專利名稱：用于具有多個發(fā)送通道的mr設(shè)備的高頻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于MR設(shè)備的高頻系統(tǒng)，該MR設(shè)備帶有包括多個諧振器元件的高頻線圈配置，該線圈裝置被連接到發(fā)送單元，其中發(fā)送單元的各個發(fā)送通道被指配給各諧振器元件。
本發(fā)明還涉及具有這種高頻系統(tǒng)的MR設(shè)備。
在MR圖像生成方面，借助于時間上可變的、空間上非均勻的磁場(磁場梯度)在檢查體積內(nèi)進行核磁化的定位。為了生成圖像，MR信號在時域中被記錄為電壓，它在高頻脈沖和梯度脈沖的適當序列的影響下被感應(yīng)在包圍檢查體積的高頻線圈裝置中。然后通過時間信號的傅立葉變換，進行實際圖像重建。
通常的MR設(shè)備的高頻系統(tǒng)的一部分是發(fā)送和接收線圈，諸如對于體積圖像生成有用的集成式體線圈(body coil)。為了達到接收信號質(zhì)量的改進(改進的信號-噪聲比，更高的分辨率)，也可以使用分開的表面線圈或所謂的相控陣線圈。被使用于激勵和檢測MR信號的體線圈通常是所謂的鳥籠線圈。這些線圈包括圍繞檢查體積排列并且與主場方向平行地行進的多個導(dǎo)體桿，這些導(dǎo)體桿經(jīng)由線圈端面上的環(huán)形器導(dǎo)體被接合在一起。這種體線圈的諧振特性由通過其使導(dǎo)體元件連接到網(wǎng)絡(luò)的電容器元件確定。
用于接收來自檢查體積的MR信號的多個表面線圈的并行使用是從例如WO 99/27381獲知的。按照這個文件，具體地被安排在待檢查的病人的四肢區(qū)域中的多個表面線圈可以并行地工作，以便由此組合所檢測到的MR信號，形成整體圖像。這種安排的優(yōu)點在于，由于表面線圈的受限的空間敏感范圍，造成大的信號-噪聲比。用于圖像生成的表面線圈的組合也通過SYNERGY(協(xié)同作用)的名稱而為人所知。
最近，措施已轉(zhuǎn)向使用具有多個諧振器元件的高頻線圈裝置，這些諧振器元件被連接到也用于發(fā)送模式的MR設(shè)備的發(fā)送單元，其中發(fā)送單元的發(fā)送通道被指配給各個諧振器元件的每一個。
由于分開的發(fā)送通道被指配給這種MR設(shè)備中高頻線圈裝置的每個諧振器元件，在檢查體積中的場分布有利地是完全可控制的。由此有可能通過在單獨的發(fā)送通道上單獨地預(yù)選幅度和相位而在高頻線圈裝置中生成任何想得到的電流分布。HF饋送的時間特征也可以在每個發(fā)送通道上不同地逐一地被預(yù)選。由此存在例如在任何諧振模式下仿真?zhèn)鹘y(tǒng)的鳥籠線圈的場分布的機會。每個單獨發(fā)送通道的幅度和相位由此可以由MR設(shè)備的軟件控制，這使得對場分布的直接交互控制(RF墊補(shimming))成為可能。例如，也可以想像到把HF場均勻性的全自動環(huán)路控制合并到圖像生成序列，以便補償對于場分布的可變的影響，諸如來自待檢查的病人的不同電介質(zhì)特性的影響。
如果可得到，則再次被指配給分開的發(fā)送通道的表面線圈也可以是按照本發(fā)明的高頻系統(tǒng)的高頻線圈裝置的一部分，以使得表面線圈也可以在發(fā)送模式下被使用于可變地生成在檢查體積內(nèi)的高頻場。
由于這種高頻系統(tǒng)給出的按需要來預(yù)選檢查體積中高頻場的空間分布的機會，開辟了許多感興趣的應(yīng)用領(lǐng)域。所以，例如，在空間中的不同方向上在高頻場中可以生成梯度。由于空間上可變的和時間上可變的高頻場方向圖的預(yù)選的結(jié)果，可被使用于快速圖像生成的局部編碼被施加在由此被激勵的核磁化分布上(這被稱為發(fā)送-感知(SENSE)方法)。在檢查體積中的核磁化的空間選擇性預(yù)飽和也是可以想像到的。
問題在于，對于傳統(tǒng)的MR設(shè)備，上述類型的高頻系統(tǒng)的使用只在有很大的復(fù)雜性時才是可能的。在原理上，多個發(fā)送通道使得必須有相應(yīng)數(shù)目的高頻功率放大器。傳統(tǒng)MR設(shè)備的發(fā)送單元通常配備多級高頻功率放大器(發(fā)送放大器)，雖然它能夠使得可得到幾千瓦范圍內(nèi)的高頻輸出，但它只有一個信道。使用多個這種發(fā)送放大器以提供相應(yīng)數(shù)目的發(fā)送通道將不利地是極費成本的，因為在MR設(shè)備中使用的千瓦發(fā)送放大器是極其昂貴的部件。另一方面，也不適宜改而使用多個低功率發(fā)送放大器，因為，這樣做的結(jié)果將使由于高頻系統(tǒng)的多信道設(shè)計而得到的在檢查體積中生成高頻場的靈活性和易變性受到嚴重限制。確實，如上所述的可以由傳統(tǒng)MR發(fā)送放大器容易地提供的幾千瓦的功率也完全適合于具有多個發(fā)送通道的高頻系統(tǒng)。然而，問題在于必須有可能取決于應(yīng)用，而或者把全部功率均勻地分發(fā)到高頻線圈裝置的所有諧振器元件，或者把全部功率經(jīng)由單個發(fā)送通道只提供給一個諧振器元件。
在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明的目的是提供費效合理的用于MR設(shè)備的高頻系統(tǒng)，它的發(fā)送單元能夠以可能的最靈活的和易變的方式給多個發(fā)送通道提供高頻發(fā)送信號。
從以上說明的那種類型的高頻系統(tǒng)出發(fā)，通過以下措施達到這個目的為發(fā)送單元配備多個高頻放大器，放大器的輸入端可以經(jīng)由第一可控復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)接收低功率發(fā)送信號，其中高頻放大器的輸出信號可以經(jīng)由第二可控復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)通過發(fā)送通道被分發(fā)。
在按照本發(fā)明的高頻系統(tǒng)中，單獨的高頻放大器經(jīng)由兩個復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)被并聯(lián)地連接。發(fā)送單元的輸入信號可以借助于第一復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)通過高頻放大器按需要被分發(fā)。然后有可能例如只把輸入信號之一同時提供給所有的并聯(lián)的高頻放大器、或至少幾個并聯(lián)的高頻放大器。按照本發(fā)明，高頻放大器的輸出信號可以經(jīng)由第二復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)通過發(fā)送通道被分發(fā)。因此，有可能把高頻放大器的所有的輸出信號相加在一起，以便由此只供應(yīng)給幾個發(fā)送通道或甚至只供應(yīng)給一個具有增強的或最大的發(fā)送功率的單個發(fā)送通道。同樣地，有可能通過所有的發(fā)送通道均勻地分發(fā)每個單獨的高頻放大器的輸出信號。按照本發(fā)明的高頻系統(tǒng)由此保證在檢查體積中生成高頻場時的最大的靈活性和易變性。
與傳統(tǒng)的MR發(fā)送放大器相類似地，按照本發(fā)明的高頻系統(tǒng)的發(fā)送單元，正如提到的，配備有多個并聯(lián)的高頻放大器。高頻放大器的各個輸出的總和由此相應(yīng)于發(fā)送單元的總發(fā)送功率。按照本發(fā)明的高頻系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)雜性由此與傳統(tǒng)的MR設(shè)備幾乎沒有不同。所以，本發(fā)明使得具有多個發(fā)送通道的MR設(shè)備的運行成為可能的，而與傳統(tǒng)的MR設(shè)備相比較，對于發(fā)送單元并不牽涉到明顯更高的成本。
特別地，同樣有利的事實是，只具有一個發(fā)送通道的MR設(shè)備也可以與按照本發(fā)明的高頻系統(tǒng)的發(fā)送單元一起工作。為此，發(fā)送單元的一個單個信號可以借助于第一復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)通過所有的高頻放大器的輸入端被均勻地分發(fā)。高頻放大器的輸出信號然后借助于第二復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)被相加在一起，產(chǎn)生具有最大功率的一個單個輸出信號。按照本發(fā)明的高頻系統(tǒng)的發(fā)送單元因此可以以與傳統(tǒng)MR發(fā)送放大器完全相同的方式運行。然而，為了提供多個發(fā)送通道，相應(yīng)于發(fā)送通道的數(shù)目的多個輸入信號也可以通過使用同一個發(fā)送單元來單獨地和互相無關(guān)地被放大。
按照本發(fā)明的高頻系統(tǒng)的發(fā)送單元方便地配備有用于啟動復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)的控制單元。借助于被指配給發(fā)送單元的這個控制單元，由MR設(shè)備的中央控制單元預(yù)選的控制信號可被變換來啟動復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)。在原理上，被指配給發(fā)送單元的控制單元處理兩個分開的分布矩陣，借助于這些矩陣，一方面，預(yù)選在高頻放大器輸入端上的輸入信號的分發(fā)，以及另一方面，預(yù)選在發(fā)送通道上的高頻放大器輸出信號的分發(fā)。
如果發(fā)送單元的各個高頻放大器的增益系數(shù)可以經(jīng)由控制單元被控制，則這是特別適當?shù)?。為此，例如有可能各個高頻放大器的切換部件被直接連接到用于控制增益系數(shù)的控制單元。替換地，增益系數(shù)也可以由控制單元借助于復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)來進行控制，為此，例如，它可以配備有適當?shù)?、可電子控制的衰減器元件。
為了能夠借助于按照本發(fā)明的高頻系統(tǒng)來精確地規(guī)定在檢查體積中的高頻場分布，如果控制單元被連接到用來確定借助于各個諧振器元件生成的高頻場強的測量傳感器，則將是方便的。借助于被指配給發(fā)送單元的控制單元，由此實現(xiàn)多個并行的控制環(huán)，其中控制變量是借助于諧振器元件生成的高頻場強。測量傳感器提供實際的數(shù)值，其中取決于應(yīng)用，由MR設(shè)備的中央控制單元預(yù)選對于高頻場強的想要的數(shù)值。發(fā)送單元的高頻放大器的增益系數(shù)然后作為被操控的變量由控制單元按照由測量傳感器采集的信號進行改變。
按照本發(fā)明的高頻系統(tǒng)方便地配備有用于生成低功率發(fā)送信號的多個可控高頻信號發(fā)生器。由于有多個可控高頻信號發(fā)生器，所以可以為發(fā)送單元生成獨立的輸入信號。為了全面控制MR設(shè)備的檢查體積中的高頻場分布，經(jīng)由發(fā)送通道被提供給諧振器元件的高頻信號的幅度和相位以及發(fā)送波形，應(yīng)當是可借助于可控高頻信號發(fā)生器而單獨地預(yù)選的。
按照本發(fā)明的高頻系統(tǒng)的有利的進展包括具有被指配給諧振器元件的多個接收通道的接收單元。由此，一方面，有機會通過組合由各個諧振器元件檢測到的MR信號而利用空間均勻的敏感性分布圖來進行體積圖像生成。替換地，部分圖像可以由分開檢測到的MR信號生成，該部分圖像隨后被組合以形成完整的圖像。另一方面，這對于改進信號-噪聲比可以是有利的，其中各個諧振器元件被用作為SYNERGY線圈。也有機會基于被指配給各個諧振器元件的空間敏感性分布圖，把各個圖像互相組合在一起，以便在圖像生成期間節(jié)省測量時間(所謂的感知(SENSE)方法)。
為了保護高頻放大器和復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)(如果可適用的話)，在按照本發(fā)明的高頻系統(tǒng)中應(yīng)當提供隔離器，這些隔離器被連接在高頻放大器的輸出端與第二可控復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)的相應(yīng)的輸入端之間、和/或在第二可控復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)的輸出端與高頻線圈裝置的相應(yīng)的諧振器元件之間。被認為適合于這種用途的非互易部件的例子是市面上可買到的環(huán)行器。
按照本發(fā)明的高頻系統(tǒng)適合于在MR設(shè)備配備有以下項的情形下，在檢查體積中生成高頻場以及從檢查體積中獲得MR信號用于在檢查體積中生成均勻的靜磁場的主磁場線圈、用于在檢查體積中生成磁場梯度的多個梯度線圈、用于啟動梯度線圈和高頻系統(tǒng)的中央控制單元、和用于處理并顯示MR信號的重建及顯像單元。
下面將參照附圖
所示實施例的例子進一步描述本發(fā)明，然而，本發(fā)明并不受限于實施例。
在附圖所顯示的MR設(shè)備的中心處是檢查體積100，病人102位于其中的病人臺101上。在檢查體積100的區(qū)域中，借助于主場磁鐵(未示出)生成具有例如1.5特斯拉強度的、基本上均勻的靜磁場。如上所述，為了生成MR圖像，在檢查體積100中也必須生成時間上可變的磁場梯度。被容納在包圍檢查體積100的梯度管103中的多個梯度線圈被使用于這種用途。所顯示的梯度管103具有非對稱截面，這對于例如得到最大可能的梯度場強是有益的。對于生成MR圖像也必需的高頻場是借助于諧振器元件104生成的，這些諧振器元件被安排在梯度管103之內(nèi)圍繞檢查體積100，以及諧振器元件包括與主場磁鐵的縱軸平行地行進的導(dǎo)體元件。導(dǎo)體元件互相鏈接，以及如果適用的話，也相對于地經(jīng)由電容器被互連，由此確定該裝置的諧振特性。諧振器元件104形成如附圖所示的MR設(shè)備的高頻線圈裝置，高頻線圈裝置除了在檢查體積100中激勵MR信號以外，還被使用于檢測MR信號。HF屏105位于梯度管103與線圈裝置的諧振器單元104之間，該HF屏包圍整個檢查體積100。借助于HF屏，干擾信號被拒之于MR設(shè)備的環(huán)境以外，且另外，進入環(huán)境的高頻發(fā)射被抑制。附圖所示的8個諧振器元件104的每一個都被連接到轉(zhuǎn)換開關(guān)S，借助于該開關(guān)，取決于工作模式，有關(guān)的諧振器元件104被連接到兩個可能的端子之一。打算用于發(fā)送模式的端子被表示為數(shù)字1到8，以及用于接收模式的那些端子用小寫字母a到h表示。被提供以相應(yīng)數(shù)字的發(fā)送單元106的輸出被指配給端子1到8。發(fā)送單元106的一個發(fā)送通道被指配給每個諧振器元件104。發(fā)送單元106配備有多個高頻放大器107，它們的輸入端經(jīng)由第一可控復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)108接收低功率發(fā)送信號。高頻放大器107的輸出信號經(jīng)由第二可控復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)109通過發(fā)送通道1到8被分發(fā)。為了啟動復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)108和109，發(fā)送單元106配備有控制單元110。高頻放大器107的增益系數(shù)可借助于控制單元110被單獨控制。為了保護被包含在發(fā)送單元106中的部件，在第二復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)109的上游和下游處提供了多個隔離器(環(huán)行器)124。拾取線圈111被安排在檢查體積100中作為測量傳感器，它的測量信號112被供應(yīng)給控制單元110，以便使得可以在檢查體積100中精確地調(diào)整高頻場分布。為了生成用于發(fā)送單元106的高頻輸入信號，提供了多個可控高頻信號發(fā)生器113，借助于該發(fā)生器，經(jīng)由發(fā)送單元106的發(fā)送通道1到8供應(yīng)給諧振器元件104的高頻信號的幅度和相位可被單獨地預(yù)選。經(jīng)由數(shù)字數(shù)據(jù)總線115被連接到高頻信號發(fā)生器113的控制單元114用來啟動高頻信號發(fā)生器113。借助于高頻信號發(fā)生器113生成的低功率發(fā)送信號的波形、頻率、幅度和相位通過控制單元114進行預(yù)選。此外，要被供應(yīng)給高頻線圈裝置的各個諧振器元件104的信號的時間序列由控制單元114控制。接收單元116的接收通道a到h被指配給由相應(yīng)的字母表示的、打算用于接收模式的端子。a到h的每個接收通道配備有敏感的前置放大器/解調(diào)器模塊117。由接收單元116登記的MR信號經(jīng)由數(shù)字數(shù)據(jù)總線118首先被發(fā)送到接收單元116的控制單元119，再從這里發(fā)送到重建單元120，在其中數(shù)字信號被互相組合以及進行付立葉分析。借助于重建單元120生成的圖像然后在微型計算機121的監(jiān)視器上輸出。微型計算機121同時被使用于由用戶控制MR設(shè)備，為此計算機121也被連接到中央控制單元122。由中央控制單元122啟動梯度線圈、發(fā)送單元106、以及經(jīng)由控制單元114啟動高頻信號發(fā)生器113。被直接放置在病人102的身體上的表面線圈123經(jīng)由端子i和j被連接到接收單元116的相應(yīng)的輸入端，它也可以被使用于圖像生成。表面線圈123例如可被使用于局部心臟圖像生成，其中在用于數(shù)據(jù)記錄的協(xié)同操作中被安排在病人102背部區(qū)域(端子g和h)的線圈裝置的導(dǎo)體元件104與表面線圈123一起被使用。
權(quán)利要求
1.一種用于MR設(shè)備的高頻系統(tǒng)，該MR設(shè)備具有包括多個諧振器元件(104)的高頻線圈裝置，該線圈裝置被耦合到發(fā)送單元(106)，其中發(fā)送單元(106)的各個發(fā)送通道(1-8)被指配給諧振器元件(104)，其特征在于，發(fā)送單元(106)包括多個高頻放大器(107)，該高頻放大器的輸入端能經(jīng)由第一可控復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)(108)接收低功率發(fā)送信號，其中高頻放大器(107)的輸出信號能經(jīng)由第二可控復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)(109)通過發(fā)送通道(1-8)被分發(fā)。
2.如權(quán)利要求1中所述的高頻系統(tǒng)，其特征在于，被指配給發(fā)送單元(106)的控制單元(110)用于啟動復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)(108，109)。
3.如權(quán)利要求2中所述的高頻系統(tǒng)，其特征在于，發(fā)送單元(106)的每個高頻放大器(107)的增益系數(shù)能經(jīng)由控制單元(110)被控制。
4.如權(quán)利要求3中所述的高頻系統(tǒng)，其特征在于，被耦合到控制單元(110)的測量傳感器(111)用來確定借助于各個諧振器元件(104)所生成的高頻場強。
5.如權(quán)利要求1到4的任一項中所述的高頻系統(tǒng)，其特征在于，多個可控高頻信號發(fā)生器(113)用于生成低功率發(fā)送信號。
6.如權(quán)利要求1到5的任一項中所述的高頻系統(tǒng)，其特征在于，經(jīng)由發(fā)送通道(1-8)供應(yīng)給諧振器元件(104)的高頻信號的幅度和相位是可逐一地預(yù)選的。
7.如權(quán)利要求1到6的任一項中所述的高頻系統(tǒng)，其特征在于，一個接收單元(116)具有被指配給各個諧振器元件(104)的多個接收通道(a-j)。
8.如權(quán)利要求1到7的任一項中所述的高頻系統(tǒng)，其特征在于隔離器(124)，這些隔離器被連接在高頻放大器(107)的輸出端與第二可控復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)(109)的相應(yīng)的輸入端之間、和/或在第二可控復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)(109)的輸出端與高頻線圈裝置的相應(yīng)的諧振器元件(104)之間。
9.一種MR設(shè)備，具有用于在檢查體積(100)中生成均勻的靜磁場的主磁場線圈、用于在檢查體積(100)中生成磁場梯度的多個梯度線圈(103)、用于在檢查體積(100)中生成高頻場并從檢查體積(100)中獲得MR信號的高頻系統(tǒng)，以及具有用于啟動梯度線圈(103)和高頻系統(tǒng)的中央控制單元(122)、和用于處理并顯示MR信號的重建及顯示單元(120，121)，其特征在于，該高頻系統(tǒng)的設(shè)計是如權(quán)利要求1到8的任一項中所要求的。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于具有包括多個諧振器元件(104)的高頻線圈裝置的MR設(shè)備的高頻系統(tǒng)，該線圈裝置被連接到發(fā)送單元(106)，其中發(fā)送單元(106)的各個發(fā)送通道(1－8)被指配給諧振器元件(104)。為了以低的成本提供這種高頻系統(tǒng)，借助于該高頻系統(tǒng)可以在檢查體積(100)中生成高頻場，使場分布能被靈活地和可變地預(yù)選，本發(fā)明提出為發(fā)送單元(106)配備多個高頻放大器(107)，高頻放大器的輸入端可以經(jīng)由第一可控復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)(108)接收低功率發(fā)送信號，其中高頻放大器(107)的輸出信號可以經(jīng)由第二可控復(fù)用器/分配器網(wǎng)絡(luò)(109)通過發(fā)送通道(1－8)被分發(fā)。此外，本發(fā)明涉及具有這種高頻系統(tǒng)的MR設(shè)備。
文檔編號G01R33/3415GK1735814SQ200380108391
公開日2006年2月15日 申請日期2003年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月7日
發(fā)明者I·格雷斯林, C·G·羅伊斯勒 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司