CN213069147U - 巴伦组件及磁共振成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及一种巴伦组件，其包括：外导电管体，其围绕电缆线设置，所述外导电管体包括可拆卸地连接在一起的第一部分和第二部分；导电连接件，其将所述外导电管体与所述电缆线电连接；以及绝缘材料，其设置于所述外导电管体与所述电缆线之间。本实用新型实施例还涉及包括所述巴伦组件的磁共振成像系统。

Description

巴伦组件及磁共振成像系统

技术领域

本实用新型涉及医疗领域，尤其涉及一种巴伦组件以及包括该巴伦组件的磁共振成像系统。

背景技术

巴伦（Balance-unbalance, Balun）是英文“平衡-不平衡变换器”缩写的音译，通常加在天线和电缆之间，用来将不平衡信号转换为平衡信号以及把流入电缆屏蔽层外部的电流扼制掉。巴伦在磁共振系统中有着广泛的应用，尤其是在磁共振射频线圈中，巴伦是设计的关键部分之一，这是因为磁共振系统在射频发射期间，系统内部有很强的交变磁场和交变电场，会在电缆线上感应出很强的射频电流，如果不能有效地遏制这些射频电流，不仅射频线圈的不能正常成像，还会产生严重的安全隐患，甚至会灼伤病人。

一种常见的传统火箭筒式巴伦为圆筒状，由内而外依次设置内导电管体、绝缘圆筒（通常为绝缘塑料体）和外导电管体，在绝缘圆筒的一端的端面设置有端面环形导体，端面环形导体的内侧边缘和外侧边缘分别与内导电管体和外导电管体连接，从而将内导电管体和外导电管体连接到一起，内导电管体、端面环形导体和外导电管体包围形成一个半封闭的空间，形成一个电感。在绝缘圆筒的另一端的端面上设置有陶瓷电容，陶瓷电容的其中一个电极焊接到内导电管体上，另一电极焊接到外导电管体上，由内导电管体、端面环形导体、外导电管体和陶瓷电容形成一个谐振回路，此谐振回路和穿过此巴伦的电缆通过互感耦合，从而可以有效地把流入电缆屏蔽层外部的电流扼制掉。

然而，上述传统巴伦的制备通常比较麻烦，其绝缘塑料体需要单独加工或通过开模制造，工艺复杂，成本高。通常将绝缘塑料体内的内部导电管体和外部导电管体用薄铜片切成一定的形状，然后用双面胶将其粘结到绝缘塑料体的内部和外部，技术复杂且可靠性较差。而且由于塑料绝缘子为实心结构，因此其重量较大，这会影响线圈的使用。此外，上述传统的巴伦安装非常困难，难以兼顾性能和可靠性，这使得体线圈的设计受到很大的限制。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了巴伦组件以及包括该巴伦组件的磁共振设备，从而有效解决或缓解了目前所存在的问题中的至少一个。

本实用新型实施例的一方面涉及一种巴伦组件，其包括：

外导电管体，其围绕电缆线设置，所述外导电管体包括可拆卸地连接在一起的第一部分和第二部分；

导电连接件，其将所述外导电管体与所述电缆线的外部导体电连接；以及

绝缘材料，其设置于所述外导电管体与所述电缆线之间。

在根据本实用新型实施例所述的巴伦组件中，可选地，所述外导电管体与所述电缆线同轴设置。

在根据本实用新型实施例所述的巴伦组件中，可选地，所述第一部分和所述第二部分通过紧固连接件连接在一起。

在根据本实用新型实施例所述的巴伦组件中，可选地，所述导电连接件与所述外导电管体一体地形成。

在根据本实用新型实施例所述的巴伦组件中，可选地，所述外导电管体包括轴向延伸部分和径向延伸部分，所述导电连接件包括一体地从所述轴向延伸部分的内壁延伸的多个接触件、或一体地从所述径向延伸部分的内壁延伸的多个接触件。

在根据本实用新型实施例所述的巴伦组件中，可选地，所述接触件包括弹片结构，且所述多个接触件大致沿所述外导电管体的周向均匀分布并且沿所述电缆线的周向从多处接触所述电缆线的外部导体。

在根据本实用新型实施例所述的巴伦组件中，可选地，所述绝缘材料形成大致适应所述电缆线的内壁，以支撑所述电缆线。

在根据本实用新型实施例所述的巴伦组件中，可选地，所述巴伦组件还包括与所述外导电管体电连接的电容。

在根据本实用新型实施例所述的巴伦组件中，可选地，所述磁共振巴伦组件进一步包括与所述外导电管体相连的散热结构，所述散热结构包括与所述第一部分相连的第一散热片以及与所述第二部分相连的第二散热片。

本实用新型实施例的另一方面涉及一种磁共振成像系统，其包括前述实施例中任一项所述的巴伦组件。

附图说明

以下附图中显示了本实用新型的示例性实施例，在附图中：

图1为根据本实用新型实施例的一种示例性巴伦组件及其中的电缆线的示意图；

图2显示了根据本实用新型实施例的一种示例性巴伦组件被安装在电缆线时的立体图，其中该巴伦组件的一部分呈透明状以更好地显示其内部结构；

图3显示了图2所示的巴伦组件的部分剖视立体图；

图4显示了根据本实用新型实施例的另一种示例性巴伦组件被安装在电缆线时的立体图，其中该巴伦组件的一部分呈透明状以更好地显示其内部结构；以及

图5显示了图4所示的巴伦组件的部分剖视立体图;

图6显示了一种实施例的可包括巴伦组件的磁共振成像系统的结构示意图；以及

图7示意性显示了根据本实用新型一个实施例的巴伦组件在图6所示的磁共振成像系统中的射频发射线圈上的位置。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的一些实施例进行更详细的描述。除非本文中清楚地另行定义，本文所使用的技术术语的含义为本领域技术人员通常理解的含义。

本文中使用的“包括”、“具有”以及类似的词语是指除了列于其后的项目及其等同物外，其他的项目也可在范围以内。术语“或”、“或者”并不意味着排他，而是指存在所提及项目中的至少一个，并且包括所提及项目的组合可能存在的情况。术语“和/或”包括一个或多个所提及项目的任意的和所有的组合。本文中提及“一个实施例”、“一些实施例”等，表示所述与本实用新型相关的一种特定要素（例如特征、结构和/或特点）被包含在本说明书所述的至少一个实施例中，可能或可能不出现于其他实施例中。另外，需要理解的是，所述实用新型要素可以以任何适当的方式结合。

在本文中，当某一部件被称为“固定于”、“安装于”或“连接于”（或类似用语）另一部件时，其可以直接地固定、安装或连接于该另一部件上，也可以通过其他居中元件间接地固定、安装或连接于该另一部件上。此外，“连接”或“相连”包括但不限于机械连接、电性连接，既可以表示直接连接，也可以表示间接连接，连接或相连的两个部件既可以是直接地连接在一起的或通过连接装置间接地连接在一起的两个独立部件，也可以是一体成型在一起的两个部件（即，一个整体的两个部分）。

图1显示了根据本实用新型实施例的一种示例性巴伦组件100的示意图。如图1所示，巴伦组件100可套设于电缆线400上，且其可包括从电缆线400由内向外依次设置的绝缘材料140、外导电管体110和可选的散热结构150。电缆线400包括中心销401和外部导体403。外导电管体110包括通过紧固连接件（未图示，适用的紧固连接件包括但不限于卡扣元件或紧固件（如螺栓、销钉等））可拆卸地连接在一起的第一部分111和第二部分112，且外导电管体110通过导电连接件130电连接于电缆线400的外部导体（外导电屏蔽层）403（用作巴伦组件的内导电管体），外导电管体110上还电连接有用于频率调谐的电容160。由缆线400的外部导体403、外导电管体110和电容160形成一个谐振回路，此谐振回路和穿过此巴伦组件100的电缆线400通过互感耦合，从而可以有效抑制电缆线400上的共模电流，而对差模电流却没有影响。上述谐振回路仅仅是本发明实施例的巴伦组件形成的电路模型的一个实例，在不同的应用中，该巴伦组件具有多种不同的电路模型和不同的作用。

图2和图3显示了根据本实用新型实施例的一种示例性巴伦组件（典型地，磁共振巴伦组件）200，其包括外导电管体210，其与电缆线410同轴且围绕电缆线410设置。外导电管体210可为导电壳体的形式，即，由导电材料制成的壳体，其内可容纳用来支撑电缆线410的绝缘材料（将在后面详细描述）。外导电管体210包括可拆卸地连接在一起的第一部分211和第二部分212。在一些实施例中，第一部分211和第二部分212分别为组成外导电管体210的两个半部，比如上半部分和下半部分。在一些实施例中，第一部分211和第二部分212之间的组装面220经过电缆线410的轴线415，即，电缆线410的轴线415位于第一部分211和第二部分212之间的组装面220内。在一些实施例中，第一部分211和第二部分212通过紧固连接件组装在一起。在图示的实施例中，第一部分211上设置了多个卡扣结构213，第二部分212上设置有对应的卡扣结构（在图中不可见），二者的卡扣结构相互配合将二者可拆卸地组装在一起。

外导电管体210可包括轴向延伸部分215和径向延伸部分216、217，其中轴向延伸部分215提供外导电管体210的外周面，径向延伸部分216、217提供外导电管体210的两个轴向端面。相应地，外导电管体210的第一部分211和第二部分212可包括轴向延伸部分215和径向延伸部分216、217中的相应部分。

巴伦组件200还包括使外导电管体210与电缆线410电连接的导电连接件230、以及设置于外导电管体210与电缆线410之间的绝缘材料240。导电连接件230可与外导电管体210一体地形成。比如，在一些实施例中，导电连接件230包括一体地从外导电管体210的轴向延伸部分215的内壁径向地向内延伸穿过绝缘材料240并抵靠于电缆线410的、或一体地从外导电管体210的径向延伸部分216和/或217的内壁轴向地向中间延伸并抵靠于电缆线410的接触件，如弹片结构等，所述接触件不仅可以保持与组件200内的电缆线410的外部导体电连接，而且由于其是抵靠地接触电缆线410的结构，可以很容易地从电缆线410拆卸。在一些实施例中，导电连接件230可以包括大致沿外导电管体210的周向均匀分布的多个接触件，它们可以沿电缆线410的周向从多处接触电缆线410的外部导体。

在一些实施例中，对应于外导电管体210的第一部分211和第二部分212，绝缘材料240可包括位于第一部分211内（组装后位于第一部分211与电缆线410之间）的绝缘材料第一部分、以及位于第二部分212内（组装后位于第二部分212与电缆线410之间）的绝缘材料第二部分。在外导电管体210的第一部分211和第二部分212拆开时，所述绝缘材料第一部分和绝缘材料第二部分可分开；在外导电管体210的第一部分211和第二部分212连接在一起时，所述绝缘材料第一部分和绝缘材料第二部分可组合以一起支撑巴伦组件内的电缆线410。绝缘材料240可以根据设计要求选择轻质材料或中空材料以减轻巴伦组件200的整体重量。在一些实施例中，还可在电缆线410外（除与导电连接件230接触的地方之外）包覆电缆卷轴架412（jack）。

此外，巴伦组件200还可设置与外导电管体210相连的散热结构250。在一些实施例中，散热结构250包括与第一部分211相连的第一散热片251以及与第二部分212相连的第二散热片252。由于巴伦在射频电缆的屏蔽层上具有很高的电阻，这使其成为体线圈上的热点。为获得巴伦的更好性能可能会带来巴伦的热问题并降低可靠性。而不良的巴伦性能可能会影响体线圈的共振，并且可能导致调谐不稳定。因此，所述散热结构的设计能在获得良好的巴伦性能的情况下解决巴伦的热问题。

巴伦组件200的外侧由外导电管体210，内侧基本由绝缘材料240提供。巴伦组件200的由外导电管体210提供的外侧形状（外导电管体210的外形）不受限制，其可以根据具体的需要进行设计，比如，外导电管体210的外形可以是圆柱体形或是长方体形。比如，图2和图3所示的导电管体210的外形为圆柱体形。巴伦组件200的基本由绝缘材料240提供的内侧的形状可设计为对其内的电缆线410形成一定支撑，比如，由绝缘材料240形成的内壁可基本适应电缆线410的外围形状，以对电缆线410形成全面支撑（随后将结合图4和图5进一步描述）。在另外的一些实施例中，由绝缘材料240形成的内壁也可不必全面贴合电缆线410，而仅需在某些部分处接触并支撑电缆线410。

此外，巴伦组件200通常还包括与外导电管体210电连接的一个或多个电容（未图示）。如以上结合图1所描述的，所述电容可与外导电管体210以及电缆线410的外部导体一起形成谐振回路。电容可安装于所述外导电管体210上的任何合适的位置，比如，可安装在便于通过散热结构250进行散热的位置。

图4和图5显示了根据本实用新型实施例的另一种示例性巴伦组件300，与图2和图3所示的巴伦组件200类似地，组件300包括与电缆线420同轴且围绕电缆线420设置的外导电管体310、使外导电管体310与电缆线420电连接的导电连接件330、以及设置于外导电管体310与电缆线420之间的绝缘材料340。其中外导电管体310包括可拆卸地连接在一起的第一部分311和第二部分312。与组件200不同地，组件300中的外导电管体310的第一部分311和第二部分312通过紧固件（未图示）连接在一起。如图5所示，在第一部分311上设置了用于接收紧固件的孔313，并在第二部分312上设置有对应的紧固件接收孔，从而可通过紧固件将二者连接在一起。由绝缘材料340形成的内壁345基本适应电缆线420的外围形状，可接触电缆线420的外表面，以对电缆线420形成全面支撑。导电连接件330包括一体地从外导电管体310的径向延伸部分316、317的内壁轴向地向中间延伸的多个接触件331。在图4和图5所示的实施例中，接触件331从外导电管体310的径向延伸部分316、317的内壁轴向地向中间延伸于由绝缘材料340形成的内壁345的径向内侧，从而可以抵靠于电缆线420。此外，组件300中的外导电管体310的外形为长方体形。外导电管体310的第一部分311上也设有第一散热片（在图中不可见），第二部分312上设有第二散热片352。

由于本实用新型实施例中的巴伦组件的外导电管体采用了可拆卸的结构相连的设计，一方面确保了巴伦组件的便携性，另一方面大大降低了巴伦组件的维护成本。具体地，本实用新型实施例中的巴伦组件可通过采用如弹片形式的导电连接件130、230或330以抵靠接触的方式与电缆线的外导电层接触，实现了简便可靠的可拆卸又可还原的设计。此外，其中的填充材料（绝缘材料）可以设计得相对较软，以满足电缆布线的要求，或进一步满足电气长度的要求。

所述实施例中的所述巴伦组件典型地可用于磁共振成像（MRI）系统中。本实用新型的另一方面涉及包括所述巴伦组件的磁共振成像系统。

图6示出了一种实施例的磁共振成像系统的结构示意图，该磁共振成像系统600包括扫描仪610。扫描仪60用于对对象（例如人体）16进行磁共振扫描以生成对象66的感兴趣区域的图像数据，该感兴趣区域可以是预先确定的成像部位或成像组织。

磁共振成像系统600还可以包括控制器620，其耦合至扫描仪610，以用于控制扫描仪610执行上述磁共振扫描的流程。具体地，控制器620可以通过序列发生器（图中未示出）来向扫描仪610的相关部件（例如下文将描述的射频发生器、梯度线圈驱动器等）发送序列控制信号，使得扫描仪610执行预设的扫描序列。

本领域技术人员可以理解，上述“扫描序列”是指在执行磁共振成像扫描时应用的具有特定幅度、宽度、方向和时序的脉冲的组合，这些脉冲通常可以包括例如射频脉冲和梯度脉冲。该射频脉冲可以包括，例如用于激发人体内质子发生共振的射频发射脉冲。该梯度脉冲可以包括，例如切片选择梯度脉冲、相位编码梯度脉冲、频率编码梯度脉冲等。通常，可以在磁共振系统中预先设置多个扫描序列，以使得能够选择与临床检测需求相适应的序列，该临床检测需求可以包括，例如成像部位、成像功能等。

在一个示例中，扫描仪610可以包括主磁体组件611、床612、射频发生器613、射频发射线圈614、射频接收线圈621、梯度线圈驱动器615、梯度线圈组件616、射频功率放大器619和数据采集单元617。

主磁体组件611通常包括限定在外壳内的环形超导磁体，该环形超导磁体安装在环形的真空容器内。该环形超导磁体及其外壳限定了环绕对象66的圆柱形的空间，如图6所示的扫描腔118。主磁体组件611生成沿扫描腔618的Z方向的恒定磁场，即B0场。通常，B0场中较为均匀的部分形成在主磁体的中心区域中。

床612用于承载对象66，并响应控制器620的控制以沿着Z方向行进以进出上述扫描腔618，例如，在一个实施例中，可以将对象66的成像体积定位至扫描腔中的磁场强度较为均匀的中心区域，以便于对对象66的成像体积进行扫描成像。

磁共振成像系统600利用所形成的B0场将静磁脉冲信号发射至位于扫描腔中的对象66，使得对象66体内的共振体积的质子的进动有序化，产生纵向磁化矢量。

射频发生器613、射频功率放大器619可以作为射频发射链路的一部分，其中，射频发生器613用于响应控制器620的控制信号以产生射频脉冲，该射频脉冲通常为功率较小的射频小信号，该射频小信号可以经由射频功率放大器619进行放大后施加至射频发射线圈614。射频发射线圈614可以连接发射/接收（T/R）开关，通过控制该发射/接收开关可以使得体线圈在发射和接收模式进行切换，在发射模式下，射频发射线圈614用于响应上述射频激发脉冲，以向对象66发射正交于静磁场B0的射频场B1以激发对象66体内的原子核，使纵向磁化矢量转变为横向磁化矢量。在接收模式下，体线圈可以用于接收来自对象66的磁共振信号。

该射频功率放大器619和射频发射线圈射频发射线圈614之间可以具有两路（I路和Q路）具有90度相移的传输路径，以将放大的射频信号发送给射频发射线圈。

当射频激发脉冲结束后，对象66的横向磁化矢量逐渐恢复为零的过程中产生自由感应衰减信号，即能够被采集的磁共振信号。

梯度线圈驱动器615用于响应控制器620发出的梯度脉冲控制信号或者匀场控制信号以为梯度线圈组件616提供合适的电流/功率。

梯度线圈组件616一方面在成像空间中形成变化的磁场以便为上述磁共振信号提供三维位置信息，另一方面用于产生B0场的补偿磁场以对B0场进行匀场。

梯度线圈组件616可以包括三个梯度线圈，三个梯度线圈用于分别产生倾斜到互相垂直的三个空间轴（例如X轴、Y轴和Z轴）中的磁场梯度。更具体地，梯度线圈组件616在切片选择方向（例如，Z向）上施加磁场梯度以便在成像体积中进行选层。本领域技术人员理解，该层是三维成像体积中沿着Z向分布的多个二维切片中任意一个，上述“Z向”通常是患者定位在床612上时，可以从头部延伸至脚部的方向。当对该成像进行扫描时，射频发射线圈614将射频激发脉冲发射至成像体积的该层并激发该层。梯度线圈组件616在相位编码方向（例如Y向）上施加磁场梯度，以便对被激发的层的磁共振信号进行相位编码。梯度线圈组件616在对象66的频率编码方向（例如X向）上施加梯度场，以便对被激发的层的磁共振信号进行频率编码。

数据采集单元617用于响应控制器620的数据采集控制信号以采集上述（例如由体线圈或者表面线圈接收的）磁共振信号，在一个实施例中，该数据采集单元617可以包括，例如射频前置放大器、相位检测器以及模拟/数字转化器，其中射频前置放大器用于对磁共振信号进行放大，相位检测器用于对放大后的磁共振信号进行相位检测，模拟/数字转换器用于将经相位检测的磁共振信号从模拟信号转换为数字信号。

该磁共振成像系统600包括图像重建单元630，其可以基于上述数字化的磁共振信号重建对象66的成像体积的一系列二维切片图像，即上述的图像序列。具体地，重建单元可以基于与控制器120进行通信以执行上述的图像重建。

该磁共振成像系统600包括处理单元640，其可以对上述图像序列中的任一图像进行任何需要的图像处理，例如图像校正、确定图像的显示参数等。上述的图像处理可以是对图像在对比度、均匀度、清晰度、亮度等任一方面做出的改进或适应性调整。具体地，处理单元640可以基于与控制器620进行通信以执行上述的图像处理。

在一种实施例中，控制器620、图像重建单元630、处理单元640可以分别或者共有地包括计算机和存储介质，在该存储介质上记录要由计算机执行的预定的控制程序、数据处理程序，例如该存储介质上可以存储用于实施成像扫描、图像重建、图像处理等的程序，例如，可以存储用于实施本发明实施例的图像显示方法的程序。上述存储介质可以包括例如ROM、软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、或非易失性存储卡。

磁共振成像系统600可以包括显示单元650，其可以用于显示操作界面以及数据处理过程中产生的各种数据或图像。

该磁共振成像系统600还包括控制台660，其可以包括用户输入设备，诸如键盘和鼠标等，控制器620可以响应用户基于操作控制台660或者设置在主磁体壳体上的操作面板/按键等产生的控制命令，来与扫描仪610、图像重建单元、处理单元640、显示单元650等进行通信。

在一些实施例中，前述实施例中的巴伦组件可安装于磁共振成像系统600的射频发射线圈614附近，例如，设置在射频发射线圈614和射频功率放大器619之间的传输线上。如图7所示，在一个实施例中，巴伦组件500是射频发射线圈614的重要组成部分，是射频发射线圈614与射频功率放大器619连接线上的重要射频部件，属于射频发射线圈614的子部件，其位置通常在磁体内，由于本发明实施例的巴伦组件具有可拆卸结构，使得便于在维护过程中对其进行拆卸和安装，为了进一步提升维护的便利性，该巴伦组件也可以设置在磁体外，例如设置在I路径和Q路径中位于磁体外的部分。其中，巴伦组件500可以是权利要求书所涵盖的任何一种巴伦组件。

提供以上具体的实施例的目的是为了使得对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面，但本实用新型并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应理解，还可以对本实用新型做各种修改、等同替换和变化等等，只要这些变换未违背本实用新型的精神，都应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种巴伦组件，其特征在于，其包括：

外导电管体，其围绕电缆线设置，所述外导电管体包括可拆卸地连接在一起的第一部分和第二部分；

导电连接件，其将所述外导电管体与所述电缆线的外部导体电连接；以及

绝缘材料，其设置于所述外导电管体与所述电缆线之间。

2.根据权利要求1所述的巴伦组件，其特征在于，所述外导电管体与所述电缆线同轴设置。

3.根据权利要求1所述的巴伦组件，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分通过紧固连接件连接在一起。

4.根据权利要求1所述的巴伦组件，其特征在于，所述导电连接件与所述外导电管体一体地形成。

5.根据权利要求4所述的巴伦组件，其特征在于，所述外导电管体包括轴向延伸部分和径向延伸部分，所述导电连接件包括一体地从所述轴向延伸部分的内壁延伸的多个接触件、或一体地从所述径向延伸部分的内壁延伸的多个接触件。

6.根据权利要求5所述的巴伦组件，其特征在于，所述接触件包括弹片结构，且所述多个接触件大致沿所述外导电管体的周向均匀分布并且沿所述电缆线的周向从多处接触所述电缆线的所述外部导体。

7.根据权利要求1所述的巴伦组件，其特征在于，所述绝缘材料形成大致适应所述电缆线的内壁，以支撑所述电缆线。

8.根据权利要求1所述的巴伦组件，其特征在于，所述巴伦组件还包括与所述外导电管体电连接的电容。

9.根据权利要求1所述的巴伦组件，其特征在于，其进一步包括与所述外导电管体相连的散热结构，所述散热结构包括与所述第一部分相连的第一散热片以及与所述第二部分相连的第二散热片。

10.一种磁共振成像系统，其特征在于，其包括根据权利要求1-9中任一项所述的巴伦组件。

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