像设备1的壳体的上表面上或中。但是也可以想到，将插接插座85经由线缆与磁共振断层成像设备1连接。
但是，在插接插座85中例如也可以代替着陆表面86在插座体87的凹槽中设置套筒，从而在插接图2中的插接连接器80时，弹簧触点81进入套筒并且建立电接触。
原则上，根据本发明，插接插座85和插接连接器80的角色可以互换，从而例如也可以在插接连接器80上设置着陆表面86，并且在插接插座85上设置弹簧触点81。但是插接插座85中的着陆表面86可以以有利的方式与磁共振断层成像设备1的壳体的上表面一起平面地实施，因此能够特别简单地进行清洁。在此，壳体例如也可以是患者卧榻30的上表面。
图5示意性地示出了根据本发明的连接导线的插接连接器的弹簧触点的示例性电占用。
在图5中，用“+”表示与信号导体71电连接的弹簧触点81，而用黑色填充的弹簧触点81与屏蔽层72连接。
用“+”表示的弹簧触点对应于权利要求中的第一或第三连接触点，而用黑色填充的弹簧触点对应于第二和第四连接触点。因此，相应的一个第一连接触点(在插接连接器中)或第三连接触点(在插接插座中)被4个相邻的第二连接触点或第四连接触点包围。第二或第四连接触点布置在包围第一或第三连接触点的四边形的顶点上。
在图5中，在此很明显，相应的4个与屏蔽层72连接的弹簧触点81包围一个与信号导体71连接的弹簧触点81。以这种方式确保，还经由插接连接器80和与其连接的插接插座85确保屏蔽。在此，着陆表面86的电占用与相应的相对的弹簧触点81的电占用对应。
在合适数量的弹簧触点81/着陆表面86以及合适的布置的情况下，在此还可以想到，一个与信号导体71连接的弹簧触点81相应地被至少三个仅与相应的信号导体71的屏蔽层82电接触的弹簧触点81包围，从而各个信号导体71的屏蔽层72也可以在插接连接器80处保持彼此电隔离。因此可以进一步减少信号导线71之间的相互影响，还可以使用分离的地电势，或者避免经由屏蔽层形成接地回路。
图6示出了通过根据本发明的连接导线70的实施方式的插接连接器80和插接插座85的示意性横截面。
在图6中，插接连接器80和插接插座85相互嵌接并且电接触，使得触点弹簧81与着陆表面86电接触。在此，触点弹簧81通过其弹簧力将连接器体82压离插座体87，其中，插接插座通过第一咬边88和第二咬边89与第一突出部83和第二突出部84相互作用而固定在其相对位置。在此，咬边88和突出部83具有斜面，从而在触点弹簧81的弹簧力的作用下，与方向90相反地相对于插接插座85挤压插接连接器，并且插接连接器保持在相对位置。为了松开连接，必须与弹簧力相反地向插接插座85并且同时沿方向90移动插接连接器80，使得第一突出部83不再与第一咬边88相互作用。然后，插接连接器80可以从插接插座85离开围绕第二突出部84倾斜并且从插接插座85松开。
第一和第二突出部83,84与第一和第二咬边88,89一起作为保持元件形成用于插接连接器80和插接插座85的保持系统，其提供可容易地松开的机械连接。此外，在进行插接和松开时，弹簧触点81在力的作用下与方向90平行地移动经过着陆表面86，从而穿过污染物或者氧化层并且确保接触连接。
虽然通过优选实施例进一步详细示出并描述了本发明，但是本发明不限于所公开的示例，本领域技术人员可以得出其它变形，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种用于磁共振断层成像设备(1)的屏蔽连接导线，其中，屏蔽连接导线(70)具有：
信号导体(71)和用于信号导体(71)的屏蔽层(72)，
插接连接器(80)，其中，插接连接器(80)具有多个连接触点，连接触点按照二维矩阵布置并且在插接连接器(80)中彼此电隔离，
其中，信号导体(81)与第一连接触点电接触，并且3个与第一连接触点相邻的、包围第一连接触点的第二连接触点与屏蔽层(82)电连接。
2.根据权利要求1所述的屏蔽连接导线，其中，第二触点布置在多边形的顶点上，第一连接触点布置在所述多边形的表面中。
3.根据权利要求2所述的屏蔽连接导线，其中，在所述多边形的表面中仅布置一个第一连接触点。
4.根据权利要求2或3所述的屏蔽连接导线，其中，所述多边形是凸多边形。
5.根据前述权利要求中任一项所述的屏蔽连接导线，其中，连接导线(70)具有多个分别具有屏蔽层(72)的信号导体(71)，其中，多个信号导体(71)分别与第一连接触点电接触，并且3个与第一连接触点相邻的、包围第一连接触点的第二连接触点与信号导体(71)的屏蔽层(72)电连接。
6.根据权利要求5所述的屏蔽连接导线，其中，多个信号导体(71)的屏蔽层(72)在插接连接器(80)上彼此不电接触。
7.一种由根据前述权利要求中任一项所述的屏蔽连接导线(70)和插接插座(85)构成的系统，其中，插接插座(85)具有第三和第四连接触点，其中，插接连接器(80)和插接插座(85)被设计为，在插接状态下，第一和第三连接触点分别成对地彼此电连接，并且第二和第四连接触点分别成对地彼此电连接。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，插接插座(85)和插接连接器(80)被设计为，在插接状态下，由第一连接触点和第三连接触点形成的导线路径分别被相邻的由第二连接触点和第四连接触点形成的导线路径包围。
9.根据权利要求7或8所述的系统，其中，第一连接触点、第二连接触点、第三连接触点或者第四连接触点中的一个具有弹簧触点(81)。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，插接插座(85)和插接连接器(80)具有带有对应的保持元件的保持系统，保持元件被布置并且实施为，其在所述弹簧触点(81)或者多个弹簧触点(81)的压力下将插接连接器(80)相对于插接插座(85)可松开地固定在预先确定的相对位置。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的系统，其中，插接插座(85)具有平面的着陆表面作为连接触点。
12.一种局部线圈，其中，局部线圈(50)具有根据权利要求1至6中任一项所述的屏蔽连接导线(70)。
13.一种磁共振断层成像设备，其中，磁共振断层成像设备(1)具有局部线圈(50)，其中，局部线圈(50)借助根据权利要求7至11中任一项所述的系统与磁共振断层成像设备(1)信号连接。
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