專利名稱：用于操作多通道發(fā)送/接收天線設(shè)備的方法和電路裝置的制作方法
用于操作多通道發(fā)送/接收天線設(shè)備的 方法和電路裝置本發(fā)明涉及用于操作尤其是使用于磁共振成像(MRI)系統(tǒng)中的、多通 道發(fā)送/接收天線設(shè)備或裝置的方法和電路裝置。EP 1 314 995公開了包括多個(gè)RF線圈和/或線圈段的RF天線裝置。被提供來(lái)獨(dú)立地調(diào)節(jié)待發(fā)送的脈沖的振幅和/或相位和/或形狀。而且，多 個(gè)接收單元中的每個(gè)接收單元被分配給各自的RF線圈或線圈段，以便單 獨(dú)地被激活或去活。在這樣的天線裝置的線圈/線圈段之間的去耦合是藉 助于被連接在線圈/線圈段之間的電容和/或電感元件進(jìn)行調(diào)節(jié)的，以便校 正或調(diào)諧電介質(zhì)諧振效果和/或得到所生成的場(chǎng)強(qiáng)的期望圖案并控制它的 均勻性。支撐本發(fā)明的總的目的是提供一種方法和電路裝置，藉助于它，這樣 的多通道發(fā)送/接收天線設(shè)備或裝置，特別是在大量天線單元，如線圈和/ 或線圈段(線圈單元或部件)的情形下，可以以更有效的方式運(yùn)行。而且，應(yīng)提供一種方法和電路裝置，藉助于它，可以有效地利用或改 進(jìn)這樣的多通道發(fā)送/接收天線設(shè)備的新的任選項(xiàng)和可能性，類似比如RF 調(diào)整(shimming)、發(fā)送靈敏度編碼(Transmi tSENSE ) 、 RF編碼、在自 旋回波測(cè)量之前的S或Z矩陣的確定、校準(zhǔn)、SAR (特定吸收率)減小等 等。而且，應(yīng)提供一種方法和電路裝置，藉助于它，可以以簡(jiǎn)單和快速的 方式進(jìn)行多通道發(fā)送/接收天線設(shè)備的校準(zhǔn)/重新校準(zhǔn)。而且，應(yīng)提供一種方法和電路裝置，藉助于它，可以在發(fā)送和接收模 式下確定和監(jiān)視場(chǎng)的分布。最后，應(yīng)提供一種方法和電路裝置，其以這樣一種方式來(lái)操作MR系 統(tǒng)的多通道發(fā)送/接收天線設(shè)備，即特別是當(dāng)同時(shí)激活或去活天線設(shè)備 的不同發(fā)送和/或接收通道時(shí)，有效地保護(hù)系統(tǒng)部件和/或病人免受太高的 電場(chǎng)強(qiáng)度。這個(gè)目的是通過(guò)按照權(quán)利要求1的方法和按照權(quán)利要求3的電路裝置 解決的。
這個(gè)解決方案的優(yōu)點(diǎn)在于天線設(shè)備的每個(gè)通道的發(fā)送和/或接收信 號(hào)可以獨(dú)立和同時(shí)地以相對(duì)較簡(jiǎn)單的方式被控制或評(píng)估，特別是對(duì)于它的 振幅和/或相位和/或頻率和/或波形而言。而且，可以精確地和本地地監(jiān)一見(jiàn)斷路電平(trip level )?？梢詫?shí)現(xiàn) 在不同的多通道單元的同時(shí)發(fā)送和接收期間對(duì)于系統(tǒng)部件的新的保護(hù)機(jī) 制。這個(gè)解決方案的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于以下事實(shí).'它可以有效地應(yīng)用于采用 如TransmitSENSE或RF調(diào)整等已知方法的磁共振成像系統(tǒng)，例如用于避 免在檢查對(duì)象中的電介質(zhì)諧振(和從而非均勻的RF激勵(lì)場(chǎng))，這在其他 情況下可由于高的或非常高的RF場(chǎng)強(qiáng)而會(huì)發(fā)生。從屬權(quán)利要求分別公開了按照權(quán)利要求1的方法和按照權(quán)利要求3的 電路裝置的有利實(shí)施例。從參照附圖做出的本發(fā)明的示例性和優(yōu)選的實(shí)施例的以下說(shuō)明將明 白本發(fā)明的另外的細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)點(diǎn)，在圖上

圖1是按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電路裝置的示意性框圖；以及 圖2是按照?qǐng)D1的電路裝置中一個(gè)部件的更詳細(xì)的示意性框圖。在引入作為本公開內(nèi)容一部分的、以上提到的EP 1 314 "5中示例 地公開了可以由按照本發(fā)明的方法和電路裝置操作的幾個(gè)多通道發(fā)送/接 收天線設(shè)備或裝置。這樣的天線設(shè)備尤其是RF線圈裝置，包括具有不同尺寸和/或不同位 置的多個(gè)RF線圈和/或線圈段(或單元或部件)，它們每個(gè)被連接到按照本 發(fā)明的電路裝置的發(fā)送/接收單元或通道上。圖1顯示用于操作多通道發(fā)送/接收天線設(shè)備的電路裝置的優(yōu)選實(shí)施 例的示意性框圖，其中電路裝置是磁共振成像(MRI )系統(tǒng)的一部分，尤 其是相關(guān)的多通道數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的一部分。電路裝置被示例地提供用于操 作發(fā)送/接收天線設(shè)備，其包括n個(gè)線圏(或線圏段)TxRxl， ...TxRxn,用于 生成Bi場(chǎng)和從要檢查的對(duì)象中接收松弛(relaxation)信號(hào)。而且，提供了 m個(gè)拾取線圈PU1, ...PUm (其中優(yōu)選地m=n),用以發(fā) 送和接收規(guī)定的RF信號(hào)，例如用于校準(zhǔn)、監(jiān)視和/或控制目的。替換地，可以使用第一數(shù)目的、用于發(fā)送規(guī)定的RF信號(hào)的調(diào)諧線圈
和第二數(shù)目的、用于接收規(guī)定的RF信號(hào)的拾取線圏，其中第一和第二數(shù) 目?jī)?yōu)選地是相等的(例如，m)。電路裝置的基本部件優(yōu)選地以一個(gè)或多個(gè)附加(add-on)電路板的形 式在頻譜儀1中被實(shí)施。這些部件是中央控制或處理單元10、波形控制單 元ll、 n個(gè)發(fā)送通道121， ...12n、 n個(gè)接收通道131， ... 13n、調(diào)諧線圈單元 14和拾取線圈檢測(cè)單元15，它們都經(jīng)由控制狀態(tài)總線C/S互相連接。而 且，接收通道131, ...， 13n和中央控制或處理單元10經(jīng)由數(shù)據(jù)總線D互相 連接。電路裝置還包括多通道RF放大器2(或n個(gè)單一通道RF放大器)；n個(gè) 第一收發(fā)開關(guān)31， ...3n,每個(gè)通過(guò)它們的輸入/輸出端連接到天線設(shè)備的一 個(gè)線圈或線圈段TxRxl,…TxRxn;和m個(gè)第二收發(fā)開關(guān)41， ...4m,每個(gè)通 過(guò)它們的輸入/輸出端被連接到一個(gè)拾取線圈PU1， ...PUm。在使用用于發(fā)送RF信號(hào)的調(diào)諧線圈和用于接收RF信號(hào)的拾取線圈的 情形下，第二收發(fā)開關(guān)41, ...4m可以省略。中央控制或處理單元10與用于控制RF放大器2的、RF放大器的控制 輸入相連接。而且，中央控制或處理單元10與收發(fā)開關(guān)31， ...3n; 41， ...4m 的控制輸入相連接，用于獨(dú)立地在發(fā)送和接收模式之間切換這些開關(guān)。中央控制或處理單元IO被提供用于控制n個(gè)發(fā)送通道121, ...12n,以 獨(dú)立地調(diào)節(jié)所生成的RF信號(hào)的相位和/或振幅和/或頻率；用于控制n個(gè) 接收通道131，...13n;和用于控制調(diào)諧線圈單元14和拾取線圈檢測(cè)單元 15。波形控制單元ll被提供來(lái)依賴于從中央控制或處理單元IO接收的有 關(guān)的控制信號(hào)，而優(yōu)選地獨(dú)立調(diào)節(jié)由發(fā)送通道121， ...12n生成的RF信號(hào) 的波形或脈沖形狀。發(fā)送通道121， ...12n的輸出與(多通道)RF放大器2的輸入相連接。 RF放大器2的輸出與第一收發(fā)開關(guān)31， ...3n的輸入相連接，這些收發(fā)開關(guān) 被提供來(lái)當(dāng)被中央控制或處理單元10切換到發(fā)送模式時(shí)，把放大的發(fā)送 RF信號(hào)提供到天線設(shè)備的每一個(gè)線圈或線圈段。由線圈或線圈段接收的信號(hào)(通常是松弛信號(hào))在由中央控制或處理 單元10把笫一收發(fā)開關(guān)31, ...3n切換到接收模式后，經(jīng)由第一收發(fā)開關(guān) 路由到接收通道131, ...13n的每一個(gè)，以便數(shù)字化和進(jìn)一步處理。第一和第二收發(fā)開關(guān)31, ...3n; 41， ...4m的發(fā)送/接收模式可以由中央
控制或處理單元IO獨(dú)立地控制，這樣，例如某些線圈/線圏段和/或拾取/調(diào)諧線圏發(fā)送RF信號(hào)，而其它線圈/線圈段或拾取線圈接收RF信號(hào)。每 個(gè)第一收發(fā)開關(guān)31， ...3n必須能夠路由具有幾千瓦的峰值功率的RF信 號(hào)，以便激勵(lì)核自旋。然而，這個(gè)功率遠(yuǎn)小于在通常的傳統(tǒng)單通道系統(tǒng)中 的功率。調(diào)諧線圈單元14包括m個(gè)輸出，它們?cè)诎l(fā)送模式經(jīng)由第二收發(fā)開關(guān) 41， ...4m被連接到每一個(gè)拾取線圈，用于發(fā)送規(guī)定的RF信號(hào)。由這些拾取 線圈接收的RF信號(hào)在接收模式經(jīng)由收發(fā)開關(guān)41， ...4m被路由到拾取線圈 檢測(cè)單元15的每一個(gè)輸入，以便處理。如果將調(diào)諧線圈用于發(fā)送、而將拾取線圈用于接收，則第二收發(fā)開關(guān) 41， ...4m可以省略，且調(diào)諧線圈與調(diào)諧線圈單元14相連接，而拾取線圈與 拾取線圈檢測(cè)單元15相連接。拾取線圈檢測(cè)單元15更詳細(xì)地顯示于圖2。它包括一個(gè)拾取線圈控制 器150，該拾取線圈控制器150由中央控制或處理單元10經(jīng)由控制狀態(tài)總 線C / S控制，以控制由拾取線圈接收的信號(hào)的處理。對(duì)于這樣的處理，按照第一替換例，拾—取線圈^r測(cè)單元15對(duì)于每個(gè) 拾取線圈還包括 一個(gè)包含寬帶對(duì)數(shù)放大器的RF到DC變換器151，和一 個(gè)斷路電平比較器152， 二者都由拾取線圏控制器150控制。而且，提供了貯存裝置153，用于由頻譜儀1或拾取線圈控制器150 設(shè)置的DC電壓形式的預(yù)置最大斷路電平。斷路電平可以優(yōu)選地對(duì)于每個(gè) 拾取線圈而獨(dú)立地且用不同數(shù)值來(lái)預(yù)置在每個(gè)斷路電平貯存裝置153中。按照第一替換例，接收的RF信號(hào)藉助于RF到DC變換器151被變換 成DC信號(hào)。DC信號(hào)然后被路由到相關(guān)的斷路電平比較器152,它把DC電 壓與以DC電壓形式存儲(chǔ)在貯存裝置153中的預(yù)置最大斷路電平相比較。 如果例如從所有RF拾取線圈信號(hào)得出的任何DC電壓超過(guò)預(yù)置的最大斷路 電平，則可以通過(guò)阻斷RF放大器2來(lái)禁止RF信號(hào)的進(jìn)一步發(fā)送，以避免 損壞系統(tǒng)部件。代替在模擬域處理接收的RF信號(hào)，替換地，可以在數(shù)字域?qū)嵭刑幚?(第二替換例)。在這種情形下，對(duì)于每個(gè)拾取線圈提供一個(gè)模擬到數(shù)字 變換器154，它由拾取線圏控制器150控制且把DC信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)， 在斷路電平比較器152中把該數(shù)字信號(hào)與如上所述的預(yù)置斷路電平進(jìn)行比較。 按照第三替換例，可以使用模擬到數(shù)字變換器155連同解調(diào)器，以替 代RF到DC變換器151，以便藉助于所謂的直接變換原理把接收的RF信號(hào) 變換成數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)又每個(gè)都再次纟皮饋送到斷路電平比較器152， 以便把它與如上所述的預(yù)置斷路電平進(jìn)行比較。要選擇的替換例取決于某些邊界條件以及可得到的芯片價(jià)格。通過(guò)這個(gè)電路裝置，可以有利地進(jìn)行多種用于操作多通道發(fā)送接收天 線設(shè)備或裝置的方法。這些方法具體地是藉助于天線的線圈/線圈段中的 至少一個(gè)來(lái)發(fā)送RF信號(hào)和藉助于這些線圈/線圈段的相同或其它線圈/線 圈段和/或藉助于拾取線圈的至少 一個(gè)來(lái)接收RF信號(hào)。另 一個(gè)替換例例如 是藉助于調(diào)諧線圈(或者如果不使用調(diào)諧線圈的話，則使用拾取線圈)中 的至少一個(gè)發(fā)送低功率的RF信號(hào)和藉助于天線的線圈/線圈段中的至少一 個(gè)和/或藉助于拾取線圈中的至少一個(gè)接收RF信號(hào)。這特別是由于以下事實(shí)，即電路裝置允許藉助于RF天線裝置的可 自由選擇的線圈和/或線圈段來(lái)個(gè)別控制每個(gè)RF發(fā)送和接收信號(hào)，包括同時(shí)發(fā)送和^M欠。相應(yīng)地，可以在每個(gè)線圈和/或線圈段處進(jìn)行RF場(chǎng)的個(gè)別的本地測(cè) 量，以用于各種功能，例如用于校準(zhǔn)目的。S矩陣?yán)缈梢酝ㄟ^(guò)由天線裝 置的各個(gè)線圈或線圈段發(fā)送RF信號(hào)以及通過(guò)另外的非發(fā)送線圈或線圈段 接收RF信號(hào)來(lái)確定。而且，可以由專用拾取線圈(或調(diào)諧線圈和拾取線圏對(duì))進(jìn)行多通道 單元(特別是天線裝置的線圈和/或線圈段)的個(gè)別測(cè)量。這樣的個(gè)別測(cè) 量可特別地被提供用于斷路電平的精確的本地和個(gè)別的監(jiān)視，該斷路電平 可為每個(gè)拾取線圈獨(dú)立地預(yù)置。這例如在使用對(duì)稱的RF發(fā)送接收線圈時(shí) 可以是有利的，然而，其中即使對(duì)于相同的B,場(chǎng)，也不是所有的拾取線圈 都具有完全相同的接收信號(hào)的數(shù)值。特別地，用于估計(jì)在發(fā)送和接收模式 下空間B,場(chǎng)分布的電流振幅可以由拾取線圈(或調(diào)諧線圈與拾取線圈對(duì)) 確定。由此，藉助于天線裝置的不同RF線圈或線圈段，可以實(shí)現(xiàn)用于保護(hù) 其它MRI系統(tǒng)部件免受由RF場(chǎng)(Bi場(chǎng))造成的可能損壞和/或用于特別是 在同時(shí)RF發(fā)送(和同時(shí)接收)期間檢查對(duì)象的SAR減小的新方法。如果 例如任何測(cè)量的本地?cái)嗦冯娖匠^(guò)相關(guān)的預(yù)定義斷路電平，則系統(tǒng)的RF 放大器2可被阻斷(blank)。
這在不是所有通道在發(fā)送或接收模式下被使用時(shí)，是特別重要的，因 為在這種情形下，必須特別小心不破壞接收路徑上的任何電子部件。通過(guò) 把個(gè)別的本地拾取線圈(或調(diào)諧線圈和拾取線圈)分配給每個(gè)線圈或線圏 段(或每個(gè)多通道單元)，任何接收路徑都可以個(gè)別地被保護(hù)。這個(gè)模式例如還可被使用來(lái)確定S或Z矩陣，或用于其它校準(zhǔn)目的， 其中所使用的發(fā)送信號(hào)需要是非常低的。在這種情形下，斷路電平將被設(shè)而且，可以確定個(gè)別線圈和/或線圈段(或多通道單元)的阻抗。優(yōu) 選地，用于每個(gè)拾取線圈(或每個(gè)調(diào)諧和拾取線圈)的完全發(fā)送/接收路徑 被提供用于這個(gè)目的。而且，提供用于每個(gè)線圈和/或線圈段或每個(gè)多通道單元的多個(gè)獨(dú)立的RF路徑。這些路徑可以為RF信號(hào)的發(fā)送或接收而被個(gè)別地配置。結(jié)果， 有可能將一個(gè)或多個(gè)通道用于RF發(fā)送和將一個(gè)或多個(gè)通道用于RF接收， 這特別地與如上所述的本地監(jiān)^L斷路電平相組合，開辟了用于測(cè)量的新任 選項(xiàng)，例如確定用于個(gè)別病人的S或Z矩陣。中央控制或處理單元10優(yōu)選地包括相關(guān)的軟件，通過(guò)該軟件，可以 分別藉助于發(fā)送通道121, ...12n和波形控制單元11、就RF信號(hào)的振幅和/ 或相位和/或波形和/或頻率而言來(lái)控制RF信號(hào)生成，發(fā)送通道121， ...12n 的選擇，以及接收通道131， ...13n的選對(duì)奪。而且，斷路電平以及拾取線圈 (或調(diào)諧和拾取線圈)的選擇也可以通過(guò)軟件進(jìn)行設(shè)置。這也應(yīng)用到收發(fā) 開關(guān)31,32，…3n; 41,42， ...4m在發(fā)送和接收模式之間的獨(dú)立切換。
權(quán)利要求
1.用于操作包括多個(gè)RF天線單元的多通道發(fā)送/接收天線設(shè)備或裝置的方法，其中通過(guò)控制多個(gè)發(fā)送通道和/或接收通道而進(jìn)行以下步驟，該多個(gè)發(fā)送通道和/或接收通道各自被分配給該RF天線單元之一選擇一個(gè)或多個(gè)RF天線單元中的哪個(gè)RF天線單元發(fā)送RF信號(hào)和/或選擇一個(gè)或多個(gè)RF天線單元中的哪個(gè)RF天線單元接收RF信號(hào)和/或?qū)τ诿總€(gè)發(fā)送RF天線單元來(lái)個(gè)別和獨(dú)立地控制由至少一個(gè)發(fā)送RF天線單元發(fā)送的RF信號(hào)的振幅和/或相位。
2. 按照權(quán)利要求1的方法，其中選擇和/或控制RF天線單元的步驟 是依賴于藉助由至少一個(gè)接收RF天線單元接收的RF信號(hào)的至少一個(gè)電平 而進(jìn)行的，該至少一個(gè)接收RF天線單元定位于由天線設(shè)備或裝置生成的 RF場(chǎng)內(nèi)。
3. 用于操作多通道發(fā)送/接收天線設(shè)備或裝置的電路裝置，特別是用 于進(jìn)行按照權(quán)利要求1或2的方法，該電路裝置包括多個(gè)RF天線單元(TxRx)、控制單元(10)、多個(gè)發(fā)送通道(121， ...12n)，和多個(gè)接收通 道(131， ...13n),它們每個(gè)^皮分配給該天線單元之一，其中控制單元(IO) 被提供來(lái)選擇用于發(fā)送RF信號(hào)的天線單元和選擇用于接收RF信號(hào)的天線 單元，和/或控制發(fā)送通道(121， ...12n),以便個(gè)別地調(diào)節(jié)所發(fā)送的RF 信號(hào)的振幅和/或相位。
4. 按照權(quán)利要求3的電路裝置，其中控制單元(10)被提供來(lái)依賴 于由至少一個(gè)拾取/調(diào)諧線圈(PUl,...PUm)接收的RF信號(hào)的至少一個(gè)電 平、而用于所述天線單元的選擇和/或用于所述發(fā)送通道的控制，該拾取/ 調(diào)諧線圈定位于由天線設(shè)備或裝置生成的RF場(chǎng)內(nèi)。
5. 按照權(quán)利要求4的電路裝置，包括拾取線圈檢測(cè)單元(15)，用 于處理接收的RF信號(hào)和將所接收的RF信號(hào)與至少一個(gè)斷路電平進(jìn)行比 較。
6. 按照權(quán)利要求3的電路裝置，包括由控制單元(10)控制的多通 道RF放大器(2)或多個(gè)單一通道RF放大器，以便個(gè)別和獨(dú)立地放大在 每個(gè)發(fā)送通道上的發(fā)送信號(hào)。
7. 多通道放大器或頻譜儀(1 )，特別是用于磁共振成像系統(tǒng)中，包 括按照權(quán)利要求3到5中的至少一項(xiàng)的電路裝置。
8. 磁共振成像系統(tǒng)，包括按照權(quán)利要求3到6中的至少一項(xiàng)的電路 裝置。
9. 計(jì)算機(jī)程序，包括計(jì)算機(jī)程序代碼裝置，適合于當(dāng)所述程序運(yùn)行在可編程微計(jì)算機(jī)上時(shí)執(zhí)行按照權(quán)利要求1或2的方法。
10. 按照權(quán)利要求9的計(jì)算機(jī)程序，適合于被下載到按照權(quán)利要求8 的磁共振成像系統(tǒng)或當(dāng)運(yùn)行在被連接到互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上時(shí)被下栽到它 的其中一個(gè)部件。
11. 被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀的媒體上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括按照權(quán)利 要求9的計(jì)算機(jī)程序代碼裝置。
全文摘要
公開了用于操作特別是使用于磁共振成像(MRI)系統(tǒng)中的多通道發(fā)送/接收天線設(shè)備或裝置的方法和電路裝置，通過(guò)它，可以以靈活的方式進(jìn)行全部多通道RF發(fā)送和接收鏈的完全獨(dú)立的控制，以及可以利用或改進(jìn)新的任選項(xiàng)，如RF調(diào)整、發(fā)送靈敏度編碼(TransmitSENSE)、RF編碼、在自旋回波測(cè)量之前的S或Z矩陣的確定、校準(zhǔn)、SAR(特定吸收率)減小等等。
文檔編號(hào)G01R33/3415GK101166989SQ200680014357
公開日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
發(fā)明者C·芬德克利, I·格拉斯林, J·施米特, P·弗尼克爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司