用于磁共振断层造影系统的天线装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于磁共振断层造影系统(2)的天线装置(1)，包括具有多个第一电容器(11)的第一环(4)、具有多个第二电容器(11)的第二环(6)和多个分别由两个相邻的第一电容器(11)之间的区域延伸到两个相邻的第二电容器(11)之间的区域的天线棒(8)，应该作为身体线圈实现在同时较小的技术成本的情况下的用于现代成像方法的多通道接收。为此，天线棒(8)具有去耦模块(22)，其设计为，从其余的天线棒(8)中根据需要去耦各自的天线棒(8)。
【专利说明】用于磁共振断层造影系统的天线装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于磁共振断层造影系统的天线装置，包括：具有多个第一电容 器的第一环、具有多个第二电容器的第二环、和多个由两个相邻的第一电容器之间的区域 延伸到两个相邻的第二电容器之间的区域的天线棒。
【背景技术】
[0002] 借助磁共振断层造影（MRT)可以生成人（或动物）身体的截面图，所述截面图使 得能够判断器官以及许多病态的器官变化。它基于（在磁共振断层造影中生成的）很强的 磁场以及在射频区域的磁性交变场，借助这些共振激励身体中特定的原子核（大多是氢原 子核/质子），由此在接收电路内感应出电信号。
[0003] 磁共振断层造影（MRT-)系统通常具有唯一的发送器，其为生成基本均匀的高频 场以便激励核自旋而设置。附属的发送天线（也被标识为"身体线圈"）通常是固定地内建 在磁体或梯度线圈内。一种流行的结构在这里是所谓的"鸟笼"天线，其具有圆柱形形状和 基本上由两个环组成，所述两个环通过一定数量的均匀间隔的、平行布置的天线棒彼此相 互连接。环上的天线棒的连接点始终通过电容器彼此连接。所述电容器的电容如此选择， 使得天线装置在典型为60到125MHz之间的检查频率的情况下共振。
[0004] 发送天线也可以被用作接收磁共振信号。因为发送天线通常设计为用于圆周形极 化，但是在此最多有两个接收通道可供使用。然而现代成像方法使用了用于减少测量时间 的技术，如SENSE或GRAPPA，所述技术最终基于，在测量中读出所谓的k-空间的单独的行。 所缺失的用于图像计算的信息在此必须从多个具有不同的场轮廓（Feldprofilen)的接收 线圈中被恢复。因此在将身体线圈用作接收天线的情况下不能使用这样的方法。
[0005] 由于这样的原因，目前使用毗邻患者近处的接收天线的多通道装置，其也被称为 局部线圈。这样实现了在好的信噪比的情况下的并行测量（一般多于16通道）。然而由于 复杂的电缆敷设的原因不希望将局部线圈安装到待检查的对象（也即是说患者）处和将接 收信号传输到患者台。
[0006] 由此建议一种由借助所谓的"远程身体阵列（Remote Body Array) "的非常低噪音 的天线元件组成的固定内建的接收天线装置。这样具有非常好的信噪比。然而用于圆柱形 远程身体阵列的径向安装空间在径向上向内受限制，因为希望尽可能大的患者出口。然而 磁体或梯度系统的更大的直径导致高度增长的成本。为此对关于冷却、铺设电缆和占地面 积的基本构造产生较高的要求。
[0007] 由此建议将身体线圈作为组合的发送和接收线圈多通道地构造。这样得到可以接 受的信噪比且不产生额外的占地面积。通过在鸟笼天线的情况下电容器在天线棒上的布置 使得天线棒成为独立的天线元件，所述天线元件分别获得自身的收发转换器。但是，独立天 线元件在发送运行中必须单独地被控制，例如通过个别的放大器或通过带有相应的功率分 配器的单独的放大器。这样再次产生关于基本构造和天线的匹配的巨大的开支和由此相对 地说比较高的成本。
【发明内容】
[0008] 由此本发明要解决的技术问题是，给出一种开头提到类型的天线装置，其作为身 体线圈实现了在同时较小的技术成本的情况下的用于现代成像方法的多通道接收。
[0009] 所述技术问题根据本发明被解决，其方法是天线棒具有去耦模块，所述去耦模块 被设计为，从其余的天线棒中根据需要去耦各自的天线棒。
[0010] 在此本发明基于如下考虑，即对于身体线圈天线装置的简单和成本合适的技术构 造应该能实现带有单独放大器和信号生成器的控制。由此身体线圈应该是可以用作带有圆 周极化的常见的发送天线。然而对于接收，单独的天线棒应该相互彼此独立地作为单独接 收通道可用。这样是可以达到的，其方法是在分别的作为单独接收通道待使用的天线棒上 布置去耦模块，所述去耦模块可以从其余的天线棒中去耦天线棒。优选在每个天线棒上设 置此种的去耦模块，从而使得身体线圈根据需要可以在完整退化的鸟笼中被去耦，并且每 一个天线棒可以形成自身的接收通道。
[0011] 在为了发送和接收而设计的天线装置中，去耦模块具有优势地设计用于，对天线 棒在接收期间去耦和在发送期间耦合。为此可以例如设置控制装置，其将各自的天线棒的 去耦与信号发送器自身或在信号发送器和天线装置之间布置的开关同步化，从而在发送运 行期间存在天线棒的耦合并将其有针对性地仅仅在非发送运行的时间去耦。
[0012] 去耦模块优选具有电容，所述电容根据需要补偿各自的天线棒的电感。所述电容 可以通过一个或多个电容器实现。由此以技术上特别简单和可靠的方式确保了各自的天线 棒的去耦。
[0013] 在特别具有优势的构造中，电容与可开关的电阻并联连接在天线棒中。通过电阻 在高欧姆或低欧姆状态的转换可以特别简单地接通或断开电容效应。在电阻的低欧姆状态 使电容（例如是电容器）跨接。在高欧姆状态跨接路径被关闭，而电容器的电容效应发挥 出所希望的对天线棒的电感补偿的效果。
[0014] 在其它具有优势的构造中，去耦模块包括带有信号输出的接收模块。据此可以直 接在所描述的构造中可以用作去耦的接收通道的天线棒上收集所涉及到的信号。所述信号 输出可以例如与根据需要在天线棒上接通的电容耦合。
[0015] 在一些情况下，信号在天线棒的中部区域的向外传递（Ausleitung)技术上可能 是成本过高的。刚好当已经存在的系统应该进行改装时，在这里也许在没有广泛适配的情 况下不能向外传递信号。在这种情况下，在身体线圈的环中之一处向外传递接收信号可以 是具有优势的，其方法即是在具有优势的构造中将与各自的天线棒相邻的电容器中的一个 对应于一个带有信号输出的根据需要可接通的接收模块。
[0016] 在此，接收模块具有优势地设计用于，在接收期间被接通。如果如同上面描述的设 置控制装置，其将各自的天线棒的去耦与信号发送器自身或在信号发送器和天线装置之间 布置的开关同步化，使得接收模块同样被同步化，从而使得其在发送运行期间不被激活而 仅仅在接收运行期间被激活。
[0017] 在具有优势的构造中，接收模块具有与在环内与电容器并联接通的可开关的电 阻。通过电阻在高欧姆或低欧姆状态的转换可以特别简单地接通或断开接收模块。在电阻 的低欧姆状态下，通向接收模块的传输路径空闲。在高欧姆状态，通向接收模块的传输路径 关闭，而仅仅有电容器的电容效应发挥出所设置的效果。
[0018] 在特别具有优势的构造中，各自的可开关的电阻包括pin二极管。pin二极管在 (MRT中使用的）高频率的情况下表现的如同欧姆电阻。此外其通过直流电特别简单可控。
[0019] 各自的接收模块具有优势地包括接在信号输出之前的前置放大器和其它具有优 势的用于前置放大器的适配网络。据此接收信号已经在接收模块中被准备，从而可以进行 优化的信号向外传递。信噪比被改善。
[0020] 一种磁共振断层造影系统具有优势地包括所描述的天线装置。
[0021] 借助本发明所获得的优点尤其在于，通过根据需要在发送和接收阶段同步地去耦 MRT系统中的鸟笼身体线圈的单独的天线棒可以使用现代的并行成像方法，而不需要至今 所需的复杂的技术开支。所描述的装置可以对于用户或患者不被察觉地集成到系统之中， 因为天线装置是固定安装在系统上的。相对于至今公知的多通道解决方案如多通道身体线 圈或远离身体的接收阵列，其对基本构造几乎不存在额外的要求，由此所述解决方案可以 成本合适地被实现。
[0022] 另外的优点是，常规的用于监控患者安全的办法如仅利用两个定向耦合器的特定 的吸收率（SAR)的监控还可以继续使用。例如用于校准的在圆周极化模式中的接收还存在 其它可能，因为根据需要也可以在接收模式中接通到圆周极化模式。所述装置还实现了直 接在天线装置的末端环处的前置放大，这改善了信噪比。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 本发明实施例结合附图更进一步被解释。其中：
[0024] 图1表示一种带有根据需要可去耦的天线棒的鸟笼天线装置，
[0025] 图2表示集成有接收模块的鸟笼天线装置的去耦模块，
[0026] 图3表示具有根据需要可去耦的、在末端环处带有信号输出的天线棒的另外一种 鸟笼天线装置
[0027] 图4表示另外一种鸟笼天线装置的去耦模块，和
[0028] 图5表示在末端环内的另外一种鸟笼天线装置的接收模块。
[0029] 在所有附图中，相同的部件配备有同样的附图标记。
【具体实施方式】
[0030] 图1示出天线装置1，其作为鸟笼身体线圈被设计和布置在MRT-系统2之中。其 余的MRT-系统2的组成部分如磁体、患者卧榻等等出于清晰性的原因未在图中示出。天线 装置1包括第一电传导环4和第二电传导环6,其形成了水平放置的圆柱体的底面和顶面。 待检查的患者在MRT-检查中被推入圆柱体之内。
[0031] 天线棒8在环4、6之间沿着径向方向从第一环4延伸向第二环6。这些天线棒与 各自的环4、6在连接点10处相连，所述连接点以规律的间距沿着圆柱体的圆周布置。在相 邻的连接点10之间分别布置有电容器11。电容器11的电容在此如此选择，使得与天线棒 8的电感共同在天线装置1之内的想要的检查频率的情况下产生共振。所述检查频率在此 位于60至125MHz的区域。
[0032] 在第一环4之上布置有两个连接点12用于输入信号。所述连接点在环4之上偏 移90°。它们通过开关14与移相器元件16的输出端相连，所述移相器元件造成输入信号 的90°的相位移动，并且具有预先确定的导纳。为此移相器元件16被设计为90°混合耦 合器。
[0033] 输入侧的移相器元件16在第一通道上与五十欧姆的终端电阻相连。在第二通道 上其通过放大器18与适合用于生成高频信号的信号发生器20相连。所描述的天线电路由 此适用于产生圆周极化。替代地还可以设置带有线性极化的简单馈入。
[0034] 放大器 18 作为射频功率放大器（Radio Frequency Power Amplifier, RFPA)而构 造，其基本上将信号发生器20的高频输入信号关于振幅放大。
[0035] 截至目前所描述的结构的鸟笼身体线圈也可以在接收情况下最多形成两个通道， 只要天线装置1同样被确定用于接收，并且在MRT-系统中不设置单独的接收线圈。开关14 为了接收根据需要被断开，并且在开关14处接收源自天线装置1的信号并且处理。
[0036] 然而，在图1示出的天线装置1适合于多通道接收运行。为此在每个天线棒8上 大约中间位置接入了去耦模块22。在图1中去耦模块22分别具有信号输出24。
[0037] 同样类型的带有电路的去耦模块22在图2中示出。在天线棒8上并联接通有两 个传输路径。第一传输路径具有Pin二极管26。其结构类似于pn二极管，带有决定性的 区别，即在P-和η-掺杂的层之间有额外的较弱或未掺杂的层。由此，其在10MHz以上表现 的如同欧姆电阻，所述电阻与通过pin二极管26的平均电流成反比。由此，其在MRT-系统 2中使用的超过60MHz频率的情况下作用为借助直流电可开关的电阻。所述pin二极管26 的控制在图2和也在接下来的附图中出于清晰性原因没有示出。
[0038] 在去耦模块22的第二并联传输路径中串联连接了三个电容器28,它们的电容在 图2中以Cl、C2、C3标识。电容Cl、C2、C3形成总电容，其可以精确补偿天线棒8的电感。
[0039] 另外每个去耦模块22包括接收模块30。所述接收模块30包括带有信号输出24 的前置放大器32。前置放大器32在输入侧通过两个具有电容CM的电容器28与位于电容 C1和C2之间或C2和C3之间的两个分支相连。所述电容C2和CM由此形成用于前置放大 器32的适配网络。
[0040] 下面，解释天线装置1的工作原理。所描述的组件的控制在这里由控制装置例如 个人计算机承担，所述控制装置出于清晰性的原因未具体示出。
[0041] 天线装置1有发送和接收运行模式。在发送模式中，开关14闭合而pin二极管26 处于低欧姆状态。电容器28的电容在去耦模块中是可忽略的，从而天线的调谐基本上通过 环4、6上的电容器11进行。所述天线装置1由此在带有圆周极化的高通鸟笼设计中作为 典型的发送天线起作用。
[0042] 在接收模式中，开关14被断开并且pin二极管26被接通到高欧姆状态。天线装 置1由此变成退化的鸟笼。电容C1、C2、C3通过pin二极管26的高欧姆状态变得至关重要 并负责天线棒8的电感的补偿，并且由此去耦现在得出的、相邻的天线元件。每一个天线棒 8形成一个如此的独立天线元件。该天线元件的信号通过接收模块30被接收、放大和输出 到信号输出24。
[0043] 替代的实施形式在图3、4和5中被示出。下面，图3接下来仅仅结合其不同于图1 之处被解释。开关14和所有在其之前接通的配件和图1相同并且因此不再示出。去耦模 块22不具有信号输出24。取而代之在环6上的电容器11通过带有信号输出24的电路34 被替代。
[0044] 在该替代的实施形式中，去耦模块22被同样布置但是更简单地构造，如图4所示。 它仅仅由pin二极管26和电容器28的并联电路组成，所述二极管和电容器在各自的天线 棒8上被接通。其功能是一样的，也即是说，去耦模块22负责根据需要去耦天线棒8,其方 法是如此选择电容器28的电容，使得其补偿各自的天线棒8的电感。图3和4的去耦模块 22不具有接收模块30。
[0045] 取而代之接收模块30被集成到环6内的电路34之内，如图5所示。在环6内接 通有两个并联的传输路径。第一传输路径具有电容器11。在电路34的第二并联传输路径 内串联接通有pin二极管36和两个电容器38,它们的电容在图2中以C4和C5标识。pin 二极管36的控制再一次没有示出。
[0046] 另外每个电路34包括接收模块30。所述接收模块30包括带有信号输出24的前 置放大器32。前置放大器32在输入侧通过两个具有电容CM的电容器38与位于pin二极 管36和电容C4之间或电容C4和C5之间的两个分支相连。所述电容C4和CM由此形成用 于前置放大器32的适配网络。
[0047] 工作原理类似于在图1和2中所描述的实施形式。在接收情况下pin二极管36 低欧姆地接通，从而使得电路34中的接收模块30可以对于分别相应的天线棒8的信号进 行接收、放大和输出到信号输出24。在这里信号在环6处被采集，这可以拥有相对于在图1 和2中所示的实施形式的构造上的优点。
[0048] 附图标记列表
[0049] 1 天线装置
[0050] 2 MRT 系统
[0051] 4,6 环
[0052] 8 天线棒
[0053] 10连接点
[0054] 11 电容器
[0055] 12连接点
[0056] 14 开关
[0057] 16移相器元件
[0058] 18放大器
[0059] 20信号发生器
[0060] 22去耦模块
[0061] 24信号输出
[0062] 26 pin 二极管
[0063] 28 电容器
[0064] 30接收模块
[0065] 32前置放大器
[0066] 34 开关
[0067] 36 pin 二极管
[0068] 38 电容器
【权利要求】
1. 一种用于磁共振断层造影系统（2)的天线装置（1)，包括：具有多个第一电容器 (11)的第一环（4)、具有多个第二电容器（11)的第二环（6)、和多个分别由两个相邻的第一 电容器（11)之间的区域延伸到两个相邻的第二电容器（11)之间的区域的天线棒（8)，其 中，天线棒（8)具有去耦模块（22)，其设计为，从其余的天线棒（8)中根据需要去耦各自的 天线棒（8)。
2. 根据权利要求1所述的天线装置（1)，其被设计为用于发送和接收，并且其中，所述 去耦模块（22)被设计用于，对所述天线棒（8)在接收期间去耦和在发送期间耦合。
3. 根据上述权利要求中任一项所述的天线装置（1)，其中，所述去耦模块（22)具有电 容（(：1、02、03)，所述电容根据需要补偿各自的天线棒（8)的电感。
4. 根据权利要求3所述的天线装置（1)，其中，所述电容（C1、C2、C3)与可开关的电阻 (26)在天线棒（8)中并联接通。
5. 根据上述权利要求中任一项所述的天线装置（1)，其中，所述去耦模块（22)包括带 有信号输出（24)的接收模块（30)。
6. 根据上述权利要求中任一项所述的天线装置（1)，其中，与各自的天线棒（8)相邻的 电容器（11)中的一个对应于一个带有信号输出（24)的根据需要可接通的接收模块（30)。
7. 根据权利要求2或6所述的天线装置（1)，其中，所述接收模块（30)被设计用于，在 接收期间被接通。
8. 根据权利要求6或7所述的天线装置（1)，其中，所述接收模块（30)具有可开关的 电阻（26)，所述电阻与电容器（11)并联接通。
9. 根据权利要求4或8所述的天线装置（1)，其中，各自的可开关的电阻（26)包括pin 二极管（26)。
10. 根据权利要求5至9中任一项所述的天线装置（1)，其中，各自的接收模块（30)包 括接在信号输出（24)之前的前置放大器（32)。
11. 根据权利要求10所述的天线装置（1)，其中，各自的接收模块（30)包括适配网络。
12. -种带有根据上述权利要求中任一项所述的天线装置（1)的磁共振断层造影系统 ⑵。
【文档编号】G01R33/36GK104122517SQ201410164602
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2013年4月25日
【发明者】J.尼斯特勒 申请人:西门子公司