用于磁共振斷層造影系統(tǒng)的發(fā)送單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于磁共振斷層造影系統(tǒng)的發(fā)送單元(1)，包括信號產(chǎn)生單元(2)、在信號產(chǎn)生單元(2)后面連接的放大器(6)、在放大器(6)后面連接的功率分配器(8)和在功率分配器(8)后面連接的多個電退耦的發(fā)送線圈(4)，在使用具有單個的放大器的多個局部線圈的情況下應(yīng)當(dāng)允許高的靈活性。在功率分配器(8)和至少一個發(fā)送線圈(4)之間布置有可接入的移相器(10)。
【專利說明】用于磁共振斷層造影系統(tǒng)的發(fā)送單元

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于磁共振斷層造影系統(tǒng)的發(fā)送單元，包括信號產(chǎn)生單元、在信號產(chǎn)生單元后面連接的放大器、在放大器后面連接的功率分配器和在功率分配器后面連接的多個電退耦的發(fā)送線圈。

【背景技術(shù)】
[0002]利用磁共振斷層造影(MRT)可以產(chǎn)生人(或動物)的身體的截面圖像，其允許估計器官和許多由疾病引起的器官變化。其基于(在磁共振斷層造影(MRT)系統(tǒng)中產(chǎn)生的)極其強的磁場以及在射頻范圍內(nèi)的交變磁場，利用其共振地激勵在身體內(nèi)的特定的原子核(大多氫核/質(zhì)子)，由此在接收器電路中感應(yīng)出電信號。
[0003]MRT系統(tǒng)通常具有發(fā)送單元，其為此規(guī)定，產(chǎn)生基本上均勻的高頻場以用于激勵核自旋。所屬的發(fā)送線圈在此通常被設(shè)計為“身體線圈”并且通常固定地安裝在磁體和梯度線圈中。為了位置分辨信號，在通過發(fā)送線圈發(fā)送的脈沖序列中映射頻率編碼和相位編碼。在相應(yīng)的在發(fā)送線圈前面連接的信號產(chǎn)生單元中因此設(shè)置用于產(chǎn)生頻率變化和相位變化的相應(yīng)模塊，其控制數(shù)字控制的振蕩器并且產(chǎn)生相應(yīng)的振蕩。產(chǎn)生的調(diào)制的信號被傳送到放大器(射頻功率放大器，RFPA)。RFPA放大信號并且向發(fā)送線圈輸出。
[0004]目前在臨床領(lǐng)域中通常使用1.5特斯拉或3特斯拉MRT系統(tǒng)。然而力求更高的磁場強度例如7特斯拉，因為接收的MRT信號明顯更大。在這樣的更高的場強(>3)的情況下替代身體線圈使用多個所謂的局部線圈來發(fā)送，以便產(chǎn)生盡可能均勻的激勵場。這些局部線圈是被安裝在緊靠身體的上面、下面或內(nèi)部的天線系統(tǒng)。與利用全身共振的激勵相比降低了由介電共振引起的干擾的非均勻性。
[0005]然而許多MRT系統(tǒng)僅具有單個的RFPA。為了能夠運行多通道局部線圈，在其后面連接功率分配器(Leistungsteiler),其將RFPA的功率分配給各個發(fā)送通道。但是這樣的系統(tǒng)相對不靈活，因為不能在各個發(fā)送通道進行發(fā)送信號的另外的設(shè)置或精細調(diào)節(jié)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于磁共振斷層造影系統(tǒng)的發(fā)送單元，其在使用具有單個的放大器的多個局部線圈的情況下允許高的靈活性。
[0007]按照本發(fā)明，通過在功率分配器和至少一個發(fā)送線圈之間布置有可接入的移相器，來解決上述技術(shù)問題。
[0008]本發(fā)明在此基于如下考慮，S卩，借助功率分配器連接的局部線圈的相對小的靈活性是由于在功率分配器中將固定的相位和通常相同的振幅與每個通道對應(yīng)而引起的?？梢岳镁哂杏糜诿總€單個通道的RFPA和信號產(chǎn)生單元的真正的多通道系統(tǒng)來實現(xiàn)補救。但這在硬件方面產(chǎn)生相對高的開銷。此外，不能夠改裝現(xiàn)存的單通道系統(tǒng)。盡管具有唯一一個RFPA但為了實現(xiàn)對從功率分配器引出的通道的單獨的調(diào)節(jié)，將移相器與通道對應(yīng)，理想地將移相器與除了一個之外的所有通道對應(yīng)。應(yīng)當(dāng)這樣構(gòu)造這些移相器，使得其可以單獨地接入。由此，實現(xiàn)了磁場的均勻性的優(yōu)化。
[0009]在優(yōu)選的實施中，各自的移相器被設(shè)計為離散的移相器，S卩，其用于將相位偏移事先規(guī)定的頻率值。這例如通過可接入的延遲線是可能的。也可以依次連接多個離散的移相器，以便實現(xiàn)多個不同的(離散的)值的相移。
[0010]在另外的優(yōu)選的實施中，各自的移相器被設(shè)計為變?nèi)荻O管。變?nèi)荻O管或壓控變?nèi)萜?也稱為Varaktor或Abstimmd1de)是電子半導(dǎo)體部件,其中通過改變施加的電壓能夠?qū)崿F(xiàn)電容的10:1的變化。由此提供了電可控的電容，其可以作為可連續(xù)變化的移相器使用。
[0011]此外優(yōu)選地，在功率分配器和至少一個發(fā)送線圈之間布置有可接入的衰減元件。由此除了相位的變化之外也能夠?qū)τ诟鱾€局部線圈改變信號的振幅。
[0012]在優(yōu)選的實施中，借助PIN 二極管可以接入各自的移相器和/或各自的衰減元件。PIN 二極管可以作為高頻開關(guān)使用并且能夠相對快速地接通出現(xiàn)的負(fù)載。這可以自動地或通過相應(yīng)手動的調(diào)整可能性在用戶界面中進行。
[0013]在另外的優(yōu)選的實施中，發(fā)送單元被設(shè)計為，根據(jù)分別連接的發(fā)送線圈的運行參數(shù)來控制各自的移相器和/或各自的衰減元件。用于線圈的發(fā)送和接收模式的該運行參數(shù)通常被存儲在線圈的所謂的線圈文檔(Coilfile)中，并且可以由MRT系統(tǒng)的中央控制單元讀出。依據(jù)該運行參數(shù)可以關(guān)于各自的局部線圈調(diào)節(jié)發(fā)送信號的相位和振幅，從而實現(xiàn)了磁場的均勻性的優(yōu)化。
[0014]在替換或附加的優(yōu)選的實施中，發(fā)送單元被設(shè)計為，根據(jù)磁共振斷層造影系統(tǒng)的磁場的測試測量控制各自的移相器和/或各自的衰減元件。在此在實際測量之前就將待檢查的身體置入MRT系統(tǒng)并且確定非均勻性?；谒_定的非均勻性，針對均勻化確定移相器和/或衰減元件的最優(yōu)的接入。
[0015]優(yōu)選地,發(fā)送單元還具有巴特勒矩陣(Butler-Matrix)。借助巴特勒矩陣可以激勵和接入附加的模式，以便實現(xiàn)磁場的均勻化。這樣的構(gòu)造也允許實施為以在設(shè)備和線圈之間的適配器形式的獨立的設(shè)備，用于將MRT系統(tǒng)擴展到例如八虛擬通道。PIN二極管可以通過設(shè)備的控制線來接通。
[0016]通過構(gòu)造如描述的那樣的發(fā)送單元，用于改裝磁共振斷層造影系統(tǒng)的方法優(yōu)選地加強了磁共振斷層造影系統(tǒng)，以用于應(yīng)用比現(xiàn)有放大器更多數(shù)量的電退耦的發(fā)送線圈。
[0017]磁共振斷層造影系統(tǒng)優(yōu)選地包括描述的發(fā)送單元。
[0018]通過本發(fā)明實現(xiàn)的優(yōu)點尤其在于，雖然在系統(tǒng)中僅存在比發(fā)送線圈更少的放大器，但是通過將可接入的移相器和/或衰減元件引入MRT系統(tǒng)中的功率分配器的輸出通道，能夠單獨地設(shè)置至各個發(fā)送線圈的通道的相位和振幅。由此實現(xiàn)了磁場的均勻性的優(yōu)化，其改善了測量結(jié)果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面對照附圖對本發(fā)明的實施例作進一步的說明。附圖中:
[0020]圖1示意性示出了具有功率分配器的磁共振斷層造影系統(tǒng)的發(fā)送單元，
[0021]圖2示意性示出了具有巴特勒矩陣的磁共振斷層造影系統(tǒng)的發(fā)送單元，和
[0022]圖3示意性示出了具有用于發(fā)送和接收的磁共振斷層造影系統(tǒng)。

【具體實施方式】
[0023]圖1示意性示出了在下面還在圖3中描述的磁共振斷層造影系統(tǒng)24中的發(fā)送單元I。示出了信號產(chǎn)生單元2以及四個作為局部線圈設(shè)計的電退耦的發(fā)送線圈4。
[0024]磁共振斷層造影系統(tǒng)24的另外的部件示意性地在圖3的截面中示出。在圓柱形隧道26中安置的患者28被強磁體30包圍，該強磁體產(chǎn)生例如7特斯拉的磁場。此外設(shè)置了梯度線圈32，其同樣在不同的軸向區(qū)域中包圍患者28并且可以疊加梯度場。梯度線圈32同樣由發(fā)送單元I控制，但這為清楚起見沒有圖示地示出。在患者處還布置四個發(fā)送線圈4。下面簡短解釋MRT測量的原理:
[0025]根據(jù)所謂的自旋回波序列的原理進行實際的測量?！靶蛄小?也稱為“脈沖序列”)在此是由借助發(fā)送線圈4發(fā)射的高頻脈沖和在梯度線圈32中產(chǎn)生的特定頻率或強度的磁梯度場的組合，其每秒按照預(yù)定的順序多次接通和斷開。在開始時形成合適的頻率(拉莫爾頻率)的高頻脈沖，其是所謂的90°激勵脈沖。通過該90°激勵脈沖使磁化垂直于外部磁場偏轉(zhuǎn)了 90°。其開始圍繞原始軸旋轉(zhuǎn)(進動)。
[0026]可以在身體之外測量在此形成的高頻信號。其指數(shù)減小，因為質(zhì)子自旋偏離“節(jié)拍(Takt) ”( “去相位”)并且逐漸破壞性地疊加。衰減到信號的63%的時間稱為馳豫時間(自旋-自旋弛豫)。該時間取決于氫的化學(xué)環(huán)境；其對于每個組織類型都不同。腫瘤組織例如大多具有比一般的肌肉組織更長的時間。因此加權(quán)的測量示出了腫瘤比其周圍環(huán)境更売。
[0027]為了能夠?qū)y量的信號與單個的體積元素(體素)對應(yīng)，通過線性地取決于位置的磁場(梯度場)產(chǎn)生位置編碼。在此利用了，對于特定的粒子，拉莫爾頻率取決于磁通密度(垂直于粒子角動量方向的場分量越強，則拉莫爾頻率越高):在激勵的情況下施加梯度并且保證了，僅身體的單個的層具有合適的拉莫爾頻率，即僅偏轉(zhuǎn)該層的自旋(層選擇梯度)。垂直于第一梯度的第二梯度在激勵之后被短時地接通并且這樣引起自旋的受控制的去相位，使得在每個圖像行中自旋的進動具有不同的相位(相位編碼梯度)。第三梯度在測量期間垂直兩個另外的梯度被接通；其確保了，每個圖像列的自旋具有不同的進動速度，也就是發(fā)送不同的拉莫爾頻率(讀出梯度、頻率編碼梯度)。也就是，所有三個梯度一起引起在三個空間平面上的信號的編碼。
[0028]信號的接收在圖3中的磁共振斷層造影系統(tǒng)24中同樣通過發(fā)送線圈4進行。為此設(shè)置(在圖1和圖2中未示出的)轉(zhuǎn)換器34，其將來自于發(fā)送線圈4的輸出信號在發(fā)送脈沖之間傳送到評估單元36，在那里解碼并且在顯示單元38上以圖像的形式顯示。評估單元36例如可以是個人計算機。
[0029]在圖3中的磁共振斷層造影系統(tǒng)24被設(shè)計為直至7特斯拉的高的場強，因此使用局部線圈，以便實現(xiàn)盡可能的均勻的場。然而，發(fā)送單元I僅具有唯一的作為RFPA設(shè)計的放大器6，信號產(chǎn)生單元2的信號被傳送到該放大器上。RFPA放大信號并且將其輸出到功率分配器8，該功率分配器的四個輸出通道向發(fā)送線圈4饋電。
[0030]為了能夠在此進一步優(yōu)化磁場的均勻性，在四個通道的三個中可接入地在功率分配器8和各個發(fā)送線圈4之間分別布置移相器10和衰減元件12。移相器10和衰減元件12可以利用PIN 二極管接入。移相器10被設(shè)計為離散的移相。在替換的實施方式中移相器10具有變?nèi)荻O管，利用其能夠連續(xù)地移相。
[0031]移相器10和衰減元件12的控制通過控制單元14進行。在此存在多個可能性。首先，移相器10和衰減元件12的設(shè)置可以根據(jù)發(fā)送線圈4的運行參數(shù)進行，其被存儲在發(fā)送線圈4的所謂的線圈文檔中并且由控制單元14讀取。替換地可以進行測試測量，其中確定磁場的均勻性的干擾并且這樣控制移相器10和衰減元件12，使得實現(xiàn)磁場的最大可能的均勻性。這可以自動地或手動地通過相應(yīng)的開關(guān)在用戶界面中實現(xiàn)。
[0032]替換地，在圖2示出的實施方式中也可以設(shè)置巴特勒矩陣16，利用其可以激勵另外的模式，其通過相應(yīng)的選擇同樣可以用于磁場的均勻化。相對于圖1的實施方式，在圖2中僅通過巴特勒矩陣16替代功率分配器8。
[0033]巴特勒矩陣16被設(shè)計為8X8矩陣并且由此具有八個輸入端18和八個輸出端20。唯一的輸入信號被饋入輸入端18中的一個。其余的輸入端18經(jīng)由50歐姆電阻22連接。在輸出端20處由此施加不同的模式，其通過相應(yīng)地選擇輸出端可以用于發(fā)送線圈4的接頭。
[0034]迄今為止被設(shè)計為用于控制單個的全身發(fā)送線圈的發(fā)送單元I可以通過利用功率分配器8、移相器10和衰減元件12的改裝來加強局部線圈的應(yīng)用。
[0035]附圖標(biāo)記列表
[0036]I發(fā)送單元
[0037]2信號產(chǎn)生單元
[0038]4發(fā)送線圈
[0039]6放大器
[0040]8功率分配器
[0041]10移相器
[0042]12衰減元件
[0043]14控制單元
[0044]16巴特勒矩陣
[0045]18輸入端
[0046]20輸出端
[0047]22 電阻
[0048]24磁共振斷層造影系統(tǒng)
[0049]26 隧道
[0050]28 患者
[0051]30 磁體
[0052]32梯度線圈
[0053]34轉(zhuǎn)換器
[0054]36評估單元
[0055]38顯示單元
【權(quán)利要求】
1.一種用于磁共振斷層造影系統(tǒng)(24)的發(fā)送單元(I)，包括信號產(chǎn)生單元(2)、在所述信號產(chǎn)生單元(2)后面連接的放大器￠)、在所述放大器(6)后面連接的功率分配器(8)和在所述功率分配器(8)后面連接的多個電退耦的發(fā)送線圈(4)，其中，在所述功率分配器(8)和至少一個發(fā)送線圈(4)之間布置有可接入的移相器(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)送單元(I)，其中，各自的移相器(10)被設(shè)計為離散的移相器(10)。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的發(fā)送單元(1)，其中，各自的移相器(10)被設(shè)計為變?nèi)荻O管。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的發(fā)送單元(I)，其中，在所述功率分配器(8)和至少一個發(fā)送線圈(4)之間布置有可接入的衰減元件(12)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的發(fā)送單元(I)，其中，借助PIN二極管能夠接入各自的移相器(10)和/或各自的衰減元件(12)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的發(fā)送單元(I)，其中，所述發(fā)送單元被設(shè)計為，根據(jù)分別連接的發(fā)送線圈(4)的運行參數(shù)來控制各自的移相器(10)和/或各自的衰減元件(12)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的發(fā)送單元(I)，其中，所述發(fā)送單元被設(shè)計為，根據(jù)磁共振斷層造影系統(tǒng)(24)的磁場的測試測量控制各自的移相器(10)和/或各自的衰減元件(12) ο
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的發(fā)送單元(I)，其中，所述發(fā)送單元具有巴特勒矩陣(16)。
9.一種用于改裝磁共振斷層造影系統(tǒng)(24)的方法，其中，通過構(gòu)造根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的發(fā)送單元(I)，加強了所述磁共振斷層造影系統(tǒng)(24)，以用于應(yīng)用比現(xiàn)有放大器(6)更多數(shù)量的電退耦的發(fā)送線圈(4)。
10.一種磁共振斷層造影系統(tǒng)(24)，具有根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的發(fā)送單元⑴。
【文檔編號】A61B5/055GK104224177SQ201410275620
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月21日
【發(fā)明者】V.馬特施爾 申請人:西門子公司