CN209525436U - 用于磁共振断层造影设备的局部线圈 - Google Patents

用于磁共振断层造影设备的局部线圈 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种用于磁共振断层造影设备的局部线圈。局部线圈具有能量控制器、与能量控制器信号连接的传感器和能量消耗器。传感器设计用于采集表征预定的周围环境的测量值。能量控制器设计用于根据测量值激活能量消耗器。

Description

用于磁共振断层造影设备的局部线圈
技术领域
本实用新型涉及一种用于磁共振断层造影设备的局部线圈，其具有可激活的能量消耗器。
背景技术
磁共振断层造影设备是一种成像设备，其为了成像检查对象而利用强大的外部磁场取向检查对象的核自旋，并且通过交变磁场促进围绕该取向的旋进。自旋的旋进或从被激励的状态到具有更小的能量的状态的返回又产生通过天线接收的交变磁场作为响应。
借助梯度磁场，在信号上建立位置编码，其随后能够实现接收的信号与体积元件的配属关系。接收的信号被评估，并且提供检查对象的三维成像图示。为了接收信号优选使用局部接收天线、所谓的局部线圈，其为了获得更好的信噪比直接布置在检查对象上。接收天线也可以安装在患者床中。
接收天线通常通过连接线路与磁共振断层造影设备的接收装置连接，磁共振断层造影设备评估接收的磁共振信号。接收天线也具有噪声小的前置放大器(低噪声放大器，LNA)，其在通过连接线路实现的传递之前放大微弱的磁共振信号。对于前置放大器的运行来说需要的电流同样通过连接线路的相同的或独立的芯线传递。在局部线圈中也可以设置有局部振荡器和用于频率转换的混合器或用于数字化所接收信号的AD转换器(模数转换器)。
能量消耗器产生大量的损耗热量，这是因为尤其是噪音小的高频放大器和混合器或快速的AD转换器不能够利用任意小的电流实现。直接位于身体上的局部线圈的损耗热量还提高了患者的不舒服，患者已经由于射入的高频功率具有热感觉。同时，部件的噪声指数也随着部件的温度升高。但在局部线圈矩阵，如脊柱线圈中实际上相应仅需要位于视场(FoV，检查区域)中的天线线圈。
从文献DE 102016203255中已知一种用于借助磁场传感器对局部线圈的位置进行确定的方法。在此，目标是尽可能精确地确定局部线圈整体上相对于患者床的位置，以便可以精确地关联接收的数据。因此利用少量但精确的传感器并通过磁共振断层造影设备对作为整体的局部线圈进行所述测定。
但为了分别接通和切断各个能量消耗器，在磁共振断层造影设备与局部线圈之间需要许多线路。此外必须调整磁共振断层造影设备的控制。
实用新型内容
因此，本实用新型要解决的技术问题是，提供一种减少发热的局部线圈。
该技术问题通过根据本实用新型的局部线圈解决。根据本实用新型的用于磁共振断层造影设备的局部线圈具有能量控制器、与能量控制器信号连接的传感器和能量消耗器，其中，传感器设计用于采集表征预定的周围环境的测量值，并且能量控制器设计用于根据测量值激活能量消耗器。
根据本实用新型的用于磁共振断层造影设备的局部线圈具有能量控制器。在本实用新型的意义中，如下各种电路或处理器视为能量控制器，其能够根据能量控制器的一个或多个信号输入端上的一个预定的信号或若干信号在能量控制器的信号输出端上输出预定的输出信号，并且因此提供随后描述的功能。
根据本实用新型的局部线圈此外具有与能量控制器，尤其是能量控制器的信号输入端信号连接的传感器。
最后，根据本实用新型的局部线圈具有能量消耗器。如下每个设备视为本实用新型的意义中的能量消耗器，其在运行时消耗电能，并且将其至少部分转换为热量。局部线圈的示例性的能量消耗器是噪音小的前置放大器、混合器、AD转换器、振荡器、输出驱动器或类似装置。
传感器因此设计用于采集表征预定的周围环境的测量值。这可以如在随后的描述中那样详细描述地是用于磁场的传感器，但声音、光学或高频传感器也是可设想的，其识别出在预定的周围环境中辐射出的导频信号。
能量控制器在此设计用于通过信号连接接收测量值，并且根据测量值激活能量消耗器。在最简单的情况下，能量控制器可以例如设计用于通过由传感器接收的测量值在其超过预定的阈值时改变信号输出端上的输出信号。这例如可以通过电开关建立或中断通向能量消耗器的能量输送。
以有利的方式，根据本实用新型的局部线圈能够借助传感器识别出预定的周围环境，并且仅在该周围环境中自动激活能量消耗器，从而不需要通向局部线圈的附加的控制线路，并且仍然避免了不期望的发热。
另外的有利的实施方式在下面的描述中说明。
在根据本实用新型的局部线圈的可能的实施方式中，传感器是第一磁场传感器。如下传感器或元件在此视为本实用新型的意义中的磁场传感器，其输出依赖于传感器的位置上的磁场的输出信号，尤其是电信号。可设想的是如下传感器，其根据磁场的数值或方向或者其组合输出信号。示例是霍尔传感器或场强探头(Feldsonde)。在此优选地采集场磁体11的静磁场，其中，不考虑磁场的大于5Hz、10Hz、100Hz或1kHz的频率份额。
以有利的方式，磁场传感器能够实现将场磁体的已经存在的B0磁场用于位置确定。
在根据本实用新型的局部线圈的可设想的实施方式中，局部线圈具有与能量控制器信号连接的第二磁场传感器。第一和第二磁场传感器彼此间在此具有预定的间距。能量控制器设计用于借助第一磁场传感器和第二磁场传感器，例如沿第一磁场传感器和第二磁场传感器的间距的方向通过第一和第二传感器的测量值的相减来确定磁场梯度。能量控制器此外设计用于根据确定的磁场梯度激活能量消耗器。
以有利的方式，通过相减或梯度形成，绝对值或传感器敏感性的改变例如利用温度补偿。也可能的是，虽然磁场的方向改变，但其数值没有改变。在局部线圈相对于磁共振断层造影设备的恒定的取向中，位置改变因此即便在拍摄区域的周围环境中也可识别出。
在根据本实用新型的局部线圈的可能的实施方式中，第一磁场传感器和 /或第二磁场传感器设计用于确定磁场强度的数值。场强探头或由多个正交布置的霍尔传感器构成的组合例如可以不依赖于相对磁场的定向地确定磁场强度。
磁场强度以有利的方式提供不依赖于相对定向地确定关于磁场的信息的可能性。
在根据本实用新型的局部线圈的可设想的实施方式中，第一磁场传感器和/或第二磁场传感器设计用于确定磁场的方向和数值。例如可设想的是，第一和/或第二磁场传感器具有多个霍尔传感器，其彼此间以某个角度布置，从而面法线相对导电的半导体层撑开一个三维空间。各个传感器在此提供输出值，其描绘了磁场向量到面法线上的投影并且因此描绘了向量沿不同的轴线的分量。通过关联，例如针对霍尔元件彼此间的垂直的布置的分量值的平方和可以从中附加地确定向量的数值。
以有利的方式，可以通过方向信息也在数值几乎恒定的情况下从磁场确定位置信息。
在根据本实用新型的局部线圈的可能的实施方式中，能量消耗器是前置放大器和/或AD转换器。
当由各自的天线线圈也应该采集到磁共振信号时，前置放大器和/或AD 转换器仅在这些时间段中需要。如果天线线圈位于拍摄区域以外，那么AD 转换器和/或前置放大器可以以有利的方式与能量供应或电源分离，这是因为针对成像不能够采集到有意义的测量值。通过AD转换器或前置放大器的损耗功率造成的不期望的发热因此可以以有利的方式避免。
在根据本实用新型的局部线圈的可设想的实施方式中，局部线圈具有分别带有至少一个能量消耗器和至少一个传感器的天线线圈的矩阵。在优选的实施方式中，传感器是磁场传感器。
恰恰在更大的局部线圈，例如具有沿z方向更大的尺寸的脊柱线圈中 (其中，至少一个尺寸大于拍摄区域的直径)，不是所有天线线圈在图像采集时都是激活的。由此特别有利的是，去激活没有参与图像采集的能量消耗器，例如配属于非激活的天线线圈的AD转换器或前置放大器，以便减小对患者的加热。
附图说明
本实用新型的上面描述的特性、特征和优点以及方式和方法(如其实现的那样)结合对实施例的随后的描述变得更清楚和更易理解，实施例结合附图详细阐述。其中：
图1示出了根据本实用新型的系统的示意图，系统由磁共振断层造影设备、接收天线和连接线路构成，
图2示出了根据本实用新型的局部线圈的实施方式的示意图，
图3示出了根据本实用新型的局部线圈的实施方式的示意图。
具体实施方式
图1示出了具有根据本实用新型的局部线圈50的磁共振断层造影设备1的实施方式的示意图。
磁体单元10具有场磁体11，其产生静磁场B0，用于取向或定向样品或患者40在拍摄区域中的核自旋。拍摄区域的特征在于非常均匀的静磁场B0，其中，均匀性尤其是涉及磁场强度或数值。拍摄区域是近似球形的并且布置在患者通道16中，患者通道16沿纵向方向2延伸穿过磁体单元10。患者床 30可在患者通道16中由移动单元36运动。场磁体11通常是超导磁体，其可以提供磁通量密度高达3T，在最新的设备中甚至更大的磁场。而针对较小的磁场强度也可以使用永磁体或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，其为此设计用于将磁场B0与三个空间方向中的可变磁场叠加，用以在空间上区分所采集的检查体积中的成像区域。梯度线圈12通常是由正常导电的金属线构成的线圈，它们可以在检查体积中产生彼此正交的磁场。
磁体单元10同样具有体线圈14，其为此设计用于将通过信号线路输送的高频信号放射到检查体积中，并且接收由患者40发射的共振信号，并且将其通过信号线路输出。
控制单元20给磁体单元10提供用于梯度线圈12和体线圈14的不同的信号，并且评估接收的信号。
因此，控制单元20具有梯度控制器21，其为此设计用于给梯度线圈12 通过输入线路提供可变的电流，其在时间上协调地在检查体积中提供期望的梯度场。
此外，控制单元20具有高频单元22，其设计用于产生具有预设的时间走向、幅度和功率谱分布的高频脉冲，用以激励患者40内的核自旋的磁共振。在此，脉冲功率可以在千瓦特的范围内实现。激励脉冲可以通过体线圈 14或也通过局部发送天线放射到患者40中。
控制器23通过信号总线25与梯度控制器21和高频单元22通信。
在患者40上布置有局部线圈50，其通过根据本实用新型的连接线路33 与高频单元22连接。
根据本实用新型的局部线圈50的可能的实施方式在图2中示意性地详细示出。
天线线圈51接收磁共振信号，其随后通过噪声小的前置放大器52(低噪声放大器LNA)放大。磁共振信号借助混合器53被预处理，以便通过连接线路33传递，混合器53借助由局部振荡器54提供的振荡信号将磁共振信号转换到另外的频率范围中。在此，混合器53也可以具有驱动电路，以便使磁共振信号匹配于连接线路33的阻抗。
局部线圈50此外具有能量控制器56，其给局部线圈50的另外的单元，例如前置放大器52、混合器53或振荡器54提供能量，或者至少通过信号连接控制其能量消耗。能量在此可以由局部线圈50通过线路或也无线地得到。
第一磁场传感器57在磁场的磁场强度方面采集磁场，并且将依赖于采集的磁场强度的信号通过信号连接传送至能量控制器56。在可能的实施方式中，根据本实用新型的局部线圈50也可以具有第二磁场传感器58，其同样与能量控制器56信号连接。利用第一磁场传感器57，对于能量控制器56 来说例如可以将磁场与预定的阈值比较。这例如可以通过模拟能量控制器56 和比较器电路实现，或者也通过数字能量控制器56实现。在超过阈值时，能量控制器56假设局部线圈位于磁体单元10的拍摄区域中(在拍摄区域中，磁场是最强的)并且激活为了图像采集而需要的能量消耗器，例如前置放大器52、混合器53和振荡器54。
但也可设想的是，能量控制器56评估第一磁场传感器57和第二磁场传感器58的信号，以便从组合推断出相对于场磁体10的磁场的位置。通过信号的相减例如可以确定磁场B0沿第一磁场传感器57和第二磁场传感器58 的间距的梯度。如果梯度小于预定的阈值，那么例如可以假设局部线圈50 位于拍摄区域中，这是因为磁场在那里必须是均匀的。与之相反，在拍摄区域的周围的磁场强度则下降，直到磁场强度在与磁体单元10间隔很远时接近0。当针对梯度的采集的值下降到预定阈值以下时，能量控制器56于是激活能量消耗器。以有利的方式，通过相减不需要使磁场传感器绝对必须相对于磁场强度校准。
此外可能的是，第一磁场传感器57和/或第二磁场传感器58不仅采集磁场强度，而且也采集磁场强度的方向。这例如可以通过组合三个霍尔传感器实现，霍尔传感器的半导体元件以如下方式布置：相对于电流流动面的法向量撑开一个三维坐标系。磁场的方向可以给予能量控制器56用于激活能量消耗器的另外的标准。
但原则上另外的传感器也是可设想的。导频信号，例如附加的无线电信号、光学信号或声音信号例如可以放射到拍摄区域中，这些信号由传感器采集，并且被能量控制器使用，用以对激活能量消耗器做出决定。
局部线圈通常在实施方式中也具有去谐元件(Verstimmelement)55，天线线圈51在磁共振断层造影设备1的激励脉冲期间借助该去谐元件55避免被太高的共振电流或电压导致损坏。
除了在图2中示出的实施方式以外，具有另外的能量消耗器的另外的局部线圈50根据本实用新型也是可设想的。例如，替代磁共振信号的模拟传递地，数字化能够在局部线圈50中就已进行。AD转换器于是例如可以属于可由能量控制器激活的能量消耗器。替代连接线路33地，无线的传递设备作为根据本实用新型的能量消耗器也是可设想的。
图3示出了根据本实用新型的局部线圈50的示例性的优选的实施方式。在此，多个在图2中示出的具有能量消耗器、各自的能量控制器56和传感器的天线线圈(以下一起被称为矩阵元件59)布置为具有由天线线圈51构成的矩阵的局部线圈50。这可以例如是脊柱线圈或四肢线圈。局部线圈50 至少在一个维度上具有大于拍摄区域的直径的尺寸，从而至少一个或多个矩阵单元59没有位于拍摄区域中。
各自的能量控制器56有利地去激活各自的矩阵单元或若干矩阵单元59 的能量消耗器。在此可设想的是，一个共同的能量控制器56也设置用于多个矩阵单元59，并且评估其各自的磁场传感器57、58，并且根据相应的矩阵单元59是否位于拍摄区域中相应激活或去激活各自的矩阵单元59的各自的能量消耗器。
基于在拍摄区域中的自动激活或拍摄区域以外的去激活，根据本实用新型的局部线圈50能够在没有磁共振断层造影设备1的附加的控制线路的情况下去激活个别部件，并且以该方式减小能量消耗和发热。这对于磁共振断层造影设备1来说容易实现，而不需要就相对于局部线圈50的接口实施改变，并且即便较老的磁共振断层造影设备1也可以配备具有所述功能的新型局部线圈50。
虽然本实用新型在细节上通过优选的实施例详细说明和描述，但本实用新型并不局限于公开的示例，并且另外的变型实施方式可以由本领域技术人员从中推导出，而不会离开本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于磁共振断层造影设备(1)的局部线圈，其中，局部线圈(50)具有能量控制器(56)、与能量控制器(56)信号连接的传感器和能量消耗器，其中，传感器设计用于采集表征预定的周围环境的测量值，并且能量控制器(56)设计用于根据测量值激活能量消耗器。
2.根据权利要求1所述的用于磁共振断层造影设备(1)的局部线圈，其中，传感器是第一磁场传感器(57)。
3.根据权利要求2所述的用于磁共振断层造影设备(1)的局部线圈，其中，局部线圈具有与能量控制器(56)信号连接的第二磁场传感器(58)，其中，能量控制器(56)设计用于借助第一磁场传感器(57)和第二磁场传感器(58)确定磁场梯度，并且根据确定的磁场梯度激活能量消耗器。
4.根据权利要求2或3所述的用于磁共振断层造影设备(1)的局部线圈，其中，第一磁场传感器(57)和/或第二磁场传感器(58)设计用于确定磁场强度的数值。
5.根据权利要求2或3所述的用于磁共振断层造影设备(1)的局部线圈，其中，第一磁场传感器(57)和/或第二磁场传感器(58)设计用于确定磁场的方向和数值。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于磁共振断层造影设备(1)的局部线圈，其中，能量消耗器是前置放大器(52)和/或AD转换器。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的用于磁共振断层造影设备(1)的局部线圈，其中，局部线圈(50)具有分别带有至少一个能量消耗器和至少一个传感器的天线线圈(51)的矩阵。
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